Warum ist der Ankerstrom im Leerlauf eines Gleichstrommotors klein?
4 Antworten
AAAAlso.
Zur Verständnis. Ein idealer Motor "verbraucht" im Leerlauf keine Energie!
Wieso das? Naja der Anker dreht sich doch und wenn er sich einmal dreht wo soll denn die Energie hin? Er wird ja nicht gebremst! Stell dir vor du trampelst in ein Fahrrad dessen Reifen in der Luft schwebt. Sobald du deine Nenndrehzahl erreicht hast, musst du dich kaum noch anstrengen.
Setzt der Reifen nun auf gibt es nen Widerstand und du musst wieder kräftig treten um deine Drehzahl zu halten. Nichts anderes passiert im Motor wenn du eine Last anhängst.
Das äussere Magnetfeld welches sich um den Anker dreht bleibt das selbe jedoch wird nun der Anker gebremst so dass der Unterschied zwischen innerem und äusserem Magnetfeld immer größer wird. Größerer Unterschied = Größerer Strom = Mehr Leistung.
Hallo!
Anmerkung zum Asynchronmotor: nicht mal im Idealfall, bei keiner Verlustleistung, würde der Asynchronmotor ohne Schlupf laufen, da der Schlupf (Drehzahlunterschied zw. Ständer u. Rotor) dafür sorgt dass, im sich langsamer drehenden Rotor (Käfigläufer) ein Strom erzeugt wird (ein Motor ist im Prinzip ein sich drehender Trafo) welcher das Magnetfeld im Rotor aufbaut, welches wiederum vom Statorfeld „mit genomen“ wird. Beim Synchronmotor ist der Rotor ein permanent erregter Magnet, deshalb kann er synchron mit dem Drehfeld (Stator) laufen und braucht keinen Schlupf. Um das mit dem sich erhöhendem Ankerstrom bei der Gleichstrommaschine mal genauer auszudrücken: Der Anker dreht sich mit seiner Ankerwicklung im konstanten Magnetfeld der Erregerwicklung. Dadurch wird in der Ankerwicklung eine Spannung induziert, die der angelegten Ankerspannung (z.B.: Netzspannung) entgegen wirkt. Diese im Anker induzierte Spannung nennt man Gegenspannung. Beim Anlaufen oder Stillstand geht diese Gegenspannung gegen Null, d.h. Der Anker zieht sich seinen Strom über seinen geringen Wicklungswiderstand aus dem Netz. Dadurch entstehen beim Anlaufen des Motors ein sehr großer Anlaufstrom. Dreht sich der Anker im Leerlauf, ist die Gegenspannung sehr hoch (ca. 90% der Ankerspannung (Netz) im Nennarbeitspunkt, abhängig von der Motorleistung / Ankerwiderstand. Also im Leerlauf noch höher) d.h. es fließt kaum ein Ankerstrom da dieser ja von der Gegenspannung „gebremst“ wird (zur Erinnerung Netzspannung treibt den Ankerstrom --> Gegenspannung wirkt der Netzspannung entgegen)
---> Wird der Motor nun vom Leerlauf her Belastet sinkt die Gegenspannung -> Ankerstrom steigt!
Der Motor ist gleichzeitig ein Generator. Dreht sich der Motor erzeugt er eine Spannung. Bei Nenndrehzahl ist diese Spannung fast genau so hoch wie die Nennspannung.
Beide Spannungen heben sich auf wodurch dann kein bzw. kaum Strom fließen kann. Erst wenn die Drehzahl durch Last sinkt, sinkt auch die Gegenspannung und es fließt mehr Strom und damit mehr Leistung.
Umgekehrt passiert das selbe. Erzeugt man mit dem Ding als Generator Strom, so macht der Strom aus dem Generator einen Motor der in die Entgegengesetzte Richtung laufen will. Je mehr Leistung man zieht, desto mehr bremst der Motor im Gernerator. Das sorgt dafür dass das Energieerhaltungsgesetz eingehalten wird.
Im Anker wird aufgrund des Induktionsgesetzes beim Drehen eine Induktionsspannung induziert, der entgegengesetzt zur treibenden Spannung des Netzes gerichtet ist. Die Summe beider Spannungen, also Unetz + (-Uind) = Unetz - Uind=Uanker ist die tatsächlich treibende Spannung Uanker des Motors. Im Leerlauf ist die induzierte Spannung annähernd so groß wie die Netzspannung. Da der Strom Ianker=Uanker/Ranker ist, ist der Strom des Motors im Leerlauf sehr gering.
dieterge
Weil der Motor im Leerlauf unbelastet ist, also keine Leistung benötigt wird. Wäre der Strom gleich hoch, wie im belasteten Zustand, wäre der Wirungsgrad extrem schlecht und der Leistungsunterschied würde in Wärme verbraten ^^
Warum der Strom nun klein ist im Leerlauf kannste dir denken. Der Unterschied zwischen äusserem und innerem Magnetfeld ist sehr gering. Der Anker wird nur noch durch die Reibung und den Luftwiderstand gebremst. Das sind letztendlich deine Verluste die du hast. Diesen Unterschied nennt man auch Schlupf. Je weniger Schlupf ein Motor hat, desto höher ist sein Wirkungsgrad! (Asynchronmotoren)
Synchronmotoren laufen synchron zu ihrem angelegten Magnetfeld und haben keinen Schlupf.
Warum ein Asynchron Motor niemals synchron laufen wird ist klar: Je näher der Motor an die Synchrondrehzahl kommt desto geringer seine Leistung. Würde ein Asynchronmotor synchron laufen wäre seine Leistung = 0. Dieses wäre nur im Idealzustand ohne jegliche Verluste möglich.