Bremswiderstände – Damit wir auch morgen Widerstand leisten können

Ein Bremswiderstand wandelt beim Bremsen kinetische Energie in thermische Energie (Wärme) um, wodurch ein Motor abgebremst wird. An diesem physikalischen Phänomen, das sich auch trotz Modernisierung nicht verändern wird, sind der Widerstandswert, die Abmessungen und die Maschinen beteiligt. Ob beim völligen Abbremsen oder lediglich bei der Geschwindigkeitsreduzierung muss die kinetische Bewegungsenergie eines Systems gesenkt oder komplett abgebaut werden. Dafür wird im Zwischenkreis des Frequenzumrichters elektrische Energie auf den Bremswiderstand geleitet, der einen bestimmten Widerstandswert besitzt. Diese elektrische Energie wird wiederum in Wärme umgewandelt, indem sie durch den Bremswiderstand fließt. Dies führt dazu, dass die Geschwindigkeit des bewegten Körpers abnimmt und er dadurch gebremst wird. Die Abmessungen des Bremswiderstands sind dabei so gestaltet, dass er die erzeugte Wärme effizient abführen kann. Die Maschinen, wie der Motor und der Frequenzumrichter, arbeiten zusammen, um den Bremsvorgang zu steuern und sicherzustellen, dass die kinetische Energie des Systems erfolgreich in Wärme umgewandelt wird.

Der Bremswiderstand wird parallel zum DC-Zwischenkreis betrieben und durch Pulsweitenmodulation getaktet, sobald die Spannung im Zwischenkreis einen definierten Spannungspegel überschreitet. Der über den Bremswiderstand fließende Strom erwärmt das Widerstandsmaterial. Diese Erwärmung wird an die Atmosphäre abgegeben und durch natürliche Konvektion abgeführt.

Die Drehzahl eines Drehstrom-Kurzschlussläufermotors kann durch die Veränderung der Frequenz der eingespeisten Spannung gesteuert werden. Hierzu werden Frequenzumrichter betrieben, deren Ausgangsfrequenz unabhängig von der Netzfrequenz steuerbar ist. Der Drehstrom des Netzes wird zunächst in einem Zwischenkreis in Gleichstrom und dann in einen Drehstrom mit änderbarer Frequenz umgewandelt.

Für Antriebe, die im I. und III. Quadranten des n/M Diagramms arbeiten, können Frequenzumrichter unverändert eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Antriebe, deren Trägheitsmoment erheblich kleiner ist als das Lastmoment. Vierquadranten-Antriebe erfordern jedoch eine Zusatzeinrichtung zur Aufnahme der kinetischen Energie.

Ein Schlupf bezeichnet vereinfacht gesagt, das Abweichen der Geschwindigkeiten zweier miteinander in Kontakt stehender Elemente. Dies passiert immer dann, wenn ein Motor belastet ist, denn dann eilt sein Anker der Frequenz der speisenden Spannung hinterher. Verringert der Frequenzumrichter seine Frequenz oder wird der Motor durch äußere Betriebsbedingungen getrieben, was unter anderem bei Senken oder Bergabfahrten passiert, dann ist die Läuferfrequenz höher als die des speisenden Umrichters. Man spricht davon, dass die Läufersequenz übersynchron ist - der Motor wird zum Generator. Die generatorische Energie führt zur Spannungserhöhung im Zwischenkreis des Frequenzumrichters und muss abgeführt werden, beispielsweise durch eine Rückspeisung. Jedoch ist zu bedenken, dass eine Rückspeisung ins Netz nicht in allen Fällen realisiert werden kann oder wirtschaftlich sinnvoll ist.

Bei allen Antrieben, die erhöhte Drehzahl-Änderungen fordern bzw. überschüssige Leistung nicht von den Lasten oder Verlusten der Arbeitsmaschine verbraucht werden, wie:

• Hub- und Fahrwerke
• Aufzugantriebe
• Fördergeräte
• Antriebe an Handhabungsgeräten

Bremswiderstand für kleinere Leistungen: In der Regel können Widerstände für kleinere Leistungen zusammen mit den übrigen Geräten in der Schaltanlage eingebaut werden. Die Widerstände sind bei dieser kleinen Leistung mit IP65 lieferbar.

Bremswiderstand für große Leistungen: Wegen der Wärmeentwicklung und den damit hohen Temperaturen haben Widerstände für größere Leistungen meist ein eigenes Gehäuse und werden separat aufgestellt. Die möglichen Schutzarten reichen hier von IP00 bis IP23.

• Gusseisenwiderstand
• Stahlgitterwiderstand
• Drahtgitterwiderstand
• Bandwiderstand
• Kompaktwiderstand

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