Wie funktioniert ein Gleichstrommotor

Zu den elektrischen Maschinen gehören die elektrischen Antriebe, die elektrischen Motoren.
Bei elektrischen Motoren wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt.
Ein sehr einfacher Elektromotor ist der Gleichstrommotor. Im Gastvideo des Videos zu diesem Artikel wird das Prinzip zunächst einmal einem vereinfachten Motormodell beschrieben.
Das Video stammt vom YouTube-Kanal von A.Wendt. In seinem Kanal findest Du weitere interessante Videos zur Elektrotechnik, Physik und Mathematik.

Beschreibung eines vereinfachten Gleichstrommotors

Im Video wird der Aufbau und die Funktionsweise eines vereinfachten fremderregten Gleichstrommotors beschrieben.
Der Dauermagnet eines fremderregten Gleichstrommotors ist feststehend und wird als Stator bezeichnet.
Die drehbare Kupferspule wird als Rotor oder Anker bezeichnet.
Die Stromzuführung erfolgt über zwei halbkreisförmige Kupferringe, die mit den jeweiligen Spulenenden fest verbunden sind.

Die Spannungsquelle ist mit feststehenden Bürsten verbunden, über die letztendlich die Stromzuführung zu den halbkreisförmigen Kupferringen, den sogenannten Schleifringen erfolgt.

Wie wird die Spule mit Stromversorgt

Jeweils eine Bürste ist über den Schleifring mit einem Ende der Spule verbunden, so dass von der Spannungsquelle über eine Bürste, einen Schleifring, dann durch die Spule, am anderen Ende über den zweiten Schleifring, über die zweite Bürste zurück zu Spannungsquelle ein Stromkreis entsteht.

Mit der „Rechte-Hand-Regel“ lässt sich die Polarität des Magnetfeldes der Spule bestimmen.

Der Gleichstrommotor ist so aufgebaut, dass sich Nordpol und Nordpol, bzw. die entsprechenden Südpole gegenüber stehen.
Die Pole stoßen sich also ab und der Anker dreht sich bis der Nordpol des Ankers den Südpol des Stators, bzw. der Südpol des Ankers den Nordpol des Ankers erreicht hat

In diesem stabilen Zustand würde der Gleichstrommotor nun stehen bleiben.

Aber jetzt kommt der Trick 😉

In dem Moment, indem die Spule den stabilen Zustand erreicht hat, laufen die Bürsten über die Unterbrechung zwischen den beiden Schleifkontakten. Die Spule ist kurzzeitig stromlos.
Durch die Trägheit der Spule dreht sich die Spule noch ein wenig weiter und die Bürsten werden so mit dem jeweilig anderen Schleifkontakt verbunden.

Die Spule wird also zu diesem Zeitpunkt umgepolt, denn der Schleifkontakt, der vorher mit dem Pluspol verbunden war ist nun mit dem Minuspol verbunden. Und umgekehrt.

Weil die Spule elektrisch umgepolt wurde ist nun auch das Magnetfeld umgepolt worden.

Dort, wo sich vorher der Nordpol des Spulenmagnetfeldes befand ist nun der Südpol. Und umgekehrt.
Das heisst: Aus dem stabilen Zustand (Nord- und Südpol stehen sich gegenüber und ziehen sich an) ist nun wieder ein Zustand geworden, in dem sich Nord- und Nordpol bzw. die beiden Südpole gegenüberstehen.

Im Video wird dieses Phänomen deutlich. Zudem wird gezeigt, wie durch die Erhöhung der Ankerspannung die Drehzahl erhöht werden kann.

Durch das Umpolen der Spannung kann die Drehrichtung geändert werden.

Viel Spaß mit dem Video .

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