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Wirbelstrombremse - ihr Aufbau einfach erklärt

Wer schon einmal mit der Achterbahn gefahren ist, der wurde wohl unbewusst von einer Wirbelstrombremse gebremst. Diese Art von Bremsen besitzen einige technische Vorteile durch ihren speziellen Aufbau, der im Folgenden erklärt wird.

Neue Achterbahnen bremsen mit Hilfe von Wirbelstrombremsen.
Neue Achterbahnen bremsen mit Hilfe von Wirbelstrombremsen.

Prinzip und Aufbau der Wirbelstrombremse

Wichtig für das Verständnis über die Funktion der Wirbelstrombremse ist die Kenntnis, dass in elektrisch leitenden Gegenständen Wirbelströme induziert werden, sobald sie sich in einem veränderlichen Magnetfeld bewegen. Diese Ströme können dann gezielt genutzt werden, um den Gegenstand abzubremsen.

  • Man lässt zunächst einen Gegenstand, der elektrisch leitfähig ist - etwa eine Metallplatte - durch ein Magnetfeld pendeln. Bereits nach kurzer Zeit verliert der Gegenstand massiv an Geschwindigkeit und bleibt letztendlich stehen.
  • Diese Beobachtung lässt sich mithilfe des Induktionsgesetzes und des Lenzschen Gesetzes erklären:
  • Der Gegenstand bewegt sich durch seine Bewegung permanent aus dem Magnetfeld hinein und hinaus, dadurch erfährt er jeweils unterschiedliche Magnetfelder - einmal ein Starkes und einmal gar Keines oder nur ein Schwaches. Zusätzlich weist er im Vergleich zum Magnetfeld eine Relativgeschwindigkeit auf, was folglich zur Induktion des Stromes in ihm führt. 
  • Desto schneller sich der Gegenstand im Magnetfeld hin und herbewegt, umso größer ist der Strom (Wirbelstrom), der dabei in ihn induziert wird. Das Lenzsche Gesetz besagt nun, dass der induzierte Strom exakt entgegen seiner Entstehung wirkt - der Gegenstand bremst also ab. Dies funktioniert, indem der Wirbelstrom so fließt, sodass er ein Magnetfeld bewirkt, welches dem des bereits bestehenden Magnetfelds entgegengerichtet ist - sein "Ziel" ist es, wieder einen feldfreien Zustand herzustellen.

Vorteile und Anwendung der Wirbelstrombremse

  • Die größte Besonderheit der Wirbelstrombremse ist, dass sie vollkommen ohne Kontakt zwischen Bremsvorrichtung und den zu bremsenden Teilen kommt. Verschleißerscheinungen treten in diesem Zusammenhang nicht auf und garantieren so eine große Langlebigkeit der Bremse.
  • Einsatz finden die Wirbelstrombremsen in diversen Bereichen. Schienenfahrzeuge wie Züge, Fitnessgeräte, Fahrgeschäfte, Lastkraftwagen oder auch Messgeräte profitieren von den starken und besonders ausfallssicheren Bremsen.
  • Nachteilig wirkt sich lediglich aus, dass unter Umständen eine starke Erhitzung der Metallteile entsteht, im Normalfall sind die verwendeten Materialien diesen Temperaturen gewachsen.

Die Idee der Wirbelstrombremsen wurde zwar schon 1892 patentiert, allerdings kamen sie so, wie wir sie kennen, erst deutlich später zum Einsatz. Mittlerweile sind sie besonders von Schienenfahrzeugen nicht mehr wegzudenken.

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