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Thema 61 Maschinen

Elektromotoren

Strom rein, Drehung raus: wie ein Elektromotor aufgebaut ist, welche Arten es gibt und was auf dem Typenschild steht.

ca. 5 Minuten Grundlagen Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Ein Elektromotor macht aus Strom eine Drehbewegung. Er steckt in der Waschmaschine, im Akkuschrauber, im Lüfter, in Pumpen, Aufzügen und Elektroautos.

Das Prinzip kennst du von Magneten: Gleiche Pole stoßen sich ab, verschiedene ziehen sich an. Im Motor erzeugt der Strom Magnetfelder, die den drehbaren Teil immer weiter ziehen und schieben.

Energiefluss im Elektromotor Links kommt elektrische Energie in den Motor. Rechts geht der größte Teil als Bewegung heraus, ein kleiner Teil wird zu Wärme. Strom reinelektrische Energie MMotor Bewegung rausmechanische Energie ein Teil wird Wärme
Was ein Motor macht: Er wandelt elektrische Energie in Bewegung um, also in eine Drehung der Welle. Ganz verlustfrei geht das nicht: Ein kleiner Teil wird zu Wärme. Deshalb werden Motoren im Betrieb warm und haben oft einen Lüfter.
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So ist ein Motor aufgebaut

Aufbau eines Motors und sein Schaltzeichen Links ein Motor im Querschnitt: außen der feste Ständer mit Wicklungen, innen der drehende Läufer mit der Welle in der Mitte, dazwischen ein schmaler Luftspalt. Rechts das Schaltzeichen: ein Kreis mit M und darunter 3 Tilde für einen Drehstrommotor. Wicklung (Kupfer)LuftspaltWelleLäufer (dreht sich)Ständer (steht fest) M3~ SchaltzeichenDrehstrommotor
Innen ist ein Motor einfach gebaut: Außen der feste Ständer mit Kupferwicklungen, innen der drehende Läufer auf der Welle. Dazwischen liegt nur ein schmaler Luftspalt. Fließt Strom durch die Wicklungen, entsteht ein Magnetfeld, das den Läufer mitzieht. Im Schaltplan steht ein Motor als Kreis mit M, „3~“ heißt Drehstrom.
  • Ständer (Stator): der feste Teil mit den Wicklungen.
  • Läufer (Rotor): der drehende Teil auf der Welle.
  • Lager: halten die Welle, damit sie leicht dreht.
  • Lüfter: kühlt den Motor.
  • Klemmenkasten: hier wird die Leitung angeschlossen.
Aufgeschnittener Drehstrommotor auf einer Messe
Aufgeschnittener Drehstrommotor: Solche Schnittmodelle zeigen Hersteller auf Messen. Man kann hineinsehen und erkennt den festen Ständer mit den Wicklungen und den Läufer auf der Welle. Diese Bauart steckt in Pumpen, Lüftern, Förderbändern und vielen Maschinen.

Foto: S.J. de Waard, „Cut-away version of an electric motor“, Lizenz: CC BY 2.5, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

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Welche Motoren gibt es?

  • Asynchronmotor: der häufigste Motor in der Industrie. Robust, billig, fast wartungsfrei.
  • Synchronmotor: dreht genau im Takt des Netzes, zum Beispiel in Uhren, Antrieben und Elektroautos.
  • Gleichstrommotor: in Spielzeug, Autos (Scheibenwischer) und Akkugeräten.
  • Universalmotor: läuft mit Wechsel- und Gleichstrom, zum Beispiel in Bohrmaschine und Staubsauger.
Das Typenschild

Auf dem Typenschild stehen die wichtigsten Werte: Leistung in kW, Spannung, Strom, cos φ, Drehzahl in 1/min und die Schaltung (Stern oder Dreieck). Wichtig: Die Leistung auf dem Schild ist die abgegebene Leistung an der Welle, nicht die aus dem Netz aufgenommene.

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Rechenbeispiele

01 Wie gut ist der Motor?

Ein Motor gibt 4 kW an der Welle ab und nimmt dafür 4,6 kW aus dem Netz auf.

  1. η = PabPzu = 4 kW4,6 kW ≈ 0,87
  2. Ergebnis: Wirkungsgrad 87 %, 0,6 kW werden Wärme
02 Wie stark dreht er?

Der Motor hat 4 kW bei 1.450 Umdrehungen pro Minute. Das Drehmoment ist M = 9.550 · P geteilt durch n (P in kW, n in 1/min).

  1. M = 9.550 · 41.450 ≈ 26,3 Nm
  2. Ergebnis: etwa 26 Newtonmeter
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Typische Fehler

  • Typenschild-Leistung als Netzleistung genommen: Aus dem Netz nimmt der Motor mehr auf, weil Verluste dazukommen.
  • Lüfter verdeckt: Ohne Kühlung wird der Motor zu heiß. Lüftungsschlitze frei halten.
  • Ohne Motorschutz betrieben: Blockiert der Motor, zieht er viel Strom und brennt durch. Dafür gibt es den Motorschutz.
Merke

Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in Bewegung um. Außen steht der Ständer mit Wicklungen, innen dreht der Läufer auf der Welle. Im Schaltplan ist er ein Kreis mit M. Die Leistung auf dem Typenschild ist die abgegebene Leistung an der Welle.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Elektromotoren. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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