Wechselstrommotor

Wechselstrommotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Genau wie Gleichstrommotoren bestehen sie im Wesentlichen aus einem drehbar gelagerten Anker (Rotor) und einem Feldmagneten (Stator). Ausschließlich als Wechselstrommotoren gebaute Geräte verfügen aber nicht über einen Kollektor (Polwender). Wie der Name bereits sagt, werden diese Motoren mit Wechselstrom betrieben.

Das Arbeitsprinzip von Wechselstrommotoren

Der häufig als Elektromagnet ausgelegte Feldmagnet wird mit Gleichstrom betrieben. Steht nur eine Wechselstromquelle zur Verfügung, dann muss dieser vor der Zuleitung in die Feldspule gleichgerichtet werden. Durch die feste Stromrichtung im Feldmagneten entsteht ein konstantes Magnetfeld mit ruhenden Magnetpolen.
Durch den Anker wird hingegen Wechselstrom geleitet. Dieser Wechselstrom bewirkt die Entstehung eines Magnetfeldes, dessen Pole sich im Takt des Wechselstromes ändern. Bei der Netzfrequenz (50 Hz) polt sich das Magnetfeld des Ankers also 50-mal je Sekunde um. Dadurch wechseln auch 50-mal in einer Sekunde anziehende und abstoßende Kräfte zwischen Feldmagneten und Anker ihre Richtung. Würde man den Anker aus seiner Ruhelage heraus unter Wechselstrom setzen, dann könnte er infolge seiner Trägheit nur kleine "Zitterbewegungen" ausführen.
Versetzt man den Anker aber vor der Stromzuführung bereits in Rotationsbewegung, dann kann er bei richtiger Drehfrequenz seine Rotation fortsetzen. Dies geschieht dann, wenn der Anker in dem Moment, in dem er sich gerade am magnetischen Nordpol des Feldmagneten vorbei bewegt, infolge der Stromumpolung dort auch selbst seinen eigenen magnetischen Nordpol ausbildet. Die gleichnamigen Pole stoßen sich ab und die Drehbewegung wird fortgesetzt. Gleiches gilt für die magnetischen Südpole.
Bei der beschriebenen Bauform eines Wechselstrommotors muss der Anker mit der gleichen Freuquenz rotieren, mit der auch der elektrische Wechselstrom seine Richtung ändert. Man nennt solche Motoren Synchronmotoren.

Gleichstrommotoren als Wechselstrommotoren

Wenn man bei einem Gleichstrommotor die Anschlüsse des Feldmagneten vertauscht, dann bewegt er sich rückwärts. Vertauscht man gleichzeitig die Anschlüsse von Feldmagneten und Anker, dann behält der Gleichstrommotor seine ursprüngliche Drehrichtung bei. Ein Wechselstrom bedeutet aber nichts anderes als das ständige "Vertauschen" der Stromrichtung. Deshalb kann ein Gleichstrommotor im Grunde auch als Wechselstrommotor betrieben werden. Für praktische Zwecke hat man allerdings zu berücksichtigen, dass durch die ständige Umpolung sehr starke induktive Widerstände in den Spulen hervorgerufen werden. Dabei gilt: Je höher die Wechselstromfrequenz ist, desto größer ist der induktive Widerstand. Man muss also Gleichstrommotoren für den Betrieb unter Wechselstrom entsprechend der Netzfrequenz anpassen.
Insbesondere bei Hochleistungsmotoren bemüht man sich, Verluste durch die induktiven Widerstände der Motorspulen zu vermeiden. Deshalb betreibt zum Beispiel die Eisenbahn ein eigenes Stromnetz, dessen Netzfrequenz nur 16,66 Hz beträgt.