Ich bin ja jemand, der sich für technische Entwicklungen und Funktionsweisen interessiert. Denn es genügt mir nicht, einfach nur ein technisches Gerät zu bedienen. Ich möchte wissen wie es funktioniert und was die physikalischen Prinzipien sind, die dahinterstecken. Dabei muss ich allerdings nicht alles bis ins letzte Detail wissen.
Ich bastle regelmäßig an Modellautos. Dabei habe ich mich auf elektrisch betriebene Modelle spezialisiert. Ein Fahrtregler regelt den Strom, der aus dem Akku kommt so, dass er die Geschwindigkeit beeinflusst. Das geniale ist, dass gute Fahrtregler die Funktion beherrschen, beim Bremsen die Bewegungsenergie wieder zu nutzen, um den Akku zumindest teilweise wieder zu laden.
Das Prinzip, welches dahintersteckt, ist die Wirbelstrombremse, im Volksmund oft auch elektromagnetische Bremse genannt.
Die Funktionsweise ist recht simpel und schon lange bekannt. Man benötigt einen elektrischen Leiter. Dieser muss sich in einem Magnetfeld bewegen, und zwar quer zu den Feldlinien. Durch Induktionsspannung wird eine Gegenkraft erzeugt, die die Bewegung abbremst. Grob kann man sich das als Gegenstück eines Elektromotors vorstellen. Da wird die elektrische Spannung genutzt, um die Achse zu beschleunigen. Ist die Achse in Bewegung, dann kann man durch Umpolung die Achse zum Stoppen bringen. Dies geschieht ohne Berührung und damit auch ohne Verschleiß.
Dieses Prinzip wird in vielen Bereichen eingesetzt. Vor allem moderne Züge nutzen diese Möglichkeit, um abzubremsen. Hierbei werden die Schienen selbst genutzt, um den Zug abzubremsen. Dies geschieht gänzlich, ohne die Schienen zu berühren und somit ohne Verschleiß.
Eine weitere Anwendung findet in Fitnessgeräten statt. So hat etwa mein eigenes Ergometer (ich habe das Teil einmal aufgeschraubt, um es zu reparieren und habe mir dabei gleich den Aufbau verinnerlicht). Dabei kann mittels Strom und Induktion der Widerstand des Tritts angepasst werden. Ich habe vor allem ein Gerät, welches von Außen via App gesteuert wird. Dadurch können automatisch Steigungen, Gegenwind und vieles mehr über die Höhe des Trittwiderstands in Sekundenbruchteilen reguliert werden.
Auch im Werkzeugbereich werden elektromagnetische Bremsen eingesetzt. Typische Geräte sind Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen, Bohrmaschinen und Stoßmaschinen.
Wo sich die meisten vielleicht nicht bewusst sind: Moderne Fahrgeschäfte nutzen ebenfalls das Prinzip der Wirbelstrombremse. Je höher die Geschwindigkeit des Fahrgeschäfts, desto eher profitiert es von dieser Art der Bremse. Gerade bei hohen Geschwindigkeiten ist der Verschleiß von herkömmlichen Bremsen sehr hoch. Auch wenn elektromagnetische Bremsen teurer sind, werden die höheren Anschaffungskosten oft durch den geringen Verschleiß und somit geringeren Wartungskosten aufgewogen.
Das Prinzip des Wirbelstroms ist schon seit über 120 Jahren bekannt, aber viele Anwendungen wurden und werden erst in letzter Zeit populär. Das Ende der Fahnenstange wird noch nicht erreicht sein. Vor allem durch die Elektrifizierung des Automobilverkehrs wird sich wohl die eine oder andere Anwendung finden. Vielleicht wird auch durch die immer weiter gehende Miniaturisierung in allen Bereichen der Wirtschaft noch das eine oder andere Gebiet dazu kommen, welches heute einfach noch nicht abgedeckt werden kann.