Der Hauptschlussmotor (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Der Hauptschlussmotor (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Elektrizitätslehre Unterthema: Elektromotor und Generator Experiment: Der Hauptschlussmotor Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Falls Elektromotoren höhere Leistungen haben sollen, werden sie anstelle von Permanentmagneten mit Elektromagneten gebaut, weil diese vor allem stärkere Magnetfelder erzeugen können. Bei einem Hauptschlussmotor sind Ankerspule und Feldspulen in Reihe geschaltet. Die Versuche sind so konzipiert, dass sie nur qualitative bzw. halbquantitative Ergebnisse erbringen. Hinweise zum Aufbau und zur Durchführung Eine wesentliche Vorraussetzung 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 sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden können heißen Universal- oder Allstrommotoren. Ihre Spulenkerne sind im Allgemeinen geblättert. Hauptschlussmotoren können ein großes Drehmoment erzeugen, weil bei Belastung die Stromstärke in den Feldspulen und im Anker wegen der Reihenschaltung gleich stark anwächst. Sie können eine hohe Leistung aufbringen, laufen aber nicht gleichmäßig.

2 Der Hauptschlusstotor (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Welche Eigeeschaftee habee Hauptschlusstotoree? 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 geschaltet werden.

3 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Leitungs-Baustein, winklig, SB Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Ausschalter, SB Spule, 400 Windungen 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 PHYWE 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. Schiebe zwei Spulen auf den U-Kern und setze diesen auf das Motormodell. Schalte die Spulen und die Wicklungen des Ankers (Rotors) in Reihe. Baue den Versuch entsprechend der Abb. 1 und der Abb. 2 auf. Der Schalter ist zunächst geöffnet. Stelle den Anker schräg und wähle den Messbereich 300 ma. Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3

5 Durchführueg Schalte das Netzgerät ein und stelle es auf 6 V. Schließe den Schalter und stoße den Anker ggf. leicht an. Merke Dir die Drehrichtung des Ankers. Öffne den Schalter und pole die Betriebsspannung des Motors um indem Du die Kontakte 1 und 2 (vgl. Abb. 1) vertauschst. Schließe den Schalter, beobachte die Drehrichtung des Ankers und vergleiche sie mit der vorherigen Drehrichtung. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 1" im Protokoll. Öffne den Schalter, mache die Umkehrung rückgängig und pole nun die Anschlüsse am Anker um. Schließe den Schalter, beobachte die Drehrichtung des Ankers und vergleiche sie mit der vorherigen Drehrichtung. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 2" im Protokoll. Ändere die Betriebsspannung zwischen 4 V und 6 V. Beobachte dabei die Drehzahl des Ankers und 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 den Ausschlag des Strommessers. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 4" im Protokoll. Öffne den Schalter, schalte eine der beiden Spulen durch Umstecken einer Verbindungsleitung aus dem Stromkreis asu. Wähle am Strommesser den Messbereich 300 ma~. Stelle die Spannung auf 12 V ein und schließe den Schalter kurzzeitig. Notiere Deine Beobachtungen unter "Ergebnis - Beobachtungen 5" im Protokoll. Schalte das Netzgerät aus.

6 Protokoll: Der Hauptschlussmotor Ergebeis - Beobachtuegee 1 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen. Ergebeis - Beobachtuegee 2 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen.

7 Ergebeis - Beobachtuegee 3 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen. Ergebeis - Beobachtuegee 4 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen.

8 Ergebeis - Beobachtuegee 5 (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen. Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Warum kann ein Hauptschlussmotor mit Gleichstrom und mit Wechselstrom betrieben werden?

9 Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Wie kann man die Drehrichtung ändern? Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Wie ändert sich die Stromstärke bei Belastung?

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