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Berechnung des Kurzschlussmoments im fremderregten Gleichstrommotor
Bei einem fremderregten Gleichstrommotor wird das Drehmoment \(M\) in Nm durch die Gleichung
\(
M = K \cdot I_A \cdot \Phi
\)
bestimmt, wobei \(K\) eine Konstante ist, die von den Motorparametern abhängt, \(I_A\) der Ankerstrom und \(\Phi\) der Erregerfluss.
Das Kurzschlussmoment (\(M_k\)) tritt auf, wenn der Anker kurzgeschlossen ist und daher der Ankerstrom sein Maximum erreicht, ohne dass der Motor sich dreht (d.h. bei der Drehzahl \(n=0\)). Hierbei ist jedoch zu bedenken, dass in dieser Aufgabe spezifische Werte vorgegeben sind und die tatsächliche Berechnung des Kurzschlussmoments direkt nicht möglich ist, ohne zusätzliche Informationen über den Ankerstrom im Kurzschlussfall oder den genauen Wert der Konstanten \(K\) und des Flusses \(\Phi\).
In der gegebenen Aufgabe ist das Ziel, das Kurzschlussmoment mit den vorhandenen Daten zu berechnen, was ohne Angabe des Ankerwiderstands (zur Berechnung des maximalen Ankerstroms im Kurzschlussfall) oder anderer spezifischer Motorparameter nicht direkt möglich ist. Stattdessen scheint die Aufgabe darauf abzuzielen, ein Verständnis für die betrieblichen Eigenschaften von Gleichstrommotoren zu schaffen.
Ohne spezifische Werte für \(K\) und ohne Messwerte für den Ankerstrom im Kurzschlussfall können wir das Kurzschlussmoment hier nicht berechnen. Für gewöhnlich ist das Kurzschlussmoment ein theoretischer Wert, der für den Entwurf und die Analyse von Motoren im Falle eines direkten Kurzschlusses am Anker verwendet wird. Es zeigt, wieviel Drehmoment maximal entwickelt wird, wenn der Ankerstrom durch die maximale Stromkapazität der Stromversorgung begrenzt ist.
Für die M-n (Drehmoment-Drehzahl)-Kennlinie gilt bei Gleichstrommotoren, dass das Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl ist, wenn der Erregerfluss konstant bleibt. Das bedeutet, dass bei steigender Drehzahl das zur Verfügung stehende Drehmoment sinkt. Im Fall des absolut unbelasteten Motors (theoretischer Zustand, da immer ein gewisses Maß an Reibung und damit Last vorliegt) wäre die Kennlinie durch den Schnittpunkt der maximalen Drehzahl (Leerlaufdrehzahl) bei null Drehmoment und dem theoretischen Kurzschlussmoment bei der Drehzahl null dargestellt.
Um eine M-n Kennlinie exakt zu zeichnen, benötigt man jedoch spezifische Daten über die Abhängigkeit des Drehmoments von der Drehzahl, die durch experimentelle Daten oder detaillierte Motorspezifikationen bereitgestellt werden müssen.
