Modelleisenbahn Zur Theorie von Elektro-Kleinmotoren (8)

10) Universalmotoren

Wird anstelle des Permanentmagneten ein Elektromagnet als Feldmagnet eingesetzt, so kann der Motor sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden, da beim Wechselstrom die Umpolung von Feld und Anker gleichsinnig erfolgt.
Für Gleichstrom und Wechselstrom geeignete Motoren heißen Universalmotoren.
Zur Umkehr der Drehrichtung muß die Feldwicklung gegenüber der Ankerwicklung umgepolt werden.
Man unterscheidet den Reihenschlußmotor (Bild 1a), bei dem die Feldwicklungen und Ankerwicklungen in Reihe liegen, und den Nebenschlußmotor (Bild 1b), bei dem die Feldwicklungen parallel zu den Ankerwicklungen liegen.
Der Reihenschlußmotor besitzt eine große Anzugskraft. Sein Drehmoment fällt jedoch mit steigender Drehzahl stark ab, da der Feldstrom durch den mit zunehmender Drehzahl steigenden inneren Widerstand des Ankers (siehe oben: Gegenspannung) geschwächt wird. Die Drehzahl ist daher stark lastabhängig. Reihenschlußmotoren eignen sich besonders für intermittierenden Betrieb mit wechselnder Last.
Beim Nebenschlußmotor ist die Stärke des Feldes unabhängig von der Ankerdrehzahl, die dadurch weniger lastabhängig ist. Das Verhalten des Nebenschlußmotors entspricht dem des Motors mit permanentem Feldmagneten.

Die Bilder 2a, 2b zeigen die Schaltung zur Umpolung der Fahrtrichtung bei den als Reihenschlußmotor geschalteten Universalmotoren des Märklin-H0-Wechselstromsystems. Die Betätigung der Schalter erfolgt durch ein (hier nicht gezeigtes) Stromstoß-Relais. Im Bild 2b wird eine geteilte Feldwicklung verwendet, die eine vereinfachte Konstruktion des Relais erlaubt.
Werden Universalmotoren ausschließlich mit Gleichstrom betrieben, so kann ein Drehrichtungswechsel mittels einer Diodenschaltung durch Umpolung der Betriebsspannung wie bei Permanentmagnet-Motoren bewirkt werden (Bild 3a, b).
Universalmotoren für Gleichstrom und (einphasigen) Wechselstrom werden wegen der bei Wechselstrom auftretenden Hystereseverluste nur bei Kleingeräten (neben Spielzeug z.B. bei Staubsaugern und Nähmaschinen) verwendet.

11) Benutzte Literatur

- H. Moczala u.a.: Elektrische Kleinmotoren
- R. Fischer: Elektrische Maschinen. Hanser-Verlag 1999
- M. Philippow: Taschenbuch Elektronik, Bd. 5
- H.D. Stölting, A. Beisse: Elektrische Kleinmaschinen. Teubner-Verlag 1987
- H.D. Heck: Lexikon der Technik, Goverts-Verlag 1972