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Motor [2]

[498] Motor, elektrischer, Maschine zur Umwandlung elektrischer Arbeit in mechanische.

Leitet man einen elektrischen Strom in eine Dynamomaschine (s.d.), so beginnt sich der Anker zu drehen. Die Ursache der Drehung ist aus Fig. 1 zu ersehen, in welcher A einen gewöhnlichen Grammering, B eine Stromquelle (z.B. eine Akkumulatorenbatterie) und N und 5 die Magnetpole bedeuten. Der Strom tritt bei a in die Ringwicklung ein, verzweigt sich daselbst in zwei Teile, welche sich in b wieder vereinigen, hierdurch entsteht bei s ein Südpol, bei n ein Nordpol, so daß durch die Einwirkung der Pole n, s auf N, S ein Drehungsmoment im Sinne des Uhrzeigers auf den Anker ausgeübt wird. Sobald sich der Anker jedoch im Sinne des Uhrzeigers innerhalb der Pole N und S dreht, so werden in den Windungen elektromotorische Kräfte induziert, welche die entgegengesetzte Richtung besitzen wie die eingezeichneten Pfeile; es entsteht eine elektromotorische Gegenkraft, welche den Strom zu schwächen sucht. Bezeichnet e den Spannungsunterschied zwischen a und b, E die elektromotorische Gegenkraft, w_a den Widerstand des Ankers und i_a den Ankerstrom, so ist i_a = (e – E) : w_a, woraus E = e – i_a w_a folgt. Für den Anlauf ist E = O, also der Anlaufstrom i_a = e : w_a sehr groß. Um zu große Stromstärken zu vermeiden, muß deshalb jeder Gleichstrommotor mit einem Anlaßwiderstand versehen sein, in welchem während des Anlaufs Effekt nutzlos verloren geht. Kehrt man den Strom im Anker um, so rotiert letzterer in entgegengesetzter Richtung, wodurch sich auch die Richtung der induzierten Kraft umkehrt, so daß diese wieder den Strom zu schwächen strebt.

Je nach der Schaltungsart der Magnetwicklung unterscheidet man bei den Gleichstrommotoren Reihen-, Nebenschluß- und Kompoundmotoren [4].[498]

Beim Reihenmotor (Fig. 2) fließt der Strom von der Batterieklemme K₁ durch den Anker, den unteren Magnetschenkel, den oberen zur Klemme K₂. (Der in Fig. 2 weggelassene, obenerwähnte Anlaßwiderstand müßte zwischen a und K₁ eingeschaltet werden.) Die Wicklung ist derartig verbunden, daß im oberen Schenkel ein Nordpol N und im unteren ein Südpol S entsteht. Der Drehungssinn des Ankers ist der des Uhrzeigers. (Als Dynamomaschine müßte der Anker im entgegengesetzten Sinne gedreht werden, um Strom zu erhalten.) Kehrt man den Strom um, indem man die Verbindungen an den Klemmen K₁ und K₂ vertauscht, so ist in Fig. 2 die Richtung aller Pfeile umzukehren, wodurch, wie man steht, die Drehrichtung nicht geändert wird. Will man letztere ändern, so hat man die Verbindungen bei a und b zu vertauschen, wodurch die Stromrichtung im Anker umgekehrt wird, nicht aber in den Magneten. – Wird ein Reihenelektromotor an eine Stromquelle mit konstanter Klemmenspannung angeschlossen, so nimmt seine Tourenzahl von Leerlauf bis Vollbelastung sehr wesentlich ab, ja es kann die Leerlauf Tourenzahl so hoch sein, daß die Zentrifugalkraft eine Beschädigung des Ankers herbeiführen würde. Zur Vermeidung derselben ist es in solchen Fällen erforderlich, den Motor mit einem Regulator zu versehen, der den Strom unterbricht, wenn der Motor durchgehen will. Schaltet man einen sogenannten Regulierwiderstand (s. Widerstand) parallel zu den Magnetwindungen, so läßt sich die Tourenzahl des Motors erhöhen, wenn man Widerstand ausschaltet, da hierdurch weniger Strom durch den Magneten fließt und jede Schwächung des magnetischen Feldes eine Erhöhung der Tourenzahl bewirkt. Anstatt einen Widerstand parallel zu den Windungen des Magneten zu schalten, kann man eine Schwächung des magnetischen Feldes auch dadurch erreichen, daß man die Magnetwicklung in mehrere Abteilungen teilt und diese entweder alle hintereinander oder parallel oder teilweise parallel und hintereinander schaltet Verbindet man einen Reihenmotor hingegen mit den Klemmen einer Reihendynamo, so bleibt, bei richtiger Dimensionierung [1] des Motors, die Tourenzahl für beliebige Belastungen konstant. Das Anzugsmoment des Motors kann ein Vielfaches des Drehungsmoments bei voller Belastung sein.

Beim Nebenschlußmotor (Fig. 3) fließt ein Teil des Stromes von der Batterieklemme K₁ durch den Anker A, den Anlaßwiderstand und von da zur Klemme K₂, der andre Teil durch den unteren Magnetschenkel, durch den in die Magnetwicklung eingeschalteten Regulierwiderstand und den oberen Magnetschenkel zur Klemme K₂. Damit durch die Magnetschenkel nur ein geringer Strom fließen kann, sind sehr viele Windungen dünnen Drahtes aufgewickelt, deren Widerstand viele hundertmal größer zu sein pflegt als der des Ankers. Um beim Ingangsetzen des Motors im Anker nicht zu hohe Ströme zu erhalten, muß in den Ankerstromzweig ein Anlaßwiderstand eingeschaltet werden, der allmählich ausgeschaltet wird, wenn der Motor läuft. Wird ein Nebenschlußmotor an eine Stromquelle mit konstanter Klemmenspannung angeschlossen, so nimmt mit wachsender Belastung seine Tourenzahl ein wenig ab, und zwar um so weniger, je geringer der Ankerwiderstand ist. Durch Schwächung des magnetischen Feldes läßt sich übrigens die Tourenzahl wieder beliebig erhöhen. Die Schwächung läßt sich durch Vergrößerung des Regulierwiderstandes erreichen, oder, was des funkenfreien Ganges wegen so wie so erforderlich ist, durch Verschiebung der Bürsten im entgegengesetzten Sinne der Drehung. Hierdurch behält der Motor fast genau konstante Tourenzahl, was ihn sehr geeignet zum Antrieb von Arbeitsmaschinen aller Art macht.

Soll die Tourenzahl ohne Regulierung genau konstant bleiben, so kann man kompoundgewickelte Motoren verwenden. Man verbindet wie beim Nebenschlußmotor eine dünne Wicklung mit einer dicken, entsprechend der des Reihenmotors. Die Reihenwindungen magnetisieren die Schenkel in entgegengesetzter Weise wie die Nebenschlußwindungen, so daß durch dieselben das magnetische Feld desto mehr geschwächt wird, je mehr die Belastung steigt, wodurch die konstante Tourenzahl zustande kommt. – Das Anzugsmoment eines Elektromotors läßt sich durch die Formel P R = z N_o i_a : 61,6 10⁸ [6] ausdrücken, wo z die Drahtzahl, N_o die pro Pol in den Anker tretende Kraftlinienzahl und i_a die Stromstärke im Anker bezeichnet. Dieses Moment ist beim Reihenelektromotor am größten, da hier N_o und i_a gleichzeitig wachsen. Beim Nebenschlußmotor ist N_o konstant (genauer: nimmt wegen der Bürstenverschiebung mit wachsender Stromstärke etwas ab), also ist das Drehmoment dem Strome i_a proportional. Beim Kompoundmotor endlich schwächen sich die Ampèrewindungen des Hauptstromes und Nebenschlusses, so daß beim Anlauf N_o sehr klein oder gar negativ ausfällt. Das Drehmoment dieser Motoren ist dementsprechend nur klein oder negativ, d.h. der Anker sucht gegen die Bürsten anzulaufen. Aus diesem Grunde werden kompoundgewickelte Motoren selten verwendet. Wohl aber nimmt man häufig Nebenschlußmotoren, die noch eine Hauptstromwicklung tragen, welche aber in gleichem Sinne wirksam ist wie die Nebenschlußwicklung. Man erzielt hierdurch ein größeres Anzugsmoment als beim Nebenschlußmotor. Ist der Motor in normalem Gange und wird auf konstante Tourenzahl großes Gewicht gelegt, so kehrt man den Strom in der Hauptstromwicklung entweder um oder schließt die Wicklung kurz.

Inwiefern eine Schwächung des magnetischen Feldes eine Erhöhung der Tourenzahl[499] bewirkt, läßt sich leicht durch folgende Formeln zeigen. Die elektromotorische Gegenkraft eines Nebenschlußmotors ist wie oben angegeben:

Für E läßt sich leicht die folgende Formel [4] herleiten (s. Dynamomaschine):

worin N_o die durch den Anker gehende Kraftlinienzahl, n die Anzahl der Umdrehungen pro Minute und z die Anzahl der Drähte auf der Ankeroberfläche bedeutet. Wird der Motor an eine konstante Spannung angeschlossen, so ist N_o konstant, während nach 1. E mit wachsender Stromstärke abnimmt, so daß in 2. auf der rechten Seite die Umdrehungszahl n in derselben Weise kleiner werden muß. Macht man daher den Ankerwiderstand w_a sehr klein, so ändert sich E und somit auch n nur sehr wenig. Die Kraftlinienzahl N_o hängt, abgesehen von der Schwächung durch die Verschiebung der Bürsten, nur ab von den Ampèrewindungen des Magneten; verkleinert man daher diese durch Schwächung des Stromes daselbst, so verringert man auch N_o. Um einen durch 1. bestimmten Wert von E zu erzeugen, muß dann n entsprechend wachsen.

Beim Reihenelektromotor geht 1. über in E = e – i (w_a + w_m), worin w_m den Magnetwiderstand bedeutet. Nun ist bei Reihenmotoren w_a + w_m sehr wesentlich größer als der Ankerwiderstand eines Nebenschlußmotors, so daß hierdurch E mit wachsender Stromstärke beträchtlicher abnimmt; außerdem ist aber die Kraftlinienzahl N_o abhängig von der Stromstärke i in der Weise, daß mit wachsender Stromstärke N_o zunimmt, es muß also die Tourenzahl n demgemäß bedeutender abnehmen, als dem Spannungsverlust i (w_a + w_m) allein entsprechen würde. Bei Leerlauf ist i sehr klein, demnach angenähert E = e, während einem kleinen i auch ein kleiner Wert von N_o entspricht; es muß daher der Wert E = e auf Kosten von n erhalten werden, der Motor sehr viel Umdrehungen machen, wie oben angegeben.

Konstante Tourenzahl halten ebenfalls die synchronen Wechselstrommotoren [2]–[4]. In dem Art. Dynamomaschine ist gezeigt worden, daß in den beiden Spulen a und b (Fig. 4) bei der Drehung über den Magnetpolen N und S Wechselströme entstehen, welche den Wert Null besitzen, wenn die Spulen sich gerade über den Polen befinden. Schickt man nun den Strom einer solchen Maschine (eines sogenannten Generators) in eine genau gleiche, so sieht man, daß derselbe bei a einen Nordpol und bei b einen Südpol erzeugt. Infolge der Einwirkung der Pole a und b auf die Pole N und S entsteht ein Drehungsmoment, dessen Richtung durch den Pfeil angegeben ist. Ist die Geschwindigkeit der Motorspulen genau dieselbe wie die der Wechselstrommaschine, gelangen also die Motorspulen in demselben Augenblick über die Magnetpole wie die Generatorspulen, so wird durch den Stromrichtungswechsel die Richtung des Drehungsmoments nicht geändert. Der Motor läuft synchron mit seinem Generator. Haben jedoch die Motorspulen die Richtung N S noch nicht erreicht, wenn der Stromwechsel eintritt, so ändert sich die Drehungsrichtung, und der Motor bleibt stehen. Um ihn wieder in Gang zu setzen, muß er erst auf die Tourenzahl des Generators gebracht werden, und außerdem müssen die Spulen in beiden Maschinen dieselbe Lage gegen die Magnete besitzen (sie müssen sich in gleicher Phase befinden), was man durch den Phasenindikator (Synchronisator, s. Kraftübertragung, Bd. 5, S. 654) erkennt [4]. Die Magnete werden in der Regel durch eine kleine Gleichstrommaschine erregt, welche dann auch zum Ingangsetzen des Motors benutzt werden kann, wenn etwa gleichzeitig eine Akkumulatorenbatterie zur Verfügung steht.

Bei der Benutzung mehrphasiger Wechselströme speziell des Drehstromes (s. Drehstrom) werden die Motoren außerordentlich einfach. Das Prinzip, auf welchem sie beruhen, ist in dem Artikel Drehstrom bereits auseinandergesetzt. Wie daselbst erwähnt, baut man kleinere Motoren mit dem sogenannten Kurzschlußanker (Kurzschlußläufer). Da jedoch die Stromstärke im Momente des Anlassens ein Vielfaches der Stromstärke ist, die der Motor im Betriebe gebraucht, so fällt die Spannung im Leitungsnetz beim Anlassen stark ab, was sich unangenehm bemerkbar macht, wenn aus derselben Leitung noch Lampen gespeist werden. Bei Motoren von mehr als 3 PS. wird daher der Läufer in der Regel als Phasenläufer gewickelt, d.h. die Wicklung wird als Sternschaltung in genau derselben Weise ausgeführt wie die des Magnetsystems. Die drei freien Enden sind miteinander verlötet, während die drei Anfänge zu drei Schleifringen geführt werden. Auf diesen schleifen drei Bürsten, von denen Leitungen zu drei miteinander verbundenen Gruppen eines Anlaßwiderstandes führen. Die den einzelnen Teilen dieses Widerstandes entsprechenden Kontakte sind kreisförmig angeordnet; drei untereinander verbundene, um je 120° voneinander abstehende Schleifbürsten vereinigen die Widerstandsgruppen in Sternschaltung und gestatten, beliebige, aber immer für die drei Windungsgruppen gleichgroße Teile des Widerstandes ein- oder auszuschalten. Beim Anlassen ist der ganze Widerstand eingeschaltet, so daß die in den Windungen des Ankers induzierten Ströme den ganzen Widerstand zu durchlaufen haben, also nicht zu stark werden können. Wird dann nach und nach der Widerstand ausgeschaltet, so wächst die Tourenzahl des Motors, bis bei vollem Betriebe der Widerstand völlig ausgeschaltet, der Anker also kurz geschlossen ist [8].

Bei vielen Motoren ist noch eine Kurzschlußvorrichtung vorhanden, welche es ermöglicht, nachdem der beschriebene Anlaßwiderstand kurzgeschlossen ist, die drei Schleifringe leitend miteinander zu verbinden und dann die Bürsten abzuheben, um auf diese Weise eine Schonung der Ringe und Bürsten zu bewirken. Da Schleifringe, Kurzschluß- und Abhebevorrichtung[500] die Herstellungskosten vergrößern und vor allem die Bedienung beim Anlassen schwieriger und umständlicher ist, zieht der Käufer Motoren mit Kurzschlußläufer im allgemeinen vor. Wegen der Stärke des Anlaufstromes (s. oben) ist die Ausführung solcher Kurzschlußläufer über 3 PS. hinaus nicht gut angängig, und es bauen deshalb, um die Vorteile des Kurzschlußläufers mit denen des Phasenläufers zu vereinigen, die Siemens-Schuckert-Werke nach Görges einen Motor mit sogenannter Gegenschaltung. Es liegen bei dieser Schaltung in jeder Phase des Läufers zwei Drahtwicklungen nebeneinander, die sich jedoch durch verschiedene Windungszahlen unterscheiden. Beim Anlassen sind die Windungen der beiden Wicklungen, wie Fig. 5 zeigt, verbunden. Die elektromotorischen Kräfte in diesen sind einander entgegengerichtet, so daß der entstehende Strom nur ihrer Differenz entspricht, also nicht zu stark werden kann. Hat der Motor eine gewisse Tourenzahl erreicht, so werden die drei Wicklungen nach Fig. 6 verbunden, wodurch sie parallel geschaltet worden sind, so daß sich jetzt eine große Stromstärke in ihnen ausbilden kann, durch die der Motor sehr rasch seine normale Tourenzahl erreicht. Die Umschaltung erfolgt entweder von Hand oder durch einen kleinen Zentrifugalregulator automatisch. Anstatt die beiden Wicklungen mit verschiedenen Windungszahlen in denselben Nuten unterzubringen, kann man sie auch mit gleichen Windungszahlen in getrennten, bei der zweipoligen Anordnung, um 60° voneinander entfernten Nuten unterbringen. Es wirkt dann beim Anlauf als elektromotorische Kraft die geometrische Differenz der beiden Wicklungen. – Die Wicklung wird bei fast allen neueren Motoren als Trommelwicklung ausgeführt. Bezeichnen 2p die Anzahl der Pole, die durch den Strom im Eisen des Magnetsystems (besser Stators oder Ständers) entstehen sollen, m eine Zahl, die angibt, auf wieviel Nuten eine Spulenseite verteilt werden soll, so ist die Nutenzahl k_n = 6 · m p. In Fig. 7 ist m = 1, also k_n = 6p. Die kleinen Kreise bezeichnen die Nuten, in denen die Spulen liegen. Die Drähte der drei Phasen sind dann in den folgenden Nuten untergebracht:

In diesem Schema gelten so viele Zeilen, wie Nordpole erzeugt werden sollen. Ist m = 2 oder 3 u.s.w., so behält das Schema seine Gültigkeit, wenn man m Nuten zu einer Nummer zusammenfaßt, wie dies in Fig. 8 für m = 3 dargestellt ist. Die Wahl von m bedingt die Streuung des Motors, d.h. je größer m gewählt wird, desto kleiner ist der Streuungskoeffizient und desto größer kann der Leistungsfaktor cos φ werden, der durch die Gleichung √3 e'_k i' cos φ = E bestimmt ist (E eingeleiteter Effekt, e'_k Klemmenspannung, i' Stromstärke pro Phase). Der Zusammenhang zwischen dem Strom i' und dem Leistungsfaktor cos φ ist in sehr einfacher Weise durch das Heylandsche Kreisdiagramm bestimmt. Etwas komplizierter, aber genauer zeigt den Vorgang das Diagramm von Ossanna. Eine einfache Berechnung von Drehstrommotoren und Anwendung des Heylandschen Diagramms s. [6].

Auch zweiphasiger Wechselstrom kann zum Betriebe von Motoren verwendet werden, die. den guten Eigenschaften der Drehstrommotoren um nichts nachstehen. Fig. 9 zeigt schematisch einen solchen Motor mit Kurzschlußanker. A ist ein Anker, der sich um die Achse O dreht; derselbe besteht aus aufeinander geschichteten Blechen oder auch aus massivem Gußeisen und enthält dicht an der Peripherie eine Anzahl Bohrungen zur Aufnahme von Kupferstäben, die an den beiden Enden des Ankers unter sich verbunden sind.[501] Der die Wicklung tragende Teil B ist stets aus dünnen Blechen unter Zwischenlage von Papier hergestellt. Die Leitungen I und I¹ gehören der ersten Phase, II und II¹ der zweiten an. Damit der Luftzwischenraum zwischen A und B möglichst klein gemacht werden kann, legt man die Windungen in Nuten ein.

Schaltet man bei einem zwei- oder dreiphasigen Motor, wenn er sich in vollem Gange befindet, eine Leitung aus, so läuft er ruhig weiter, trotzdem er jetzt nur einphasigen Wechselstrom erhält. Diese Tatsache hat zur Konstruktion der einphasigen asynchronen Wechselstrommotoren geführt. Sie haben aber ebenfalls wie die synchronen Motoren den Uebelstand daß sie nicht von selbst angehen und bei Ueberlastung stehen bleiben. Um sie in Gang zu setzen, versieht man in der Regel die Wicklung des Magneten B (Fig. 10) mit einer Hilfswicklung, die nur zum Anlassen nötig ist und die, wenn der Motor in vollem Gange ist, ausgeschaltet wird. Die Hilfswicklung ist in der Regel als die zweite Phase II II¹ eines zweiphasigen Motors hergestellt. Schaltet man vor die Windungen der Hilfswicklung noch eine Spule mit hoher Selbstinduktion, so wird ein zu den Klemmen K¹ und K¹ eingeleiteter einphasiger Wechselstrom in zwei Zweige verteilt, und zwar bleibt in dem ersten Zweige die Stromstärke nur wenig hinter der Spannung zurück, während in dem andern Zweige eine Verzögerung um fast 90° eintritt. Hierdurch wird ein Drehfeld erzeugt, welches den Kurzschlußanker A in Drehung versetzt. Hat dieser seine normale Tourenzahl erreicht, so kann die Belastung aufgelegt und die Hilfswicklung II¹ ausgeschaltet werden [4].

An Stelle der Spule kann man auch einen sogenannten Flüssigkeitskondensator einschalten. Ein solcher besteht aus einem Gefäß, in dem sich Sodalösung befindet und in die ein Paket voneinander isolierter Eisenplatten eintaucht. Die erste und letzte dienen als Stromzuführungsstellen. Der Strom, der durch eine derartige Zelle geht, verhält sich ähnlich wie der durch einen Kondensator fließende, d.h. er eilt der Spannung voraus.

Diese Motoren, die im Gange nichts zu wünschen übriglassen, haben ein sehr geringes Anzugsmoment und sind aus diesem Grunde für viele Zwecke, wie z.B. zum Betriebe von Aufzügen und Bahnen, direkt unbrauchbar. Hier greifen nun die Kollektormotoren helfend ein. Wie oben gezeigt, ändert sich die Drehrichtung eines Reihenmotors nicht, wenn der Strom im Anker und Magneten gleichzeitig umgekehrt wird. Es läßt sich daher voraussehen, daß ein Reihenelektromotor mit Wechselstrom gespeist sich drehen muß. Um im Magneten die Wirbelstromverluste herabzusetzen, ist es erforderlich, das Magnetgestell ebenso wie den Anker aus Blechen zusammenzusetzen. Für ein gutes Gehen des Motors genügt dies jedoch nicht, da am Kollektor eine starke Funkenbildung eintritt und der Strom hinter der Spannung zurückbleibt. Die Ursache hiervon liegt in folgendem: Bedeckt eine Bürste gleichzeitig zwei oder mehrere Lamellen, so ist die zwischen zwei Lamellen liegende Spule kurzgeschlossen, wodurch in ihr, genau wie bei Gleichstrom, eine elektromotorische Kraft der Selbstinduktion entsteht, die in dem kurzgeschlossenen Stromkreise der Spule einen Strom hervorbringt. Um diesen zu verkleinern bezw. zu unterdrücken, verschiebt man bekanntlich bei Gleichstrom die Bürsten in entgegengesetztem Sinne der Drehung, wodurch der Kurzschluß der Spule an einer Stelle stattfindet, an welcher in ihr bereits eine elektromotorische Kraft induziert wird, die der elektromotorischen Kraft der Selbstinduktion entgegengerichtet ist. Sind die beiden elektromotorischen Kräfte einander gleich, so geht bei Gleichstrom die Stromwendung funkenfrei von statten. Ist dies nicht zu erreichen, so genügt es schon, wenn der entstehende Strom nicht stark ist. Man erreicht das letztere durch Verwendung von Bürsten mit hohen Uebergangswiderständen, also harten Kohlebürsten, oder durch Einschaltung eines Widerstandes zwischen Lamelle und Draht. Die Siemens-Schuckert-Werke legen bei einigen ihrer Typen den Widerstandsdraht in Nuten ein, die sich gerade unter den Polen befinden, wodurch das Drehmoment vergrößert wird [8]. Bei den mit Wechselstrom betriebenen Reihenmotoren kommt noch außerdem erschwerend hinzu, daß die kurzgeschlossene Spule, deren Ebene ja senkrecht zur Richtung der Kraftlinien steht, von einem Wechselfelde des Magneten durchsetzt wird und so eine weitere elektromotorische Kraft in ihr entsteht, die eine starke Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung hervorruft und so die Kupferverluste vergrößert. Um nun diese elektromotorische Kraft unschädlich zu machen, bedient man sich der Kompensationswicklung, deren Zweck es ist, das vom Anker erzeugte Querfeld aufzuheben. Sie besteht demnach aus einer[502] Wicklung, die ein magnetisches Feld senkrecht zur Richtung des Hauptfeldes erzeugt, das gleichfalls vom Hauptstrom durchflossen wird. Es ist hierbei gleichgültig, ob die beiden Magnetfelder ausgeprägte Pole wie die Gleichstrommaschinen oder verteilte Pole wie die Drehstrommotoren besitzen, doch ist letzteres vorzuziehen.

Das Schema eines kompensierten Reihenelektromotors zeigt Fig. 11. In dieser bedeuten A den obenbeschriebenen Gleichstromanker, H die Magnet- und K die Kompensationswicklung. Da die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung desto kleiner wird, je kleiner die Periodenzahl ist, geht man bei Bahnen, die mit einphasigem Wechselstrom betrieben werden, bis auf 16 Perioden herab. Die Regulierung der Geschwindigkeit kann, wie bei jedem Gleichstrommotor, durch Schwächung des magnetischen Feldes geschehen, indem man einen Widerstand parallel zu der Magnetwicklung H legt. Man kann jedoch auch die Spannung des Motors herabsetzen, indem man einen Widerstand in den Stromkreis einschaltet. Vorteilhafter ist es jedoch, durch einen Transformator mit veränderlicher Uebersetzung die Spannung zu regeln, was bei Bahnmotoren allgemein angewendet wird [8].

Eine andre Art des Kollektormotors, die gleichzeitig mit dem Reihenmotor ausgebildet wurde, ist der Repulsionsmotor. – Sein Prinzip wird durch die Fig. 12 erläutert. Die Pole N und S werden von einphasigem Wechselstrom erregt und senden ihre Kraftlinien durch einen mit Gleichstromwicklung versehenen Anker, der durch zwei Bürsten a und b, die einen Winkel α mit der Linie N S bilden, kurzgeschlossen ist. Durch das augenblicklich zunehmende Wechselfeld entsteht in den Ankerwindungen eine elektromotorische Kraft, deren Richtung den eingezeichneten Pfeilen entspricht. Die elektromotorischen Kräfte innerhalb der gleichen Winkel α und β heben sich auf und die übrigen ergeben einen Strom, der durch die Bürsten im Sinne des starken Pfeiles fließt. Durch denselben werden bei a und b Pole n und s erzeugt, deren Wirkung auf die Pole N und S ein Drehmoment hervorruft, das den Winkel α zu vergrößern bestrebt ist. Durch die Drehung entfliehen neue elektromotorische Kräfte, deren Richtung die Fig. 1 angibt. Sie sind dem Strome entgegengerichtet, suchen ihn also zu schwächen, wodurch das Drehmoment mit wachsender Tourenzahl abnimmt. Fig. 13 zeigt das Schema eines derartigen Motors. Will man die Drehrichtung umkehren, so hat man die Bürsten aus der Lage a b (Fig. 12) in die Lage a' b' zu verstellen oder besser einen zweiten Bürstensatz daselbst aufzulegen, während der erste abgehoben wird. Wendet man zur Erzeugung des Feldes Magnetwicklungen an, wie dies Fig. 14 andeutet, so läßt sich die Drehrichtung verändern, indem man den Strom in einer der beiden Wicklungen umkehrt. Da von der richtigen Größe des Winkels α das Drehmoment abhängt und bei der Anordnung nach Fig. 13 nur durch eine Verschiebung der Bürsten der richtige Winkel eingestellt werden kann, so kann dieser Winkel bei der Anordnung nach Fig. 14 durch Aenderung der Stärke in der einen Feldwicklung geändert werden, indem man zur Wicklung einen Widerstand R parallel schaltet, wie dies in Fig. 14 punktiert angedeutet ist. Da das entstehende Feld die Resultante aus den beiden einzelnen Feldern ist, so erkennt man ohne weiteres, daß eine Schwächung der einen Komponente und gleichzeitige Verstärkung der andern die Richtung der Resultante ändert.

Winter und Eichberg wenden zwei Bürstensätze an. Der eine, a a, fällt in die Richtung der Erregung und ist kurzgeschlossen, der andre, b b (Fig. 15), ist in Reihe mit der Erregerwicklung geschaltet. Durch die kurzgeschlossenen Bürsten a a wird die Kompensationswicklung überflüssig.

Literatur: [1] Kapp, G., Elektrische Kraftübertragung, Berlin 1898. – [2] Ders., Elektrische Wechselströme, Leipzig 1900. – [3] Thompson, Mehrphasige elektrische Ströme, Halle 1904. – [4] Holzt, Schule des Elektrotechnikers, Leipzig 1903. – [5] Heinke, Handbuch der Elektrotechnik, Bd. 9, Leipzig 1901. – [6] Vieweger, H., Aufgaben und Lösungen aus der Gleich- und Wechselstromtechnik, Mittweida 1907. – [7] Strecker, Hilfsbuch für die Elektrotechnik, Berlin 1907. – [8] Hobart, Motoren für Gleich- und Drehstrom, Berlin 1905. – [9] Heubach, Der Drehstrommotor, Berlin 1903. – [10] Benischke, Die asynchronen Drehstrommotoren, Braunschweig 1905. – [11] Elektrotechnische Zeitschr., Berlin 1903/07.

Holzt.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7., Fig. 8.

Fig. 9.

Fig. 10., Fig. 11., Fig. 12.

Fig. 13., Fig. 15.

Fig. 14.