Warum benötigen Bremsmotoren einen Gleichrichter?
Erfahren Sie, warum elektromagnetische Bremsen in Getriebemotoren DC-Spulen verwenden, welche Funktion ein Bremsgleichrichter hat, wie die Stromversorgung erfolgt und wie man Fehler bei nicht lösenden Bremsen behebt.
Warum benötigen Bremsmotoren einen Gleichrichter?
Bremsmotoren werden häufig in Förderbändern, Hebezeugen, Verpackungsmaschinen, Wicklern und Systemen eingesetzt, bei denen Lasten in einer festen Position gestoppt oder gehalten werden müssen.
Bei vielen industriellen Bremsmotoren ist die Bremsspule für den Betrieb mit Gleichstrom (DC) ausgelegt, während die werkseitige Stromversorgung in der Regel AC 220V, 380V oder 400V beträgt. Daher benötigt das System einen Bremsgleichrichter, auch Brake Rectifier genannt, um die Wechselspannung (AC) in eine für die Bremsspule geeignete Gleichspannung (DC) umzuwandeln.
Was ist ein Bremsgleichrichter?
Ein Bremsgleichrichter ist ein Gerät, das Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt, um die elektromagnetische Bremsspule zu versorgen.
Grundlegendes Funktionsschema:
AC-Quelle → Brake Rectifier → DC-Spannung → Bremsspule
Wenn die Bremsspule unter Spannung steht, zieht die elektromagnetische Kraft den Anker an und gibt die Bremsscheibe frei, wodurch sich der Motor drehen kann. Bei Stromausfall drückt die Feder die Bremsscheibe zurück, um die Motorwelle zu stoppen oder zu halten.
Dies ist das Prinzip federbetätigte Bremse – elektromagnetische Bremslüftung, das häufig verwendet wird, um die Sicherheit bei Stromausfall zu erhöhen.
Warum werden Bremsspulen meist mit Gleichstrom (DC) betrieben?
Es ist zwar möglich, Bremsen für den direkten AC-Betrieb zu konstruieren, jedoch müssen die Wicklungen und der Magnetkreis speziell für Wechselstrom ausgelegt sein.
Viele Hersteller entscheiden sich aus folgenden Gründen für DC-Bremsspulen:
Stabilere elektromagnetische Anzugskraft.
Sanfteres Lösen der Bremse, weniger Vibrationen und weniger Brummgeräusche.
Einfachere Steuerung der Brems- und Lösezeiten.
Bequeme Integration von Schnelllöse- oder Schnellschließfunktionen.
Einfache Unterbringung im Motorklemmenkasten oder Schaltschrank.
Die AC-Quelle ändert kontinuierlich ihre Richtung und durchläuft periodisch den Nullpunkt. Wenn der elektromagnetische Mechanismus nicht korrekt für AC ausgelegt ist, kann der Anker vibrieren oder Brummgeräusche erzeugen. Im Gegensatz dazu erzeugt der Gleichstrom (DC) ein stabileres Magnetfeld während des Bremszustands.
Daher ist die folgende Konfiguration sehr verbreitet:
AC-Werksnetz + Brake Rectifier + DC-Bremsspule
Benötigen Bremsmotoren immer einen Gleichrichter?
Nicht alle Bremsmotoren benötigen einen externen Gleichrichter.
Bremsenkonfiguration | Gleichrichter erforderlich? |
|---|---|
DC-Bremsspule, AC-Versorgung | Meist erforderlich |
DC190V-Bremsspule, nur AC-Versorgung | Gleichrichter oder geeignete Bremssteuerung erforderlich |
24VDC-Bremsspule, separate 24VDC-Versorgung | Kein Gleichrichter erforderlich |
Bremse wird direkt mit DC versorgt | Keine Gleichrichterfunktion erforderlich |
Bremssteuerung mit integriertem Gleichrichter | Kein externes Gerät erforderlich |
Bremse für direkten AC-Betrieb ausgelegt | Kein Gleichrichter erforderlich |
Bei vielen AC-Getriebemotoren mit DC-Bremsspule ist der Gleichrichter normalerweise im Motorklemmenkasten oder im Schaltschrank untergebracht.
Wird die Bremsspannung bei frequenzumrichterbetriebenen Motoren von U–V–W abgenommen?
Im Allgemeinen sollte der Bremsgleichrichter nicht direkt von den U–V–W-Ausgängen des Frequenzumrichters (VFD) gespeist werden.
Der Ausgang des Frequenzumrichters ist eine PWM-Spannung mit variabler Frequenz und Spannung, keine feste AC-Netzspannung. Wenn der Gleichrichter vom Frequenzumrichterausgang gespeist wird, kann dies zu folgenden Problemen führen:
Unvollständiges Lüften der Bremse.
Verzögertes oder instabiles Lüften.
Überhitzung.
Schleifen der Bremse während des Motorbetriebs.
Beschädigung des Gleichrichters oder der Bremsspule.
Die übliche Konfiguration ist:
Feste AC-Spannungsquelle → Relais oder Schütz → Bremsgleichrichter → Bremsspule
Das Relais zum Schließen oder Lüften der Bremse kann über den Relaisausgang des Frequenzumrichters oder eine SPS gesteuert werden.
Anzeichen für einen defekten Bremsgleichrichter
Zu den häufigen Symptomen gehören:
Der Motor steht unter Spannung, dreht sich aber nicht.
Der Motor erzeugt ein Brummgeräusch und der Strom steigt stark an.
Die Bremse lüftet nicht oder nur teilweise.
Der Motor dreht sich, aber die Bremse schleift weiterhin.
Ungewöhnliche Erwärmung der Bremsspule.
Der Gleichrichter ist verbrannt, gerissen oder verfärbt.
Keine DC-Ausgangsspannung vorhanden.
Verzögertes Schließen oder Lüften der Bremse.
Ein nicht lüftende Bremse liegt jedoch nicht immer am Gleichrichter. Es sollten auch die Bremsspule, das Bremslüftspiel, die Bremsbeläge, der Anker und das Steuerrelais überprüft werden.
Auswahl des geeigneten Bremsgleichrichters
Vor der Auswahl oder dem Austausch eines Bremsgleichrichters müssen folgende Punkte bestätigt werden:
Hersteller und Modell des Getriebemotors.
Spannung der Bremsspule.
Leistung oder Stromaufnahme der Bremsspule.
Eingangs-AC-Spannung.
Art der Gleichrichtung (Halb- oder Vollweg).
Schaltplan und Anzahl der Anschlussklemmen.
Anforderung an schnelles oder normales Schließen der Bremse.
Betrieb des Motors mit Frequenzumrichter.
Einbauort (Klemmenkasten oder Schaltschrank).
Ein Bremsgleichrichter sollte nicht durch eine herkömmliche Diodenbrücke ersetzt werden, ohne die Schutzfunktionen, die Strombelastbarkeit und die Schaltmethode der Bremsspule vollständig geprüft zu haben.
Häufig gestellte Fragen
Warum darf die DC-Bremsspule nicht direkt mit AC versorgt werden?
DC-Bremsspulen sind hinsichtlich Spannung, Strom und Magnetkreis für Gleichstrom ausgelegt. Eine direkte AC-Versorgung kann dazu führen, dass die Bremse vibriert, heiß wird, nicht korrekt lüftet oder beschädigt wird.
Führt ein defekter Gleichrichter dazu, dass der Motor nicht dreht?
Ja. Wenn die Bremsspule nicht die korrekte DC-Spannung erhält, bleibt die Bremse geschlossen und der Motor kann blockiert sein, nur schwach drehen oder einen erhöhten Strom aufnehmen.
Kann die Bremsspule direkt mit DC 190V versorgt werden?
Dies ist möglich, sofern die DC-Quelle die korrekte Spannung, Stromstärke, Leistung und die Schutzanforderungen des Herstellers erfüllt. Das System benötigt möglicherweise dennoch ein DC-Relais oder eine Löschschaltung beim Abschalten der Bremsspule.
Muss ein 380V-Motor zwingend eine 380V-Bremse verwenden?
Nein. Motorspannung und Bremsspulenspannung sind zwei separate Parameter. Ein AC 380V-Motor kann je nach Auslegung durchaus eine DC 190V-, DC 90V- oder eine andere Bremsspulenspannung verwenden.
Fazit
Bremsgleichrichter werden häufig bei Getriebemotoren mit Bremse eingesetzt, da viele Bremsspulen für den Betrieb mit Gleichstrom (DC) ausgelegt sind, während die Stromversorgung in Fabriken üblicherweise Wechselstrom (AC) ist.
Der Bremsgleichrichter wandelt AC- in DC-Spannung um, um ein stabiles Lösen der Bremse mit geringen Vibrationen sowie eine präzise Steuerung der Ansprech- und Abfallzeiten zu gewährleisten. Bei der Auswahl oder dem Austausch eines Gleichrichters müssen die Spannung der Bremsspule, die Eingangsspannung, der Gleichrichtertyp sowie der Schaltplan des Herstellers separat überprüft werden.
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Getriebemotoren mit Bremse.
Gleichrichtern für elektromagnetische Bremsen.
Bremsgleichrichtern für DC-Bremsspulen.
Fehlerbehebung bei Motoren, die unter Spannung stehen, aber die Bremse nicht lösen.
Bremsenanschluss bei Betrieb mit Frequenzumrichter.
Austausch von defekten oder durchgebrannten Gleichrichtern.
Kunden sollten das Typenschild des Motors, das Etikett der Bremsspule, den alten Gleichrichter, den Schaltplan sowie die verwendete Versorgungsspannung bereitstellen.
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