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Meyers Konversationslexikon

Autorenkollektiv, Verlag des Bibliographischen Instituts, Leipzig und Wien, Vierte Auflage, 1885-1892

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Elektromotoren (Mehrphasen- oder Drehstrommotoren)

auch ein Wechsel in der Richtung des Stromes eintritt, da dann sowohl im Anker wie in den Magnetspulen die Stromrichtung umgekehrt wird, die magnetischen Verhältnisse also dieselben bleiben. Dies geht so lange, bis die Ankerspulen gerade einem Magnetpol gegenüberstehen, von da ab würde nun eine Anziehung nach der entgegengesetzten Seite erfolgen, die begonnene Bewegung also gehemmt werden, wenn nicht jedesmal in diesem Augenblick in den Magnetspulen durch den Stromwender der Strom gewendet würde. Daher erfolgt trotzdem eine Anziehung und Bewegung des Ankers immer in der gleichen Richtung, und die Bewegung nimmt zu, bis die Ankerspulen des Motors gleichzeitig mit jenen der Maschine vor den Magnetpolen vorbeigehen. In diesem Falle erhalten auch die Magnete stets Strom gleicher Richtung, denn in dem Augenblick, wo der Strom wechseln will, gehen die Bürsten von dem einen Stromwendersegment auf das andre über. Von diesem Zeitpunkt ab arbeitet der Motor mit Kraft. Das Angehen dieser Motoren geht unter lebhafter Funkenbildung am Stromwender vor sich. Da ferner zwei aufeinander folgende Segmente des Stromwenders die ganze Spannung führen, so darf man die Spannung nicht hoch wählen, da sie sonst zwischen den Segmenten direkt überginge. Der Ganzsche Wechselstrommotor ist also nur für niedere Spannung brauchbar. Bei hoher Spannung müßte man erst mittels eines Transformators die hohe Spannung auf niedere umsetzen.

^[Abb.: Fig. 1 u. 2. Erzeugung eines rotierenden magnetischen Feldes.]

Mehrphasenstrom - (Drehstrom -) Motoren sind Maschinen, welche, mit Mehrphasen-(Dreh-) strom gespeist, elektrische Energie in mechanische umsetzen. Das Prinzip, auf welchem sie beruhen, ist folgendes: Schon Arago hatte beobachtet, daß, wenn eine horizontale Kupferscheibe um eine vertikale Achse, über deren Mitte sich eine Magnetnadel in horizontaler Ebene frei drehen kann, in rasche Umdrehungen versetzt wird, die Magnetnadel alsbald in der gleichen Richtung zu rotieren beginnt. Es werden nämlich in der Kupferscheibe bei ihrer Rotation vor den Polen der Magnetnadel Ströme induziert, die vermöge ihrer elektrodynamischen Gegenwirkung die Nadel anziehen und mitreißen. Die Drehstrommotoren bilden die einfache Umkehrung; es rotiert der Magnetismus und induziert in einem passend eingerichteten Anker Ströme, welche letztern zwingen, der Rotation des Magnetismus zu folgen. Die Rotation des Magnetismus (und dies ist der zweite Unterschied) wird jedoch nicht dadurch erzielt, daß man einen Magneten mechanisch in Drehung versetzt, nein, man erzeugt diese Rotation auf elektrischem Wege mit Hilfe des Mehrphasenstroms und erhält somit mittels dieses Stromes eine Bewegung des Ankers, welche motorische Arbeit zu leisten im stande ist. Die wesentlichste Eigenschaft des Mehrphasenstroms ist also jene, ein Rotieren des Magnetismus (ein rotierendes magnetisches Feld) zu erzeugen. Der Vorgang ist wie folgt: Ein Eisenring (s. Fig. 1) sei mit drei Wickelungen (genau wie der Anker der Mehrphasenstrommaschine) bedeckt, von welchen jede ein Drittel des Ringumfanges einnimmt. Die Anfänge der drei Wickelungen sind untereinander verbunden und die drei Enden an die drei Leitungen (1, 2, 3) einer Mehrphasenstrommaschine angelegt. Dadurch erhalten die drei Wickelungen des Ringes Ströme, deren Phasen um 120° verschoben sind, d. h., während eine Wickelung gerade ein Maximum der Stromintensität durchfließt, wird die zweite Wickelung erst, nachdem sich der Anker der Mehrphasenstrommaschine um 120° weiter gedreht hat, ein Maximum der Stromintensität besitzen u. s. f., und diese Abnahme der Stromstärke in der einen und die Zunahme derselben in der zweiten Wickelung geht so allmählich vor sich, daß der durch die Ströme im Eisen des Ringes erregte Magnetismus mit seinem Maximum ganz allmählich von der einen Spule nach der zweiten und dann natürlich auch nach der dritten übergeht; die magnetische Achse des infolge der drei stromdurchflossenen Wickelungen im Ringeisen erregten Magnetismus rotiert in einer bestimmten Richtung und mit einer Schnelligkeit, welche der Rotation des Ankers der Mehrphasenstrommaschine entspricht. Ist nun im Innern des Ringes eine Kupferscheibe S um die Achse c drehbar, so wird sie infolge des rotierenden Magnetismus mitgerissen. Die Schaltung der Ringwickelungen kann selbstverständlich auch wie in Fig. 2 gestaltet sein. Versuche haben ergeben, daß man als Anker nicht eine Kupferscheibe benutzen soll, sondern einen Eisenkern mit einer Anzahl in sich kurz geschlossener Windungen.

Das wesentlichste der Mehrphasenstrommotoren ist das rotierende magnetische Feld. Zuerst wurde es angegeben von Ferraris, und zwar erzielte er es durch zwei um 90° verschobene Wechselströme; letztere erzeugte er dadurch, daß er einen gewöhnlichen einphasigen Wechselstrom in zwei Zweige zerlegte, von welchen der eine einen großen Widerstand und geringe Selbstinduktion, der zweite einen geringen Widerstand und eine hohe Selbstinduktion besitzt. Die Selbstinduktion verursacht, daß der Strom in dem letztern Zweig gegen jenen im erstern Zweig um eine gewisse Phase verschoben ist. Praktische Brauchbarkeit hat indes der nach diesem Prinzip konstruierte Motor mit rotierendem magnetischen Feld nicht erlangt. Tesla ist einen Schritt weiter gegangen und erzeugte gleich in der Maschine selbst zwei um 90° verschobene, voneinander unabhängige Wechselströme und erzielte dadurch zuerst praktisch einigermaßen brauchbare Motoren. Einen fernern Fortschritt müssen wir darin erblicken, daß man drei um 120° verschobene Wechselströme nahm und zu ihrer Fortleitung nur drei Leitungen benötigte. Im allgemeinen ist die Leistung motorischer Arbeit mit Mehrphasenstrom um so günstiger, je mehr einzelne gegeneinander verschobene Wechselströme ihn bilden. Da man nun einerseits für die Fortleitung jedes einzelnen Wechselstromes zum mindesten eine Leitung benötigt, so würde die Zahl derselben (wollte