Der elektromotor

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der Elektromotor, Funktion einer Spule, Wirkungsgrad, Leistund (Rechnung), Vor und Nachteile gegenüber Benzin und Dieselmotoren, Vorblick auf Elektroautos, Fazit

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Der elektromotor

  1. 1. Der Elektromotor AGH Fach: Physik, SIII Erstellt von Heinrich Bier
  2. 2. Gliederung1. Magnetismus, Funktion einer Spule2. Aufbau des Elektromotors3. Gleichstrom und Drehstromelektromotoren4. Vor- und Nachteile gegenüber Wärmekraftmaschinen (Ottomotor, Dieselmotor)5. Einsatz von Elektromotoren in Elektroautos6. Elektromotor als Zukunftsantrieb?
  3. 3. Magnetfeld einesstromdurchflossenen Leiters Technische Stromrichtung: vom Pluspol zum Minuspol. Physikalische Stromrichtung: Elektronen fließen vom Minuspol zum Pluspol. Ein Stromdurchflossener Leiter ist immer von einem Magnetfeld umgeben.
  4. 4. Magnetfeld einer Spule Das Feld einer Spule, entspricht dem eines Stabmagneten. Magnetfeld kann durch einen Eisenstab verstärkt werden.
  5. 5. Magnetismus als Teilgebiet der Elektrizitätslehre„Magnetische Kraftlinien suchen sich zu verkürzen undgegenseitig abzustoßen. Dies äußert sich als Kraft aufdie Körper, die das Feld erzeugen.“ (Dorn PhysikOberstufe S.183)„Der Magnetismus ist eine elektrische Erscheinung,nämlich die Wirkung von bewegten Ladungen auf anderebewegte Ladungen.“ (Dorn Physik Oberstufe S.192)
  6. 6. Der Gleichstromelektromotor
  7. 7. Das DrehspuleninstrumentBild „a“ I=0Bild „b“Der Nordpol derSpule liegt vorn; erwird nach links zumSüdpol desHufeisenmagnetesgezogen.Quelle: Dorn, Bader PhysikMittelstufe S.305
  8. 8. Der GleichstromelektromotorQuelle: Dorn, Bader, PhysikMittelstufe S.336
  9. 9. Der Drehstrommotor (Synchronmotor) Quelle: berufsschule1ab.de
  10. 10. BeispielrechnungBerechnung der elektrischen Leistung beim Gleichstromelektromotor.Pel=U*I Pel in [W] U in [V] I in [A]U=18V I=50APel= 18V*50APel=900 Watt
  11. 11. Der WirkungsgradDer Wirkungsgrad beschreibt die Effizient vonEnergieumwandlungen.Verhältnis zwischen Nutzenergie und zugeführterEnergie.Eta als dimensionslose GrößeOhne MaßeinheitZwischen 0 und 1Bzw. 0% und 100%Notiz: Leistung = Energie / Zeit Energie = Leistung x Zeit
  12. 12. Berechnen der WellenleistungPw = U * I *U=18V I=50A = 0,85Pw =18V*50A*0,85Pw= 765W
  13. 13. Vor, - und Nachteile des ElektromotorsVorteile Nachteile (indirekt)hoher Wirkungsgrad Niedrige Energiedichte von(besonders bürstenlose AkkumulatorenMotoren)Kein Anlassvorgang Verschlechterung dererforderlich Akkuleistung bei *Geräuscharm * niedrigen TemperaturenBremsenergie kann zurStromquelle (Akku)zurückgeführt werdenwenig Verschleißteilewenig Vibrationen
  14. 14. Arbeitsweise Viertakt Ottomotor 1 Takt: Ansaugen 2 Takt: Verdichten 3 Takt: Arbeitstakt 4 Takt: AusstoßenZündung erfolgt in der Regel vor dem OT
  15. 15. Vor, - und Nachteile des Ottomotors*1 und DieselmotorsVorteile NachteileGeringes Leistungsgewicht hoher Wartungsaufwand(kg/kW)Geringe Größe hoher VerschleißNiedrige Baukosten*1 benötigt einen Anlasser LärmbelastungNachteile: Anteile des geringer WirkungsgradTreibstoffs werden unver- 35%* Ottomotor 40%* Dieselmotorbrannt ausgestoßen *(Dorn, Physik S. 162)
  16. 16. Verluste beim Otto, -und Dieselmotor Wirkungsgrade hintereinander geschalteter Geräte werden grundsätzlich multipliziert.Quelle: Dorn, Bader, Physik Mittelstufe S. 162
  17. 17. Unverbrannter Kraftstoff beim Benzin und DieselmotorIdealfall:Vollkommene Verbrennungdes eingesetzten Treibstoffs.Hohe Drehzahlen ergebenkurze Gasaustauschzeiten imZylinder. Nicht jedesBenzinmolekül reagiert mitdem Sauerstoff und wirdunverbrannt ausgestoßen.
  18. 18. Verbrauch bei hohen GeschwindigkeitenQuelle: http://www.motor-talk.de
  19. 19. Verbrauch bei hohen Geschwindigkeiten Quelle: http://www.thomasprenosil.de/119773.html und http://www.auto-bild.dev in [m/s] geht quadratisch in die Formel für denLuftwiderstand ein.
  20. 20. Elektromotor als Zukunftsantrieb ? Bürstenlose Elektromotoren haben einen hohen Wirkungsgrad und geringes Leistungsgewicht (kg/kW) Weiterentwicklung von Akkumulatoren, bzw. der Brennstoffzelle, wird die Verbreitung des Elektroautos begünstigen
  21. 21. These: Umstieg der Bürger aufElektroautos aus Kostengründen
  22. 22. Pionier: Die „Elektrische Viktoria“ im Jahr 1905Quelle: http://www.siemens.de/elektromobilitaet/elektromobilitaet.html
  23. 23. Pionier: Die „Elektrische Viktoria“ im Jahr 1905„Das Kapitel Elektroauto wurde von Siemens bereits 1905 geöffnet: Die „Elektrische Viktoria“, die in etwa 50 Exemplaren als elegantes Hoteltaxi und Lieferwagen im Alltagseinsatz war, fuhr mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 km/h und konnte mit einer Batterieladung rund 80 km zurücklegen.“ Quelle: http://www.siemens.de/elektromobilitaet/elektromobilitaet.html
  24. 24. Fazit „Merkel optimistisch: Eine Million Elektroautos bis 2020“Quelle: focus.de (Nach mehr als 100 Jahren seit der Einführung der ersten Elektroautos !)
  25. 25. Anhang
  26. 26. Quelle: www.strom- guenstiger.deAnhang („Die Brennstoffzelle“)

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