Der Allstrommotor (Wechsel- oder Gleichstrom, 1-phasig)
 
 
 
 

Samstag, 7. Februar 2015

Der Allstrommotor (Wechsel oder Gleichstrom, 1-phasig)

 

Dieser Motor ist wie ein Gleichstrom-Reihenschlussmotor aufgebaut und lässt sich im Prinzip auch an Gleichstrom betreiben. Beim Anschluss an Wechselstrom kehren sowohl Erregerfeld als auch Ankerfeld gleichzeitig bei jeder Halbwelle die Richtung um. Dadurch bleibt die Drehrichtung erhalten. Die Erregerwicklung ist zweigeteilt und dient damit neben der Erzeugung des Erregerfeldes auch noch zur Verringerung der elektromagnetischen Störungen, die aufgrund des Bürstenfeuers am Kommutator entstehen. Entstörkondensatoren sind zusätzlich erforderlich.



Der mechanische Aufbau

Der Allstrommotor ist prinziell vom Anker her gleich aufgebaut wie der Gleichstrommotor. Er besitzt einen Kummutator (entweder einen Scheibenkollektor oder Trommelkollektor) und wird mittels Kohlen kontaktiert und polt damit um.

Der große Unterschied ist dass er keinen Permanentmagneten besitzt, sondern auf dem Stator ebenfalls elektrische Spulen, welche das Erregerfeld erzeugen.  Da Permanentmagneten eine endliche Koerzitivfeldstärke besitzen und damit für belieibig skalierbare Aufgaben nicht in Frage kommen, sind Permanentmagneten (also DC-Motoren) nur für kleinere Drehmomente und Bauformen geeignet.


Historisch gab es zuerst den Allstrommotor, da dieser nicht auf Gleichstrom angewiesen ist. Er kann mit Gleichstrom betrieben werden, ebenso aber mit Wechselspannung bzw. irgendeinem Mischsignal aus Gleich- und Wechselstrom. Das kann nur deswegen funktionieren, weil das Magnetfeld aufgrund des angelegten Stromsignals immer gleichzeitig sowohl im Stator als auch im Läufer wechselt. Damit bleibt die Drehrichtung immer dann unverändert, wenn beide Umpolungen phasengleich passieren.

Es gibt also eine überlagerte Umpolung. Einmal wird der Strom beidseitig aufgrund des Wechselfelds umgepolt. Da sich hierbei die Polung des gesamten magnetischen Feldes ändert, gemeinsam mit der Stromrichtung der Spulen, ändert sich die Lorenzkraftrichtung nicht. Der Motor kann weiterhin unvermindert antrieben.

Überlagert zu dieser Umpolung gibt es dann die gewollte, drehwinkelabhängige Umpolung in den Läuferspulen, welche dafür sorgen, dass ein Läuferzahn je nach Drehwinkel wieder entweder mit magnetisch Nord oder mit Süd nach außen, um so vom entsprechenden Statormagnet angezogen bzw. abgestoßen zu werden.



Auf dieser Abbildung sieht man rechts einen Allstrommotor, der gleichermaßen mit Wechselspannung oder Gleichspannung zurechtkommt. Der Läufer ist dreipolig, der Stator 2-polig. Eine Feldspule erzeugt das Primärfeld des Motors.

Links in der Abbildung sieht man dagegen einen Gleichstromotor. Hier wurde die Feldspule durch einen Permanentmagneten ersetzt. Er kann jetzt nur noch mit einer Gleichspannung getrieben werden. Der Läufer ist 5-polig, der Stator 2-polig. Insgesamt reduziert sich die Stromaufnahme beim Einsatz eines Permanentmagneten, da der zusätzliche Strom zum Aufbringen des Primärfelds in der Spule wegfällt.


Der Allstrommotor in der Praxis

Allstrommotoren benötigen zum Betrieb eine beliebige Spannungsquelle egal ob diese ein Wechselspannung oder Gleichspannung erzeugt. Er funktioniert damit mit der Netzspannung aus der Steckdose (in der passenden Spannungshöhe natürlich) und wird daher für kabelgebundene Elektrowerkzeuge gerne eingesetzt. Er hat damit nur 2 Anschlussklemmen für +/- und Masse. Die Drehrichtung muss innerhalb des Motors umgepolt werden, also die Polung vom Stator relativ zum Läufer geändert werden. Wie bei allen Elektromotoren ist das Drehmoment proportional dem Strom der durch die Wicklungen läuft.

Bei gegebener Last kann die Drehzahl über die Höhe der angelegten Spannung bestimmt werden. Er ist sehr robust und temperaturunempfindlich. Auch Stöße kann er problemlos wegstecken, da kein empfindlicher Permanentmagnet integriert ist.

Permanentmangneten verlieren bei straken Erschütterungen oder auch magnetische Überlastung ihre Magnetkraft über der Zeit. Bei Magnetwerkstoffen aus Seltenen Erden (Neodym) ist auch ein Betrieb über 120° schon schädlich für die Magnetisierung. Nicht so bei Allstrommotoren, dessen Magnetfeld wird LIVE vor Ort erzeugt und kann beliebig oft wieder aufgebaut werden ... mit dem Nachteil des zusätzlich benötigten Stroms für das Erregerfeld.

Der Universalmotor verliert bei Belastung an Drehzahl, ist aber beim Einschalten sehr durchzugsstark.


Der Einsatzbereich

Der Universalmotor ist der am meisten verwendete Kleinmotor. Er wird in vielen Elektro-Handgeräten, z.B. Handbohrmaschinen oder Handkreissägen, eingesetzt.

 
 
 

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