Widerstandsbremse

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Bremswiderstände einer Widerstandsbremse am Dach einer Type E Straßenbahn links vom Stromabnehmer

Als Widerstandsbremse bezeichnet man in der Antriebstechnik eine Bremsmethode, bei der Elektromotoren mittels spezieller Bremswiderstände abgebremst werden.[1]

Aufbau und Funktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es gibt netzabhängige und netzunabhängige Widerstandsbremsen.[2] Beide Typen nutzen wie jede elektromotorische Bremse aus, dass sich ein Elektromotor durch einfaches Umpolen als Generator betreiben lässt; die Bewegungsenergie der Arbeitsmaschine wird somit in elektrische Energie umgeformt.[3] Der Unterschied zwischen den beiden Typen liegt in der Erzeugung der Erregerspannung. Bei der netzabhängigen Widerstandsbremse wird die Erregerspannung über einen Transformator erzeugt. Da die Erregerspannung bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen aus der Hilfsbetriebewicklung des Transformators stammt, funktioniert diese Erregung nur bei eingeschaltetem Hauptschalter. Bei der netzunabhängigen Widerstandsbremse wird das Erregerfeld zunächst durch einen Stromstoss erzeugt. Die Spannung hierfür wird einer Batterie entnommen. Anschließend wird das Erregerfeld aus dem erzeugten Bremsstrom weiter mit Energie versorgt.[2]

Die in elektrischen Strom umgewandelte Bremsenergie wird nicht genutzt, sondern über spezielle Bremswiderstände in Wärme umgewandelt.[3] Die Bremswiderstände können bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen entweder auf dem Dach, im Fahrgastraum oder unter dem Fahrzeug montiert sein. Zur Kühlung werden diese Widerstände entweder mit eigenen Lüftern versehen oder sie sind eigenbelüftet.[4] Um die Bremse wirksam werden zu lassen, wird der Motor vom Netz abgetrennt und auf den Bremswiderstand geschaltet.[5] Dabei sinkt die Drehzahl des Motors schnell ab. Der Motor wird nahezu bis auf Null abgebremst.[1]

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Angewendet wird die (elektrische) Widerstandsbremse bei elektrischen und dieselelektrischen Lokomotiven und Triebwagen. Der Name Widerstandsbremse rührt daher, dass der erzeugte Strom in Widerständen direkt auf der Lok „verheizt“ (also in Wärme umgewandelt) wurde. Heute gibt es die Möglichkeit, den Strom in die Fahrleitung zurückzuspeisen. Diese Nutzbremse hat die Widerstandsbremse weitgehend abgelöst; Mischformen kommen vor.[6] Widerstandsbremsen werden häufig auch bei Straßenbahnen verwendet. Die entstehende Wärme wird auch zur Fahrzeugheizung genutzt. Eine weitere Verwendung der Widerstandsbremse ist Verwendung in Hebezeugen als Senkbremsung.[1]

Vor- und Nachteile[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Vorteil der Widerstandsbremse liegt in ihrer Verschleißfreiheit. Deshalb wurde sie zunächst insbesondere bei Triebfahrzeugen eingebaut, die hauptsächlich auf Gebirgsstrecken eingesetzt waren, da sich mit der Widerstandsbremse die Geschwindigkeit auf Gefällstrecken auf einfache Art und Weise konstant halten lässt.[6] Ihr Hauptvorteil liegt aber darin, dass sie auch bei fehlender Abnahmemöglichkeit der Fahrleitung voll funktionsfähig bleibt. Die Nutzbremsen sind darauf angewiesenen, dass sie die Bremsenergie ins Netz zurück speisen können. Bei entsprechender Auslegung ist sogar eine Talfahrt ohne Fahrleitungsspannung möglich, und es ist auch die Verwendung in dieselelektrischen Fahrzeugen möglich. Die Nachteilig bei der Widerstandsbremse sind die Energieverluste, da hier im Gegensatz zu den Nutzbremse keine Energierückspeisung erfolgen kann. Da die kinetische und potentielle Energie über die Bremswiderstände in Wärme verwandelt und abgeführt wird, kann dieser Energieanteil schlecht genutzt werden und ist somit praktisch nutzlos.[2] Die Wärmeenergie kann höchstens für die Wagenheizung verwendet werden. Diese Bremsenergie geht bei Reibungsbremsen allerdings auch verloren, wobei diese außerdem nicht verschleißfrei arbeiten. Die Widerstandsbremse wirkt wie jede generatorische Bremse nicht bis zum Stillstand, für eine Haltebremsung und zum Festhalten der Fahrzeuge im Stand ist immer eine mechanisch wirkende Bremse erforderlich.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Zarko Filipovic: Elektrische Bahnen. 4. überarbeitete Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York 2005, ISBN 3-540-21310-4

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher:Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4.
  2. a b c Jürgen Janicki, Horst Reinhard:Schienenfahrzeugtechnik. 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, Bahn Fachverlag GmbH, Heidelberg Mainz 2008, ISBN 978-3-9808002-5-9.
  3. a b Detlev Roseburg:Elektrische Maschinen und Antriebe. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 1999, ISBN 3-446-21004-0.
  4. Europäische Patentschrift: Eigenbelüfteter Bremswiderstand Nr. EP 1 074 026 B1 (abgerufen am 13. März 2012; PDF; 47 kB).
  5. Heinz M. Hiersig (Hrsg.):VDI-Lexikon Maschinenbau. VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1995, ISBN 9783540621331.
  6. a b Hans Streiff: Rückgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln (Teil I) (Memento vom 31. August 2011 im Internet Archive) (abgerufen per Webarchive am 30. Mai 2016).

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]