Große Leistung bei gleicher Drehzahl: Der Nebenschlussmotor

Parallel statt Reihe

Zunächst sollte man einen Blick auf den Aufbau dieses Gleichstrommotors werfen. Der Nebenschlussmotor entspricht in seinem Aufbau einem fremderregten Gleichstrommotor, und kann aus einer einzigen Gleichstromquelle gespeist werden. In der praktischen Anwendung wird üblicherweise jedoch mit einer fixen Erregerspannung und jedoch variablen Ankerspannung betrieben. Wie bei einem permanenten Gleichstrommotor besteht auch der Nebenschlussmotor aus Stator, Anker, Kommutator mit Bürsten und einer Stromquelle. Der Stator ist jedoch kein permanenter Magnet, sondern besteht wie auch bei anderen elektrisch erregten Gleichstrommaschinen aus einem leitfähigen Material wie Eisen. Um den Stator ist auf einer Seite eine Spule gewickelt, die später das Erregerfeld erzeugen soll.

Großer Widerstand beim Nebenschlussmotor

Anders als bei einem Reihenschlussmotor hat die Spule am Stator des Nebenschlussmotors eine sehr hohe Zahl an Wicklungen. Mit diesen soll ein hochohmiger Widerstand den Erregerstrom, zur Erzeugung des Erregerfelds am Stator, möglichst geringhalten.

Erregerspannung bleibt immer gleich

Aus der Parallelschaltung ergibt sich, dass die Ankerwirkung variabel ist, während das Magnetfeld der Erregerspannung am Stator immer gleichbleibt. Somit gibt es keine Ankerrückwirkung, also die Beeinflussung des Erregerfeldes durch den Anker.

Zum Vergleich: Ein Reihenschlussmotor benötigt eine große Masse am Anker, damit durch die Ankerrückwirkung auf das Magnetfeld der Motor nicht durch seine hohe Drehzahl zerstört wird. Im Gegensatz zum Nebenschlussmotor spielt die Ankerrückwirkung beim Reihenschlussmotor eine sehr große Rolle.

Drehzahl mit Widerständen steuern

Insofern Nebenschlussmotoren Anker- und Erregerfeld aus derselben Gleichstromquelle versorgt werden, ist eine Steuerung der Drehzahl über eine Änderung dieser Spannungsquelle nicht möglich. Doch eröffnet sich mit der Parallelschaltung von Anker- und Statorspule die Möglichkeit, einstellbare Spannungen vor jedem der beiden Stromkreise einzeln zu schalten. Die Drehzahleinstellung wird in der Praxis mit Drehzahlregelgeräten durch die Einstellung der Ankerspannung vorgenommen. Aufgrund der Bauweise eines Nebenschlussmotors aber ist die Einstellung der Drehzahl auch über eine variable Feldspannung vor der Statorwicklung nahezu verlustfrei möglich, findet aber in der praktischen Umsetzung keine Anwendung.

Niedriges Drehmoment beim Start und kein Wechselstrom

Der Nachteil der Konstruktionsweise vom Nebenschlussmotor ist, dass er im Gegensatz zum Reihenschlussmotor beim Start kein hohes Drehmoment mit sich bringt.

Somit benötigt der Nebenschlussmotor vergleichsweise hohe Energie in der Anlaufphase und mehr Energie als später im laufenden Betrieb. Aufgrund seiner Bauweise ist ein Betrieb mit Wechselspannung ausgeschlossen.

Durchdrehen nur bei technischem Defekt

Ebenso wie Reihenschlussmotoren kann auch ein Nebenschlussmotor “durchgehen”, also sich selbst zerstören. Beim Reihenschlussmotor geschieht dies, wenn das Drehmoment am Anker zu weit sinkt, sodass die Drehzahl exponentiell ins Unermessliche steigt. Beim Nebenschlussmotor passiert das Gleiche, sobald der Stromkreis zum Erregerfeld unterbrochen wird. Der Strom fließt in dem Fall nun nur noch durch den Anker, der Widerstand am Stator entfällt völlig und das noch nachwirkende Magnetfeld an der Statorspule beschleunigt den Anker so schnell, bis er den Nebenschlussmotor zerstört.

Fließt ein hoher Ankerstrom, kein Erregerstrom und somit kein Erregerfeld ergibt dies eine ständig steigende Drehzahl und durch Fliehkräfte zelegt sich der Anker. Ein ausfallendes Erregerfeld verursacht demnach am Nebenschlussmotor einen kritischen Zustand. Aus diesem Grund sollte kein DC-Motor ohne Strombegrenzung bzw. ohne ein Regelgerät mit entsprechender Schutzfunktion betrieben werden. Der Nebenschlussmotor erfreut sich aufgrund seiner einfachen und effizienten Konstruktionsweise einer sehr großen Beliebtheit.