ElektroMotor Überstrom?
Warum entsteht ein überstrom bzw warum nimmt der elektromotor mehr strom auf wenn die Welle steckt und wird ein Motor kaputt wenn die kohlebürsten abgenutzt sind wegen übergangswiderstand
3 Antworten
Es kommt darauf an welchen Motor du meinst. Elektromotor ist nicht gleich Elektromotor es gibt verschiedene Arten von Motoren. Es gibt grob gesagt einmal die Wechselstrommotoren, die Drehstrommotoren und die Gleichstrommotoren.
Ein Motor wie er z.b. in einen üblichen Akkuschrauber verbaut ist kommt aus der Familie der Gleichstrommotoren. Um Mehr über den Gleichstrommotor zu erfahren kann ich das folgende Video mit Animation empfehlen, hier wird anschaulich gezeigt wie ein Gleichstrommotor im Grunde aufgebaut ist.
https://www.youtube.com/watch?v=U6bHUksgnMg&t=93s
In dem Video haben wir also gelernt, dass sobald sich der Läufer zu drehen beginnt eine Spannung in die Ankerspule induziert wird, der der äußeren Spannung entgegen wirkt. Das ganze ist wie ein induktiver Widerstand zu sehen. Dieser versucht den Stromfluss zu hämen.
Nach dem Induktionsgesetz wird umso mehr Spannung gegeninduziert je schneller sich der Motor dreht und daher ist die Stromstärke Anti proportional zur Motordrehzahl.
Zum Verständnis hier nochmal das Induktionsgesetz:
Die induzierte Spannung Ui ergibt sich durch die Multiplikation Leiterschleife mit der ÄNDERUNG des magnetischen Flusses delta Phi durch die Änderung der Zeit delta t.
Das heißt, es wird IMMER eine Spannung in einen elektrischen Leiter induziert, wenn diese eine ÄNDERUNG im magnetischen Fluss erfährt. Das ganze gilt auch für Leiter schleifen dessen Fläche sich aufgrund der Bewegung im Magnetfeld verändert, dann gilt:
Ui=N*B*(dA/dt)
B ist dabei die magnetische Felddichte die in dem Fall konstant bleibt sich also nicht verändert.
Bei Gleichstrommotoren ist das Drehmoment von der Stromstärke abhängig. Deshalb werden Gleichstrommotoren auch oft dort verwendet, wo man viel Drehmoment bei wenig Drehzahl benötigt.
Der hohe Anlaufstrom kommt auch daher Zustande, weil es am Anfang an dem sich der Rotor bzw der Anker nicht dreht keine Gegenspannung gibt und die Stromstärke damit hauptsächlich vom ohmschen Anteil der Spulen abhängig ist.
Ein Gleichstrommotor kann also durchbrennen, wenn die Drehzahl klein ist.
Induktionsmotoren wie Wechselstrom und Drehstrommotoren die es als Synchroner als auch Asynchroner Ausführung gibt arbeiten wieder etwas anders. Die Asynchronmaschine ist dabei die am häufigsten verwendete Maschine. Diese gibt es bei Verwendung für das Drehstromnetz bei 400V Es gibt allerdings auch Asynchronmaschinen für 230V Wechselspannung. Diese sind auch als Kondensatormotor bekannt.
Eine Asynchronmaschine für 400V lässt sich mit einer sogenannten Steinmetzschaltung bei bestimmten Voraussetzungen auch bei 230V Wechselspannung betreiben. Der Spezielle für die 230V Wechselspannung gebaute Kondensatormaschine lässt sich allerdings nicht bei 400V betreiben der Unterschied liegt in den Statorwicklungen.
Beim schalten eines Asynchronmotors an das Drehstromnetz fließen Ströme durch die Statorwicklungen des Asynchronmotors und erzeugen ein rotierendes Magnetfeld. Dieses rotierende Magnetfeld induziert dabei eine Spannung in den sogenannten Käfigleufer oder auch Kurzschlussläufer genannt, der im Grunde nichts anderes ist als eine in sich kurzgeschlossene elektrisch leitende Dose. Es fließt also automatisch ein Kurzschlussstrom, welcher ebenfalls ein Magnetfeld aufbaut, der dem äußeren drehenden Magnetfeld hinterherläuft.
Die Läuferdrehtzahl ist dabei nicht Synchron mit der Drehzahl des magnetischen Feldes also der Läufer dreht sich nicht genauso schnell wie das sich drehende Magnetfeld. Der Läufer ist also von seiner Drehzahl her ASYNCHRON zum Statormagnetfeld deshalb wird die Maschine auch Drehstrom-Asynchron-Maschine genannt.
der unterschied zwischen Drehfelddrehzahl und Läuferdrehzahl wird als Schlupfbezeichnet und bestimmt unteranderem mit das Drehmoment des Motors. Denn wenn der Läufer Synchron mit der Drehfeldrehzahl währe, würde keine Spannung induziert werden und somit hätten wir auch keinen Strom im Käfig bzw Kurzschlussläufer.
Der Motor kann bei so wohl zu hoher Last am Läufer überlastet werden wie auch bei einer zu geringen Last. Das Problem tritt beim Gleichstrommotor nicht auf. Bei Gleichstrommotoren ist Drehzahl und Drehmoment vom Strom abhängig während bei hoher Drehzahl ein Induktiver Widerstand erzeugt wird, welcher die Stromstärke begrenzt.
Asynchron Motoren sind hier etwas komplizierter. Bei einer sehr kleinen bis keinen Drehzahl kommt es zu hohem Stromfluss aufgrund des fehlenden induktiven Widerstandes bzw. kleineren induktiven Widerstandes, allerdings ist das Drehmoment sehr klein weil der sogenannte Schlupf hier am größten ist. Der Asynchronmotor entwickelt also seinen Drehmoment erst dann, sobald die Drehzahl des Läufers nah zu der Drehfeldrehzahl entspricht. Sie darf allerdings nicht mit der Drehfelddrehzahl Synchron sein. Ab einer bestimmten Drehzahl des Läufers tritt des sogenannte Kippmoment auf. Das ist zwar der Punkt mit dem höchsten Drehmoment allerdings bricht dieses Drehmoment bei noch größerer Drehzahl zusammen und der Motor dreht im Prinzip durch. Dadurch wird erhitzt sich der Motor unzulässig.
Der Asynchronmotor muss also mit einer Last betrieben werden der groß genug ist, sodass das Kippmoment nicht erreicht wird aber bei der Motor dennoch anlaufen kann. Die Last liegt also zwischen Anlaufmoment und Kippmoment des Motors.
Das Drehmoment steigt mit der Drehzahl. Das Drehmoment ist nicht 0 sie ist nur vergleichsweise klein (vielleicht hätte ich das anders formulieren sollen) Du kannst dir das ganze auch in einer Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie genauer anschauen. Da wird deutlich, dass das Anlaufmoment relativ klein ist aber das Drehmoment dann immer weiter mit der Drehzahl steigt. Im Kippmoment Mk erreicht der Motor dann seinen Maximum. Der Maximum wird dann erreicht, wenn der Schlupf sehr klein ist und die Läuferdrehzahl nahe an der Drehfelddrehzahl ist.
Was dem Anlaufen generell angeht ist das Thema an sich erstmal kein Problem solange die Last nicht zu groß ist, denn solange das Gegenmoment kleiner als das Antriebsmoment ist steigt die Drehzahl und damit auch das Drehmoment des Motors.
was den überstrom angeht, bin ich mir mit dem bürstenmotor nicht ganz vertraut. beim asyncronmotor ist es so, dass der motor so zu sagen ein trafo ist, bei dem die ausgangswicklung rotiert. wird sie an der rotation gehindert, dann steigt die leistungsaufnahme natürlich enorm an und damit die stromaufnahme.
was die kohlen angeht, das kann ich dir recht genau sagen. wegen dem übergangswiderstand geht da nichts kaputt. reicht die federkraft nicht mehr aus, die kohlen an den kollektor zu drücken, dann hast du irgendwann einfach keine verbindung mehr. der motor geht aus.
es gibt wohl exemplare, da schleifen sich die kohlen bis auf den punkt runter, wo die in die kohlen eingelassenenen anschlussdrähte runter, die rasplen dann in dem fall den kollektor kaputt.
lg, Anna
Welle festhalten ist wie bergauf mit dem Fahrrad. Da fließt zwar nicht mehr Strom aber Schweiß.
Wenn die Kohlebürsten abgenutzt sind, da ist der Motor doch schon kaputt. Oder was verstehst du unter kaputt? Die Wicklungen brennen dadurch nicht durch, es fließt ja weniger Strom.
Welle festhalten ist wie bergauf mit dem Fahrrad. Da fließt zwar nicht mehr Strom aber Schweiß.
Wenn ein E.Motor belastet wird (im Extremfall festgehalten) steigt der Strom an.
Bist Du sicher? In diesem Falle könnte ein Asynchronmotor unter Belastung nie anlaufen. Natürlich gibt es angetriebene Maschinen, deren Antriebsdrehmoment bei niedriger Geschwindigkeit ebenfalls niedrig ist, aber viele Arbeitsmaschinen brauchen wegen der Beschleunigung beim Anlauf ein höheres Drehmoment als in Dauerbetrieb.