Spaltpolmotor für kleine Antriebe

Er arbeitet im Verborgenen, ist nicht zu sehen, auch nicht zu hören. Sollte man etwas hören, ist dies nicht der Spaltpolmotor, sondern seine "Dienstleistung" als Luftstrom eines Kühl-/Heizlüfters, Kühlung des Magnetrons im Mikrowellengerät oder Backofens in der Küche, eventuell auch der Lampe im Diaprojektor oder Beamer. Die Entleerungspumpe für Waschlauge und Spülwasser in einer Waschmaschine oder des kondensierten Wasserdampfs in einem Kondens-Wäschetrockner, heutzutage des Wärmepumpen-Trockners werden von ihm angetrieben, früher auch der preiswerte Plattenspieler.

Wie entstand er, wer hat ihn erfunden? Das ist eine lange Geschichte und begann – wie so vieles im Leben – mit Fehlern, Irrtümern und und auch einfach Nicht-Erkenntnissen, vielleicht auch mangelndem Fachwissen. Wenn Sie dazu mehr wissen wollen laden wir Sie herzlich ein unser Museum zu besuchen, sich das Exemplar anzuschauen und einen am Objekt angebrachten QR-Code zum kostenfreien Download von Detailinformationen zu nutzen. Bei weitergehendem Interesse können Sie auch eine Führung zur Elektrischen Energietechnik bestellen und dann mit uns über Elektrische  Antriebstechnik diskutieren.  

Wie beim Drehstrom-Asynchronmotor handelt es sich auch beim Spaltpolmotor um eine mit Wechselstrom betriebene Maschine, allerdings nur für einphasigen Strom. Wie die meistgebaute Version des Drehstrommotors hat auch dieser einen Kurzschlussläufer als Rotor. Der Stator ist aus einem Dynamoblechpaket mit – in einfachster Ausführung – zwei ausgeprägten, um 180° versetzten Polen aufgebaut, welche ihrerseits in einen Haupt- und einen Spaltpol aufgeteilt sind.

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Gleichstromumformer für Funkbetrieb

Der Gleichstromumformer 12V//275V/500 V ist im Museum an der Kasse in Betrieb und speist eine Halogen-Glühlampe 230V/28W zur Erhöhung der Lebensdauer mit 160 V 

Radiobetrieb im Auto ist für uns seit Jahrzehnten selbstverständlich, z. B. vor ca. 60 Jahren schon einsteckbar als Kofferradio, wie z. B. der "Telefunken bajazzo TS" im VW Käfer 1200. Auch in unterschiedlichsten Fahrzeugen fest montierte Funksprechgeräte bei Sicherheitsdiensten wie Polizei, Feuerwehr und Krankentransport sind lange im Gebrauch. Die Gleichspannungsversorgung (Direct current = DC) dieser Geräte aus Batterie und Lichtmaschine war – anfänglich mit 6 Volt, später mit 12 V – kein Problem, da alle Verstärkerbauteile bereits Halbleiterbauelemente waren. Trotz ersten Entwicklungen und Patenten ab Mitte der 1920-er Jahre entstand ein einsatzfähiger Transistor aber erst Ende der 40-er und löste in den 60-er Jahren auf fast allen Gebieten die bis dahin verwendete Elektronenröhre ab.

Radios und Funkgeräte mit Elektronenröhren mussten entsprechend ihren damaligen Daten mit einer Kathoden-Heizspannung, direkt aus der Stromversorgung des Fahrzeugs möglich, und einer Anodenspannung versorgt werden. In Kraftfahrzeugen und sogar im Tornister-Trageeinsatz des Militärs wurden daher Gleichspannungen mit 100 bis 200 V, für Senderöhren bis 500 V benötigt.

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Energieversorgung mit Drehstrom-Transformatoren

Können Sie als Leser dieser Seite oder Besucher unseres TMK sich vorstellen, wie gern wir Ihnen ein solches "Prachtexemplar" eines Netztransformators zeigen würden? Dieser hier abgebildete ist aufgrund seines Alters zur Verschrottung bestimmt, hat also nur noch Materialwert. Selbst wenn wir diesen aufbringen und das noch mehrere Jahre abtropfende Trafoöl gefahrlos auffangen könnten, wir haben einfach nicht den Platz.

Enthalten ist fast noch alles, was einen Netztransformator ausmacht: Der komplette dreischenklige Kern mit Ober- und Unterjochen aus hochwertigem Trafoblech, die Ober- und Unterspannungsspulen mit ihren Ausleitungen zu den Durchführungen, die vor den OS-Spulen liegenden Anzapfungen zum Stufenschalter zur lastabhängigen Spannungsanpassung, der Stufenschalter mit Grob- und Feinwähler sowie dem Lastumschalter ganz links usw. usw.  

Wir begnügen uns im TMK mit einem 50-kVA-Ortsnetztransformator für 20/0,4 kV, den wir von der EAM Netz GmbH in Kassel als Spende erhalten haben, und schildern in unserer ausführlichen Dokumentation – bei Ihrem Besuch kostenfrei bei uns downloadbar – an seinem Beispiel die Entstehungsgeschichte der Transformatoren, ihre Weiterentwicklung, Kenndaten und Komponenten sowie auf dieser Internetseite die wesentlichen Punkte, um Ihr Interesse zu wecken. Aber keine Sorge, in der downloadbaren Dokumentation wird auch das Innere des oben abgebildeten Netztransformators tabellarisch kurz dargestellt und außerdem ein Netztransformator für die Versorgung Kassels mit seinem Äußeren vorgestellt, denn wer als Nichtfachmann an einem Umspannwerk vorbeikommt, sieht immer nur das Stahlblechgehäuse mit den Trafo-Ausleitungen zur Schaltanlage, nie den aktiven Teil mit seinem inneren Aufbau und dessen Komponenten. Und um diese "Innereien" geht es bei dieser Internetseite. denn das Stahlblechgehäuse schützt den Trafo nur vor der Witterung und hält das zur Isolierung und Kühlung erforderlich Trafoöl im Inneren.

Um die Wirkungsweise eines Transformators und die Bedeutung des magnetischen Flusses in seinem Kern zu verstehen ein kurzer Blick in seine Entwicklungsgeschichte, zunächst zusammen mit der Entdeckung der Induktion durch Michael Faraday, für die ab 1886 für Beleuchtungszwecke zur Verfügung stehende Einphasenausführung:

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Gleichstrommaschine für Generator- und Motorbetrieb

1866 entdeckte Werner v. Siemens (geadelt 1888) das dynamoelektrische Prinzip, die Selbsterregung eines mechanisch angetriebenen Generators ohne äußere Stromzufuhr. Der in den Polen des Generators verbliebene Restmagnetismus (Remanenz) nach früherer  erstmaliger Magnetisierung konnte durch Rückführung einer sich bildenden Ankerspannung auf die Erregerwicklungen (Feldspulen) zur Verstärkung des Magnetflusses genutzt werden (Bildrechte "Siemens Historical Institute") (Bildquelle: *1)

Nach Veröffentlichung der elektromagnetischen Induktion einige Jahrzehnte zuvor war zunächst  eine Anwendung der auf Phänomene begrenzten Erkenntnisse und anschließend der weiteren Forschung und Entwicklung innerhalb der Naturwissenschaften ermöglicht. Schließlich war der Grundstein in der Elektrotechnik gelegt, nämlich der Erzeugung und Anwendung des elektrischen Stromes durch die Erfindungen von Werner v. Siemens und Charles Wheatstone.

Als Erster berichtete 1820 der dänische Naturwissenschaftler Hans Christian Oersted über die Ablenkung einer Kompassnadel durch einen fließenden elektrischen Gleichstrom und hatte damit nach einem 18 Jahre zuvor von einem Italiener beschriebenen, aber in Vergessenheit geratenen Experiment den Elektromagnetismus "wieder"-entdeckt, die Grundlage für viele heute genutzte Geräte und Bauteile wie dem Relais, dem Hubmagnet sowie den hier zu erläuternden Feld- und Ankerwicklungen bei rotierenden Maschinen.

1831 beschrieb der Engländer Michael Faraday die elektromagnetische Induktion mit seiner Methode des Zu- und Abschaltens von Gleichstrom durch eine Spule mit Eisenkern. In einer zweiten Spule auf dem Eisenkern wurde bei Zuschaltung der ersten für kurze Zeit eine Spannung induziert und ebenso bei der Abschaltung mit der umgekehrten Polarität. Entscheidend für die Erkenntnis der Induktion war die zeitliche Veränderung des Stroms und nicht ein konstant fließender Gleichstrom wie beim Experiment von Oersted. Lassen Sie sich die Experimente von Hans Christian Oersted und Michael Faraday sowie weitere zum gleichen Thema bei uns im TMK vorführen (Bildquelle: *2).

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