Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

78 Versorgung mit elektrischer Energie 16 Drehstrommotor A1 Wiederhole die Lenz´sche Regel und die Bedin- gungen für das Auftreten von Induktion! Der Drehstromgenerator lässt sich durch Anspeisung mit Drehstrom als Synchronmotor verwenden. Dabei läuft sein Rotor synchron mit dem Rotor des Genera- tors. Von dieser Möglichkeit wird aber praktisch nie Gebrauch gemacht, da sich ein asynchron laufender Drehstrommotor besonders leicht realisieren lässt und gute Betriebseigenschaften aufweist. Einer der Vorteile des asynchronen Drehstrommotors ist, dass er selbstständig anläuft. Der übliche asynchrone Drehstrommotor enthält drei felderzeugende Spulensätze, die im Stator des Motors angebracht sind. Jeder Spulensatz wird durch einen Außenleiter mit einer Phase des Drehstroms mit Energie versorgt. Zwischen den Spulen überlagern sich die drei Magnetfelder. Die resultierende Richtung des magnetischen Feldes ändert sich dabei mit der gleichen Periode, die der Wechselstrom aufweist. Bringt man nun einen leitenden Körper in dieses mag- netische Drehfeld, so entstehen durch Induktion Wir- belströme in diesem Körper (siehe Kapitel 15.8.3). Ent- sprechend der Lenz´schen Regel beginnt der Körper mit dem Feld mitzurotieren. DieWirbelströme bleiben nur solange aufrecht, wie zwischen Rotor und Dreh- feld ein Frequenzunterschied besteht. Drehfeld und Rotor laufen nicht synchron. 16.2.4 Bemerkung: Bei Belastung des Motors geht die Drehzahl des Ankers zurück. Dadurch bleibt der Anker weiter hinter dem magnetischen Drehfeld zurück, wodurch es zu einer stärkeren Induktionswirkung und damit zu höheren Wir- belströmen kommt. Diese verursachen durch ihre Wech- selwirkung mit dem Drehfeld ein höheres Drehmoment auf den Anker, wodurch die Drehzahl wieder steigt. Der Drehstrommotor passt sich also seiner Belastung an. A2 Nenne drei wesentliche Vorteile des Drehstroms gegenüber einphasigem Wechselstrom! Gibt es wei- tere Vorteile gegenüber dem Gleichstrom? Abb. 78.1 Drehstrommotor, geöffnet L2 L1 L3 L2 L1 L3 N S S N S S Abb. 78.2 Magnetisches Drehfeld Versuch Drehstrommotor Mit dem Modell eines Drehstrommotors lässt sich die Wirkung des magnetischen Drehfeldes auf Kompassnadeln und beliebige leitende Körper de- monstrieren. Abb. 78.3 Versuchsaufbau mit Metallring anstelle der Kom- passnadel Beobachtung: Zwischen den felderzeugenden Spulen beginnt sich die Kompassnadel zu dre- hen. Beliebige andere leitende Körper setzen sich ebenfalls in Drehbewegung. gegossene Kä gwicklung Leiterstäbe Kurzschlussring und Lüfter fertiger Rotor Rotorbleche Abb. 78.4 Die Rotoren von Drehstrommotoren lassen sich besonders einfach bauen, da man ohne komplizierte Wicklun- gen auskommt. Eine häufige Form des Rotors von Drehstrom- motoren ist der sogenannte Käfig- bzw. Kurzschlussläufer. Die Käfigwicklung (Leiterstäbe) stellt den leitenden Teil dar, das Rotorblech verringert Wirbelstromverluste (vgl. Abb. 78.1). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv