Links
sieht man eine Nahaufnahme eines aktuellen und billigen (< € 3)
quarzgesteuerten Wanduhrwerks. Man sieht nur einen Teil des Stators
und der Erreger-Spule. Der Rotor selbst ist herausgenommen, er
klammerte sich mit einem Pol an den Stator, stand schief und störte das
Bild. Gelb dargestellt ist der Magnet des Rotors, ein Hohlzylinder. Mit einem Oszilloskop wurde geprüft, wie die Erregerspannung der Spule aussieht: Auch hier sind es Polwechselimpulse, mit f = 0,5 Hz wegen des Sekundenzeigers, die wechselweise nach +1,5 V und -1.5 V ausschlagen, mit einer Impulsdauer von ca. 30 msec |
Ohne Erregung, in der Ruhezeit, gilt der reine Magnetismus und der Rotor orientiert sich nach dem Einsetzen sofort mit den Rotor-Polen an den beiden Schuhen mit dem kleinen Abstand 1 und 3. Das magnetische Feld, grün angedeutet, läuft durch den Stator und schließt damit den magnetischen Kreis Nord => 1 => (durch den Stator) => 3 => Süd. Dieser Weg ist wegen der geringeren Spaltbreite "magnetisch" kürzer, hat den geringeren magnetischen Widerstand (Reluktanz) und ist deshalb die Ruhelage. Diese Ruhelage ist stabil und hält z. B. den Sekundenzeiger in der waagrechten Ausrichtung bei 15 s und 45 s. |
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Wird ein Impuls auf die Spule gegeben, dann gilt für die Impulszeit von 30 ms der Elektromagnetismus und zwischen den Statorpolen wird ein komplexes Magnetfeld mit zwei Strängen aufgebaut. Dieses kann man an dem Feldbild mit Eisenfeilspänen oben sehen und ist links durch die beiden roten Flächen angedeutet: Ein Strang läuft von 1 nach 4, der andere von 3 nach 2. Alle anderen Feldlinien sind nicht dargestellt, da für die Funktion unwichtig und zu schwach. Auf Grund der unterschiedlichen Schuhformen ist die Feldstärke an den Schuhen 1 und 3 höher als an den Schuhen 2 und 4, das Feld "fächert" sich dort auf. Das durch den Stromimpuls durch die Spule aufgebaute magnetische Feld muss deutlich stärker sein als das vom magnetischen Rotor induzierte, da es gegenläufig orientiert sein muss, um den Rotor zu beschleunigen. Hätte es denselben Betrag, dann würde sich der magnetische Fluss zu Null summieren und der Rotor wäre frei drehbar. Dann könnte z. B. ein Sekundenzeiger in der 15 s oder 45 s Stellung nach unten fallen. |
Wer schon früher mal hier auf dieser Seite war, hat sich damals vielleicht über die eingezeichnete, aber eigenartige N-S-Orientierung des Rotors gewundert. Sie ist bei dem ersten demontierten Werk wirklich so vorgefunden worden. Fängt man mit der Ruheorientierung wie links dargestellt an, dann hat diese sogar Vorteile gegenüber der oben gezeigten 12-6-Uhr Anordnung der Pole des Rotors. Denn wird durch den Impuls auf A (1 und 2) ein Nordpol gelegt, dann wird der Rotor durch Abstoßen den N-Pols und Anziehen des S-Pols beschleunigt, im Gegensatz zu den beiden Anschubsbeschleunigungen, wie oben gezeigt. Das klingt logisch und scheint konstruktiv so gewollt. |
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Was aber, wenn sich der Rotor mit dem S-Pol in die Ruhestellung begibt, wie links gezeigt? Wenn der erste Impuls wie oben 1 zum N-Pol macht, geschieht nichts, denn der S-Pol des Rotors wird angezogen. Beim nächsten Impuls wird 1 zum S-Pol und der S-Pol des Rotors wird abgestoßen. Nun ist aber 3 während des Impulses ein N-Pol und übt Abstoßungskräfte auf den N-Pol des Rotors auf! Dummerweise bewegt sind der S-Pol des Rotors in den schwächeren Bereich des Felds 1 - 4, während der N-Pol des Rotors gegen den starken Schuh 3 gedrückt wird. Das Abstoßmoment, das der N-Pol des Rotors erzeugt, nimmt mit dem Drehwinkel zu, während es für seinen S-Pol abnimmt. Es kommt kein Springen auf die nächste stabile Lage, S-Pol an 3, zustande! Mit dem Ende des Impulses fällt der Rotor in die alte Lage zurück. Von außen sieht man den Sekundenzeiger zappeln: Er versucht, auf den nächsten Sekundenstrich zu springen, wird aber zurückgeworfen und bleibt auf demselben Strich stehen. Der Sekundenzeiger der Quarzwerks bleibt hängen, die Uhr steht, obwohl sie tickt. |
Version: 1.11 Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund, 03.02.2016 |