Lioness with young cub

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Bei Leistungswiderständen stehen Themen wie Stromtragfähigkeit, Energieaufnahmevermögen, Kurzzeit- oder Pulsleistung im Vordergrund. Zudem ist die mechanische Integration genauso relevant wie die und die Schutzart, die durch Wirkungsort und Umweltbedingungen definiert sind. Aber auch Betriebspunkte, die durch unterschiedliche Temperaturarbeitsbereiche bestimmt sind, Eigensicherheit und die Absicherung bei Überlastfällen spielen eine Rolle.

Rüttelsicherer drahtgewickelter Leistungswiderstand zur Platinenintegration, z.B. eingesetzt zur Strombegrenzung

Rüttelsicherer drahtgewickelter Leistungswiderstand zur Platinenintegration, z.B. eingesetzt zur Strombegrenzung. Frizlen

Leistungswiderstände beginnen schon in niedrigen Leistungsbereichen mit nur wenigen Watt, aber sie können bis hin zum Megawatt-Bereich reichen. Entsprechende Kurzzeit- oder Spitzenleistungen können dabei noch ein Vielfaches der Dauerleistung betragen. Typische Energieaufnahmevermögen liegen zwischen einigen 100 W und enden im Megawatt-Bereich.

Präzises Bremsen in der Antriebstechnik

Leistungswiderstand mit Schutzart IP67 zum Einsatz in rauhen Umgebungen, z.B. als Bremswiderstand in Abfüllanlagen in der Lebensmittelproduktion

Leistungswiderstand mit Schutzart IP67 zum Einsatz in rauen Umgebungen, z.B. als Bremswiderstand in Abfüllanlagen der Lebensmittelproduktion. Frizlen

Als wichtiges Einsatzgebiet solcher gilt die elektrische . Hier benötigen Entwickler Brems- oder Ballastwiderstände für , die als Ersatz für mechanische Bremsen einen wartungsfreien Betrieb ermöglichen. Dies erfolgt durch gezielten Energieentzug des geregelten elektrischen Antriebs. An der Applikation können Entwickler dadurch orientierte, präzise geregelte Verzögerungs- und Bremsrampen fahren und so sowohl verschleißfrei als auch sanft bremsen oder verzögern. Dies stellt auch die häufigste Anwendung für Leistungswiderstände dar. Im Bereich der Gleichstromantriebe, die aktuell zunehmend in manchen Anwendungen Verwendung finden, nutzen Entwickler Leistungswiderstände zur Anlassstrombegrenzung sowie zur Momenterhöhung.

Der setzt applikationsgetrieben auf sogenannte Not-Aus-Widerstände, um bei Netzausfall oder Not-Halt die schnellstmöglich aus der Maschine oder Anlage zu bekommen und so Personen- und Sachschäden zu vermeiden.

Problematische Wärmeentwicklung

Im zulässigen Grenzbereich (bis 160 %) besteht die Gefahr einer verringerten Lebensdauer sowie einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit. Im unzulässigen Betriebsbereich können Leistungswiderstände und umliegende Bauteile überhitzen und so zerstört werden.

Im zulässigen Grenzbereich (bis 160 %) besteht die Gefahr einer verringerten Lebensdauer sowie einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit. Im unzulässigen Betriebsbereich können Leistungswiderstände und umliegende Bauteile überhitzen und so zerstört werden. Frizlen

In der kommen vermehrt Lade- und Entladewiderstände, Symmetrier- und Strombegrenzungswiderstände zum Einsatz. Diese gibt es teilweise noch als Platinen-integrierbare Ausführung, soweit es die Leistungsanforderungen zulassen. Größere Leistungen erfordern unter Umständen eine Montage auf Kühlkörpern, die luft- und flüssigkeitsgekühlt sein können. Generell stellt die Wärmeentwicklung der Leistungswiderstände Projektingenieure immer vor die Aufgabe den Wärmefluss zu steuern, um lokalen Überhitzungen vorzubeugen. Hersteller von Leistungswiderständen legen diese meist auf eine Oberflächenübertemperatur von 300 K aus. Das bedeutet, dass Ingenieure bei der Montage die Umgebungsbedingungen betrachten müssen, um beispielsweise benachbarte Bauteile, Kabelkanäle oder Leitungen vor Überhitzung zu schützen.

Ununterbrochene Stromversorgung

Auch in der finden Leistungswiderstände Verwendung, wo sie als Dämpfungs- und Filterwiderstände im Bereich der Nieder- und Mittelspannung eingesetzt werden, um beispielsweise die Netzqualität sicherzustellen oder bei Erdschlüssen den Strom zu begrenzen. Die Energieversorger stellen als Aufgabe an die Windenergieanlagenhersteller, dass bei Ausfall des Versorgungs- und Einspeisenetzes die Windenergieanlage einige Sekunden weiter laufen muss, um nach Fehlerbeseitigung sofort wieder Energie ins Netz einspeisen zu können. Dies erfordert sogenannte FRT- oder LVRT-Widerstände, die für die geforderte Zeit die Energie kurzfristig aufnehmen. Dabei handelt es sich um Energiemengen in Bereich einiger Megawatt. Sind Pitchantriebe für die Blattverstellung nicht , sondern , so gibt es je nach Regelungsart auch hier Bedarf an Bremswiderständen, um den generatorisch erzeugten Winddruck aufzunehmen. Da es sich um unregelmäßige, nadelförmige Impulse handelt, ist der Aufwand diese Energie zurückzugewinnen zu hoch.

Branchenübergreifende Einsatzgebiete

Die Transport- und Logistikbranche greift ebenfalls auf Anlass-, Brems- und Stellwiderstände zurück, um einen sicheren und rationellen Betrieb für die im Hafenbereich installierten Portal- und Containerstapelkräne und die automatisch fahrenden Containertransporter zu ermöglichen.

Belastungswiderstand in Laborausführung

Belastungswiderstand in Laborausführung Frizlen

Als Besonderheit gelten Leistungswiderstände als passive Lasten im Bereich Test- und . Angefangen bei Schiebewiderständen über Ringstellwiderstände bis hin zu fein einstellbaren Belastungswiderstandseinheiten mit Schaltern und Feinstellern bieten viele Hersteller hier kundenspezifische Lösungen für viele Branchen und Anwendungsgebiete.

So gibt es Belastungs- und Prüfwiderstände für alle Arten von Spannungsquellen, die sich sowohl zur Aufstellung in Innenräumen wie beispielsweise in Laboren als auch für Hallen- oder Außenaufstellung bei Industrieanwendungen eignen.

Leistungswiderstände in der E-Mobilität

Die wieder aufkommende Gleichspannung durch E-Mobility beschert noch zusätzliche Nachfrage. Mit dem DC-Powerswitch können Bremswiderstände unabhängig von der Bauart eigensicher überwacht werden, sodass ein Fehler durch rechtzeitiges Abschalten verhindert wird. Durch die skalierbare Ausführung des Überlastschalters bis maximal 40 A Nennstrom ist eine Anpassung exakt an die jeweilige Applikation möglich. Die volle Dynamik für den Antrieb ist damit gewährleistet. Das Leistungspotenzial der Bremswiderstände kann vollständig ausgenutzt werden, ohne es zu überschreiten.

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Absicherung von Leistungswiderständen beim Einsatz an hohen DC-Spannungen wie z.B. beim Betrieb als Bremswiderstand am Gleichspannungszwischenkreis. Frizlen

Im Aufbau ähnlich zu einem AC-Motorschutzschalter erkennt der DC-Powerswitch ein Überlasten am Bremswiderstand, schaltet die Widerstandslast ab und meldet die Abschaltung über einen Meldekontakt. Anschließend kann der DC-Powerswitch wie ein Motorschutzschalter durch Schalterumlegen wieder in Betrieb gesetzt werden.

Frizlen bietet Bremswiderstände mit integriertem DC-Powerswitch mit UL-Zulassung für den amerikanischen und kanadischen Markt an. Diese Widerstände sind bei UL gelistet. Sie müssen dadurch bei einer UL-Zertifizierung der Maschine nicht erneut hinsichtlich ihres Sicherheitskonzepts überprüft werden, was die Abnahme in der Regel vereinfacht.

Der DC-Powerswitch kann auch als Nachrüstlösung im Schaltschrank integriert werden. Er wird dann zwischen den Frequenzumrichter und den Bremswiderstand geschaltet und sichert so neben dem Bremswiderstand auch noch die Zuleitung ab.

Ob der Einsatz des DC-Powerswitch technisch möglich ist, kann mit einer einfachen Rechnung ermittelt werden: Der Nennstrom des Bremswiderstands muss dafür unterhalb von 40 A liegen. Größere Nennströme oberhalb von 40 A können durch Parallelschaltung mehrerer Teilwiderstände abgesichert werden.

Ohne geht es kaum

Es gibt zwar Möglichkeiten auf Leistungswiderstände zu verzichten, wie etwa Netzrückspeisung, Energiespeicher oder Gleichstrom-Zwischenkopplung, doch trotz der genannten Alternativen ist es aus Kosten-Nutzen-Sicht sinnvoll, auf die bewährte Widerstandstechnologie zurückzugreifen. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sind weitere Gründe, weshalb die Technologie nicht stirbt, sondern weiter wächst.

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Klingler

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(Bild: Frizlen)
Stv. Vertriebsleiter bei Frizlen

(prm)

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