Dieser Artikel gibt dir eine Einführung zum Thema Reihenschlussmotor. Neben dem Aufbau gehen wir dabei auch auf das Ersatzschaltbild und seine Drehmomentkennlinie ein. Wenn du eine anschauliche Erklärung willst, schau doch direkt in unser Video dazu rein.
Inhaltsübersicht
Reihenschlussmotor einfach erklärt
Reihenschlussmotoren haben ein hohes Anlaufmoment und ihre Drehzahl nimmt bei abnehmender Last zu, was sie für viele Anwendungsfälle ideal macht.
Aufbau des Reihenschlussmotors
Der Reihenschlussmotor besitzt wie der Nebenschlussmotor nur eine Spannungsquelle für Anker(Rotor)- und Erregerkreis(Stator). Ihr Unterschied ist der Aufbau der Schaltung. Während beim Nebenschlussmotor der Anker- und Erregerkreis parallelgeschaltet sind, liegt beim Reihenschlussmotor, wie der Name bereits vermuten lässt, eine Reihenschaltung vor. Erreger- und Ankerwicklung liegen also in Serie. Durch die Reihenschaltung kann die Erregerwicklung nicht wie beim Nebenschlussmotor hochohmig ausgeführt werden, denn sonst würden wir den Ankerwiderstand stark beeinflussen und somit den Ankerstrom reduzieren. Daher besitzt die Erregerwicklung eine geringe Windungsanzahl bei einem großen Leiterquerschnitt um einen geringen Widerstand zu garantieren.
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Ersatzschaltbild des Reihenschlussmotors
Aufgrund der Reihenschaltung entspricht der Ankerstrom dem Erregerstrom. Der magnetische Fluss wird vom Ankerstrom erzeugt und ist somit abhängig von der Motorbelastung. Bei Zunahme der Belastung steigt der Ankerstrom und dadurch der magnetische Fluss. Die Drehzahl nimmt mit steigender Belastung stark ab, da dann der und der magnetische Fluss steigen. Dies ist aus der folgenden Formel ersichtlich:
![\[n= \frac{U-(R_{A,V}+R_A)\cdot I_A}{k\cdot \Phi}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7e2fe80563b005526eedd7d6a0f8086d_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
n 
Motordrehzahl in Hz, U Klemmenspannung , 
Ankerwiderstand, 
Ankerstrom, k Motorkonstante, 
magnetischer Fluss.
Drehmomentkennlinie des Reihenschlussmotors
Bei einer Entlastung sinken der Anker- und Erregerstrom, der magnetische Fluss sinkt. Folglich wird das Erregerfeld schwächer und die Drehzahl steigt. Das Verhalten des Reihenschlussmotors wird als „weiches“ Drehzahlverhalten bezeichnet. Es ergibt sich eine exponentiell abnehmende Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie.
Problematisch ist, dass bei Lastminderung die Drehzahl stark steigt und bei einer völligen Entlastung, auch Leerlauf genannt, die Drehzahl rasant steigt und der Motor „durchgeht“. Durch die hohen auftretenden Zentrifugalkräfte würde sich der Motor zerstören. Daher Achtung: betreibe einen Reihenschlussmotor niemals ohne Last.
Anwendung von Reihenschlussmotoren
Durch das „weiche“ Drehzahlverhalten werden Reihenschlussmotoren immer dann eingesetzt, wenn hohes Anfahrmoment benötigt wird, das Nennmoment aber eher gering ist. Ein Anwendungsbeispiel dafür sind Straßenbahnen. Diese sind schwer und benötigen daher ein hohes Anfahrmoment um die Haftreibung zu überwinden. Wenn sie dann auf Geschwindigkeit ist, ist das benötigte Drehmoment deutlich geringer. Bisher galt immer die Annahme, dass Gleichstrommaschinen auch als Generatoren genutzt werden können. Dafür ist der Reihenschlussmotor leider ungeeignet. Im Leerlauf existiert, im Gegensatz zum Nebenschlussmotor, kein Erregerstrom. Des Weiteren ist die induzierte Spannung bei Belastung lastabhängig.
Reihenschlussmotor — häufigste Fragen
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Reihenschlussmotor — häufigste Fragen
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Was ist ein Ersatzschaltbild?Ein Ersatzschaltbild ist eine vereinfachte elektrische Schaltung, die einen realen Motor mit idealisierten Bauteilen wie Spannungsquelle und Widerständen nachbildet. So kann man mit bekannten Schaltungsregeln berechnen, wie groß Strom und Spannungsabfälle sind und daraus das Betriebsverhalten des Motors ableiten.
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Warum hat der Reihenschlussmotor ein so hohes Anlaufmoment?Der Reihenschlussmotor hat ein hohes Anlaufmoment, weil beim Start ein großer Strom fließt und dieser Strom gleichzeitig Anker und Erregerwicklung durchläuft. Dadurch ist das Magnetfeld am Anfang besonders stark und zusammen mit dem hohen Ankerstrom entsteht ein sehr großes Drehmoment.
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Warum darf ein Reihenschlussmotor nicht im Leerlauf laufen?Ein Reihenschlussmotor darf nicht im Leerlauf laufen, weil bei kleiner Last der Strom stark sinkt und damit auch das Erregerfeld schwächer wird. Dadurch steigt die Drehzahl sehr stark an, bis der Motor durchgeht und sich durch hohe Zentrifugalkräfte mechanisch zerstören kann.
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Welchen Vorteil hat der Gleichstromnebenschlussmotor gegenüber dem Reihenschlussmotor?Ein Vorteil des Gleichstromnebenschlussmotors ist die deutlich gleichmäßigere Drehzahl bei Laständerungen, weil das Erregerfeld weniger stark von der Last abhängt. Dadurch hat der Nebenschlussmotor ein „härteres“ Drehzahlverhalten und neigt nicht so stark zum gefährlichen Hochdrehen bei Entlastung.
Gleichstrommotoren verstehen
Der Reihenschlussmotor gehört zu den Gleichstrommotoren und ist ein wichtiges Beispiel für elektrische Maschinen. Wer sich mit Gleichstrommotoren beschäftigt, vergleicht Aufbau, Schaltung und Verhalten von verschiedenen Motorarten. So wird klar, wie Strom, magnetischer Fluss, Drehzahl und Drehmoment zusammenhängen. Im Elektrotechnikbereich findest du passende Videos zu diesem und verwandten Themen.
