DC-Motor

[Waitforit]

Hallo,

im Rahmen einer Vorlesung muss ich einen Fragenkatalog bearbeiten. Hierbei bin ich bei der folgenden Frage hängen geblieben:
"Assume the voltage supplied to a DC-motor armature is constant. What happens to the rotary speed of the motor if the load applied to motor axis increases?
a) the speed increases
b) the speed decreases
c) none of both"

Ich hätte die Antwort b) gewählt, da bei einer größeren Last die Drehzahl geringer wird. Ich bin mir nur nicht sicher, ob ich irgendeinen Aspekt in der Frage übersehen habe.

Deshalb hoffe ich auf viele Meinungen von euch ;)

Liebe Grüße

[Geistesblitz]

Was meinst du denn, was für einen Aspekt du übersehen haben könntest? Was könnte denn dazu führen, dass Drehzahl abfällt, ansteigt oder gleich bleibt? Was macht denn der Strom bei Belastung und warum?

[Waitforit]

Je größer die Belastung am Motor, desto größer ist entsprechend auch der Strom. Erklären würde ich das anhand der Energieerhaltung. So viel Leistung man aus einem System erhalten möchte, soviel muss man auch mindestens hineinstecken.
Formelmäßig sähe dieser Zusammenhang dann so aus: P = U*I = 2*pi*n*M. Wenn I und M steigen, dann würde (wenn U konstant bleibt) auch n konstant bleiben.

Ich bin mir hierbei nur nicht sicher, ob das U aus dieser Formel der Ankerspannung oder der induzierten Spannung entspricht.
Meine Vermutung ist, dass bei konstanter Ankerspannung auch die induzierte Spannung konstant bleib, was auch wieder für eine konstante Drehzahl sprechen würde.

Nachdem ich aber diesen Absatz über DC-Motoren gelesen habe, war ich dann doch der Meinung, dass die induzierte Spannung und somit auch die Drehzahl steigen.
"Bei Betrieb von Elektromotoren ist die Betriebsspannung U konstant. Die Belastung des Motors entsteht durch das abgegebene Drehmoment M. Mit wachsendem Drehmoment M nimmt die Drehzahl n ab und die induzierte Gegenspannung U0 wird kleiner. Folglich muss die Gesamtstromstärke I des Motors steigen. "

[Geistesblitz]

Hmm, also das lese ich da nicht raus. Der Versorgungsspannung stehen nunmal die ohmschen Verluste und die Gegen-EMK entgegen. Die Gegen-EMK ist dabei drehzahlabhängig, die ohmschen Verluste stromabhängig. Ist die Drehzahl kleiner als die Leerlaufdrehzahl, fließt Strom, welcher dann das Drehmoment erzeugt und die Welle beschleunigt. Im Gegenzug steigt damit auch die Gegen-EMK, sodass die Versorgungsspannung es schwerer hat, den Strom vorran zu treiben. Im Leerlauf ist die Gegen-EMK dann so groß, dass nurnoch gerade so viel Strom fließt, dass die Lagerreibung überwunden wird. Bei einem idealen Elektromotor würde kein Strom fließen. Gibst du nun ein Lastmoment auf die Welle, so sinkt die Drehzahl ab, die Gegen-EMK sinkt dadurch ebenfalls, wodurch die Spannung über den Spulenwiderstand wieder steigt, also mehr Strom fließt. Allgemein gilt bei DC-Motoren, dass Drehmoment und Strom annähernd proportional zueinander sind.

[oberallgeier]

... the voltage supplied to a DC-motor armature is constant ... if the load applied to motor axis increases ...(M)ein Ansatz ist: "Da stelln wa uns maal jaants domm...".

No load applied: Der Motor dreht mit geringstem Widerstand (siehe Geistesblitz´ schöne Ausführung) - also mit seiner zur anliegenden Spannung gehörenden Leerlaufdrehzahl. Der benötigte Strom ist der zur anliegenden Spannung und (nicht vorhandenen) Last gehörige Leerlaufstrom. Weniger Strom zieht der Motor bei anliegender Spannung nicht, ausser wenn man ihm beim Drehen hilft . . .

Maximum load (whatever it is) or more: Der Motor steht, er ist blockiert. Der Strom wird nach Georg Simon (dem bekannten Widerstandskämpfer) berechnet - einfach nach dem gesamten Widerstand von Motorwindungen und Zuführung. Diese Strom ist erheblich höher als der Leerlaufstrom. Weniger Widerstand wird der Gesamtaufbau nicht zeigen, deshalb wird der Gesamtaufbau auch nie mehr Strom ziehen.

Somewhere between no load and max load.: Scheint (mir!) einigermassen klar zu sein - nun ist der Strom höher als der Leerlaufstrom aber niedriger als der Maximalstrom.



... Deshalb hoffe ich auf viele Meinungen von euch ...Viele Meinungen ??? Ich dachte die Motortheorie sei einigermassen stabil geklärt - oder gibts im Innern von Elektromotoren noch Dunkle Energie ? Hmmmmmmm.



Nachtrag: Domm, dommm, dommmm. Natürlich kann der Motor bei anliegender Spannung auch NULL Strom ziehen - einfach an der Abtriebswelle schnell genug gegen die durch die aktuelle Polarität vorgegebene Drehrichtung drehen . . . aber dieser Strom ist dann nicht wirklich Null, der eiert um den Nullpunkt rum. Aber das alles ist nur Sonderfall des oben erwähnten Drehens an der Abtriebswelle.

[Waitforit]

Okay, danke Geistesblitz!

Und auch danke oberallgeier, für die freundliche Antwort.

LG

[White_Fox]

Euer Dozent wird euch doch sicher ein Ersatzschaltbild präsentiert haben, oder?
Da sollten die von Geisteblitz wirklich schön ausgeführten Zusammenhänge doch gut ersichtlich sein.

[Waitforit]

Die Sache ist, dass ich da keinen direkten Dozent habe, weil ich den Kurs an der virtuellen Hochschule belege. Man hat zwar die Möglichkeit, eine Nachricht dort hin zu schreiben, aber man muss dann halt sehr lange auf eine Antwort warten.
Und die andere Sache ist, dass ich eigentlich garnichts mit Motoren und Antriebstechnik zu tun habe. Ich denke der Sinn von diesem Fragenkatalog ist es, dass man sich mit den verschiedensten Themen mal in Eigenrecherche auseinandersetzt.
Deshalb dachte ich, in ein Forum zu schreiben könnte hilfreich sein...

[Geistesblitz]

Das ist dann wohl ein Problem bei diesen virtuellen Hochschulen...

Bei einigen Sachen ist es wirklich praktisch, wenn es einem in einem Dialog erklärt werden kann, da man dann jederzeit nochmal nachhaken kann, wenn man etwas nicht verstanden hat ;)