Wirbelstrombremse (vereinfacht)

Summary

In dieser Demonstration wird ein Bremsvorgang mit einem Elektromotor und einer Schwungscheibe gezeigt, wobei fünf verschiedene Bremskonfigurationen getestet werden. Dabei kommt unter anderem die Wirbelstrombremse zum Einsatz, die durch ein Magnetfeld in der Schwungscheibe Wirbelströme erzeugt, die eine starke Bremswirkung entfalten. Die verschiedenen Teststellungen verdeutlichen, wie die Bremszeit durch unterschiedliche elektrische Komponenten wie Dioden, Glühlampen und Kupferdrähte beeinflusst wird. Das Prinzip der Wirbelstrombremse wird anhand von Anwendungen wie dem ICE veranschaulicht, wo diese Technik für effizientes und verschleißfreies Bremsen genutzt wird.

Takeaways

• 😀 Der Elektromotor treibt eine Kupferscheibe an, die zum Abbremsen genutzt wird.
• 😀 In Schalterstellung 1 wird die Leuchtdiode zur Bremsanzeige verwendet und bleibt bis zum Stillstand der Schwungscheibe aktiv.
• 😀 In den Schalterstellungen 2 bis 4 werden Glühlampen unterschiedlicher Wattzahl oder ein Kupferdraht verwendet, um die Bremszeit zu testen.
• 😀 In Stellung 4 wird der Elektromotor als Generator betrieben, der mit einem Kupferdraht kurzgeschlossen wird.
• 😀 Der fünfte Bremsvorgang verwendet einen Elektromagneten, der vom Generator mit Energie versorgt wird.
• 😀 Der Elektromagnet erzeugt ein Magnetfeld, das die Elektronen im Kupfer der Schwungscheibe bewegt und Wirbelströme erzeugt.
• 😀 Laut der Lenz’schen Regel erzeugen die Wirbelströme eine entgegengesetzte magnetische Kraft, die die Schwungscheibe stark abbremst.
• 😀 Die Bremszeit bei Wirbelstrombremsen ist von der Drehzahl, dem Material der Bremsscheibe und dem Abstand des Elektromagneten zur Bremsscheibe abhängig.
• 😀 Wirbelstrombremsen werden bei Hochgeschwindigkeitszügen wie dem ICE eingesetzt, bei denen die Schienen das Schwungrad ersetzen.
• 😀 Der ICE nutzt Elektromagnete, die in einem Abstand von 7 mm abgesenkt werden und von abgeschalteten Elektromotoren versorgt werden.
• 😀 Wirbelstrombremsen sind verschleißfrei und nutzen die Bewegungsenergie der Bremsscheibe für den Bremsvorgang, was sie effizient und langlebig macht.

Q & A

Was passiert, wenn der Umschalter in Stellung 1 ist?

In Stellung 1 wird das Netzteil mit dem Elektromotor verbunden, der eine Schwungscheibe aus Kupfer antreibt, die zum Abbremsen genutzt wird.

Was geschieht, wenn der Umschalter in Stellung 2 gestellt wird?

In Stellung 2 wird die Netzteilspannung vom Elektromotor getrennt, sodass der Motor nicht mehr mit Energie versorgt wird.

Was kann mit dem Drehschalter B getestet werden?

Mit dem Drehschalter B lässt sich der Bremsvorgang für fünf verschiedene Fälle testen, die unterschiedliche Widerstände oder Bauteile beinhalten.

Was ist in Schalterstellung 1 zu sehen?

In Schalterstellung 1 leuchtet eine Leuchtdiode, die in Reihe mit einem Vorwiderstand geschaltet ist.

Wie verhält sich der Bremsvorgang in den Fällen 2, 3 und 4?

In den Fällen 2, 3 und 4 verkürzt sich die Bremszeit mit der zunehmenden Stromstärke, was zu einer schnelleren Verzögerung des Motors führt.

Was passiert in Stellung 4 des Drehschalters?

In Stellung 4 wird der Generator mit einem Kupferdraht kurzgeschlossen, was den Bremsvorgang beeinflusst.

Wie wird der fünfte Bremsvorgang durchgeführt?

Der fünfte Bremsvorgang wird durchgeführt, indem der Elektromotor ohne Abblendfolie abgebremst wird, was auf den Einsatz eines Elektromagneten hinweist.

Wie funktioniert die Wirbelstrombremse?

Die Wirbelstrombremse nutzt einen Elektromagneten, der vom Generator während des Bremsvorgangs mit Energie versorgt wird. Das Magnetfeld bewegt die Elektronen in der Kupferscheibe, wodurch Wirbelströme entstehen, die eine bremsende magnetische Kraft erzeugen.

Welche Faktoren beeinflussen die Bremszeit bei Wirbelstrombremsen?

Die Bremszeit bei Wirbelstrombremsen hängt von der Drehzahl, dem Material der Bremsscheibe, der Stärke des Elektromagneten und dessen Abstand zur Bremsscheibe ab.

Warum sind Wirbelstrombremsen besonders für den ICE geeignet?

Wirbelstrombremsen werden im ICE eingesetzt, da sie verschleißfrei arbeiten und die Bewegungsenergie für den Bremsvorgang nutzen. Sie sind besonders effektiv, da sie auch auf sehr hohen Geschwindigkeiten wie 300 km/h aus 15 km Bremsstrecke wirken können.