Gourt Home::Gourt :: Wirbelstrombremse
Wirbelstrombremsen werden in Fachkreisen Hysteresebremsen genannt. Bewegt sich eine Metallplatte in einem Magnetfeld, werden in ihr Wirbelströme induziert. Die Ströme erzeugen selbst wieder ein Magnetfeld, das dem äußeren entgegengesetzt ist. Der elektrische Widerstand der Metallplatte bildet für die Wirbelströme einen ohmschen Verbraucher, wodurch die Bewegungsenergie in Wärme umgesetzt wird. Die Magnetisierbarkeit der Metallplatte spielt keine Rolle, allein die elektrische Leitfähigkeit ist entscheidend.
Steuerung
Die Stärke der Bremswirkung ist von mehreren Parametern abhängig:
- Leitfähigkeit der Bremsscheibe: Eine Kupferscheibe wird beispielsweise stärker abgebremst als eine Stahlscheibe, da die induzierten Ströme aufgrund der besseren elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer höher sind.
- Richtung des Magnetfeldes: Die größte Bremswirkung wird erzielt, wenn das Magnetfeld die bewegliche Scheibe senkrecht durchsetzt.
- Luftspalt: Je größer der Luftspalt, desto kleiner ist die maximale Bremswirkung.
- Form der Scheibe: Scheiben mit kammförmigen Nuten verlieren ihre Bremswirkung, da sich die ringförmigen Wirbelströme nicht mehr großräumig ausbilden können.
- Fläche unter dem Erregerpol: Je kleiner die Fläche unter dem Pol ist, desto geringer ist die Bremswirkung.
- Geschwindigkeit: Die Bremswirkung ist stark von der Relativgeschwindigkeit zwischen Feld und Scheibe abhängig.
Bremst man eine rotierende Scheibe durch ein statisches Magnetfeld (z.B. Permanentmagnet), so wird die Scheibe immer langsamer, kommt aber theoretisch nie zum Stillstand, die Wirbelstrombremse eignet sich daher nicht als Feststellbremse. Umgekehrt bietet dieser Effekt ein natürliches ABS. Diese Eigenart lässt sich durch ein veränderliches Magnetfeld beeinflussen, dann lässt sich sogar Bewegung erzeugen, wie z.B. beim Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer.
Anwendungen
Schienenfahrzeuge
Die Wirbelstrombremse ist eine Neuentwicklung für die ICE-3-Züge, die ebenso wie die Magnetschienenbremse Elektromagnete benutzt. Im Gegensatz zur Ersteren wird hier das Magnetfeld längs und nicht quer zur Schiene erzeugt. Der eiserne Kern des Elektromagneten setzt nicht auf, sondern wird durch Anbindung an die Radsatzlager etwa 7 mm oberhalb der Schienenoberkante gehalten. Problematisch ist dabei der Skineffekt, der durch die hohen Frequenzen den Wirbelstrom an die Außenränder des Schienenquerschnitts zwingt. Das soll in der Entwicklungszeit zum Ausglühen der Schienenoberfläche geführt haben. Bei der Wirbelstrombremse wird die abzuführende Bremsenergie in den Schienen in Wärme umgewandelt. Die Wirbelstrombremsen werden besonders bei hohen Geschwindigkeiten eingesetzt. Sie unterliegen keinem Verschleiß und sind auch dann zuverlässig, wenn auf den Schienen Schnee oder nasses Laub liegt.Fitnessgeräte
Die Wirbelstrombremse im Fitnessbereich: Bei Trainingsgeräten, speziell bei hochwertigen Ergometern erfolgt die Laststeuerung durch elektrisch stellbare Wirbelstrombremsen. Durch Einsatz von Mikroprozessoren lassen sich diese Bremsen vielfältig nach den verschiedensten Parametern steuern.Fahrgeschäfte
In den immer schneller und höher werdenden Achterbahnen und Freefall-Towern werden zunehmend Wirbelstrombremsen eingesetzt.Nutzfahrzeuge
Der Vorteil der verschleißlosen Dauerbremse wird auch im Nutzfahrzeugbereich für LKW ausgenutzt. Die bekanntesten Hersteller sind: Voith, Telma, Knorr. Als Alternative zur Wirbelstrombremse werden auch Retarder eingebaut, die hydraulisch arbeiten. Einige Hersteller versuchen, Lichtmaschine, Anlasser und Wirbelstrombremse in einem Aggregat zusammen zu fassen.Messgeräte
In einem Drehspulmesswerk wird die bewegliche Spule auf einen Aluminiumrahmen gewickelt. Dadurch entstehen bei Zeigerbewegungen Wirbelströme in diesem Rahmen, welche dadurch ruckartige Zeigerbewegungen dämpfen sollen.Beim Ferraris-Zähler erzeugen feststehende Strom- und Spannungsspulen einen Wirbelstrom, welcher eine drehbare Aluminiumscheibe in Bewegung versetzt. Gleichzeitig befindet sich die Alu-Scheibe im Magnetfeld eines starken Permanentmagneten. Dessen Wirbelströme wiederum wirken bremsend auf die Drehbewegung der Scheibe.
Weblinks
Elektrogerät | Physik | Bremse
"Wirbelstrombremse"