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Definition: eine Maschine, die mechanische Energie abgibt, also etwas bewegen oder antreiben kann
Ein Motor ist eine Maschine, die etwas bewegen oder antreiben kann. Dies bedeutet, dass ein Motor mechanische Energie abgibt. Dies ist nur möglich, wenn ihm Energie in einer anderen Form zugeführt wird – typischerweise entweder elektrische Energie oder chemische Energie.
Arten von Motoren
Es gibt verschiedenste Arten von Motoren. Elektromotoren funktionieren mit Hilfe elektrischer Energie. Sie arbeiten häufig relativ energieeffizient, d. h. mit einem hohen Wirkungsgrad, und leise. Außerdem gibt es verschiedenen Arten von Verbrennungsmotoren wie z. B. Ottomotoren und Dieselmotoren, die einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff als Energieträger nutzen. Sie wandeln also chemische Energie in mechanische Energie um.
Auch Dampfmaschinen, Dampfturbinen und Gasturbinen sind Motoren, obwohl diese Bezeichnung dort weniger üblich ist. (In mancher Literatur werden Turbinen nicht als Motoren bezeichnet, ohne dass allerdings eine überzeugende Definition von “Motor” angegeben würde.) Ferner gibt es Raketenmotoren und eher exotische Antriebe wie z. B. Ionenstrahltriebwerke.
Die meisten Motoren treiben eine rotierende Achse an. Es gibt aber auch Linearmotoren, die direkt eine lineare Bewegung antreiben, beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug.
Charakteristika von Motoren
Verschiedene Typen von Motoren unterscheiden sich in vielen Aspekten:
- Unterschiedliche Formen der Energiezufuhr wurden oben genannt. Flüssige und mit gewissen Einschränkungen auch gasförmige Kraftstoffe sind gut transportierbar, anders als elektrische Energie, führen aber meist zu mehr oder weniger schädlichen zu Abgasen (siehe unten).
- Viele Elektromotoren können nur in einem engen Drehzahlbereich effizient arbeiten, andere auch in einem sehr weiten Drehzahlbereich.
- Bei Verbrennungsmotoren ist immer eine gewisse Mindestdrehzahl nötig. Auch im Leerlauf mit Mindestdrehzahl entsteht ein erheblicher Primärenergieverbrauch. Das Abstellen in kurzen Zeiten ohne Leistungsbedarf kann nachteilig sein, z. B. wegen eines erhöhten Verschleißes oder wegen der Zeitverzögerung bei erneuerter Leistungsanforderung.
- Die maximale Leistung (Energieabgabe pro Zeiteinheit) eines Elektromotors kann je nach Art des Motors sehr klein (weiter unterhalb von einem Watt) oder auch sehr groß (hunderte von Megawatt) sein. Verbrennungsmotoren sind schwer für kleine Leistungen (weit unterhalb von 1 kW) oder sehr hohe Leistungen (viele Megawatt) zu konstruieren.
- Das Leistungsgewicht, also die Masse des Motors dividiert durch die maximale Leistung, ist ebenfalls recht unterschiedlich. Bei Elektromotoren kann es besonders klein sein. Wenn für einen mobilen Elektromotor ein elektrischer Energiespeicher mitgeführt werden muss, kann das Leistungsgewicht der gesamten Anlage jedoch wesentlich höher sein.
- Kleine Bauformen: Elektromotoren kleiner Leistung lassen sich gut miniaturisieren; bei Verbrennungsmotoren ist dies schwieriger.
- Die Energieeffizienz, quantifiziert als Wirkungsgrad, ist bei verschiedenen Motoren sehr unterschiedlich. Bei Elektromotoren kann sie extrem hoch sein (über 98 %), während sie bei Verbrennungsmaschinen prinzipiell limitiert ist (→ Carnot-Wirkungsgrad) und zusätzlich praktische Probleme den Wirkungsgrad weiter vermindern. Jedoch können bei der Herstellung der elektrischen Energie erhebliche Energieverluste auftreten. Man beachte außerdem, dass der Wirkungsgrad im Betrieb stark von den Betriebsbedingungen abhängen kann, insbesondere von der Drehzahl und der geforderten Leistung.
- Viele Elektromotoren können (z. B. beim Bremsen eines Fahrzeugs) auch als Generator verwendet werden (→ Rekuperation). Bei Verbrennungsmotoren ist so etwas nicht möglich – nur die Unterstützung des Bremsens, aber ohne Rückgewinnung von Antriebsenergie.
- Verbrennungsmotoren erzeugen Abgase, die je Art des Motors, des Kraftstoffs und des Betriebszustands unterschiedliche Mengen von giftigen Schadstoffen enthalten können. Meist enthalten sie auch das klimaschädliche Kohlendioxid (CO2).
- Motoren emittieren außerdem mehr oder weniger Lärm.
- Im Betrieb erfolgt eine Abnutzung. Die erreichbare Lebensdauer hängt stark vom Typ des Motors ab.
Die Vielzahl dieser Aspekte zeigt, dass der Vergleich von Motoren unterschiedlicher Art relativ komplex sein kann. Sie erklärt außerdem, warum so viele verschiedene Arten von Motoren eingesetzt werden: Je nach den konkreten Anforderungen können sehr unterschiedliche Lösungen optimal sein.
Siehe auch: Elektromotor, Verbrennungsmotor, Ottomotor, Dieselmotor, Gasmotor, Gasturbine, Dampfturbine