Elektrische Antriebstechnik Leistungswiderstände: Lösungen für neue Anforderungen

Autor / Redakteur: Joachim Klingler * / Gerd Kucera

Trotz aller Energiesparmaßnahmen der EU: In sicherheitsrelevanten Applikationen der elektrischen Antriebe besteht auch künftig die Anforderung, bei Netzausfall auf Bremswiderstände zurückzugreifen.

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Bild 1: Beispiel für die besonders kompakte Ausführung eines Leistungswiderstands (Stahlgitterwiderstand) für eine kurzzeitige Energieaufnahme von 6 MJ.
Bild 1: Beispiel für die besonders kompakte Ausführung eines Leistungswiderstands (Stahlgitterwiderstand) für eine kurzzeitige Energieaufnahme von 6 MJ.
(Bild: FRIZLEN)

Die unterschiedlichen Anforderungen an passive Bauelemente, speziell an Leistungswiderstände, machen auch sehr differenzierte Lösungen notwendig. Wesentliche Parameter bei Leistungswiderständen sind die Leistung und der Widerstandswert.

War auf diese zwei Parameter in der Vergangenheit quasi das Hauptaugenmerk gerichtet, so gewinnen durch leistungsfähigere Elektronik, geänderte Normvorschriften und politische Vorgaben zunehmend andere Parameter an Bedeutung. Auch können, getrieben durch weltweiten Wettbewerb, seither eingerechnete Sicherheiten oft nicht mehr in altbewährter Weise vorgehalten werden.

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So sind heute beispielsweise nicht nur in der Entwicklung tiefere Kenntnisse der eingesetzten Produkte notwendig, die vielfach über die Datenblattangaben der Hersteller hinausgehen. Durch verschärfte Sicherheiten und umfangreichere Nachweispflichten sind auch aufwändigere Test in der Entwicklungsphase unumgänglich.

Stellvertretend für die Vielfalt der Forderungen sollen die nachfolgenden Beispiele unterschiedliche Anforderungen und neue Lösungsansätze dazu aufzeigen.

Die Energiesparverordnung erfordert ein Umdenken

Obwohl in der Automatisierung und in der Antriebstechnik das Einsparen elektrischer Energie weiter an Bedeutung gewinnt, auch und besonders gefordert durch die Energiesparrichtlinien der EU, nimmt die Zahl der Applikationen kontinuierlich zu, bei denen Leistungswiderstände zum Einsatz kommen. Ihre Aufgabe ist es beispielsweise Bewegungsenergie abzuführen bzw. durch Strombegrenzung Bauteile vor Überlast zu schützen.

Frequenzgeregelte Antriebe benötigen Widerstände zum Abbremsen des Antriebes. Durch optimal bemessene Leistungswiderstände ist es möglich, hochdynamische Maschinen zu realisieren, die durch schnelles Beschleunigen im Wechsel mit schnellen Bremsvorgängen wirtschaftliche und effektive Produktionsprozesse ermöglichen.

Das steht zwar im allgemeinen Widerspruch zu den Bemühungen um einen möglichst geringen Energieverbrauch, ist jedoch mit Abstand die wirtschaftlichste Methode, leistungsfähige dynamische Antriebe zu bauen.

Vermehrter Einsatz von Rückspeiseeinheiten und Zwischenkreiskopplung verändern hierbei die Anforderungen an Bremswiderstände. Waren Widerstände seither dimensioniert auf wiederkehrende Spitzenbremsleistungen, so werden Widerstände in diesen Fällen bevorzugt auf einmalige Bremsvorgänge innerhalb bestimmter Intervalle ausgelegt.

Der Fokus wechselt damit von einer Dauerleistungsbetrachtung in Intervallen hin zu einer Kurzzeitleistungs-bzw. Energiebetrachtung für Einzeleinsätze mit größeren dazwischen liegenden Pausen.

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