Hallo Florian,
ich will mal versuchen, dir das Wesen der von uns im Modellbau eingesetzten Elektromotoren etwas näher zu bringen, dann wird sich vielleicht die eine oder andere Frage von selbst beantworten.
Die von uns eingesetzten Elektromotoren (Gleichstrommotoren) schöpfen alle ihre “Kraft“ bzw. Drehmoment aus der magnetischen Wechselwirkung (Magnetkraft) zwischen dem Magnetfeld des feststehenden Teils (dem Stator) und dem Magnetfels des sich drehenden Teils (Rotor). Bei unseren sogenannten Bürstenmotoren (d.h. Motoren mit mechanischem Kommutator bzw. Kollektor) ist der Stator meist mit Dauermagneten (Permanentmagneten) ausgebildet und der Rotor (auch als Anker bezeichnet) bildet mit seinen Wicklungen einen Elektromagnet. Bei bürstenlosen Motoren, auch als elektronisch kommutierte Motoren bezeichent (oder Neudeutsch “brushless“) ist das umgekehrt – da ist der Stator als Elektromagnet ausgebildet und der Rotor mit Dauermagneten bestückt.
Wie du möglicherweise schon weißt, ist die Stärke eines gegebenen Elektromagneten abhängig von der Stärke des Stromes, der durch ihn fließt. Folgerichtig hängt das Drehmoment des Motors dann auch vom Motorstrom ab (und nur davon).
Der Motorstrom eines gegebenen Motors selbst hängt allerdings von mehreren Einflussgrößen ab, nämlich von der Betriebsspannung des Motors und seiner Belastung und der sich damit ergebenen Drehzahl. Erfahrungsgemäß wissen wir, dass ein Motor mit wenig oder gar keiner Last (Leerlauf) hohe Drehzahlen und eine niedrige Stromaufnahme hat. Unter zunehmender Belastung sinkt die Drehzahl und die Stromaufnahme steigt, der Motor entwickelt unter der Belastung dann ja auch ein zunehmendes Drehmoment. Das größte Drehmoment entwickelt der Motor, wenn er zum Stillstand abgebremst wird. Dann ist auch die Stromaufnahme am größten, so hoch, dass ein Motor durchbrennen wird, wenn dieser Zustand etwas länger andauert. Der Strom wird dann nur durch den elektrischen Widerstand der Motorwicklung und die Übergangswiderstände des Kollektors und der Zuleitungen bestimmt.
Dreht sich der Rotor, so wirkt er wie ein Dynamo und produziert eine Generatorspannung, je höher die Drehzahl, desto höher die Generatorspannung (induzierte Spannung). Im Leerlauf ist sie fast so hoch wie die anliegende Betriebsspannung, das ist der Grund, weshalb der Motor im Leerlauf auch nur eine so geringe Stromaufnahme hat. Betriebsspannung minus induzierte Spannung, das Ganze geteilt durch den Wicklungswiderstand, das ergibt in erster Näherung den Motorstrom. Belastet man den Motor und nimmt die Drehzahl ab, so sinkt auch die induzierte Spannung. Die Differenz zwischen Betriebsspannung und induzierter Spannung wird größer und damit der Motorstrom. Bei blockiertem Motor ist die induzierte Spannung =0 und der Strom somit am größten.
Die maximale Leistungsabgabe hat ein Motor theoretisch, wenn seine Stromaufnahme dem Mittelwert aus Blockierstrom und Leerlaufstrom entspricht (grob: beim halben Blockierstrom). Allerdings wird man das in der Praxis kaum ausnutzen, da dann der Wirkungsgrad nicht mehr so gut ist und der Motor schon recht warm wird.
So – nun zu deinen Fragen.
Ein Motor für 24V Nennspannung hat bei gleicher Bauart bzw. gleicher Nennleistung von Vornherein einen höheren Wicklungswiderstand und er besitzt eine höhere Windungszahl (bei gleicher Nenndrehzahl). Für den Betrieb an niedrigerer Spannung, sagen wir mal halber Nennspannung 12V, wird dieser Motor nur einen halb so großen Blockierstrom aufnehmen und seine Leerlaufdrehzahl wird nur halb so groß sein wie an Nennspannung. Bezogen auf die maximal verfügbare Motorleistung (halber Blockierstrom, halbe Leerlaufdrehzahl) kommt man dann bei Betrieb an halber Nennspannung ganz grob gerechnet auf nur ½ x ½ = ¼ der Nennleistung bei Nennspannung.
Ein (getakteter) Drehzahlsteller macht praktisch eine Verstellung der Betriebsspannung, d.h. bei 12V Akkuspannung und 50% Tastgrad des Drehzahlstellers kommt es dem Motor dann so vor, als hätte er nur die halbe Betriebsspannung (also 6V) anliegend.
So, ich hoffe, dass du nun etwas mehr bescheid weißt.
