Aktoren. Wirbelstrom- und Hysteresebremse

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1 Aktoen Wibelstom- und Hysteesebemse

2 Inhalt 1. Physikalisches Gundpinzip Magnetische Induktion De magnetische Fluß Faadaysches Gesetz und Lenzsche Regel Wibelstöme 2. Wibelstom- und Hysteesebemsen Aufbau eine Hysteesebemse Aufbau eine Wibelstombemse 3. Paktische Beispiele 4. Liteatuhinweise

3 1 Physikalisches Gundpinzip 1.1 Magnetische Induktion Wie schon bekannt, ezeugt ein Stom, de duch einen elektischen Leite fließt, ein Magnetfeld. In den deißige Jahen des voheigen Jahhundets entdeckten Michael Faaday und Joseph Heny, unabhängig voneinande, daß sich ein solche Effekt auch umkehen läßt. Das bedeutet also, daß auch ein Magnetfeld einen Stom ezeugen kann, jedoch nu, wenn dieses sich zeitlich ändet. Als einfaches Beispiel wäe de kleine Funken zu nennen, de zu sehen ist, wenn man ein stomduchflossenes Elektokabel aus de Steckdose heauszieht. Bevo de Netzstecke aus de Steckdose heausgezogen wid, umgibt ihn ein konzentisches Magnetfeld, welches duch den Stom ezeugt wid. Beim Heausziehen ändet sich de Stom schlagatig auf null. Man hat also ein zeitlich veändeliches Magnetfeld, welches eine Spannung ezeugt, die dem zusammenbechenden Stom entgegenwikt und sich duch einen Übespingenden Funken bemekba macht. Spannungen und Stöme, die duch solche sich zeitlich veändenden Magnetfelde entstehen, nennt man Induktionsspannungen bzw. Induktionsstöme. De gesamte Vogang wid als magnetische Induktion bezeichnet. Ein weitees Beispiel des Phänomens de magnetischen Induktion stellt eine im konstanten Magnetfeld otieende Spule da. Auch dot wid ein Stom induziet, welche von eine Induktionsspannung getieben wid. Diese Tatsache macht man sich z.b. in Geneatoen zunutze, die mechanische Enegie in elektische umwandeln. 1.2 De magnetische Fluß De magnetische Fluß ist das Maß fü die Anzahl magnetische Feldlinien, die eine Fläche duchsetzen. Fü Ihn gilt: Φ B 1.3 Faadaysches Gesetz und Lenzsche Regel m = Die Expeimente Faadays und Henys bewiesen, daß jede Ändeung des magnetischen Flusses duch eine Leiteschleife eine Spannung in diese induziet. Diese Spannung ist popotional zu Ändeung des Flusses. Da die Spannung als Abeit po Ladung definiet ist und die Kaft po Ladung dem elektischen Feld entspicht, egibt sich zu allgemeinen Beechnung de Induktionsspannung folgendes Integal: U Die induziete Spannung ist also popotional zu Ändeung des magnetischen Flußes. Das Minuszeichen gibt die Richtung de Spannung an. Diese läßt sich aus einem physikalischen Pinzip heleiten, das als Lenzsche Regel bekannt ist. A dφ = E dl = C dt Die Induktionsspannung und de Stom, den sie hevouft, sind stets so geichtet, daß sie ihe Usache entgegenwiken.

4 1.4 Wibelstöme Eine Flußändeung ezeugt also im Inneen von Metallstücken Keisstöme. Solche Keisstöme bezeichnet man als Wibelstöme, die abe in den meisten Fällen unewünscht sind, da die Enegie in Fom von Wäme veloengeht. Eine Anwendung, bei de diese Effekt ewünscht bzw. soga efodelich ist, ist die Wibelstombemse ode Hysteesebemse. Im Folgenden soll deswegen die pinzipielle Funktion eine Wibelstombemse am Beispiel eines Pendels eläutet weden. Taucht ein Pendel in ein Magnetfeld ein, bedeutet diese Relativbewegung eine zeitliche Flußändeung duch die Scheibe, welche Induktionsstöme zu Folge hat. Diese Wibelstöme, die wegen des geingen Widestandes des Mateials seh goß sein können, ufen wiedeum ein Magnetfeld hevo, welches dem von außen anliegenden, nach de Lenzschen Regel, entgegenwikt. Ist das Pendel komplett vom Magnetfeld umgeben wid keine Spannung induziet, da sich de magnetische Fluß nicht ändet. Est wenn das Pendel wiede das Magnetfeld veläßt, wid eneut eine Spannung induziet, die das Pendel abbemst. Somit wid duch das äußee Magnetfeld eine Kaft auf das Pendel ausgeübt, die im Wesentlichen vom vewendetem Mateial und dem äußeen Magnetfeld bestimmt wid.

5 2 Wibelstom- und Hysteesebemsen Hysteesebemsen und Wibelstombemsen abeiten beide nach dem gleichen physikalischen Pinzip. Die Hysteesebemse hat einen hochenegetischen Dauemagneten wobei das Magnetfeld de Wibelstombemse von einem Elektomagneten ezeugt wid. Beide Bemsen sind seh obust und abeiten nahezu veschleißfei, da die Bemswikung Beühungslos übetagen wid und daduch ein gleichmäßiges Abbemsen, d.h. ein konstant bleibendes Bemsmoment, eeicht wid. 2.1 Aufbau eine Hysteesebemse Die Abeitsweise de Hysteesebemsen beuht auf magnetische Kaftwikung sich anziehende Pole und ständige Ummagnetisieung eines dauemagnetischen Hysteesemateials. Daduch ist sie unabhängig eine extenen Vesogung und kann auch in sicheheitselevanten Beeichen eingesetzt weden. Voteile de Pemanentmagnet-Hysteesebemse eingebaute Kugellage fü auseichende Lastaufnahme auf de Aufnahmewelle Wellenlänge und Duchmesse können exakt nach Angaben gefetigt weden päzise Dehmomenteinstellung gaantiet stets beste Wiedeholungsgenauigkeit päzise geschliffene hochenegetische Magnete sogen fü eibungsfeie Bewegung und lange Lebensdaue Anwendungen mit Hysteesebemsen Zugeinstellung bei feinem Daht, geglüht ode ungeglüht Wickelgut mit hohe Zugempfindlichkeit Dehmomentbegenzung Lastmomentgebe bzw. Lastmomentsimulation an Püfständen in Veseil- und Velitzmaschinen zu Vebesseung de Anwendung

6 2.2 Aufbau eine Wibelstombemse Bei de Wibelstombemse wid de Dauemagnet duch eine Spule esetzt, die fü das Ezeugen des Magnetfeldes zuständig ist. Die Flußändeung wid duch Keben zwischen Roto und Gehäuse ealisiet. Bei de Wibelstombemse ist das Bemsmoment wie bei de Hysteesebemse ebenfalls nu vom Magnetfeld abhängig. Da dieses abe diekt popotional zum Stom in de Eegespule ist, kann es paktisch stufenlos bis zum jeweiligen Maximalwet eingestellt weden. Im nebenstehenden Bild ist das Bemsmoment in Abhängigkeit vom Stom dagestellt. Zu ekennen ist die lineae Abhängigkeit übe einen goßen Beeich.

7 3 Paktische Beispiele Motopüfstand ICE Bemssysteme Da Wibelstombemsen die Bemswikung kontaktfei übetagen eignen sie sich besondes um hohe Dehzahlen abzubemsen. Ablaufbemse 4 Liteatuhinweise Fa. Mobac GmbH Zahnadfabik Fiedichshafen AG