Weshalb steigt die Stromstärke an wenn man einen Elektromotor leicht belastet?
6 Antworten
Was für ein Motor?
Ein Gleichstrommotor nimmt Strom auf, weil die Gegeninduktion durch das Drehen des Rotors abnimmt. Dadurch ist die Summe aller Spannungen nicht mehr null und es muss folglich ein Strom fließen.
-Uq + Ra Ia + cphi * w = 0
wenn cphi * w = Uq ist ist Ra Ia 0 wegen Ia = 0.
Ia = (Uq - cphi * w) / Ra
Für jede Motorkonstante cphi existiert also ein w, dass Ia gerade zu null werden lässt. Deshalb hat ein solcher Motor auch eine definierte Drehzahl.
Weil dann die innerhalb des Motors wirksamen elektromagnetischen Felder durch die grössere Krafteinwirkung ebenfalls eine grössere Feldkraft erfahren. Und diese grössere mangnetische Kraftübertragung bewirkt im induzierenden Leiter ( der Motorwicklung ) einen entsprechend grösseren Elektronenfluss.
Soweit mal ganz stark vereinfacht.
Die Maschine als Motor funktioniert doch überhaupt nicht durch Induktion. Sonst gäbe es kein Anlaufmoment. Richtig ist jedoch dass die Drehzahl eine Gegenspannung induziert. Sinkt die Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl wird die induzierte Spannung kleiner und kann der Quellspannung nicht mehr so stark entgegenwirken. Dadurch fließt mehr Strom und die Lorentz bzw. Maxwellkräfte werden größer.
Wenn Du es für die Schule möglichst genau brauchst, so erklärt es Dir die "Wikipedia" incl. Formeln.
Weil der Motor Leistung aufnimmt.
Ein Benzinmotor verbraucht mehr Kraftstoff, wenn er belastet wird, und ein E-Motor mehr Strom.
Die Leistung nimmt er auf in dem mehr Strom über die Leitung gezogen wird. Die Spannung bleibt. P=U*I. Wenn I mehr wird, steigt auch P mehr an. Irgendwann erreicht es vielleicht eine Grenze und der Motorschutzrelais unterbricht den Kontakt ehe etwas im Brand steht. Auch hilft eine Stern-Dreieck Schaltung damit es beim Anlaufen kein zu hoher Strom genutzt wird.
Warum mehr Strom fließt, ist etwas schwierig zu erklären. Wenn du ein stillstehendes Dauermagnet in einer Spule drin hast, dann braucht es länger/mehr Strom bis das Magnetfeld auf der Spule sich aufgebaut hat, da das Magnet innen manchmal entgegen wirkt oder einfach nur stört. Wenn jedoch das Magnet sich mit hin und her bewegt, dann wird das Magnetfeld vom Dauermagnet in die Spule schon übertragen, so dass weniger Strom nötig ist um sein eigenes Magnet auftrecht zu erhalten.
Hat damit nichts zutun. Der Kurzschlussstrom baut anfangs ein Magnetfeld auf, aber begrenzt wird der Strom nur durch den Ankerwiderstand. Was passiert ist, dass der rotierende Leiter über eine Flussdichteänderung bzw. Flussänderung ein Gegenefeld im Anker aufbaut, dass der Quellspannung entgegenwirkt. Der Proportionalitätsfaktor ist die Induktivität zusammengefasst mit den Eigenschaften die sich Maschinenkonstante bzw. Motorkonstante k_E nennt.
Ein jeder Gleichstrommotor hat also eine definierte Drehzahl bei einer bestimmten Spannung.
nun, die leistung ist ein Priodukt aus kraft, weg und Zeit. und wenn du nun die sich drehende welle des Motors belastest, dann steigt natürlich auch der leistungsbedarf. und weil die spannung ja eher eine konstante ist, muss halt eben der strom steigen um dem gestiegenenen Leistungsbedarf des Motors gerecht zu werden...
deine Pumpe geht ja auch schneller, wenn du dich beim berg auf strampeln mit dem radel verausgabst...
lg, Anna
amazone unten hat es schon gut erklärt,wenn du mit einem rad bergauf fährst brauchst auch mehr kraft bei gleicher geschwindigkeit
Aber ohne Formeln kannst du das Modell nicht quantitativ beschreiben. Es gehört stets beides zusammen. Das ist der Unterschied zwischen populärwissenschaftlichen Erklärungen und exakten Erklärungen.
Der Grund weshalb kein Strom im Leerlauf (ideal reibungsfrei) fließt ist der, dass ein rotierender Leiter im Magnetfeld eine Spannung induziert. In der Formel ist das gerade c * Phi * omega. Man nimmt hier hinreichend viele Wicklungen an so dass es zu einer Quasiunipolarinduktion kommt. Real gibts immer Restwelligkeiten.
Und die Ursache weshalb kein Strom fließt wenn die induzierte Ankerspannung gleich der Quellspannung ist ist die, dass Energien nur dann transportiert werden wenn es Potentialunterschiede gibt. Das ist elementarphysikalisch und kann nicht weiter reduziert werden.
Das Modell mit dem Berg und dem Fahrrad ist schon ganz ok. Aber ich finde es erklärt einige Details nicht und ist nicht vollständig analog. Wie z.B. erklärt man bei einer Pedalwinkelgeschwindigkeit omega, dass das Rad ideal immer schneller wird, wärend der E-Motor eine konstante Leerlaufdrehzahl hat? Auch gibt es hier nichts, mit dem man die Induktion die aber sehr wichtig ist analogisieren könnte. Ein gutes Modell wäre hier z.B. eine Feder. Ihr Weg ist der Fluss, ihre Wegänderung eine Spannung. Die dynamische Kraft ist der durch die Wegänderung induzierte mechanische Strom.
kannst Du es einbischen genauer erklären?