Kl. 8 Der Elektromotor - Realschule Tamm · Kommutator Schleifkontakte Stator Rotor Stator (ohne...

RS-TAMM TECHNIK

DER ELEKTROMOTOR

A. SteinbachStand 2015

KLASSE 8

Bezeichnung

Maßstab Datum Name Klasse

Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor 2.1.

RS-TAMM TECHNIK KL. 8 ELEKTROMOTOR

Kommutator

Schleifkontakte

Stator

Rotor

Stator(ohne Wicklung)

Rotor

Kommutator

Schleifkontakt

3 mmLuftspalt

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor 2.2.


+- +- +- +- +- +-A) B) C)

Eine stromdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld.

Am Minuspol der Spannungsquelle entsteht

Am Pluspol der Spannungsquelle entsteht ______________________

Die drehbare Spule (Rotor) ist jeweils mit den leitenden Hälften der Kommutatorscheibe verlötet.Über Schleifer werden den Kommutatorscheiben Strom zugeführt. Nach jeder halben Umdrehungändert sich die Stromrichtung in der Rotorwicklung.Dadurch ändert sich auch das Magnetfeld des Rotors:

A) In dieser Lage des Kommutators (Stromwenders) ist der Nordpol des Rotors “oben”. Südpol des Stators zieht den Nordpol des Rotors an, er dreht sich “nach rechts”.

B) Die Schleifer treffen die Nut des Kommutators. Der Stromfluss zum Rotor wirdunterbrochen, das Magnetfeld des Rotors bricht zusammen. C) Wegen der Trägheitswirkung überwindet der Rotor den Totpunkt. Die Stromrichtung des Rotors wird umgepolt. Der vorherige Nordpol wird zum Südpol. Dieser wird vom Südpol des Stators abgestoßen. Die Drehung geht so kontinuierlich weiter.

______________________

Beim Elektromotorwerden die physikalischenGesetzmäßigkeitentechnisch genutzt :

________________________

________________________

________________________

________________________

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor 3.1


+- +- +- +- +- +-A) B) C)

Eine stromdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld.

Am Minuspol der Spannungsquelle entsteht

Am Pluspol der Spannungsquelle entsteht ______________________

Die drehbare Spule (Rotor) ist jeweils mit den leitenden Hälften der Kommutatorscheibe verlötet.Über Schleifer werden den Kommutatorscheiben Strom zugeführt. Nach jeder halben Umdrehungändert sich die Stromrichtung in der Rotorwicklung.Dadurch ändert sich auch das Magnetfeld des Rotors:

A) In dieser Lage des Kommutators (Stromwenders) ist der Nordpol des Rotors “oben”. Der Südpol des Stators zieht den Nordpol des Rotors an, er dreht sich “nach rechts”.

B) Die Schleifer treffen die Nut des Kommutators. Der Stromfluss zum Rotor wird unterbrochen, das Magnetfeld des Rotors bricht zusammen. C) Wegen der Trägheitswirkung überwindet der Rotor den Totpunkt. Die Stromrichtung des Rotors wird umgepolt. Der vorherige Nordpol wird zum Südpol. Dieser wird vom Südpol des Stators abgestoßen. Die Drehung geht so kontinuierlich weiter.

______________________

Beim Elektromotorwerden die physikalischenGesetzmäßigkeitentechnisch genutzt :

________________________

________________________

________________________

________________________

Gleichnamige Magnetpole

Sstoßen sich ab.

Ungleichnamige Magnetpole

Z ziehen sich an.

der magnetische Nordpol

der Südpol der Spule

N S N S N S

N

S

N

S

Rotor

Stator

Kommutator

Schleifkontakt

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor 3.2.


39,2

Biegelinietangential

Vor dem BiegenLoch aufbohren5 mm

Biegelinienmittig

5,25 5,25

5,25 5,25

3 3

Biegeliniemittig

Biegelinientangential + 3 mm

Rotor

Lagerwinkel

Stator 14 Löcher

5 Löcher

5 Löcher 2

2

1Pos. 1

Pos. 2

Pos. 3

Pos. Nr. Benennung “Abmessung” Stück

1 x Pos. 1

2 x Pos. 2

2 x Pos. 3

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor 4


GewindestangeM4 x 100

Plastik-Unterlag-scheibe !

Kommutator Rotor

Mutter

Mutter

Feder-ring

Feder-ring

Mutter

kontern

Kommutator

Stator(ohne Wicklung)

Rotor(ohne Wicklung)

Lagerwinkel

Schleifkontakte

40

45

Schleifkontakt

3 mm

!kontern

!

Lötöse

Rotor und Kommutator-Trennlinie müssen

gleich ausgerichtet sein

BeideSchleifkontakte

treffen dieKommutator-

Trennlinie

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor

A. Steinbach Stand 2015-02

M 3x30

Federring

1 mm

5


Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor


Az Bezeichnung Best.Nr. Einzelpr. Gesamtpr.

2015 2015

1 Sperrholzplatte 120x100x12 n.n. n.n.

OPITEC Best.Nr.

n.n. Kupferlackdraht (0,3 mm) 3 kg-Spule DIN 46435 247023 3 kg 89,99 € n.n.

2 Lochstreifen einreihig, Stahl 500 mm lang 801030 0,94 € 1,88 €

Traudl-Riess

2 Federstreifen 40 mm Bohrung Ø 3 mm 19.046.5 50 St. 3,95 € 0,16 €

CONRAD

6 Linsenschrauben M4x30 mm Kreuzschlitz galv. verz. 145925-62 200 St. 6,39 € 0,19 €

1 Gewindestangen 1000 mm M4 DIN975 galv. Verz. 134757-62 1 St. 0,71 € 0,71 €

6 Sechskantmuttern M 4 Stahl galvanisch verzinkt 131609-62 100 St. 3,89 € 0,23 €

6 U-Scheiben M4 DIN 9021 Stahl verzinkt 521812-62 100 St. 1,65 € 0,10 €

2 Federringe M4 DIN 127 Federstahl gal. Verz. 521550-62 100 St. 0,59 € 0,01 €

1 Unterlegscheiben M4 DIN 125 Kunststoff 800282-62 25 St. 1,59 € 0,06 €

2 Linsenschrauben M3x30 mm Kreuzschlitz gal. Verz. 145908-62 200 St. 6,89 € 0,07 €

2 U-Scheiben M3 DIN 9021 Stahl verzinkt 521800-62 100 St. 1,28 € 0,02 €

2 Federringe M3 DIN 127 Federstahl 105625-62 100 St. 0,69 € 0,01 €

4 Sechskantmutter M3 Stahl galvanisch verzinkt 131823 - 62 100 St. 0,85 € 0,03 €

2 Lötöse 1polig für M3 Länge 12 mm 1226220-62 100 St. 2,23 € 0,04 €

n.n. Gewebeklebeband Rolle 10m x 15 mm schwarz 607761-62 1 Rolle 3,44 € n.n.

n.n. Schrumpfschlauch Ø 3 mm/1 mm Schwarz 393718-62 1 m n.n.

n.n. Schrumpfschlauch Ø 3 mm/1 mm rot 393724-62 1 m n.n.

Für 1 E-Motor zusammen 3,51 €

6


Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor


Duchrmesser d des Cu-Lackdrahtes = 0,35 mm

Fläche A = = = 0,096 mm d 2

40,35 2

42••

Die maximale Stromstärke (Strombelastbarkeit)für einen 0,35 mm Ø Cu-Drahtwird mit 0,35 angegeben (s.o.) Ampère

Ù

Soll der Motor mit einer Spannung von U = 3 Volt betrieben werden,ergibt sich ein

R =U

I

=3 V

=0,35 A

8,6

Widerstand R des Drahtes

?

Für eine Spule gilt:

R =

? = (Rho) Spezifischer Widerstand

= 0,017 ?Cu

Ù mm2

•

•

ml•

A

l = Länge des Drahtes

A = Querschnittsfläche des Drahtesl =

R A•

?

Notwendige Länge des Drahtesl

l =Ù8,6 0,096 mm

2

Ù mm2•

m0,017

l = 48 m

Ø 0,35 mmSomit ergibt sich für

für den Stator ca. 20 m für den Rotor ca. 10 m

Kupferlackdraht

Berechnung der Länge des Spulendrahtes für Stator und Rotor

Mit 48 m Spulendrahtlänge reicht der Wicklungsraum bei diesemMotor-Modell nicht aus.Da der Motor keiner Dauerbelastung ausgesetzt ist, kann man einenStrom von 0,8 A durchaus vertreten:

3 V

0,8 AR = = 3,7 Drahtlänge l = m = ca. 21 m Ù

3,7 0,09

0,017

•

Ø 0,35 mm

ð ð

Quelle: http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=2;GROUPID=4484;SEARCH=Kupferlackdraht

7.1.


Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor


Duchrmesser d des Cu-Lackdrahtes = 0,28 mm

Fläche A = = = 0,06 mm d ð2

40,28 2

42••

Die maximale Stromstärke (Strombelastbarkeit)für einen 0,28 mm Ø Cu-Drahtwird mit 0,22 angegeben. Ampère

Ù

Soll der Motor mit einer Spannung von U = 3 Volt betrieben werden,ergibt sich ein

R =U

I

=3 V

=0,22 A

13,6

Widerstand R des Drahtes

?

Für eine Spule gilt:

R =

? = (Rho) Spezifischer Widerstand

= 0,017 ?Cu

Ù mm2

•

•

ml•

A

l = Länge des Drahtes

A = Querschnittsfläche des Drahtesl =

R A•

?

Notwendige Länge des Drahtesl

l =Ù13,6 0,06 mm

2

Ù mm2•

m0,017

l = 48 m

Berechnung der Länge des Spulendrahtes für Stator und Rotor

Mit 48 m Spulendrahtlänge reicht der Wicklungsraum bei diesemMotor-Modell nicht aus.Da der Motor keiner Dauerbelastung ausgesetzt ist, kann man einenStrom von 0,6 A durchaus vertreten:

3 V

0,6 AR = = 5 Drahtlänge l = m = ca. 17 m Ù

5 0,06

0,017

•

Ø 0,3 mmSomit ergibt sich für

für den Stator ca. 20 m für den Rotor ca. 10 m

Kupferlackdraht

Ø 0,28 mm

ð

Quelle: http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=2;GROUPID=4484;SEARCH=Kupferlackdraht

7.2.


Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor


8

RS-TAMM TECHNIK KL. 8

Wie viel mal an der Bohrmaschine drehendamit sich auf dem Holzstab 20 m Kupferlackdraht(Stator) aufwickeln ?

Die Handbohrmaschine ist auf die „kleine Übersetzung“ eingestellt:11 Umdrehungen Holzstab = 5 Umdrehungen Bohrmaschine1 Umdrehungen Holzstab = 5:11 = 0,45 Umdrehungen Bohrmaschine

Der Holzstab hat einen = 12 mm

sein Umfang = 1,2 cm ð = 3,77 cm

1 Umdrehung mit dem Holzstab = 0,0377 m Draht

Damit sich 20 m Draht aufwickeln 20 : 0,0377 = 530 Umdrehungen mit dem Holzstab

Damit sich 10 m Draht aufwickeln 10 : 0,0377 = 265 Umdrehungen mit dem Holzstab

Ø

•1 Umdrehung Stab = 0,45 Umdrehungen Maschine

530 Umdreh. Stab = 530 0,45 = 240 Umdr. Maschine

•

Für den Stator-Kupferlackdraht (20 m) muss 240 mal an der Bohrmaschine gedreht werden,

1 Umdrehung Stab = 0,45 Umdrehungen Maschine

265 Umdreh. Stab = 265 0,45 = 119 Umdr. Maschine

•

Für den Rotor-Kupferlackdraht (10 m) muss 119 mal an der Bohrmaschine gedreht werden.

Bezeichnung


Blatt Nr.

RS-TAMM TECHNIK

Elektromotor


Volt Note Keine NoteBenötigte Spannung Funktion

für vier Umdrehungen 6,0

Ausführung

0,9 V Rekord

2,0 1,0 1,0 3,5

2,1 1,1 1,5 3,8

2,2 1,2 2,0 4,0

2,3 1,3 2,5 4,3

2,4 1,4 3,0 4,5

2,5 1,5 3,5 4,8

2,6 1,6 4,0 5,0

2,7 1,7 4,5 5,3

2,8 1,8 5,0 5,5

2,9 1,9 5,5 5,8

3,0 2,0 6,0 6,0

3,1 2,2

3,2 2,4

3,3 2,6

3,4 2,8

3,5 3,0

3,6 3,2

3,7 3,4

3,8 3,6max. zulässige

Spannung

Benotung E-Motor

RS-TAMM TECHNIK KL. 8

9

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