Wie bestimmen Sie die Spannung eines serienmäßig aufgebauten Gleichstrommotors basierend auf der Anzahl der Wicklungen am Stator?

Beziehung zwischen Statorwicklung und Spannung

Bei einem Gleichstrommotor beeinflusst die Anzahl der Wicklungen in der Statorwicklung (auch als Armaturwicklung bezeichnet) direkt die induzierte elektromotorische Kraft. Der effektive Wert der induzierten elektromotorischen Kraft pro Phase der Statorwicklung E1 kann mit der folgenden Formel berechnet werden: ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$E1 kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

E1 = 4,44 K1 f1 N1 Φ

Dabei gilt:

• ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$E1 ist der effektive Wert der induzierten elektromotorischen Kraft pro Phase der Statorwicklung.

• ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$K1 ist der Wicklungskoeffizient der Statorwicklung, der von der Struktur der Wicklung abhängt.

• ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$f1 ist die Frequenz der induzierten elektromotorischen Kraft in der Statorwicklung, die der Frequenz der Stromversorgung entspricht.

• ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$N1 ist die Anzahl der in Serie geschalteten Windungen für jede Phasenwicklung des Stators.

• $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">\Phi </span>}$Φ ist der Polpaar-Magnetfluss des rotierenden Magnetfelds, d.h. der maximale Wert (in Weber) des wechselnden Magnetflusses, der durch die Statorwicklungen fließt.

Die Methode zur Bestimmung der Spannung

Laut obiger Formel können wir schließen, dass zur Bestimmung der Spannung eines gewickelten Gleichstrommotors die folgenden Parameter bekannt sein müssen:

• Statorwicklungsanzahl ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;"><br></span>}}_{}$N1

• Wicklungsfaktor K1

• Netzfrequenz f1

• Magnetischer Fluss (Φ)

Sobald diese Parameter bekannt sind, kann die induzierte elektromotorische Kraft E1 mit der obigen Formel berechnet werden, was wiederum die Spannung des Motors bestimmt.

Überlegungen in der Praxis

In der Praxis muss bei der Bestimmung der Spannung für einen gewickelten Rotor-Gleichstrommotor auch andere Faktoren berücksichtigt werden, wie z.B. die Designanforderungen des Motors, die Lastcharakteristika und die Gesamtsystemleistung. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass die berechnete Spannung im sicheren Betriebsbereich des Motors liegt.

Beispielrechnung

Angenommen, wir haben einen Gleichstrommotor mit einer Statorwicklung von 38 Windungen, einem Wicklungskoeffizienten K1 von 0,9, einer Netzfrequenz f1 von 50 Hz und einem Magnetfluss Φ von 0,001 Weber. Dann können wir die induzierte elektromotorische Kraft E1 wie folgt berechnen:

E1 = 4,44 × 0,9 × 50 × 38 × 0,001 = 7,22 V

Daher beträgt die Spannung dieses Motors etwa 7,22 V.

Fazit

Mit der obigen Formel und den Schritten ist es möglich, die Spannung eines Schleifendraht-Gleichstrommotors aufgrund der Anzahl der Wicklungen in der Statorwicklung und anderer relevanter Parameter zu bestimmen. In der Praxis ist es jedoch auch notwendig, andere Faktoren zu berücksichtigen, um den normalen Betrieb und die Sicherheit des Motors zu gewährleisten.