Hi,
ich wollte mal fragen, ob mir jemand erklären kann, wie genau die Wirbelstrombremse funktioniert und wann sie eingesetzt wird... Ich hab mir mal die Erklärung bei Wikipedia durchgelesen, aber ich verstehe da leider nicht soooo viel....
Danke schonmal für eure Hilfe.
Chry
Funktionsweise der Wirbelstrombremse
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dochnochmal
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Puhh... wie erklärt man dir das jetzt, so dass du es verstehst...?!?
Versuchen wir es mal recht einfach... mal schauen:
Wenn ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld bewegt wird, dann wird in diesem Leiter eine Spannung induziert. Diese hat wiederum einen Stromfluss innerhalb des Leiters zur Folge. Diesen nennt man auf Grund seiner "Form" Wirbelstrom.
Fließt ein elektrischer Strom durch einen Leiter, dann hat dieser als Folge ein Magnetfeld. Auch die Wirbelströme erzeugen also ein neues Magnetfeld. Dieses ist seiner Ursache entgegen gerichtet. (Lenzsche Regel)
Stromfluss in einem Leiter erzeugt zusätzlich Verlustwärme.
Das ganze puzzeln wir jetzt zusammen:
Wir erzeugen mit der Wirbelstrombremse ein Magnetfeld über der Schiene. Die Schiene ist unser elektrischer Leiter. Es bilden sich Wirbelströme die Verlustwärme erzeugen. Wärme ist einfach betrachtet auch nur Energie (thermische Energie) und die muss ja irgendwo herkommen. Bewegung ist ebenso sehr einfach betrachtet Energie (kinetische Energie). Es wird also Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn ich der Bewegung die Energie entziehe, verlangsamt sich unser Fahrzeug. (Ekin=m/2*v²) Wir haben die gewünschte Bremswirkung.
Und wann wird sie eingesetzt? Das einzige Schienenfahrzeug, das in Deutschland über eine Wirbelstrombremse verfügt, ist der ICE3.
Auf Grund der hohen Belastungen für den Oberbau und den möglichen Störungen der Sicherungs- und Gleisfreimeldetechnik, darf die Wirbelstrombremse nur auf bestimmten Streckenabschnitten eingesetzt werden.
Für Betriebsbremsungen in der Regel nur auf Schnellfahrstrecken, die Freigabe hierfür erhält das Fahrzeug über die LZB-CE II mitgeteilt. Für Schnellbremsungen ist die Wirbelstrombremse immer in Betrieb. Sollte eine Strecke befahren werden, die den Einsatz generell nicht möglich macht, kann die Wirbelstrombremse manuell durch den Tf gesperrt werden.
So, ich hoffe das war ein wenig verständlich und hat dir geholfen.
Versuchen wir es mal recht einfach... mal schauen:
Wenn ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld bewegt wird, dann wird in diesem Leiter eine Spannung induziert. Diese hat wiederum einen Stromfluss innerhalb des Leiters zur Folge. Diesen nennt man auf Grund seiner "Form" Wirbelstrom.
Fließt ein elektrischer Strom durch einen Leiter, dann hat dieser als Folge ein Magnetfeld. Auch die Wirbelströme erzeugen also ein neues Magnetfeld. Dieses ist seiner Ursache entgegen gerichtet. (Lenzsche Regel)
Stromfluss in einem Leiter erzeugt zusätzlich Verlustwärme.
Das ganze puzzeln wir jetzt zusammen:
Wir erzeugen mit der Wirbelstrombremse ein Magnetfeld über der Schiene. Die Schiene ist unser elektrischer Leiter. Es bilden sich Wirbelströme die Verlustwärme erzeugen. Wärme ist einfach betrachtet auch nur Energie (thermische Energie) und die muss ja irgendwo herkommen. Bewegung ist ebenso sehr einfach betrachtet Energie (kinetische Energie). Es wird also Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn ich der Bewegung die Energie entziehe, verlangsamt sich unser Fahrzeug. (Ekin=m/2*v²) Wir haben die gewünschte Bremswirkung.
Und wann wird sie eingesetzt? Das einzige Schienenfahrzeug, das in Deutschland über eine Wirbelstrombremse verfügt, ist der ICE3.
Auf Grund der hohen Belastungen für den Oberbau und den möglichen Störungen der Sicherungs- und Gleisfreimeldetechnik, darf die Wirbelstrombremse nur auf bestimmten Streckenabschnitten eingesetzt werden.
Für Betriebsbremsungen in der Regel nur auf Schnellfahrstrecken, die Freigabe hierfür erhält das Fahrzeug über die LZB-CE II mitgeteilt. Für Schnellbremsungen ist die Wirbelstrombremse immer in Betrieb. Sollte eine Strecke befahren werden, die den Einsatz generell nicht möglich macht, kann die Wirbelstrombremse manuell durch den Tf gesperrt werden.
So, ich hoffe das war ein wenig verständlich und hat dir geholfen.
Jo, danke... Gut erklärt.... Ich fasse nochmal zusammen und du sagst mir, ob ichs richtig verstanden hab 
... Durch das entgegengerichtete Magnetfeld der Schiene, wird der Magnet, der an der Bahn befestigt ist, entgegen der Fahrtrichtung abgestoßen. Die Wärme die dabei entsteht resultiert aus den Wirbelströmen in der Schiene und ist sogesehen der (unerwünschte) Nebeneffekt der Bremsung. Je schneller die Bahn fährt, desto stärker sind die Ströme, die in die Schiene induziert werden und demnach steigt die Bremskraft proportional zur Geschwindigkeit.
Ist das so ungefähr richtig?
... Durch das entgegengerichtete Magnetfeld der Schiene, wird der Magnet, der an der Bahn befestigt ist, entgegen der Fahrtrichtung abgestoßen. Die Wärme die dabei entsteht resultiert aus den Wirbelströmen in der Schiene und ist sogesehen der (unerwünschte) Nebeneffekt der Bremsung. Je schneller die Bahn fährt, desto stärker sind die Ströme, die in die Schiene induziert werden und demnach steigt die Bremskraft proportional zur Geschwindigkeit.Ist das so ungefähr richtig?
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ropix
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Naja - bremsen ohne Wärme gänge nur dann wenn man die Energie anderweitig abführen könnte (z.B. durch Stromrückspeisen)Chry @ 6 Jan 2008, 15:49 hat geschrieben: Die Wärme die dabei entsteht resultiert aus den Wirbelströmen in der Schiene und ist sogesehen der (unerwünschte) Nebeneffekt der Bremsung.
Nur geht sowas hier nicht, also muss Wärme entstehen. Insofern ist diese nicht "unerwünscht" sondern das Ergebnis der (Bewegungs)Energieabgabe
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Energieerhaltungssatz - Die Energie muss irgend wo hin. (Es gibt, meine ich mich zu erinnern, gewisse grenzbereiche, in denen energie in masse umgewandelt werden kann, aber in denen bewegt sich auch ein ICE nicht.)
Bewegung ist Energie. Die kann man jetzt, durch nutzbremse (e-motoren arbeiten als generatoren) zurück in die Oberleitung führen.
Oder man wandelt sie in wärme um. (Was übrigens auch klotz- und scheibenbremsen tun. Egal ob zug, auto oder Fahrrad)
Der vorteil bei der Wirbelstrombremse ist, das sie verschleißfrei arbeitet im gegensatz zu bremsen, wo irgend etwas gegen etwas anderes gepresst wird. (gerüchteweise können wirbelstrombremsen die Gleise beschädigen, aber dazu weiß ich nicht wirklich viel.)
Übrigens gibt es ein, von der funktionsweise her ziemlich ähnliches, system in Reisebussen (LKWs?)
Bewegung ist Energie. Die kann man jetzt, durch nutzbremse (e-motoren arbeiten als generatoren) zurück in die Oberleitung führen.
Oder man wandelt sie in wärme um. (Was übrigens auch klotz- und scheibenbremsen tun. Egal ob zug, auto oder Fahrrad)
Der vorteil bei der Wirbelstrombremse ist, das sie verschleißfrei arbeitet im gegensatz zu bremsen, wo irgend etwas gegen etwas anderes gepresst wird. (gerüchteweise können wirbelstrombremsen die Gleise beschädigen, aber dazu weiß ich nicht wirklich viel.)
Übrigens gibt es ein, von der funktionsweise her ziemlich ähnliches, system in Reisebussen (LKWs?)
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ropix
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Naja - Gleise direkt werden wohl nicht beschädigt *Dennk* aber die elektrischen Einrichtungen - insbesondere ältere Achszählpunkte - werden wohl doch erheblich gestört.
Beim Individualverkehr hat man das Problem, dass hier mangels Schiene kein geeigneter Gegenpol zur Verfügung steht - insofern kann ich mir Wirbelstrombremse jetzt nicht vorstellen(?????) - meinst du vielleicht den Retarder?
Beim Individualverkehr hat man das Problem, dass hier mangels Schiene kein geeigneter Gegenpol zur Verfügung steht - insofern kann ich mir Wirbelstrombremse jetzt nicht vorstellen(?????) - meinst du vielleicht den Retarder?
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Bei LKW kannst du auch mit Wirbelstrom bremsen. Da man keine Schiene hat, nimmt man eine Art Bremsscheibe, in der die Wirbelströme induziert werden. Diese wird dadurch natürlich heiß. Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Scheibenbremse liegen im mangelnden Verschleiß, keinem Festbacken, weitestgehender Korresionsbetändigkeit, mehr Spielfreiheit um nur einige zu nennen.ropix @ 7 Jan 2008, 12:43 hat geschrieben: Beim Individualverkehr hat man das Problem, dass hier mangels Schiene kein geeigneter Gegenpol zur Verfügung steht - insofern kann ich mir Wirbelstrombremse jetzt nicht vorstellen(?????) - meinst du vielleicht den Retarder?
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Nicht zu verwechseln mit der Populären Front
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Geanu die dinger meint ich. Bremsscheibe ohne Bremsbacken sondern mit Wirbelströmen eben. (stark vereinfacht *g*. Renault baut die dinger glaub ich auch in reisebusse)
Und Retarder bremsen ja übers strömungsgetriebe, ist also nicht wirklich ähnliches Funktionsprinzip.
Und bei den Gleisen gab es auf jedenfall bei Tests das Problem des Ausglühens des Gleises. Ich glaube, das Eisen verträgt große Temperaturen nicht so gut. (Macht auch sinn, wenn man sich herstellungsprozess etc. anschaut. Soweit ich weiß arbeiten teilweise die Eisenhütten/weiterverarbeitende Industrien ebenfalls mit magnetfeldern, um das Metall zu erhitzen. Aber das wird dann im Ölbad abgeschreckt oder ähnliches... bin da absolut kein Profi)
*Gerüchteweise* gibt es in der hinsicht immernoch irgend welche probleme, die zu erhöhtem verschleiß führen *könnten*
(Ich halte es für möglich. Bei der Berechnung komplexer Magnetfelder wirds immernoch schwierig, selbst für Siemens. Aber ich hätte dazu auch keine Fakten anzubieten, die das ganze bestätigen könnten. Also bitte, es ist nur ein Gerücht, wer keine gerüchte mag, solls ignorieren)
Und Retarder bremsen ja übers strömungsgetriebe, ist also nicht wirklich ähnliches Funktionsprinzip.
Und bei den Gleisen gab es auf jedenfall bei Tests das Problem des Ausglühens des Gleises. Ich glaube, das Eisen verträgt große Temperaturen nicht so gut. (Macht auch sinn, wenn man sich herstellungsprozess etc. anschaut. Soweit ich weiß arbeiten teilweise die Eisenhütten/weiterverarbeitende Industrien ebenfalls mit magnetfeldern, um das Metall zu erhitzen. Aber das wird dann im Ölbad abgeschreckt oder ähnliches... bin da absolut kein Profi)
*Gerüchteweise* gibt es in der hinsicht immernoch irgend welche probleme, die zu erhöhtem verschleiß führen *könnten*
(Ich halte es für möglich. Bei der Berechnung komplexer Magnetfelder wirds immernoch schwierig, selbst für Siemens. Aber ich hätte dazu auch keine Fakten anzubieten, die das ganze bestätigen könnten. Also bitte, es ist nur ein Gerücht, wer keine gerüchte mag, solls ignorieren)
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dochnochmal
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Nee, nicht wirklich. *g*ChoMar @ 7 Jan 2008, 08:39 hat geschrieben:Energieerhaltungssatz - Die Energie muss irgend wo hin. (Es gibt, meine ich mich zu erinnern, gewisse grenzbereiche, in denen energie in masse umgewandelt werden kann, aber in denen bewegt sich auch ein ICE nicht.)
Doch, genau das war am Anfang sehr wohl ein Problem, da sich die Schienen vor allem an der Oberfläche des Schienenkopfes sehr stark erwärmten (Skin-Effekt), was zu Ausbrüchen führte. Außerdem führt die starke Erwärmung der Schiene zur Verschlechterung des Oberbaus. Der Grund, warum die Wirbelstrombremse als Betriebsbremse nur auf den SFS FF-KK und NN-MIH eingesetzt wird, auf denen feste Fahrbahn verbaut ist.ChoMar @ 7 Jan 2008, 08:39 hat geschrieben:Der vorteil bei der Wirbelstrombremse ist, das sie verschleißfrei arbeitet im gegensatz zu bremsen, wo irgend etwas gegen etwas anderes gepresst wird. (gerüchteweise können wirbelstrombremsen die Gleise beschädigen, aber dazu weiß ich nicht wirklich viel.)
Der größte Vorteil der Wirbelstrombremse und der Magnetschienenbremse ist die Haftwertunabhängigkeit der Bremsen gegenüber allen anderen Radbremsen und dynamischen Bremsen. Denn natürlich würde man hier lieber dynamische Bremsen mit Rückgewinnungsmöglichkeit der Energie nutzen, wenn dies denn ginge... Gegenüber der Mg-Bremse hat die WB-Bremse allerdings zumindest fahrzeugseitig einen geringeren Verschleiß, da die Magnete nicht mehr direkt auf die Schiene abgesenkt werden, sondern mit einem Luftspalt von etwa 7 mm über der SOK geführt werden.
Anwendungsfälle gibt es unzählige für Wirbelstrombremsen. Jeder herkömmliche Energiezähler (Ferraris-Zähler) im Haushalt nutzt dieses Prinzip aus und in der Industrie werden ebenfalls viele Rotationsbewegungen durch Wirbelstrombremsen gehemmt. Für Busse oder auch Trambahnen gibt es aber innovativere Konzepte, die auch eine Rückgewinnung der Energie ermöglichen.ChoMar @ 7 Jan 2008, 08:39 hat geschrieben:Übrigens gibt es ein, von der funktionsweise her ziemlich ähnliches, system in Reisebussen (LKWs?)
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Auer Trambahner
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MG und Haftwertunabhängig? Da möchte ich doch ein klein wenig Einspruch erheben.dochnochmal @ 8 Jan 2008, 11:38 hat geschrieben: Der größte Vorteil der Wirbelstrombremse und der Magnetschienenbremse ist die Haftwertunabhängigkeit der Bremsen gegenüber allen anderen Radbremsen und dynamischen Bremsen.
Hast du schonmal selbst erlebt, wie die MG ins leere geht?
Der Auer
Der mit dem Ölkännchen tanzt!
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dochnochmal
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Nein, habe ich noch nicht erlebt. Liegt aber auch sicher daran, dass die Mg-Bremsen bei der Eisenbahn meistens gar nicht zum Einsatz kommen. Nur bei Schnell-/Zwangs-/Notbremsungen im hohen Geschwindigkeitsbereich. Während das bei Trambahnen sicher anders aussieht.Auer Trambahner @ 8 Jan 2008, 13:09 hat geschrieben:MG und Haftwertunabhängig? Da möchte ich doch ein klein wenig Einspruch erheben. Hast du schonmal selbst erlebt, wie die MG ins leere geht?
Vielleicht habe ich das ungünstig ausgedrückt. Es geht um den Haftwert des Rad-Schiene-Systems. Und hier muss die Bremskraft < sein als die mögliche Haftung zwischen Rad und Schiene. Überschreite ich den Punkt, kommt es zum Gleiten des Radsatzes, wobei der Gleitreibungskoeffizient µr deutlich kleiner als der Haftreibungskoeffiezient µh. Dabei ist es egal ob die Bremskraft durch eine Klotz-, Scheiben- oder dynamische Bremse erzeugt wurde. Die Summe aus allem ist von Interesse. Primitiv ausgedrückt: Kann ich max. 10 Einheiten bremsen, bevor ich den kritischen Punkt überschreite, dann können das 8 Einheiten aus der Druckluftbremse sein und 2 Einheiten aus der dynamischen Bremse oder auch alle 10 Einheiten aus der Druckluftbremse. Aber ab der 11. Einheit kommt es zum Gleiten des Radsatzes. Der maximale Wert der Bremsung ist also 10 Einheiten. Eine Mg-Bremse ist genauso wie eine WB-Bremse unabhängig von diesem Wert und ich kann also 11 oder wegen mir auch 20 Einheiten Bremskraft erreichen. 10 aus dem Rad-Schiene-System und 10 aus der Mg/WB-Bremse.
Das die Mg-Bremse auf Grund ihrer Funktionsweise (Reibungswärme zwischen Bremsmagnet und Schiene) natürlich auch noch von einem Reibungskoeffizienten abhängig ist, ist logisch und war hier nicht gemeint.
