Seltsame Elektromotoren |
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2. Hauptteil
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2.1 Gleichstrommotoren
Ein normaler Elektromotor funktioniert folgendermaßen:
Elektrischer Strom fließt durch mindestens 2 Magnetspulen.
Dadurch entsteht ein Magnetfeld mit 2 Polen (N/S). Ein äußerer
Dauermagnet zieht die beiden Pole der Magnetspulen an, bzw. stößt
sie ab. Wenn der Nordpol der Spule beim Südpol des Magneten angekommen
ist, wechselt der Kollektor die Stromrichtung und vertauscht dadurch die
Pole der Magnetspulen. Der Motor dreht sich, da die Spule an einer gelagerten
Achse befestigt ist.
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2.2 Einfache E- Motoren
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2.2.1 Der einfachste Motor der Welt
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Der einfachste Elektromotor der Welt besteht
ausschließlich aus einer Batterie, einer Schraube, einem Magneten
und einem Kupferdraht. An der Schraube hängt ein Zylindermagnet. Die
Schraubenspitze wiederum hängt am Minuspol einer 1,5 Volt Batterie.
An den Pluspol der Batterie wird die Spitze eines Kupferdrahtes gehalten.
Das andere Ende wird an den Zylindermagneten gehalten. Dieser dreht sich
nun, weil dann der Magnet von einem starken Strom durchflossen wird und
sich ein zweites Magnetfeld, das dem Magnetfeld des Dauermagneten entgegen
gesetzt ist, bildet. Diesen Motor haben wir als erstes nachgebaut und waren
erstaunt, dass er sich drehte.
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2.2.2 Die drehende Spule
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Aus lackiertem 0,5mm dicken Kupferdraht haben wir eine Spule
mit 50 Windungen ca. 4cm Durchmesser gewickelt. Die beiden Enden wurden
nach außen geführt und je an einer Seite des Drahtes blank gekratzt,
damit dort an einer ganz bestimmten Stellung der Spule Strom von einer
Batterie (1,5 V) abgenommen werden kann. Neben der Batterie ist ein Dauermagnet
so gepolt, dass die stromdurchflossene Spule angezogen wird. Sobald sich
die beiden ungleichnamigen Pole nähern, wird der Stromkreis unterbrochen,
da dann die lackisolierten Stellen des Drahtes keinen Strom mehr leiten.
Durch den Schwung und das leichte Gewicht der Spule dreht sie sich sehr
schnell als einfacher Motor. |
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2.3 Unsere Experimente
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2.3.1 “Elektrische Dampfmaschine“
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Zum Bau unserer neuartigen Maschine wickelten wir 200 Windungen vom
gleichen isolierten Kupferdraht um ein Kupferrohr einer Wasserleitung
zu einem Spulenkörper, den wir mit einem dicken Eisenrohr und 2 großen
Stahlscheiben abkapselten, um das Magnetfeld zu verstärken. Im Inneren
kann sich ein passender Eisenstab wie ein Kolben leicht hin und her bewegen.
Wenn die Spule durch Stromzufuhr zum Elektromagneten wird, zieht sie den
„Kolben“ wie bei einem Winker (Fahrtrichtungsanzeiger) an Oldtimern oder
Kastners Lanz Bulldog hinein, während bei einer Dampfmaschine der
Kolben hinausgedrückt wird. Das Ganze muss nun auch mit Pleuelstange
und - wie unter Dampf mit den Ventilen - mit einem Schalter gesteuert werden,
denn wenn der Kolben gänzlich in die Spule eingetaucht ist, soll der
Stromfluss unterbrochen werden. Dazu haben wir eine Nockenwelle konstruiert,
die im richtigen Moment den Kontakt schließt oder öffnet. Auch
unsere Maschine kann nur als Einzylinder mit einem Schwungrad laufen. Bei
angeschlossenen 9 – 12V Gleichspannung läuft unsere geölte “elektrische
Dampfmaschine“ ganz schön schnell.
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“Elektrische Dampfmaschine“ |
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2.3.2 “Elektrischer Dieselmotor“
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Um einen Motor zu bauen, der von selbst anläuft, haben wir an
einer vierfach gelagerten Kurbelwelle 3 Pleuellager um 120° versetzt
angebracht. Der Motor sollte ähnlich wie die „elektrische Dampfmaschine“
über Pleuel- bzw. Kolbenstangen mit
3 Elektromagnetspulen laufen. Diesmal haben wir die Spulen aus 220
Volt ~ / 50Hz Relais genommen, die mit isolierten Weicheisenblechen bei
Netzspannung betrieben werden. Über Nocken werden 3 Endschalter gesteuert.
Wenn der erste
„Kolben“ oben ist, gibt der erste Endschalter der ersten Spule so lange
Kontakt , bis er fast ganz unten ist. Beim zweiten und dritten Eisenkern
schalten die anderen Endschalter auch im richtigen Moment ein und aus.
Durch die Auf- und Niederbewegung konnten wir so ein großes
Schwungrad in Drehbewegung versetzen. Wir waren sehr stolz als wir den
Motor zum ersten mal laufen ließen. Überrascht waren wir von
dem Krach, den der 3-Zylinder- Elektrohubmotor verursachte, denn es hörte
sich fast so an wie ein alter Traktor. Beim Ausschalten hört man deutlich,
wie die Ventile des Ottomotors klappern. Aus diesem Grunde nannten wir
ihn auch „elektrischen Dieselmotor“. Da er mit der gefährlichen
Netzspannung 230Volt ~ betrieben wird, haben wir alle spannungsführenden
Teile mit Kunststoff abgedeckt. Man muss ihn schon selbst gehört haben,
um von dem echt klingenden „Dieselsound“ begeistert sein zu können. |
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Elektrischer Dieselmotor |
Dieselmotor |
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2.4 Magnetradmotor
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Um evtl. noch andere E- Motoren zu finden, stießen wir in einem
Katalog auf den Magnetradmotor, den uns unser Vater bestellte. Dort sind
an einem Rad außen gleichmäßig verteilt und gepolt 6 Dauermagnete
angebracht. Mit Hilfe eines Reed- Schalters wird eine Spule mit Eisenkern
angesteuert, so dass sich jeweils die gleichnamigen Pole abstoßen.
Der Reed- Schalter besteht aus einem luftdicht verschlossenen Glasröhrchen
in welchem sich zwei flache, federnde Eisenstäbchen befinden, die
sich nicht berühren. Wenn sich ihm ein Magnet nähert, kommen
die beiden Federn aneinander und schließen den Kontakt. Da uns der
Reedkontakt wiederholt verbrannt ist, haben wir selbst Relaiskontakte mit
einem Magneten zu einem Reed- Schalter gebastelt. Mit einer 1,5 V Batterie
kann das Magnetrad in Rotation versetzt werden. Diesen Motor möchten
wir gerne in groß nachbauen, da der gekaufte nur sehr unzuverlässig
läuft, wenn wir genügend starke Dauermagnete im Handel bekommen
könnten.
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2.5
Schwingankermotor
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Wie ein elektrischer Rasierapparat oder unsere Aquariumsluftpumpe
arbeitet auch ein Schwingankermotor mit Wechselstrom. In der Schrottkiste
eines Elektrounternehmens fanden wir einen Schwingankermotor, der ganz
langsam an 24 V~ läuft. In einem geschlossenen Weicheisenkern aus
Trafoblechen mit Spule ist ein schmaler Spalt, in dem ein federndes Eisenblech
hin und her schwingen kann. Da die Magnetpolung (N – S / S – N) im Spalt
jede Sekunde 50 mal wechselt, bewegt sich der Anker auch vibrierend im
gleichen Rhythmus. An der Spitze des zitternden Schwingankers ist eine
Metallzunge befestigt, die wie ein Specht am Baum gegen ein Gummirad hämmert
und zwar so, dass es sich bei jedem Hub ein ganz kleines Stück vorwärts
bewegt, da der Angriffspunkt der Zunge weit oberhalb des Mittelpunktes
vom Rad befindet. Dieser Motor stammte aus einem ganz alten Zeitschaltrelais
und wird wahrscheinlich nicht mehr gebaut.
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Gebrüder Meklan: „Magnetismus bewegt was!“ |
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