Berechne die induzierte Gegenspannung E eines laufenden Gleichstrommotors aus Ankerspannung, Ankerstrom und Ankerkreiswiderstand nach E = U − IA·RA. Im Motorbetrieb teilt sich die Klemmenspannung dabei in Gegenspannung und ohmschen Ankerspannungsfall auf.
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E = U − IA·RA fällt linear mit dem Ankerstrom, also mit der Belastung. Der Abstand zur gestrichelten Ankerspannung U ist der Spannungsabfall am Ankerkreiswiderstand; bei E = 0 steht der Motor (Anlaufstrom U/RA).
Berechne die induzierte Gegenspannung E eines laufenden Gleichstrommotors aus Ankerspannung, Ankerstrom und Ankerkreiswiderstand nach E = U − IA·RA. Im Motorbetrieb teilt sich die Klemmenspannung dabei in Gegenspannung und ohmschen Ankerspannungsfall auf.
U=230 V, IA=20 A und RA=0,5 Ω ergeben 10 V Ankerspannungsfall, E=220 V und Pum=4,4 kW.
Stationärer Motorbetrieb mit konstantem Fluss und vernachlässigter Ankerinduktivität; Bürstenspannung, mechanische Verluste und Erregerleistung fehlen.
Der Rechner trennt bei einem laufenden Gleichstrommotor den ohmschen Spannungsfall der Ankerwicklung von der drehzahlabhängig induzierten Gegenspannung. Damit wird sichtbar, welcher Anteil der elektrischen Eingangsleistung elektromagnetisch umgesetzt wird.
Im stationären Motorbetrieb gilt U=E+IA·RA. E wirkt der angelegten Spannung entgegen und wächst bei konstantem Erregerfluss proportional zur Drehzahl. E·IA ist die elektromagnetisch umgesetzte Leistung vor mechanischen Verlusten.
E = U − IA·RAPum = E·IA
E = U−IA·RAPum = E·IAPCu = IA²·RA| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Induzierte Gegenspannung E | Durch die Drehbewegung im Magnetfeld erzeugte Spannung, die dem Ankerstrom entgegenwirkt. |
| Ankerspannung U | Tatsächliche Gleichspannung direkt an den Ankerklemmen im betrachteten stationären Betriebspunkt. |
| Ankerstrom IA | Gemessener Motorstrom im Ankerkreis ohne einen separat gespeisten Erregerstrom. |
| Ankerkreiswiderstand RA | Warmer Widerstand von Ankerwicklung, Bürsten und dauerhaftem Anschlussweg beim Betriebspunkt. |
U wird direkt an den Ankerklemmen gemessen. IA ist nur der Ankerstrom, nicht zusätzlich ein fremd gespeister Erregerstrom. RA muss den warmen Betriebswiderstand von Wicklung, Bürstenersatz und dauerhaftem Anschlussweg abbilden.
Miss U und IA im selben stabilen Betriebspunkt. Verwende für RA möglichst einen temperaturkorrigierten Wert. Vergleiche E zwischen Betriebspunkten nur bei bekanntem beziehungsweise konstantem Erregerfluss.
Bei 230 V, 20 A und 0,5 Ω fallen 10 V ohmsch ab. Die Gegenspannung beträgt 220 V und die elektromagnetisch umgesetzte Leistung 220 V·20 A=4,4 kW.
E nahe U bedeutet kleinen Ankerspannungsfall. Ein größerer IA·RA-Anteil erhöht die Kupferverluste IA²·RA und senkt die für die Umwandlung verfügbare Spannung.
U und E sind Spannungen, IA ein Strom und RA ein Widerstand. Die Rechnung nutzt kohärente SI-Werte auch bei ausgewählten Präfixeinheiten.
Auswertung von Motorprüfständen, Plausibilisierung stationärer Betriebspunkte und Lehre zur elektromechanischen Energiewandlung.
Stationärer linearer Betrieb. Ankerinduktivität, Kommutierungs- und Bürstenspannung, magnetische Sättigung, Reibungs-/Lüfterverluste und Erregerleistung fehlen.
Typischer Fehler: Nicht den gesamten Netzstrom als IA einsetzen, wenn die Erregung parallel versorgt wird. Den kalten Wicklungswiderstand nicht ungeprüft für den warmen Betrieb übernehmen.
Auswertung von Motorprüfständen, Plausibilisierung stationärer Betriebspunkte und Lehre zur elektromechanischen Energiewandlung.
U wird direkt an den Ankerklemmen gemessen. IA ist nur der Ankerstrom, nicht zusätzlich ein fremd gespeister Erregerstrom. RA muss den warmen Betriebswiderstand von Wicklung, Bürstenersatz und dauerhaftem Anschlussweg abbilden.
Stationärer linearer Betrieb. Ankerinduktivität, Kommutierungs- und Bürstenspannung, magnetische Sättigung, Reibungs-/Lüfterverluste und Erregerleistung fehlen.