Technical Notes

Der Einsatzbereich unserer Produkte ist die Leistungselektronik, in ihrer Funktion, elektrische Energie zu leiten und zu kontrollieren, um Spannung und Strom optimal an einen elektrischen Verbraucher zu liefern (z. B. einen Elektromotor). Beispielsweise handelt es sich dabei um Stromkreise und Apparate, um Wechsel- in Gleichstrom umzuwandeln (AC-DC) und umgekehrt (DC-AC), die Spannung des Gleichstroms zu kontrollieren, die Frequenz zu variieren, die Leistung des Wechselstroms zu variieren, Motoren mit Gleichstrom zu speisen, die Geschwindigkeit eines Motors  mit Wechselstrom zu kontrollieren und das Motordrehmoment mit Gleichstrom zu überprüfen.

Neben Leistungsgleichrichtern, steuerbaren Halbleitergleichrichtern, Diac, Triac, IGBT, GTO, Transistor und Kondensatoren gibt es Leistungswiderstände, die in fast allen elektrischen Stromkreisen verwendet werden. 

  • Leistungswiderstände in Stromkreisen haben unterschiedliche Funktionen, darunter hauptsächlich folgende:
  • Als Bremswiderstände (innen und außen), insbesondere in Leistungsumsetzern (Inverter) für Antriebe.
  • In harmonischen Filtern: Oberschwingungen werden bei nichtlinearen Lasten in Leistungssysteme eingespeist, weshalb die nationalen Behörden Höchstwerte hinsichtlich der Spannung am gemeinsamen Verbindungspunkt vorgeben. Die Haupteffekte von Oberschwingungen sind: zusätzliche Erhitzung der Apparate, akustische Geräusche und Vibrationen des Verteilungssystems, Überlastung der Leistungsverbindungen.
  • In EMV-Filtern: Übereinstimmend mit den Richtlinien zur elektromagnetischen Kompatibilität werden Tiefpassfilter vom Typ LCR verwendet, die am Ausgang von Vorrichtungen, wie Invertern, platziert werden. Der Betrieb von Apparaten kann elektromagnetische Signale und daraus folgende Oberschwingungen mit Frequenzen von über 100Mhz erzeugen.
  • In Filtern vom Typ LCR: für Anwender, die Stromspitzen begrenzen möchten, indem  Lecks und Wärmeentwicklung vermieden werden sowie um Spannungsgradienten zu begrenzen.
  •  Als Vorladewiderstand (oder Entladewiderstand): in Vor- oder Entladestromkreisen von Netzteilklemmen.
  • Als Widerstände in Snubber-Netzteilen, genauer gesagt in den zusammengesetzten Netzteilen, die die Kondensatoren und Widerstände serienmäßig miteinander verbinden, um starke Spannungsunterschiede zu verhindern.
  • Als Erdungswiderstände des Nullleiters, um Fehlerstrom zu begrenzen und diesen mit Schutzvorrichtungen kompatibel zu machen.
  • Als Anlass- oder Regelwiderstand für Gleichstrommotoren, indem der Strom beim Anlauf begrenzt wird und die Geschwindigkeit wechselt, sobald die Drehzahl erreicht ist.
  • Als Vorschaltwiderstände zum Anlassen von Asynchronmotoren mit gewickeltem Läufer.
  • Als Widerstände im Stator für Motoren mit geringer Leistung.
  • Als Antikondensationswiderstände in elektrischen Schaltanlagen.
  • Als Ladewiderstände für Laborprüfstände.
  • Als Heizwiderstände in Stromkreisen von Klimaanlagen.

Widerstände sind nicht alle gleich: je nach Einsatzbereich muss der jeweils geeignete Widerstand ausgewählt werden.

Für die Entwicklung von neuen Produkten benötigt Fairfild folgende Informationen:

  • Einsatzbereich
  • Elektrische Daten: Spannung, Strom, Widerstand, Leistung, Isolationsspannung, Durchschlagsfestigkeit
  • Daten hinsichtlich der Funktionsweise (kontinuierlich, impulsiv - Energie aufnehmend, Art und Charakteristik der Impulse, Einschaltdauer, Spannung und Spitzenstrom)
  • Mechanische Daten (Befestigungspunkte, Gewicht, Maße und mögliche Beschränkungen)
  • Daten hinsichtlich der Temperatur (Raumtemperatur, zulässige Höchsttemperatur des ohmschen Elements)
  • Gewünschter Grad der Schutzart
  • Vibrationszyklen

Es ist wichtig, diese Daten zu kennen, da es einige konstruktive Aspekte zu beachten gilt, um eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Komponente zu gewährleisten.

Beispielsweise muss die Isolation, aber auch deren gleichförmige Spannung gewährleistet sein. Denn man kann bei applizierter Höchstspannung aufgrund von Inhomogenitäten durch das Zusammenspiel von Induktanz, Widerstand, Wicklung und des Spannungsgradienten dv/dt eine erhöhte Windungsspannung erreichen.
Außerdem muss die mechanische Spannung aufgrund der elektrischen und magnetischen Felder adäquat reduziert und kontrastiert werden. Diese Art von Spannung schwächt mit der Zeit die Isolierung, indem sie Löcher hervorruft.

Aus diesem Grund müssen die Widerstände so geplant werden, dass den von den Kunden gelieferten Daten Rechnung getragen wird, um folgende Aspekte zu berücksichtigen: 

  • Eine erhöhte Isolationsspannung zwischen den Windungen
  • Eine geringe Induktanz der Wicklungen 
  • Eine gute Wärmeabfuhr der Windungen
  • Eine korrekte Bemessung des Drahts