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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wirbelstrombremse


Autor: Thomas O. (kosmos)
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Ich habe mal ein paar Fragen zur Wirbelstrombremse. Ich kenne das 
Prinzip von älteren Tachos dort dreht die Tachowelle einen kleinen Topf 
und in der Mitte von diesem befindet sich die Welle der Tachonadel mit 
einer Feder die diese wieder zurückdrückt. Je schneller dieser Topf sich 
dreht desto mehr wird auch diese Welle durch das Wirbelstromfeld 
mitgerissen und bewegt dementsprechend die Tachowelle mit der daran 
befestigten Nadel.

Wie wird aber das ganze bei gebremsen Leistungsprüfständen ausgenutzt 
dort muss ja eine viel stärkere Kopplung auf ein Teil bestehen um eine 
Bremskraft aufbauen zu können, wird evtl. diese Wirbelströme auf einen 
Elektromotor geleitet die das ganze dann Bremsen? Oder geschieht das 
ganze rein ohne mechanische Kopplung?

Vielleicht kennt sich jemand damit aus und könnte das leicht 
verständlich erklären, Danke schonmal im Vorraus.

Autor: TOM (Gast)
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Wenn du Leistungsprüfstände für Pkw meinst, dann werden dort, so viel 
ich weiß, Asynchronmaschinen angetrieben und über den Strom das Moment 
eingestellt. Somit kann die Energie vom Prüfstand weggeführt werden oder 
sogar ins Netz eingespeist werden.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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wie meinst du das mit dem Strom das Moment einstellen? Bräuchte man also 
nen sehr starken regelbaren Verbraucher?

Autor: Power (Gast)
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Guck' mal hier 'rein, ist ganz gut erklärt:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph10/umwel...

Die Bundesbahn (und Straßenbahnen) bremst ihre Züge zum großen Teil auch 
so ab.

Autor: Rüdiger Knörig (sleipnir)
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Es ist - wie gesagt - das Grundprinzip des Asynchronmotors. Stell dir 
eine Scheibe auf die ein rotierendes Magnetfeld wirkt. Relativ gesehen 
sieht es für jeden Punkt auf der Scheibe so aus als ob ein Magnetfeld 
"durchrast". Gemäß
induziert dieses vorbeirasende Magnetfeld eine Spannung und damit einen 
Stromfluß, der gemäß der Lenzschen Regel seiner Ursache entgegenwirkt. 
Diese Ursache ist das vom ihm wegbewegende Feld; also wird das 
induzierte Magnetfeld so wirken das es die Scheibe dem Magnetfeld 
hinterhereilen läßt; ist die Relativgeschwindigkeit 0, dann ändert sich 
das Magnetfeld nicht mehr und es wird auch kein Strom mehr induziert. In 
der Anwendung als Tachometer mißt man das Drehmoment der Scheibe (also 
die Srärke der in Rotation versetzen wollenden Kraft) durch eine Feder; 
je mehr diese auseinandergezogen wird um so stärker ist ihre Gegenkraft 
zum Moment der Scheibe. Somit ist die Änderung der Federlänge ein Maß 
für das Moment und damit für die Rotationsgeschwindigkeit des 
Magnetfeldes.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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man kann also statt des Pendels auch eine Scheibe einsetzen die dann 
gebremst wird, oder müsste die Scheibe Zacken haben so das man das 
Magnetfeld auf die Zacken ausrichtet?

Autor: User (Gast)
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siehe Link oben.

Autor: Power (Gast)
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Du kannst theoretisch und Praktisch den Bremssattel deiner 
Scheibenbremsen am Auto gegen eine Starke Spule austauschen. Damit 
kannst du sehr gut bremsen.

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Bei uns in der Firma werden Dauertests von Elektromotoren und den 
zugehörigen Getrieben so durchgeführt. Da wird mit einem Getriebe die 
Drehgeschwindigkeit erhöht und dann eine Welle mit ein paar Alu-Scheiben 
angetrieben. Aussen an der Scheibe hat's jeweils hinten und vorne einen 
feststehenden Dauermagneten. Funktioniert wunderbar :)

Autor: Power (Gast)
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Stimmt. Bei MTU (Friedrichshafen) werden Schiffsdiesel mit ca. 10000PS 
auf einem Wirbelstromprüfstand geprüft, sind meines wissens auch 
verstellbare Dauermagnete dran.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Es gibt ein schönes Modell der Wirbelstrombremse:

- Ein 30cm-Aluminiumstreifen, dessen Längsränder zu einem flachen U aufgebogen sind
- Ein Hufeisenmagnet, der nur einen schmalen Luftspalt offen läßt

Schiebt man den Alu-Streifen so in den Luftspalt, daß er eigentlich 
durchfallen müßte, und läßt ihn los, dann gleitet er ganz langsam - 
durch die Schwerkraft gezogen - durch.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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das funktioniert also nur mit Alu oder wird das nur zur Demonstration 
benutzt weil ja Alu nicht von einem Magneten angezogen werden kann oder 
vielleicht um weniger Kraft zu brauchen weil Alu nicht so schwer ist und 
dadurch leichter abzubremsen ist.

Autor: Matthias (Gast)
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Das würde auch mit Quecksilber gehen, wenns nicht so flüssig wäre...

Nein, das Material muss gut leiten, damit die Wirbelströme fließen 
können. Der Rest ist wohl egal...

Autor: Bernd (Gast)
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Moin,
Das Material welches relativ zu einem Magnetfeld verändert wird, muss 
gut leiten damit sich die in dem Material induzierten Wirbelströme groß 
sind und so ein Gegenfeld erzeugen können. Das Erzeugerfeld und das 
induzierte Feld wirken gegeneinander (Lenz'sche Regel) daher die 
Bremswirkung.

Diese zu berechnen ist glaueb ich ziemlich schwer.

Gruss

Alex

Autor: Dirk S. (Gast)
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@Matthias

mach dein Quecksilberexperiment bei -40°C dann geht das schon. Aber 
immer schön cool bleiben.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Nimm ein Alu-Rohr und eine magnetische Kugel passender Größe und dann 
lass diese durchs Rohr fallen. Geht mit Alu oder Kupfer. Die Kugel 
schwebt langsam nach unten.

Autor: marvin (Gast)
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Einfacher zu bekommen: Ein Kupferrohr (Wasserinstallation) und ein 
zylindrischer Magnet, der ca. 1mm Luft hat. Magnet reinwerfen und 
staunen ;-)

Autor: Christian R. (supachris)
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Auch schön: Einen Kugelschreiber mit Neodym-Magneten hinten dran 
(Werbegeschenk) an einem Faden knapp über einer Kupferplatte aufhängen 
und versuchen, pendeln zu lassen...

Autor: HJHerbert (Gast)
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Am unteren Ende des Free-Fall-Tower in Haßloch ist eine 
Wirbelstrombremse mit Dauermagnet.

Die Bremse wirkt selbst bei totalem Stromausfall und ist Verschleißfrei.

Autor: G. M.j. (gmj)
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Power wrote:
> Stimmt. Bei MTU (Friedrichshafen) werden Schiffsdiesel mit ca. 10000PS
> auf einem Wirbelstromprüfstand geprüft, sind meines wissens auch
> verstellbare Dauermagnete dran.

Hätte da noch eine Frage: Die Wirbelstrombremse nimmt also die 
Bewegungsenergie auf und wandelt sie in elektrische Energie um, welche 
dann durch den elektr. Widerstand der Aluminiumscheibe in Wärmeenergie 
gewandelt wird, stimmt das so in etwa? Wenn das so ist, dann müsste(n) 
die Aluminiumscheibe(n) also im Extremfall 10.000 PS an Leistung in 
Wärme abgeben? Wo geht die Wärme hin, wie können die Aluminiumscheibe(n) 
diese Wärme so schnell los werden ohne durchzuglühen und möglicherweise 
das Permanentmagnetmaterial zu entmagnetisieren? Läuft die gesamte 
Bremse im gekühlten Wasserbad? Danke für die Antworten.

Autor: The Devil (devil_86)
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Power wrote:
> Die Bundesbahn (und Straßenbahnen) bremst ihre Züge zum großen Teil auch
> so ab.

Das ist nur bedingt so.
Es stimmt, wenn du mit Wirbelstrombremse die sog. dynamische Bremse 
meinst, wo die Antriebsmotoren als Generatoren genutzt werden.
Es stimmt nur z.T., wenn du mit Wirbelstrombremse die 
Magnetschienenbremse meinst (ICE, Straßenbahnen), wo allerdings ein 
Großteil der Bremsenergie durch die Reibung Magnet/Schiene erzeugt wird, 
da Wirbelströme die Schienen zu stark belasten würden.


@ G. M.j.:

Ich denk mir mal, dass da zwischen Schiffsdiesel und Wirbelstrombremse 
ein Getriebe hängt, da Schiffsdiesel mit einer sehr niedrigen Drehzahl 
(um 100U/min) betrieben werden. Kühlung ist wahrscheinlich trotzdem 
angebracht. Ein Besuch bei MTU wäre mal interessant!

Autor: G. M.j. (gmj)
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The Devil wrote:
> @ G. M.j.:
>
> Ich denk mir mal, dass da zwischen Schiffsdiesel und Wirbelstrombremse
> ein Getriebe hängt, da Schiffsdiesel mit einer sehr niedrigen Drehzahl
> (um 100U/min) betrieben werden. Kühlung ist wahrscheinlich trotzdem
> angebracht. Ein Besuch bei MTU wäre mal interessant!

Naja, OK, das Getriebe "verbraucht" natürlich auch etwas an Leistung, 
aber nehmen wir mal an, am Ausgang kämen noch 50% der Leistung an ;-) , 
das wären dann immer noch 5.000 PS. Wie darf man sich die 
Aluminiumscheiben vorstellen? Sind das Scheiben mit 4m Durchmesser die 
alleine durch ihre große Oberfläche die Wärme abgeben können?

Autor: The Devil (devil_86)
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Vielleicht! Du musst bedenken, so'n Schiffsdiesel passt auch nicht 
gerade in nen VW Lupo. Das Ding ist auch ziemlich groß. Und mit dem 
Verhältnis nimmt dann natürlich auch die Größe der Wirbelstrombremse zu! 
Hat MTU denn keine I-Net-Seite mit Infos bzw. wenn's jemand wirklich 
interessiert, kann man ja eine Anfrage stellen!

Autor: Wirbel (Gast)
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>Am unteren Ende des Free-Fall-Tower in Haßloch ist eine
>Wirbelstrombremse mit Dauermagnet.

Im Movi-Park auch! Es ist schon beachtlich, WIE STARK diese Magnete 
die schwere Gondel abbremsen können.

Autor: The Devil (devil_86)
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... und das auch noch verschleißfrei ...

Autor: Werner (Gast)
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Es gibt auch Magnetpulverbremsen. Da stellst du über den Strom das 
jeweilige Moment ein. Und das auch noch weitestgehend 
temperaturunabhängig.

Autor: Anemos (Gast)
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Vieleicht kennt jemand damitaus, wenn eine Metallscheibe im 
Permanentmagnetffeld dreht, wie man das Drehmoment berechnet.
Könnte jemand das erklären, vielen Dank im Vorraus!

Autor: 2918 (Gast)
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Das Problem dabei ist, wie das Feld eindringt. Das externe Feld wird von 
internen, mit Wirbelstrom erzeugten Feld verdraengt. Irgendwas annehmen 
ist eine Sache, dass die Annahme realistisch ist eine Andere.

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