2.1 Rotierende und ruhende elektrische Maschinen

Elektrische Maschinen unterteilt man grundsätzlich in rotiererende und ruhende elektrische Maschinen. Zu den rotierenden oder Rotationsmaschinen zählt man
Gleichstrom-, Wechselstrom- und Drehstrommotoren sowie Generatoren. Transformatoren hingegen gehören zur Gruppe der ruhenden elektrischen Maschinen. Ich bespreche vor allem elektrische Rotationsmaschinen, die als Motoren arbeiten.
Die beiden Hauptteile rotierender Maschinen sind ein feststehender Ständer (Stator) und ein in die Ständerbohrung eingelassener rotierender Läufer (Rotor). Am Ständer des Elektromotors sind die Erregerwicklungen (Spulen) angebracht, die ein magnetisches Hauptfeld (Erregerfeld) erzeugen, und auf die die Ankerwicklung eine Kraft bzw. ein Drehmoment ausübt.
Trägt der Ständer die Erreger- und der Läufer die Ankerwicklung, so spricht man von einer Außenpolmaschine. Bei der Innenpolmaschine rotiert die Erregerwicklung, während die Ankerwicklung fest ist.
Neben den Rotationsmotoren gibt es auch sogenannte Linearmotoren. Der Metalläufer des Linearmotors bewegt sich dabei auf zwei gleichstromdurchflossenen Schienen, die sich in einem senkrecht dazu stehenden Magnetfeld befinden. Im Inneren des Läufers wirken Lorentzkräfte auf die einzelnen Ladungsträger. Die Lorentzkräfte werden auf den Läufer übertragen, sodaß sich dieser in Bewegung setzt. Dieser Motor wird häufig bei CD-Laufwerken verwendet.
 
 

2.2 Elektrische Maschinen als Energiewandler

Elektrische Maschinen sind Energiewandler. Wird etwa der Läufer einer Maschine angetrieben, d.h. wird ihm mechanische Leistung zugeführt, so gibt die Maschine elektrische Leistung ab. Sie arbeitet als Generator (siehe Bild 2.1a)). Der Wirkungsgrad beträgt dann h = Pel / Pmech. Der Generator ist also ein mechanisch-elektrischer Energiewandler.
Falls der Maschine elektrische Energie zugeführt wird, dann dreht sich der Läufer. Die Maschine gibt mechanische Arbeitsleistung ab, und arbeitet als Motor (siehe Bild 2.1 b)). Der Wirkungsgrad beträgt in diesem Fall h = Pmech / Pel. Im Gegenteil zum Generator ist der Motor ein elektrisch-mechanischer Energiewandler.

Bild 2.1 a) Generatorbetrieb b) Motorbetrieb