Funktionsweise des Elektromotors
Der Elektromotor ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Es gibt hauptsächlich drei Arten von Elektromotoren.
Gleichstrommotor (DC-Motor).
Induktionsmotor.
Synchronmotor.
All diese Motoren arbeiten nach mehr oder weniger demselben Prinzip. Das Funktionsprinzip des Elektromotors basiert hauptsächlich auf der Wechselwirkung des Magnetfeldes mit dem Strom.
Nun werden wir das grundlegende Funktionsprinzip des Elektromotors nacheinander erläutern, um das Thema besser zu verstehen.
Funktionsweise des Gleichstrommotors
Das Funktionsprinzip des Gleichstrommotors basiert hauptsächlich auf der linken Hand Regel von Fleming. In einem einfachen Gleichstrommotor befindet sich eine Wicklung zwischen den Magnetpolen. Wenn die Armaturwicklung von einer externen Gleichspannungsquelle gespeist wird, fließt der Strom durch die Armaturleiter. Da die Leiter im Magnetfeld Strom führen, erfahren sie eine Kraft, die dazu neigt, die Armatur zu drehen. Angenommen, die Armaturleiter unter den N-Polen des Feldmagneten führen den Strom nach unten (Punkte) und die unter den S-Polen führen den Strom nach oben (Kreuze). Durch Anwendung der linken Hand Regel von Fleming kann die Richtung der Kraft F bestimmt werden, die von den Leitern unter den N-Polen und den Leitern unter den S-Polen erfahren wird. Es stellt sich heraus, dass die Kräfte, die an jedem Moment von den Leitern erfahren werden, in einer solchen Richtung wirken, dass sie die Armatur drehen.
Während dieser Drehung kommen die Leiter unter den N-Polen unter die S-Pole und die Leiter unter den S-Polen unter die N-Pole. Während die Leiter von den N-Polen zu den S-Polen und von den S-Polen zu den N-Polen wechseln, wird die Stromrichtung durch die Kommutatorumkehr umgekehrt.
Durch diese Umkehrung des Stroms tragen alle Leiter, die unter den N-Polen liegen, den Strom in Richtung nach unten und alle Leiter, die unter den S-Polen liegen, den Strom in Richtung nach oben, wie in der Abbildung gezeigt. Daher erfahren alle Leiter, die unter den N-Polen liegen, eine Kraft in dieselbe Richtung und ebenso gilt dies für die Leiter, die unter den S-Polen liegen. Dieses Phänomen hilft, einen kontinuierlichen und gerichteten Drehmoment zu entwickeln.
Funktionsweise des Induktionsmotors
Funktionsweise des Elektromotors im Fall des Induktionsmotors unterscheidet sich etwas von der des Gleichstrommotors. Bei einem Einphaseninduktionsmotor entsteht bei Einspeisung einer Einphasenspannung in die Statorwicklung ein pulsierendes Magnetfeld, und bei einem Drehstrominduktionsmotor entsteht bei Einspeisung einer Drehstromspannung in die Drehstromstatorwicklung ein rotierendes Magnetfeld. Der Rotor eines Induktionsmotors kann entweder als Wickelrotor oder als Käfigrotor ausgeführt sein. Unabhängig vom Rotortyp sind die Leiter darauf kurzgeschlossen, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Aufgrund des rotierenden Magnetfeldes passiert der Fluss den Luftspalt zwischen Rotor und Stator, fegt über die Rotoroberfläche und schneidet die Rotorleiter.
Gemäß dem Faradayschen Induktionsgesetz wird daher ein induzierter Strom in den geschlossenen Rotorleitern zirkulieren. Die Menge des induzierten Stroms ist proportional zur Änderungsrate der Flussverkettung bezogen auf die Zeit. Diese Änderungsrate der Flussverkettung ist wiederum proportional zur relativen Geschwindigkeit zwischen Rotor und rotierendem Magnetfeld. Gemäß dem Lenzschen Gesetz versucht der Rotor, jede Ursache für den Strom in ihm zu reduzieren. Daher dreht sich der Rotor und versucht, die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfeldes zu erreichen, um die relative Geschwindigkeit zwischen Rotor und rotierendem Magnetfeld zu reduzieren.
Funktionsprinzip des Drehstrominduktionsmotors – Video
Funktionsweise des Synchronmotors
Beim Synchronmotor entsteht bei Einspeisung einer symmetrischen Drehstromspannung in die stationäre Drehstromstatorwicklung ein rotierendes Magnetfeld, das sich mit der Synchronfrequenz dreht. Wenn nun ein Elektromagnet in dieses rotierende Magnetfeld platziert wird, wird er magnetisch mit dem rotierenden Magnetfeld verriegelt und dreht sich mit diesem mit der gleichen Geschwindigkeit, also mit der Synchronfrequenz.
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