Die Wahl des passenden Leistungswiderstandes: Einblicke in die Technologie

Leistungswiderstände sind die „Arbeitspferde“ der elektrischen Welt. Im Gegensatz zu kleinen Chip-Widerständen, die auf Leiterplatten montiert sind, um elektronische Schaltungen zu optimieren, sind Leistungswiderstände dafür konstruiert, große Mengen überschüssiger Energie in Hochleistungssystemen zu verarbeiten. Die Arten des Energieflusses, die Leistungswiderstände verarbeiten können, reichen von einem kontinuierlichen Stromfluss bis hin zu einem plötzlichen Spannungsstoß. Der kontinuierliche Energiefluss wird durch eine Entladebatterie verkörpert, mit der der Stromfluss voraussagbar ist und zugeordnet werden kann. Bei einem Spannungsstoß hingegen sind sehr hohe Stromwerte vorhanden, die entweder durch das Starten eines Elektromotors oder durch den von einem Blitzschlag erzeugten Impuls zustande kommen.

Im Gegensatz zu Chip-Widerständen sind drahtgewickelte Leistungswiderstände für hohe Energiemengen ausgelegt. Um dies zu erreichen, hat das Produkt eine erhebliche Masse, da es aus einem Widerstandsdraht besteht, der um einen Keramikkern gewickelt ist. Dieser Kern verfügt zudem über Heavy-Duty-Endverschlüsse. Das Widerstandselement in einem drahtgewickelten Leistungswiderstand hat eine große Oberfläche. Dadurch hat es die Fähigkeit, die erzeugte Wärme abzuleiten, wenn Strom durch das Widerstandselement geführt wird.

Um diesen Vorgang zu unterstützen, werden drahtgewickelte Leistungswiderstände in ein Gehäuse montiert, das über Kühlerschaufeln verfügt, um das Wärmemanagement zu optimieren. Das Gerät ist zwar aufgrund der Materialmenge relativ groß, dieses Design ermöglicht jedoch eine Widerstandsfähigkeit von bis zu 1000 Watt.

Für eine effizientere Verlustleistung bezüglich der Wärmeenergie können alle Leistungswiderstände in Verbindung mit einem Kühlkörper verwendet werden. Bei einem Kühlkörper kann es sich um ein spezifisches Gerät mit einer großen Oberfläche handeln, die dazu dient, die Wärmeverlustleistung zu maximieren. Bei einem ausgeklügelten Design ist möglicherweise kein separater Kühlkörper mehr nötig.

So könnten Entwickler beispielsweise durch das Montieren des Leistungswiderstands auf einem Gestell oder Gehäuse den gesamten Körper eines Geräts als Kühlkörper verwenden. Unabhängig davon, welche Methode angewandt wird, ist erwähnenswert, dass die Verwendung eines Kühlkörpers die Energiekapazität eines drahtgewickelten Leistungswiderstands um bis zu 300 % erhöhen kann.

Bevor der Entwickler Leistungswiderstände spezifiziert, sollte er die Energieanforderungen der Anwendung genau kennen.  Eine effiziente Möglichkeit für die Ermittlung dieser Anforderungen besteht darin, die Skalierung der elektrischen Last zu analysieren, die der Widerstand bewältigen muss. Aufgrund der natürlichen Eigenschaften von Strom ist dies keine einfache Angelegenheit. Bei der Verwendung eines kontinuierlichen elektrischen Stromflusses müssen die Entwickler die Energielast in Watt analysieren – also die Energiemenge, die pro Sekunde abgeführt werden muss. Bei unmittelbaren Stromlasten, z. B. einem Blitzschlag, müssen sie die Gesamtenergielast in Joule analysieren.

Ein gutes Beispiel für die Verwendung großer Leistungswiderstände bei kontinuierlichem Stromfluss ist das Antriebssystem in Elektro- und Hybridfahrzeugen. Diese Fahrzeuge werden von Systemen angetrieben, die eine große Menge an Hochspannungsstrom verwenden (bis zu mehrere hundert Ampere). Ein solch hoher Strom birgt erhebliche Risiken, insbesondere bei der Wartung, da die Batterie ihre Ladung auch dann behält, wenn das Auto ausgeschaltet ist. Bevor ein Mechaniker am Fahrzeug arbeiten kann, muss er die Batterie sicher entladen. Die Verwendung großer drahtgewickelter Leistungswiderstände in der Batterietechnologie ermöglicht den Mechanikern die sichere Entladung, da bei diesem Design die überschüssige elektrische Energie effektiv in Wärme umgewandelt wird.

Die spezifischen Leistungsanforderungen Ihrer Technologie sind von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie Ihre Anforderungen kennen, können Sie die Art von Leistungswiderständen auswählen, die den für die Energieverwaltung im Gerät benötigten sicheren, zuverlässigen Stromkreis erzeugen können. 

Sobald Sie wissen, was Sie brauchen, können Sie in unserem umfassenden Portfolio an Leistungswiderständen nach der richtigen Lösung für Ihr Design suchen. Oder Sie wenden sich an unsere Produktspezialisten, um zu erfahren, wie wir Ihnen dabei helfen können, Ihre Stromanforderungen zu bestimmen.