1 Steuerungsarten, Grundlagen

Auf einen Ladungsträger, der sich quer zu einem Magnetfeld bewegt, wirkt die so genannte Lorentzkraft F.

$\overrightarrow{F}=q(\overrightarrow{v}\times\overrightarrow{B})$ bzw. $\overrightarrow{F}=I(\overrightarrow{l}\times\overrightarrow{B})$

$q$ ... elektrische Ladung, in $[C],[As]$

$\overrightarrow{v}$ ... Geschwindigkeit der Bewegung normal zu der Magnetfeldlinien $[ms^{-1}]$

$B$ ... magnetische Flussdichte $[Vsm^{-2}],[NA^{-1}m^{-1}]$

$I$ ... Stromstärke $[A]$

$\overrightarrow{l}$ ... Länge der Windungen normal zu der Magnetfeldlinien $[m]$

Figure 3.2: Prinzip des Gleichstrommotors

Dies ergibt ein Drehmoment nach der Formel:

$$M=2FR$$

$M$ ... Drehmoment $[Nm]$

$F$ ... Lorenzkraft $[N]$

$R$ ... Radius der Ankerwindungen $[m]$

Bedingung 1

für die Erhöhung der Drehzahl bei einem definierten Ankerstrom $I_{A}$lautet:

$$M\propto I_{A}$$

Nach dem Induktionsgesetz entsteht jedoch wiederum eine Induktionsspannung, da die Windungen des Rotors die Magnetfeldlinien schneiden, die der Ursache entgegenwirkt (Lenzsche Regel). Die Größe der Gegenspannung $U_{0}$ hängt vom Magnetfeld $\Phi$ und der Bewegungsgeschwindigkeit, somit von der Drehzahl $n$ ab.

Bedingung 2

für die Verringerung der Drehzahl lautet somit:

$$U_{0}\propto n$$

Das Gleichgewicht dieser beiden Effekte bestimmt die Drehzahl eines Gleichstrommotors.

Schlussfolgerung:
Die einzige Möglichkeit, die Drehzahl von Gleichstrommotoren zu beeinflussen, besteht in der Änderung des Anker- oder Ständerstromes und ist somit proportional zur Klemmenspannung $U_{KL}$.