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TUM School of Natural Sciences |
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Drehfeld und Drehstrom
Kurzbeschreibung
Ein Aluminiumring ist als Kurzschlußläufer an einem Faden so aufgehängt, daß er um einen Durchmesser leicht drehbar ist, wobei die Drehachse senkrecht steht. Als Felderzeuger dienen drei Leyboldspulen (je 10000 Wdg.)mit Kern, die man im Winkel von 120 Grad um den Aluminiumring herum aufstellt. Jede Spule wird über einen Schalter mit einer Phase des Drehstromnetzes verbunden ( Sternschaltung). Das ganze wird auf einer Schreibprojektion aufgestellt, so dass man sehr gut den Ring rotieren sieht.
Erklärung
Beim Dreiphasendrehstrom sind die Phasen um jeweils 120° versetzt. Dadurch eignet er sich ideal für Motoren. An dem Punkt, an dem eine Phase (zum Beispiel blau) maximal ist, ist die Phase des vorherigen Magneten (rot) schon negativ und die des folgenden Magneten (grün) leicht positiv. Dadurch wird der Rotor immer in die richtige Drehrichtung weitergezogen. Um die Drehrichtung zu ändern, muss man die Abfolge der Phasen durch Umstecken umkehren. Da es nur drei Phasen gibt, reicht es dazu aus, zwei beliebige Phasen miteinander zu vertauschen. Würde man mit zwei gegenüberliegenden Spulen einen entsprechenden Motor mit Zweiphasenwechelstrom bauen, wäre die Drehrichtung am Anfang davon abhängig, wie der Rotor gerade steht und damit nicht bei jedem Einschalten gleich.
Damit der Rotor (der ja nur ein Aluminiumring ist) überhaupt von den Magneten angezogen werden kann, muss ein Magnetfeld darin induziert werden. Wenn der Rotor sich mit der Frequenz des Drehstroms drehen würde, könnte kein Magnetfeld induziert werden, weil sich das Magnetfeld aus Sicht des Rotors nicht ändern würde. Deshalb dreht sich der Rotor immer mit einer Drehfrequenz, die geringer als die Frequenz des Drehstroms ist. Diesen Unterschied nennt man Schlupf. Trotzdem hängt die Drehfrequenz des Motors mit der Frequenz des Drehstroms zusammen und kann auch nur darüber geändert werden. Eine Änderung der Betriebsspannung ändert (im Gegensatz zum Gleichstrommotor) nur das maximale Drehmoment, das der Motor aufbringen kann.
Betriebsanleitungen: Elektrogeräte, Lampen