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Ri - Innenwiderstand des Elektromotors

Ob ein Motor für hohe Ströme geeignet ist und wie gut sein Wirkungsgrad dabei ausfällt wird, zumindest in der Theorie, ausschließlich von seinem Innenwiderstand bestimmt.
In der Praxis ist der Wirkungsgrad aber von eine ganzen Reihe zusätzlicher Faktoren abhängig, die sich einfachen Berechnungen entziehen.
Um sich ein Bild über die Leistungsfähigkeit eines Motors machen zu können, oder ihn mit einem anderen zu vergleichen, ist es aber trotzdem sehr aufschlussreich den Ri zu kennen.

 

Was ist dieser Ri aber eigentlich?

Die magnetische Kraft wird erzeugt indem eine Anzahl Kupferwindungen von Strom durchflossen wird. Der verwendete Kupferdraht hat einen ohmschen Widerstand der je nach Länge und Querschnitt des Drahtes unterschiedlich ausfällt. Je geringer er ist um so besser, um so mehr Leistung wird in magnetische Kraft gewandelt und geht nicht als Wärme verloren.

Bei der Herstellung der Motoren wird nicht immer die maximale Menge an Kupfer in das Gehäuse gepackt und so ergibt sich ein unterschiedlicher Füllungsgrad der Motoren. Naheliegend, dass ein Motor mit hohem Füllungsgrad, bei gleicher Anzahl von Windungen, einen besseren (niedrigeren) Innenwiderstand hat und deshalb leistungsfähiger ist.

 

Wie kann man den Ri messen?

Zur Messung reicht ein Multimeter welches mindestens einen Strom von 10A messen kann, besser sind 2, aber nicht zwingend notwendig.
Nun wäre es naheliegend die Widerstandsmessung auf dem Multimeter zu wählen und es einfach mal an 2 der 3 Motoranschlüsse zu halten. Nur sind die Windungen, der von uns benutzten Motoren, aber sehr niederohmig und im Bereich von wenigen tausendstel Ohm ergibt die Messung keinen brauchbaren Wert. Viel genauer ist es einen Strom in die Windung einzuspeisen und dabei zu messen wie viel Spannung über sie abfällt.


Schaltbild:

Um den Strom zu begrenzen muss ein Vorwiderstand in reihe zum Motor liegen.
In der Schaltung wird eine Autoglühbirne benutzt bei der Fern- und Abblendlicht zusammen verlötet wurden, sodass beide Wendel gleichzeitig leuchten. Das ergibt bei 12V ungefähr einen Strom von 10A.

Da ein genauer Stromwert benötigt wird liegt das Amperemeter ebenfalls in reihe.

Die über die Windung abfallende Spannung wird mit dem Voltmeter direkt an den Motorkabeln gemessen.

Mit dem ohmschen Gesetzt kann nun der Innenwiderstand Ri berechnet werden.

Spannung : Strom = Innenwiderstand

 


In diesem Beispiel fallen bei einem Strom von 10A, 66,6mV über eine Windung ab, was nach dem ohmschen Gesetz einen Innenwiderstand von 6,66mOhm ergibt.

Je mehr Windungen ein Motor besitzt um so höher ist sein Innenwiderstand, dass macht ihn nicht schlechter, sondern passt ihn für höhere Spannungen an. Aber auch hier ist der Motor vorzuziehen der, bei gleicher Windungszahl/Drehzahl pro Volt, den niedrigeren Ri hat.