Schleifring

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Zum Unternehmen siehe Schleifring und Apparatebau.
komplette Schleifringeinheit eines Elektromotors
Funktionsprinzip einer Bürstenabhebevorrichtung mit Kurzschluss des Rotors
Schleifringe und Kohlebürsten auf dem Rotor eines Synchrongenerators im Kraftwerk Amsteg

Der Schleifring ist ein Bauteil der Elektromechanik und bildet zusammen mit der sogenannten Bürste einen Gleitkontakt. Er ermöglicht eine Strom- oder Signalübertragung von einem festen zu einem rotierenden Gegenstand.

Allgemeines[Bearbeiten]

Als Schleifringmaterial kommen verschiedene Werkstoffe zum Einsatz. Zu den wichtigsten zählen Messing, Bronze, Edelstahl, Edelmetalle und Kohle, auch Sintermaterialien sind möglich. Während die metallischen Schleifringe in erster Linie zur Hochstromübertragung geeignet sind, bieten Schleifringe auf Kohlenstoffbasis Vorteile bei der Übertragung kleiner elektrischer Leistungen. Sie sind verschleißärmer und widerstandsfähiger. Durch Gold wird dies noch weiter erhöht. Neben den allgemeinen Anforderungen wie Verschleißarmut und Kontaktgüte spielen die konkreten Einsatzbedingungen und geforderten Übertragungsleistungen für die Auslegung eine große Rolle.

Anwendungen[Bearbeiten]

Schleifringe sind in vielen elektrischen Maschinen zu finden: Im Kleinen dienen sie zur Signal- und Energieübertragung etwa in Radarsystemen, der Medizintechnik (z. B. Computertomographie). Das Spektrum reicht bis hin zur Übertragung hoher elektrische Ströme und Spannungen. In der galvanischen Industrie fließen beispielsweise beim Verchromen oder Verzinken von Oberflächen bis zu 20.000 Ampere über die Schleifkontakte. Bei diesen hohen Übertragungsleistungen herrschen extreme Bedingungen: Die Bäder sind stark sauer oder basisch und die Reaktionen finden bei erhöhten Temperaturen statt.

Ähnlich raue Bedingungen herrschen bei Windkraftanlagen, wo die Schleifringe zum Teil starken Vibrationen ausgesetzt sind. Trotzdem müssen solche Schleifringsysteme einen zuverlässigen Kontakt halten. Zudem kann eine Gefahr durch korrosive salzhaltige Luft bestehen; dies wird bei den besonders gefährdeten Offshore-Anlagen heute üblicherweise durch die Verwendung von mit Überdruck klimatisierten bzw. hermetisch abgedichteten Maschinenhäusern verhindert.[1]

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei Schleifringen in Raumfahrtanwendungen (z. B. in Stellantrieben für Solarzellenausleger) durch das Vakuum, den großen Temperaturbereich und die hohen Zuverlässigkeitsanforderungen. Des Weiteren findet man Schleifringe in elektromagnetischen Kupplungen. Diese versorgen die Spule mit Strom und ermöglichen so das Schalten.

Komplexe Schleifring-Systeme werden auch als „Schleifringübertrager“ oder „Schleifringkörper“ bezeichnet.

Alternativen[Bearbeiten]

Alle Schleifring-Systeme haben das Problem der dauerhaft zuverlässigen elektrischen Kontaktgabe, gemeinsam mit allen anderen Schleifkontakten, etwa dem Fahrdraht.

Induktive Koppler (praktisch ein Transformator auf der Drehachse) können zur Energieübertragung dienen. Da der magnetische Schluss nicht optimal ist, ist die übertragbare Leistung begrenzt. Ihr Haupteinsatz ist die Versorgung von rotierenden batterielosen Sensoren.

Zur Signalübertragung werden vorzugsweise drahtlose Systeme verwendet, per Funk oder Infrarot. Dies erfordert (nach heutigen Maßstäben) Analog-Digital-Wandler am Messobjekt. Auch kann der o.g. induktive Koppler zur Signalübertragung im Zeit- oder Frequenzmultiplexverfahren oder mittels Richtkoppler verwendet werden.

Literatur[Bearbeiten]

  • A. Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4.Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965
  • Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoren und Elektrische Maschinen in Anlagen der Energietechnik. 2. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Windenergie-Report Deutschland 2009 Offshore (PDF; 33,0 MB). Fraunhofer IWES. Abgerufen am 21. November 2013.