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Verbrennungsmotor vs. Elektromotor
Elektromotoren nehmen in unserem Alltag bereits einen sehr wichtigen Platz ein. Man findet diese in vielen Dingen des täglichen Gebrauchs, wie beispielsweise elektrischen Zahnbürsten, Wasch- oder Kaffeemaschinen. Vor allem durch Elektroautos rücken Elektromotoren noch weiter in den Fokus und müssen sich mit den altbewährten Verbrennungsmotoren messen.
Doch wo liegen die Unterschiede zwischen diesen beiden Antriebsarten? Wir sind dieser Frage auf den Grund gegangen und liefern Ihnen die Antworten in diesem Artikel.
Verbrennungsmotor
Ein Verbrennungsmotor besteht aus folgenden Bestandteilen: Brennraum, Ein- und Auslassventil, Kolben, Pleuelstange, Kurbelwelle und gegebenenfalls einer Zündkerze. Um ein Auto zum Fahren zu bringen, müssen vier Schritte durchlaufen werden.
1. Ansaugen: Der Kolben bewegt sich im Brennraum nach unten, dabei wird ein Luft-Benzin-Gemisch (bei Diesel nur Luft) durch das Einlassventil in den Brennraum gesaugt.
2. Verdichten: Der Kolben bewegt sich nach oben und verdichtet so das eingeströmte Gemisch bzw. die eingeströmte Luft. Das Ein- sowie Auslassventil ist geschlossen, so kann nichts entweichen.
3. Arbeiten: Bei ausreichend hohem Druck wird durch die Zündkerze ein Funke erzeugt und das Gemisch explodiert. Bei Dieselfahrzeugen wird der Treibstoff in den Brennraum gespritzt, wo dieser sich aufgrund des hohen Drucks und der hohen Temperatur von selbst entzündet. Durch die Explosion wird der Kolben nach unten gedrückt – der Motor arbeitet.
4. Ausstossen. Der Kolben wandert wieder nach oben, das Auslassventil ist geöffnet und die Abgase entweichen.
Ein Verbrennungsmotor besteht aus mehreren Kolben, die mittels der Pleuelstange an der Kurbelwelle angebracht sind. Die aus der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Bewegung wird für das Vorankommen des Autos verwendet.
Elektromotor
Ein Elektromotor besteht im Wesentlichen aus zwei Elektromagneten. Das Gehäuse, der „Stator“, erzeugt mittels des angeschlossenen Gleichstroms ein konstantes Magnetfeld. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine drehbar gelagerte Spule mit einem Eisenkern, der „Rotor“. Sobald durch ihn Strom fliesst, wird dieser ebenfalls magnetisch. Wie bei normalen Magneten auch, ziehen sich ungleiche Pole an, während sich gleiche Pole abstossen, was den Rotor in Bewegung setzt. Um elektrische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln, muss sich der Rotor im Elektromotor konstant drehen. Dazu ist es notwendig, dass sich die beiden Magnete fortlaufend gegenseitig abstossen. Um das zu erreichen, muss der Rotor im Inneren in regelmässigen Abständen seine Polung ändern. Dies kann auf zwei Arten erreicht werden. Wird an den Rotor Gleichstrom angeschlossen, wird dessen Polung mit Hilfe von Kontakten jede halbe Drehung geändert. Legt man allerdings Wechselstrom an den Rotor, benötigt man diese Kontakte nicht. Wechselstrom ändert regelmässig die Flussrichtung, was zu einer automatischen Umpolung des Rotors führt. Diese Art des Elektromotors wird bei den meisten E-Autos angewendet. Unabhängig von der Stromart, wird die Bewegung des Rotors direkt auf die Achse und somit auf die Räder des Fahrzeuges übertragen und bringt es so zum Fahren.
Zusammenfassung
Obwohl Verbrennungsmotor und der Elektromotor für denselben Zweck eingesetzt werden, sind Aufbau und Funktionsweise gänzlich unterschiedlich. Durch den Vergleich der beiden Antriebsarten werden die Vorteile des Elektromotors klar ersichtlich. Dieser kommt mit erheblich weniger (beweglichen) Teilen aus, die ausserdem weniger anfällig für Verschleisserscheinungen sind. Geringere Wartungskosten sind die Folge. Elektromotoren arbeiten zudem viel effizienter als Verbrennungsmotoren. So kann elektrische Energie zu 80 Prozent in Vortrieb umgewandelt werden, während lediglich 20 Prozent als Wärme verloren gehen. Bei einem Verbrennungsmotor kann hingegen nur etwa 25 Prozent der erzeugten Energie für die Fortbewegung genutzt werden.
Bildquellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Viertaktmotor#/media/Datei:4-Stroke-Engine-with-airflows_numbers.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Animation_einer_Gleichstrommaschine.gif