Induktionsspannung im Elektromotor?
Also wenn sich ein Elektromotor dreht erzeugt er ja auch immer eine Spannung die der ursprünglichen Spannung entgegengerichtet ist. Somit ist die wirksame Spannung umso kleiner desto höher die Drehzahl ist. Aber wie kann das sein? Ich lege doch eine bestimmte Spannung an. Ist dann die Spannung im gesamten Stromkreis kleiner? Oder ist diese Induktionsspannung als eine Art Widerstand zu betrachten?
3 Antworten
Der Motor hat eine Leiterschleife mit Widerstand R, die sich in einem Magnetfeld bewegt.
In dieser wird Spannung Uind induziert. Wenn der Motor unbelastet ist, halten sich die angelegte Spannung U und Uind das Gleichgewicht - es fließt daher kein Strom in den Motor, obwohl er sich dreht. Das muss ja auch so sein, da wir von einem verlustfreien Motor ausgehen. Legen wir an den Motor eine Last an (Drehmoment), dann wird der Motor ganz leicht abgebremst, wodurch ein Strom zu fließen beginnt. Das neue Gleichgewicht stellt sich wieder ein bei U=Uind+I*R und einem Strom I, der sich aus der Last P=M*w/U ergibt:
I=(U-Uind)/R
Uind ist proportional zur Drehzahl: Uind = k*w
I=(U-k*w)/R
Die mechanische Leistung bei gegebenem Drehmoment M ist
Pmech = M*w , daher ist I=M/k
Wenn man das nun einsetzt bekommt man
w = w0 - (R/k²)*M
wobei w0 die Leerlaufdrehzahl w0=U/k ist.
Mit zunehmender Last sinkt die Drehzahl also linbear ab. Das ist das typische Verhalten von Gleichstrommmotoren:
Haben wir R=0, ist die Kennlinie "steif" und die Drehzahl ändert sich nicht unter Belastung.
Ein im Magnetfeld bewegter Leiter generiert eine Induktionsspannung B*v*l. Und diese Spannung wirkt so wie in meinen Bild gezeichnet. Im stationären Fall fällt die Differenz U-Uind am Widerstand ab. Dieser Widerstand entsteht aber nicht dadurch.
PS: auf das letzte Bild musst du clicken, da ist ein Fehler.
Ja, die induzierte Spannung ist proportional zur Drehzahl, welche beim idealen Motor solange zunimmt, bis die Gegenspannung (im Mittel) der angelegten Spannung entspricht. Dann fließt im Leerlauf auch kein Strom und die Leistung ist Null. Hättest Du bei konstanter Drehzahl keine Gegenspannung, würde der Strom ja sehr stark ansteigen, was aber energetisch nicht möglich ist. Die Gegenspannung ermöglicht also einem stationären Betrieb im Kräftegleichgewicht. Mit einen Widerstand hat das aber nichts zu tun.
Ok aber wenn ich dass jetzt richtig verstehe: Es wird eine Gegenspannung induziert. Diese fällt sozusagen von der Betriebsspannung ab. Die übrige Spannung fällt an dem Widerstand der spule des Motors ab. Somit ist I=(U-Uind)/R. Wenn diese Annahme korrekt ist fällt ja wie beschrieben Uind ab, also wie bei einem Widerstand der quasi vor der Spule des Motors geschalten ist, nur dass die abgefallene Spannung dabei nicht wie bei einem Widerstand von der Stromstärke sondern von der Drehzahl abhängt.
Das führte mich zu der Assoziation mit einem Widerstand.
Kann man dies auch tatsächlich so betrachten?
Natürlich hat ein Motor auch einen Widerstand, den kannst du aber in erster Näherung Null setzen, da es zum Verständnis nichts beiträgt und die Sache nur noch komplizierter macht: Schau mal das Bild, das ich extra gepostet habe.
Ja es ist ein induktiver Widerstand XL= 2 x pi x frequez x L
Spannung = Strom x Widerstand
Hier setzt sich widerstand zusammn aus
Realwid. hoch (2) und XL (hoch (2) zum Quadrat
Also bestimmende Komponete frequenz .
Überprüfe nochmals deine behauptung.
wirksame Spannung umso kleiner desto höher die Drehzahl
Ok das hab ich schon verstanden aber wie kann ich mir das vorstellen, dass Uind U entgegenwirkt? Ist dann auf einmal die Batteriespannung nur noch U-Uind oder fällt Uind quasi wie bei einem Widerstand ab?