Der Nebenschlussmotor (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Der Nebenschlussmotor (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Elektrizitätslehre Unterthema: Elektromotor und Generator Experiment: Der Nebenschlussmotor Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Wenn Elektromotoren höhere Leistungen haben sollen, werden sie anstelle von Permanentmagneten mit Elektromagneten gebaut, weil diese vor allem stärkere Magnetfelder erzeugen können. Bei einem Nebenschlussmotor sind die Ankerspule und die Spulen, die das Feld erzeugen, parallel geschaltet. Die Versuche sind so konzipiert, dass sie nur qualitative bzw. halbquantitative Ergebnisse erbringen. Hinweise zum Aufbau und zur Durchführung Eine wesentliche Voraussetzung für das Funktionieren der Motoren ist die richtige Schaltung der beiden (gleichsinnig gewickelten) Feldspulen des Stators. Sonst heben sich die Magnetfelder gegenseitig auf, die die stromführenden Spulen erzeugen. Anmerkungen Elektromotoren, die mit sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden können, heißen Universal- oder Allstromotoren. Ihre Spulenkerne sind im Allgemeinen geblättert. Nebenschlussmotoren haben ein geringeres Anzugsmoment als hauptschlussmotoren. Sie laufen aber bei nicht zu großen Schwankungen der Belastung gleichmäßiger. Sie sind daher für Antriebe geeignet, die gleichbleibende Drehzahlen erfordern, z. B. Werkzeugmaschinen und Aufzüge.

2 Der Nebeeschlussmotor (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Welche Eigeeschaftee habee Nebeeschlussmotoree? Baue ein Modell eines Elektromotors auf bei dem der Permanentmagnet durch einen Elektromagneten ersetzt ist. Untersuche, welche Eigenschaften der Motor hat, wenn die Spulen des Stators und des Rotors in Reihe bzw. parallel geschaltet sind.

3 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Leitungs-Baustein, gerade, SB Leitungs-Baustein, winklig, SB Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Ausschalter, SB Spule, 400 Bindungen U-Kern Motormodell für Schülerversuche Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, blau Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, blau Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, rot PHYBE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A Vielfachmessinstrument, analog

4 Aufbau ued Durchführueg Aufbau Baue das Modell des Motors entsprechend der Abb. 3 auf. Schalte die Bicklungen des Ankers und des Elektromagneten parallel. Baue den Versuch entsprechend der Abb. 1 und der Abb. 2 auf. Schließe den Strommesser direkt an das Netzgerät an, damit genügend Verbindungsleitungen zur Verfügung stehen. Bähle den Messbereich von 3 A-. Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3

5 Durchführueg Schalte das Netzgerät ein und stelle es auf 5 V ein. Bringe den Anker in eine schräge Stellung. Schließe den Schalter und stoße den Anker ggf. leicht an. Beobachte die Drehrichtung. Pole die Betriebspannung des Motors um, indem Du die Kontakte 1 und 2 vertauschst. Beobachte die Drehrichtung des Ankers und vergleiche sie mit der vorherigen Drehrichtung. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 1" im Protokoll. Öffne den Schalter. Vertausche die Kontakte 1 und 2 nochmal und pole nun nur die Anschlüsse am Anker um. Schließe den Schalter. Beobachte die Drehrichtung und notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 2" im Protokoll. Variiere die Betriebsspannung zwischen 4 V und 6 V und beobachte die Drehzahl. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 3" im Protokoll. Stelle die Betriebsspannung auf 6 V- ein und belaste den Motor. Bremse den Anker durch Fingerdruck auf die Scheibe mit dem Kommutator ab. Beobachte dabei die Drehzahl und die Anzeige des Strommessers. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 4" im Protokoll und öffne den Schalter. Schalte nun den Strommesser in den Stromzweig mit dem Anker (zur Überprüfung der Ankerstromstärke). Schließe den Schalter und belaste wieder den Motor. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 5" im Protokoll. Schalte nun den Strommesser in den Stromzweig mit den beiden Spulen (zur Überprüfung der Feldstromstärke). Schließe den Schalter und belaste wieder den Motor. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 6" im Protokoll. Öffne den Schalter. Stelle eine Bechselspannung von 6 V ein wähle einen Messbereich von 3 A~. Schließe den Schalter und beobachte den Motor. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 7" im Protokoll. Schalte das Netzgerät aus.

6 Protokoll: Der Nebeeschlussmotor Ergebeis - Beobachtuegee 1 (10 Puekte) Ergebeis - Beobachtuegee 2 (10 Puekte)

7 Ergebeis - Beobachtuegee 3 (10 Puekte) Ergebeis - Beobachtuegee 4 (10 Puekte)

8 Ergebeis - Beobachtuegee 5 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtugen. Ergebeis - Beobachtuegee 6 (10 Puekte)

9 Ergebeis - Beobachtuegee 7 (10 Puekte) Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Warum kann ein Nebenschlussmotor mit Gleich- und mit Wechselstrom betrieben werden?

10 Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Wie kann man die Drehrichtung ändern? Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Wie ändern sich die Feldstromstärke (Stromstärke in den Spulen des Elektromagneten) und die Ankerstromstärke bei Belastung?

11 Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) Was ist in Bezug auf die Drehrichtung zu erwarten, wenn man anstelle des Ankers die Feldspulen umpolt?