Synchronmotor/Aufbau

Die Lorentzkraft ist die Grundlage für einen Elektromotor, weshalb sie hier kurz beschrieben wird:
Ein stromdurchflossener Leiter erfährt in einem Magnetfeld eine Kraft und wird, wenn er frei aufgehängt ist, bewegt. Die Kraft ist abhängig von der Stromstärke im Leiter, dem Magnetfeld und der Länge des Leiters auf den das Magnetfeld einwirkt.
Entsprechend der U-V-W-Regel ist der Strom die Ursache, das Magnetfeld die Vermittlung und die Kraft auf den Leiter bzw. die Bewegung des Leiters die Wirkung.

 

F = J x B x L0

Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld

Der obige Absatz beschreibt die Lorentzkraft, jetzt versuche ich sie mal zum besseren Verständnis zu erklären: Durch den Stromfluss im Leiter entsteht ein radiales Magnetfeld um ihn herum, das mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten reagiert. Auf der einen Seite sind die magnetischen Feldlinien gleich gerichtet (hier herrscht ein stärkeres Magnetfeld) und auf der anderen Seite sind sie einander entgegen gerichtet(hier herrscht ein schwächeres Magnetfeld). Bildlich gesprochen befinden sich im stärkeren Magnetfeld mehr Feldlinien, die Platz brauchen, um dies zu erreichen wird der Leiter in Richtung schwächeres Magnetfeld geschoben.

konkurrierende Feldlinien

Schematischer Aufbau eines Synchronmotors:
Auf dem Stator befinden sich Elektromagnete, die mit um 120° versetzten Wechselströmen versorgt werden. Dabei entsteht ein umlaufendes Magnetfeld, das mit dem Permanentmagnet des Rotors in Wechselwirkung tritt und ihn in eine Drehbewegung versetzt. In dieser schematischen Darstellung sind nur drei Spulen und ein Dipol dargestellt. In realen Motoren werden je nach Anwendungszweck mehrere Spulen (immer ein Vielfaches von drei) und Permanentmagnet-Paare verbaut.

schematischer Synchronmotor

Die Spulen sind in Stern- oder Dreieckschaltung miteinander verbunden.

Schaltbild Stern-Dreieck-Schaltung

Die Spannung der Dreieckschaltung ist größer als die der Sternschaltung

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