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Gleichstrommotore

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Ratgeber Gleichstrommotoren

Was Sie schon immer über Gleichstrommotoren wissen wollten

  • Was macht einen Gleichstrommotor aus?
  • Wie funktioniert ein Gleichstrommotor?
  • Welche Arten von Gleichstrommotoren lassen sich unterscheiden?
  • Was ist beim Kauf eines Gleichstrommotors zu beachten?
  • Welche Gleichstrommotoren bietet Voelkner an?

Was macht einen Gleichstrommotor aus?

Unter einem Gleichstrommotor versteht man einen Motor, der elektrische in mechanische Energie umwandelt und mit Gleichstrom betrieben wird. Der Hauptvorteil eines Gleichstrommotors gegenüber Drehstrom- oder Wechselstrom Motoren liegt in seiner ausgezeichneten Regelbarkeit, zudem werden Gleichstrommotoren typischerweise dort eingesetzt, wo es nicht auf große Leistung ankommt. Hieraus ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten von Gleichstrommotoren im Bereich industrieller Automatisierung und Antriebstechnik, aber auch für den Antrieb von Haushaltsgeräten, wo sie vor allem ihr hoher Wirkungsgrad zu einer kostengünstigen Alternative gegenüber anderen elektrischen oder mechanischen Antriebsformen macht.

Wie funktioniert ein Gleichstrommotor?

Grundsätzlich sind Gleichstrommotoren aus drei Komponenten aufgebaut, welche als Stator, Rotor und Kommutator bezeichnet werden. Der Stator stellt dabei den äußeren Teil der Konstruktion eines Gleichstrommotors dar und enthält entweder einen Dauermagneten (derartige Gleichstrommotoren nennt man auch permanenterregte Motoren) oder aber einen Elektromagneten (in diesem Fall handelt es sich um elektrisch erregte Gleichstrommotoren). Der Rotor (Anker) befindet sich meist im Inneren des Stators und ist dort frei drehend gelagert. Er besteht in der Regel aus einer eng gewickelten Kupferdrahtspule, welche bei Stromdurchfluss nach dem Faradayschen Induktionsgesetz ein magnetisches Feld erzeugt, das mit dem Magnetfeld des Stators interagiert. Die resultierenden Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte führen dann zur Drehbewegung des Rotors, der seinerseits auf einer Welle gelagert ist, deren Rotation schließlich die vom Motor erzeugte Kraft nach außen führt. Eine solche Rotationsbewegung kann allerdings bei gleichbleibendem Stromfluss durch den Rotor gar nicht zustande kommen, deswegen besteht die Aufgabe des Kommutators darin, die Ausrichtung des Rotor-Magnetfeldes periodisch umzupolen und damit jeweils die Richtung der entstehenden Kraft umzudrehen. Da der Rotor des Gleichstrommotors, wenn er einmal in Bewegung ist, über einen gewissen Drehimpuls verfügt, gelingt es ihm damit, jeweils zur Halbzeit einer Umdrehung die sogenannten Totpunkte zu überwinden, was insgesamt zu einer kontinuierlichen Rotation führt. Übrigens können Gleichstrommotoren auch über mehr als zwei Pole verfügen. Mehrpolige Rotoren haben dabei deutlich ruhigere Laufeigenschaften und springen auch schneller an, da sie sich beim Start leichter aus einem Totpunkt herausbewegen lassen. Zudem sind mehrpolige Gleichstrommotoren insbesondere bei niedrigen Drehzahlen auch deutlich störungsarmer im Betrieb und weisen eine gleichmäßigere Leistung auf.

Welche Arten von Gleichstrommotoren lassen sich unterscheiden?

Grundsätzlich kann man drei verschiedene Arten von Gleichstrommotoren unterscheiden, nämlich Reihenschlussmotoren, Nebenschlussmotoren und Doppelschlussmotoren. Der Hauptunterschied liegt dabei in der jeweiligen Schaltung von Erreger- und Ankerwicklung. Bei Reihenschluss- oder Hauptschlussmotor ist die Erregerwicklung mit der Ankerwicklung in Reihe geschaltet. Derartige Gleichstrommotoren bestechen durch hohe Zuverlässigkeit und Leistung und erfreuen sich von daher großer Beliebtheit, man findet sie häufig in Haushaltsgeräten (z. B. Staubsauger oder Küchenmaschinen) und elektrischen Werkzeugen (z. B. Bohrmaschinen). Aufgrund des vielfältigen Anwendungsspektrums und der Tatsache, dass man diese Motoren prinzipiell auch mit Wechselstrom betreiben könnte, bezeichnet man sie auch als Universalmotoren. Sind im Gegensatz dazu bei einem Gleichstrommotor Erreger- und Ankerwicklung parallel geschaltet, so sprechen wir von einem Nebenschlussmotor. Er zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass seine Drehzahl von der Belastung relativ unabhängig ist, und ist daher vor allem für Anwendungen geeignet, bei denen das Lastmoment variiert, die Drehzahl aber konstant bleiben soll. Aus diesem Grund kommt es hier auch nicht dazu, dass wie bei den Hauptschlussmotoren eine abnehmende Belastung dazu führen kann, dass die Drehzahl stark ansteigt und der Motor quasi „durchgeht“. Stattdessen verändert sich die Drehzahl zwischen Leerlauf und Volllast typischerweise um höchstens 10 %, was diese Gleichstrommotoren ideal für Anwendungen macht, bei denen das Lastmoment schwanken kann, die Drehzahl aber konstant bleiben soll (beispielsweise für Förderbänder oder Hebemaschinen). Schließlich kann man einen Gleichstrommotor auch sowohl mit Reihenschluss- als auch Nebenschlusswicklung ausstatten und erhält einen sogenannten Doppelschlussmotor (Compound Motor). Abhängig von der Compoundierung, also der jeweiligen Verschaltung der beiden Wicklungen untereinander, kann ein derartiger Gleichstrommotor unterschiedliches Betriebsverhalten aufweisen und ähnelt entweder dem Hauptschlussmotor oder dem Nebenschlussmotor oder stellt idealerweise einen guten Kompromiss zwischen beiden dar.

Was ist beim Kauf eines Gleichstrommotors zu beachten?

Gleichstrommotoren können also sehr unterschiedliche Bauformen aufweisen und sich auch sonst in vielen weiteren Aspekten unterscheiden. Beim Kauf eines Gleichstrommotors spielen daher insbesondere die Betriebs- und Leistungsdaten, die Gehäusebauweise und die damit verbundene Schutzart und schließlich auch die Ausrüstung eine wichtige Rolle.
Was die Betriebs- und Leistungsdaten betrifft, so sind hier insbesondere Kennzahlen wie Nennstrom, Nennspannung, Nenndrehzahl, Nenndrehmoment und auch die Betriebstemperatur direkt für die Leistungsfähigkeit des Gleichstrommotors relevant. Hierbei ist die benötigte Versorgung bei voller Leistung aus Nennstrom und Nennspannung ersichtlich, während Drehmoment und Drehzahl aussagekräftige Parameter für das Leistungspotential darstellen, das in einem Gleichstrommotor steckt, und die Betriebstemperatur den optimalen Temperaturbereich für den elektrischen Antrieb angibt. Daneben können auch Kennzahlen interessant sein, die vor allem die Komponenten betreffen, welche an den Gleichstrommotor angeschlossen werden sollen, hierzu zählen etwa Radial- und Axiallast oder auch die Größe des Wellendurchschnitts.
Für eine Kaufentscheidung ist auch zu berücksichtigen, ob der Gleichstrommotor beim späteren Einsatz besonderen Umwelteinflüssen unterliegt oder sogar im Fall einer widrigen Einsatzumgebung durch ein entsprechendes Gehäuse besonders geschützt werden muss. Für Gleichstrommotoren, insbesondere ihre Einstufung, gilt dabei die internationale Norm IP (International Protection). Sie kann im Einzelfall etwa einen besonderen Schutz gegen Staub, Flüssigkeiten oder Fremdkörper vorsehen. Solche Schutzarten betreffen dabei nicht nur die Widerstandsfähigkeit des Gleichstrommotors, sondern können auch den Schutz des Bedienpersonals signifikant verbessern.
Schließlich ist bei der Auswahl bzw. Kaufentscheidung auch noch wichtig, ob eine besondere Ausrüstung in Frage kommt oder erforderlich ist, denn es ist oftmals kostengünstiger, zusätzlich benötigte Module oder Komponenten von vorneherein in den Gleichstrommotor zu integrieren. Dies betrifft insbesondere die Sensorik des Gleichstrommotors, beispielsweise den Einbau von Hall-Sensoren zur magnetischen Impulsgebung.

Welche Gleichstrommotoren bietet Voelkner an?

Voelkner bietet Ihnen ein breites Spektrum an unterschiedlichen Gleichstrommotoren an, die sowohl für den Einsatz in der Industrie wie auch für den Privathaushalt optimal zugeschnitten sind. Unter Berücksichtigung der genannten Aspekte für den Kauf eines Gleichstrommotors können Sie daraus einen zuverlässig arbeitenden und langlebigen elektrischen Antrieb auswählen, der auf die Anforderungen Ihres Projekts zugeschnitten ist.
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