Die Widerstandsbremse

Als Widerstandsbremse bezeichnet man in der Antriebstechnik eine Bremsmethode, bei der Elektromotoren mittels spezieller Bremswiderstände abgebremst werden.[1]


Southern Pacific Railroad 1518, deutlich sind die zusätzlichen Lüftungsöffnungen der Widerstandsbremse über dem Schriftzug Southern zu erkennen

Aufbau und Funktion

Es gibt zwei Typen von Widerstandsbremsen, netzabhängige Widerstandsbremsen und netzunabhängige Widerstandsbremsen.[2] Bei beiden Typen der Widerstandsbremse wird, wie bei jeder elektromotorischen Bremse der Umstand genutzt, dass sich ein Elektromotor durch einfaches Umpolen als Generator betreiben lässt; die Bewegungsenergie der Arbeitsmaschine wird somit in elektrische Energie umgeformt.[3] Der Unterschied bei den beiden Bremsentypen liegt in der Erzeugung der Erregerspannung. Bei der netzabhängigen Widerstandsbremse wird die Erregerspannung über einen Transformator erzeugt. Da die Erregerspannung bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen aus der Hilfsbetriebewicklung des Transformators stammt, funktioniert diese Erregung nur bei eingeschaltetem Hauptschalter. Bei der netzunabhängigen Widerstandsbremse wird das Erregerfeld zunächst durch einen Stromstoss erzeugt. Die Spannung hierfür wird einer Batterie entnommen. Anschließend wird das Erregerfeld aus dem erzeugten Bremsstrom weiter mit elektrischer Energie versorgt.[2]

Nachdem die Bremsenergie in elektrischen Strom umgewandelt ist, wird diese Energie aber nicht genutzt, sondern über spezielle Bremswiderstände in Wärme umgewandelt.[3] Die Bremswiderstände können bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen entweder auf dem Dach, im Fahrgastraum oder unter dem Fahrzeug montiert sein. Zur Kühlung werden diese Widerstände entweder mit eigenen Lüftern versehen oder sie sind eigenbelüftet.[4] Um die Bremse wirksam werden zu lassen, wird der Motor vom Netz abgetrennt und auf den Bremswiderstand geschaltet.[5] Dabei sinkt die Drehzahl des Motors schnell ab. Der Motor wird nahezu bis auf Null abgebremst.[1]
Anwendung

Angewendet wird die (elektrische) Widerstandsbremse bei elektrischen und dieselelektrischen Lokomotiven und Triebwagen. Der Name Widerstandsbremse rührt daher, dass der erzeugte Strom in Widerständen direkt auf der Lok „verheizt“ (also in Wärme umgewandelt) wurde. Heute gibt es die Möglichkeit, den Strom in die Fahrleitung zurückzuspeisen. Diese Nutzbremse hat die Widerstandsbremse weitgehend abgelöst; Mischformen kommen vor.[6] Widerstandsbremsen werden häufig auch bei Straßenbahnen verwendet. Die entstehende Wärme wird auch zur Fahrzeugheizung genutzt. Eine weitere Verwendung der Widerstandsbremse ist Verwendung in Hebezeugen als Senkbremsung.[1]
Vor- und Nachteile

Der Vorteil der Widerstandsbremse liegt in ihrer Verschleißfreiheit. Deshalb wurde sie zunächst insbesondere bei Lokomotiven eingebaut, die hauptsächlich auf Gebirgstrecken eingesetzt waren, da sich mit der Widerstandsbremse die Geschwindigkeit auf Gefällstrecken auf einfache Art und Weise konstant halten ließ.[6] Nachteilig bei der Widerstandsbremse sind die Energieverluste. Da die kinetische und potentielle Energie der Antriebsmaschine zunächst im Motor in elektrische Energie umgewandelt und anschließend über die Bremswiderstände als Wärme abgeführt wird, geht dieser Energieanteil verloren und ist somit praktisch nutzlos.[2]

Quelle