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Inhaltsverzeichnis
1. Allgemein
2. Prinzipien
3. Verrichtende Dienste
4. Entdeckung, Durchbruch
1. Definition
Der Duden definiert den Elektromotor so:
Elek|tro|mo|tor, der, (Technik): Motor zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie.
2. Allgemein
Ein Elektromotor ist ein Energiewandler, der elektrische Energie mit Hilfe von magnetischen Feldern, mit in mechanische Energie zum Antrieb von Maschinen, Fahrzeugen u. Ä. umwandelt, indem sie eine Kraft oder einen Moment damit auch eine Bewegung erzeugen kann. Auf dem "Anker" ist eine Spule aufgewickelt, durch die Strom fließt. Durch das umgebende Magnetfeld entsteht die Lorentzkraft, die den Anker, der mit der Achse fest verbunden ist, rotieren lässt. Auf diese Weise kann elektrische Energie in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Der feststehende Teil heißt Stator, der sich drehende Teil Rotor.
Ein einfacher Elektromotor besteht aus einer Drahtschleife, die an einer Spindel zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten hängt. Fließt Strom durch die Schleife, erfährt die rechte Seite eine aufwärts gerichtete Kraft, die linke Seite eine abwärts gerichtete Kraft. Die Kräfte überlagern sich und bewirken, dass die Spindel die Schleife dreht.
Elektromotoren haben im kleinen Leistungsbereich - bis ca. 1000 Watt - typische Wirkungsgrade von 60-90 Prozent, im Bereich höherer Leistungen - über 1000 Watt - sind Wirkungsgrade von 98 Prozent durchaus üblich, liegen also dicht am theoretischen Wirkungsgrad von 100 Prozent.
3. Prinzipien
Es gibt eine große Vielzahl verschiedener Motorprinzipien. Die größte Anzahl hat nur noch historische Bedeutung. Heute ausgeführt werden im Prinzip z.B. die folgenden Varianten:
Gleichstrommotor
Im Rotor befindet sich der Anker, eine sog. Kommutatorwicklung. Im Stator befinden sich ausgeprägte Pole. Im Kleinmotorenbereich sind die Pole aus Permanentmagneten bei größeren Motoren sind die Pole gewickelt und stromerregt. Durch die Drehung des Ankers durch das Feld der Pole wird eine Spannung induziert. Diese Spannung kann an den Bürsten abgenommen werden. Bei Belastung fließt in der Ankerwicklung ein Wechselstrom, der durch Kommutator und Bürsten nach außen hin als Gleichstrom abgenommen oder eingespeist werden kann.
Drehstrommotor
Der Ständer besteht hierbei im Wesentlichen aus einem Ring, der aus vielen dünnen, voneinander isolierten Blechen zusammengepresst (Blechpaket) und längs der Bohrungsoberfläche mit axialen Nuten versehen ist, in denen die Wicklung liegt. Diese besteht meist aus drei gleichen Strängen, die mit den drei Leitern des Drehstromnetzes verbunden werden: Bei Dreieckschaltung (Δ) wird jeder Wicklungsstrang an jeweils zwei Netzleiter angeschlossen; bei Sternschaltung (Y) wird jeder Netzleiter an den Anfang je eines Wicklungsstrangs angeschlossen, und die freien Wicklungsenden werden miteinander verbunden (Sternpunkt). Da die Summe der Ströme im symmetrischen Drehstromsystem gleich Null ist, braucht man von hier aus keine Rückleitung. Die drei Spannungen des Drehstromnetzes erreichen zeitlich nacheinander ihren Höchstwert, so dass auch die magnetischen Flüsse der drei Ständerwicklungsstränge nacheinander ihren Höchstwert erlangen. So entsteht in der Ständerbohrung ein Gesamtfluss, dessen Höchstwert zu verschiedenen Zeiten an verschiedenen Orten des Bohrungsumfangs auftritt. Das magnetische Feld läuft daher längs der inneren Oberfläche des Ständerblechpakets um.
Universalmotor
(Allstrommotor, Einphasen-Reihenschluss-Motor) Drehmomenterzeugung wie beim Gleichstrommotor, jedoch werden die Pole im Stator elektrisch in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet. Daher kann der Motor mit technischen Einbussen auch mit Wechselstrom betrieben werden.
4. Verrichtende Dienste
Elektromotoren verrichten in vielen Gebrauchsgütern ihre Dienste:
Gerät:
Anzahl der Motoren
Spielzeug
1-5
pro Spielzeug
Heizanlage
2-4
Computer
8-10
Küchenbereich
5-10
im gesamten Küchenbereich
Auto
10-50
Dabei dienen sie zum Antrieb von Lüftern, Haushaltsmaschinen, elektrischen Werkzeugen, Hilfssystemen wie z.B. Autoscheibenwischer sowie zur Positionierung von beispielsweise Festplattenköpfen, Autofenstern, Rollladen im Haushalt.
Großtechnisch werden Elektromotoren zum Antrieb von Maschinen wie Drehbänken, Rührwerken usw., im Verkehrsbereich zum Antrieb von Schienenfahrzeugen genutzt.
Elektromotoren zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit, günstiges Verhältnis von Leistung bezogen auf das Gewicht aus und sehr hohe Wirkungsgrade über einen großen Leistungsbereich aus.
5. Entdeckung, Durchbruch
Johann Kravogl gilt als Erfinder des Elektromotors.
In größeren Fabriken und Handwerksbetrieben trieben große Dampfmaschinen über lange Antriebswellen und große Treibriemen die unterschiedlichsten Geräte an. Kohle und Wasser mussten stets an die Maschine hergeschafft werden, um die nötige Energie bereit zu stellen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts gelang es erstmals, elektrische Energie über weite Strecken zu übertragen. Damit begann der Siegeszug der Elektromotoren. Ein einziges Kraftwerk konnte Energie für eine Vielzahl von Elektromotoren an verschiedenen Orten erzeugen.
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