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2025-11-23T22:36:46Z

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[[Datei:Anlasswiderstand.jpg|mini|Historischer [[Ölkühlung|ölgekühlter]] Drahtanlasswiderstand der [[Siemens-Schuckertwerke]] für Schleifringläufermotoren bis etwa 15 kW Leistung (1920er-Jahre)]]
Ein '''Anlasswiderstand''' ist ein [[elektrisches Bauelement]], das dazu dient, den [[Anlaufstrom]] von [[Elektromotor]]en zu begrenzen. Als Anlasswiderstände werden hochbelastbare Leistungswiderstände mit sehr niedrigen [[Elektrischer Widerstand|Widerstands]]<nowiki/>werten verwendet.<ref name= "Quelle 11" />

Aufgrund der hohen [[Wirkungsgrad|Energieverluste]] werden Anlasswiderstände fast nur noch zum Anlassen großer [[Schleifringläufermotor]]en verwendet und ansonsten zunehmend durch [[Thermistor #Strombegrenzung|thermoelektrische]] oder elektronische [[Einschaltstrombegrenzer]] ersetzt.

Bei Elektrobahnen werden die entsprechenden Bauteile als [[Anfahrwiderstand]] bezeichnet.

== Einsatz und Verwendung ==
Anlasswiderstände werden bei großen [[Gleichstrommotor]]en und bei [[Drehstrommotor]]en eingesetzt.

Bei Drehstrommotoren können Anlasswiderstände geschaltet werden:
* bei Schleifringläufermotoren in den [[Rotor|Läufer]][[Stromkreis|kreis]]
* bei [[Kurzschlussläufermotor]]en in den [[Stator|Ständer]]<nowiki/>kreis.
Bei Kurzschlussläufermotoren gibt es zwei Schaltungsvarianten:
* ein[[Außenleiter|phasiger]] Anlasswiderstand (als [[KUSA-Schaltung]] bezeichnet)
* dreiphasiger Anlasswiderstand.

Bei der Schaltungsvariante mit dreiphasigem Anlasswiderstand wird in jede Phase des Motors ein Widerstand geschaltet, der den Anlaufstrom begrenzt. Sind die Spulen des Motors [[Sternschaltung|im Stern geschaltet]], so verwendet man die Anlasswiderstände als Sternpunktanlasser.<ref name= "Quelle 9" />

Bei Schleifringläufermotoren kleinerer Leistung werden anstatt der schaltbaren Einzelwiderstände häufig auch Walzenbahnanlasser mit [[Ölkühlung]] eingesetzt.<ref name= "Quelle 14" />

== Bauarten und Bauformen ==
[[Datei:Bergmann-Anlasswiderstand geöffnet.jpg|mini|Defekter luftgekühlter [[Drahtwiderstand|Drahtanlasswiderstand]] für Schleifringläufermotoren bis 1,5 kW von [[Bergmann-Borsig|Bergmann Berlin]], etwa 1920er-Jahre. Das Gerät wurde geöffnet, die Wicklungskörper aus [[Porzellan]] mit den Widerstandsdrähten sind zu erkennen]]

=== Metalle als Widerstandsmaterial ===
Bei den Metallwiderständen unterscheidet man drei Bauarten.<ref name= "Quelle 1" />

==== Drahtwiderstände ====
Bei dieser Bauart werden als Widerstandsleiter Drähte verwendet, die entweder auf einen isolierten Tragkörper aufgewickelt oder bei dickeren Drähten freitragend zwischen Isolatoren angeschlossen werden. Freitragende Widerstandsleiter werden als Drahtwendel oder Mäanderförmig geformt eingebaut. Aufgrund der schlechten Wärmeableitung können Drahtwiderstände nur für kleinere Antriebe verwendet werden.<ref name= "Quelle 13" />

==== Blechwiderstände ====
Blechwiderstände werden entweder aus [[Blech]]en hergestellt, die mäanderförmig ausgestanzt sind, oder aus Blechen, die mit Schlitzen versehen werden. Durch diese Bauweise wird der Weg des [[Elektrischer Strom|Stromes]] verlängert und es wird ein definierter [[Elektrischer Widerstand|Widerstandswert]] erreicht. Aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen Stanzungen oder unterschiedlichen Schlitzungen werden verschiedene Widerstandswerte erzeugt. Die unterschiedlichen Widerstände werden entsprechend den Anforderungen miteinander kombiniert. Als Material verwendet man für Blechwiderstände Stahllegierungen. Da Blechwiderstände eine gitterartige Struktur haben, werden sie auch als Stahlgitterwiderstände bezeichnet.<ref name= "Quelle 2" />

Eine Sonderform der Blechwiderstände sind sogenannte Bandwiderstände. Bei dieser Bauart werden schmale Blechstreifen oder -bänder als Widerstandsleiter verwendet. Die Blechstreifen werden, entweder hochkant oder flach, mäanderförmig gewickelt. Die einzelnen Blechstreifen durch Schweißen, Hartlöten oder Klemmen hintereinander geschaltet und miteinander verbunden. Durch diese Bauweise werden nieder[[ohm]]ige Widerstände mit hoher Leistung erstellt. Blechwiderstände haben den Vorteil, dass aufgrund der großen Oberfläche eine gute Wärmeabgabe erfolgt.

Historisch gab es sogenannte Graphitwiderstände. Sie wurden so konstruiert, dass eine oder mehrere Metallplatten nach und nach während des Anlassvorgangs in einen graphitgefüllten Behälter gedrückt wurden. Dabei hatte das elektrisch leitende [[Graphit]] im Behälter eine Form von Flocken. Ein Pol lag an den Metallplatten, der andere Pol am Gehäuse des Widerstands, das gleichzeitig als Behälter für das Graphit diente. Für den Dauerbetrieb war ein Kurzschlusskontakt zwischen Blechen und Gehäuse oder auch zwischen dem Betätigungshebel und dem Gehäuse vorgesehen. Diese Bauform wurde vornehmlich für größere Leistungen verwendet. Die Wirkung entspricht der eines Flüssigkeitsanlassers: Je weiter das Blech in das Graphit eingetaucht wird, umso größer wird die Kontaktfläche und umso kleiner der elektrische Widerstand der Anordnung.<ref>Bruno Thierbach, Otto Barth: ''Schaltungsbuch für Elektromotoren. Ein Handbuch für den Montagegebrauch und zum Selbstunterricht.'' S. 28.</ref>

==== Gusswiderstände ====
Bei Gusswiderständen wird als Widerstandsmaterial [[Gusseisen]] verwendet. Die einzelnen Widerstandselemente werden zu Platten mit mäanderförmigen Stäben gegossen und in ein Gehäuse eingebaut. Die Widerstandswerte werden zum einen durch den Werkstoff, zum anderen durch die Länge und die Querschnitte der Gusseisenstäbe bestimmt. Um unterschiedliche Widerstandswerte zu erhalten, werden verschiedene Elemente mit unterschiedlichen Stablängen und Stabquerschnitten kombiniert. Da Gusseisen gute Speicherfähigkeiten besitzt, werden diese Widerstände immer dort eingesetzt, wo Motoren im Aussetz- oder Kurzzeitbetrieb verwendet werden. Gusswiderstände werden bevorzugt als Anlass- und Stellwiderstände in der Antriebstechnik verwendet.<ref name= "Quelle 5" /><ref name= "Quelle 3" />

=== Flüssige Elektrolyte als Widerstandsmaterial {{Anker|Flüssigkeitsanlasser}} ===
Der Flüssigkeitsanlasser besteht aus einem mit [[Epoxidharz]]lack beschichteten Stahlblechbehälter, in welchem sich die Widerstandsflüssigkeit und das Elektrodensystem befinden. Das Elektrodensystem setzt sich zusammen aus jeweils drei festen und drei beweglichen [[Elektrode]]n. Die festen Elektroden sind in isolierten Phasen-Trenntöpfen eingebaut. Die beweglichen Elektroden sind mit einer Brücke aus Kupfer verbunden, dadurch arbeitet der Anlasser als Sternpunktanlasser. Flüssigkeitsanlasser werden für große Schleifringläufermotoren mit bis zu 20 Megawatt Leistung gebaut und eingesetzt.<ref name= "Quelle 7" />

Als [[Elektrolyt]] wird Wasser (H2O) mit „Anlassersalz“ [[Natriumcarbonat|Natriumkarbonat]] (Na2CO3) verwendet. Die Konzentration richtet sich nach dem erforderlichen Anlasserstrom. Durch Eintauchen der beweglichen Elektroden in den Elektrolyten wird der Widerstandswert verringert.<ref name= "Quelle 4" /> Bei anderen Systemen wird die Widerstandsveränderung durch Umpumpen des Elektrolyten erreicht.

Beim Flüssigkeitsdampfanlassern wird als Anlasswiderstand ein [[Elektrolyt]] verwendet, welcher sich beim Anlassvorgang rasch erwärmt. Durch die Erwärmung verkleinert sich der Widerstandswert des Elektrolyten, somit wirkt der Flüssigkeitsanlasser als automatischer Anlasswiderstand.<ref name="Quelle 8" />

Einfache Systeme zum Anfahren von Karussells arbeiteten mit Wasser und einem die Elektroden bewegenden Pedal.

Flüssigkeitsanlasser sind sehr wartungsintensiv, da sich die Elektrolytkonzentration durch Verdampfen und Aufspaltung des Wassers ständig ändert.<ref name= "Quelle 15" />

Historisch wurden Flüssigkeitsanlasser so konstruiert, dass ein Metallblech in einen Metallbehälter getaucht wurde, der mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit wie Anlassersoda gefüllt war. Je tiefer das Blech eingetaucht wurde, umso größer wurde die Kontaktfläche und umso geringer der Widerstand. Ein elektrischer Pol lag dabei am Gehäuse und ein Pol am Blech, welches in die Flüssigkeit getaucht wurde. Eine isolierende Beschichtung entfiel. Für den Dauerbetrieb gab es einen Kurzschlusskontakt zwischen dem nicht isolierten Teil des Betätigungshebels, der mit dem Widerstandsblech bzw. einem Pol leitend verbunden war und dem Gehäuse, auf dem der zweite Pol lag. Für dreipolige Anlasser sind mehrere, im ausgeschalteten Zustand gegeneinander isolierte Bleche notwendig, die im Betrieb entweder elektrisch getrennt (Statoranlasser beim Kurzschlussläufer) oder auch durch das gleiche Flüssigkeitsbad elektrisch verbunden sein können (Läuferanlasser bei Schleifringmotoren). In entsprechender Weise müssen auch die Kurzschlusskontakte konstruiert sein. Auch historisch wurde diese Bauart vor allem bei großen Leistungen verwendet.<ref>Bruno Thierbach, Otto Barth: ''Schaltungsbuch für Elektromotoren. Ein Handbuch für den Montagegebrauch und zum Selbstunterricht.'' S. 27 f.</ref>

== Kühlung ==
[[Datei:Bergmann-Anlasswiderstand.jpg|mini|Der gleiche Widerstand wie oben, wieder geschlossen. Gut zu erkennen: Die [[Messing]][[schleifkontakt]]e des [[Stufenschalter]]s und das Gehäuse mit Belüftungsschlitzen, um die heiße Luft im Betrieb abzuführen]]

=== Direkte Kühlung mit Luft ===
Bei der [[Luftkühlung]] werden die Anlasswiderstände entweder über die natürliche Kühlung oder über eine Zwangskühlung gekühlt. Bei der natürlichen Kühlung, auch Luftselbstkühlung genannt, erfolgt der Kühllufttransport über den Wärmeauftrieb der Luft. Bei der Zwangskühlung oder forcierten Kühlung wird die Luft mittels Ventilator an den Widerständen vorbei geblasen. Dadurch erfolgt eine bessere Wärmeabfuhr als bei der Luftselbstkühlung. Da Luft ein guter Isolator ist und sich leicht zu- und abführen lässt, ist die Luftkühlung die häufigste Kühlart. Nachteilig sind die niedrige Wärmekapazität der Luft und die kleine Wärmeleitfähigkeit. Deshalb werden luftgekühlte Widerstände nur bei Motoren bis 2000 Kilowatt eingesetzt.

=== Indirekte Kühlung ===
Bei der indirekten Kühlung wird ein [[Kühlmittel]] für den [[Wärmetransport]] benötigt, hauptsächlich werden hier isolierende Flüssigkeiten verwendet.<ref name= "Quelle 12" />

==== Ölkühlung ====
Bei der [[Ölkühlung]] werden die Widerstandselemente in einen Behälter eingebaut, der mit [[Transformatorenöl]] befüllt wird. Transformatorenöl ist ein sehr guter [[Wärmeträger]] und Isolator. Bei ölgekühlten Widerständen erfolgt eine rund zehnmal bessere Wärmeabgabe vom Widerstand als bei luftgekühlten Widerständen. Da Transformatorenöl ein guter Isolator ist, können zwischen den einzelnen Widerstandselementen kleinere Mindestabstände eingehalten werden. Somit ist Transformatorenöl ein sehr gutes Kühlmittel. Nachteilig ist jedoch die langsame Wärmeabgabe über die Behälteroberfläche. Außerdem altert Transformatorenöl im Betrieb und die Isolationsfähigkeit wird durch Feuchtigkeitsaufnahme aus der Luft herabgesetzt. Ölgekühlte Anlasswiderstände eignen sich gut für Elektromotoren mit großen Leistungen, insbesondere dann, wenn die Motoren nicht häufig anlaufen müssen. Sie werden bei Schleifringläufermotoren mit Leistungen bis zu 12,8 [[Megawatt]] eingesetzt.<ref name= "Quelle 6" />

==== Wasserkühlung ====
Bei der [[Wasserkühlung]] wird die entstehende [[Verlustwärme]] der Anlasswiderstände über einen Zwischenträger aus Isoliermaterial an das Wasser abgegeben. Wasser besitzt eine hohe spezifische Wärmekapazität und ist somit ein nahezu idealer [[Wärmeträger]]. Der Wärmeübergang zwischen Widerstand und Kühlmedium ist bei Wasser zwischen 10-mal (bei ruhendem Wasser) und 100-mal (bei fließendem Wasser) höher als bei Luft. Damit eine optimale Kühlung gewährleistet ist, muss das Wasser ständig zirkulieren und entweder über Rückkühleinrichtungen abgekühlt werden oder es muss stets Frischwasser zugeführt werden. Der direkte Einbau von Anlasswiderständen in das Kühlmedium ist bei Wasserkühlung nur bei kleinen [[Elektrische Spannung|Spannungen]] sinnvoll. Bei höheren Spannungen ist der direkte Einbau nur mit großem Aufwand möglich.

==== Sandkühlung ====
Historisch wurden Drahtwiderstände mit kleineren Leistungen auch sandgekühlt ausgeführt, wobei das Gefäß eines Ölanlassers einfach mit [[Sand]] gefüllt wurde. Diese Bauart eignete sich jedoch nur, wenn der zugehörige Elektromotor nur sehr selten angelassen werden sollte. Das liegt daran, dass die [[Wärmeleitfähigkeit]] von Sand schlecht ist und die Wärme bei höheren Schaltintervallen nicht ausreichend schnell abtransportiert werden kann. In den 1920er-Jahren wurde diese Bauart für Anlasser von Drehstrom- und kleineren Gleichstrommotoren genutzt.<ref>[[Siemens-Schuckertwerke]]: ''Sammelliste.'' Lieferprogramm und Preisliste für elektrotechnische Erzeugnisse. Stand: März 1922, verschiedene Listenteile.</ref>

== Dimensionierung ==
Anlasswiderstände werden nicht im Dauerbetrieb belastet, sondern im [[Kurzzeitbetrieb]]. Damit die Widerstände auch entsprechend [[Dimensionierung|dimensioniert]] werden können, müssen folgende Faktoren bekannt sein bzw. ermittelt werden:
* die Anlasshäufigkeit <math>ha</math>; mit ihr bezeichnet man die Anzahl der zulässigen Anläufe pro Stunde bei betriebswarmem Anlasswiderstand.
* die [[Einschaltdauer]] <math>ED</math>; sie ist der Quotient aus [[Einschaltzeit]] (<math>t_\text{ein}</math>) und Spieldauer.
* der Überlastfaktor ÜF; er lässt sich tabellarisch (Herstellerangaben) aus der prozentualen Einschaltdauer ermitteln.
* die Leistung für den Kurzzeitbetrieb; sie ist das Produkt aus rechnerisch ermittelter [[Dauerleistung]] und dem Überlastfaktor.<ref name="Quelle 10" />

== Induktivität ==
[[Datei:Bifilar 2.svg|miniatur|Wicklungsschema für einen induktionsarmen Drahtwiderstand]]
Bei Widerständen hängt die [[Induktivität]] ab von den Eigenschaften des verwendeten Materials und von der Bauart.

Anlasswiderstände sind aufgrund ihrer Bauart relativ induktionsarm.

Bei Stahlgitter- und Gusswiderständen heben sich die magnetischen Wirkungen auf, bedingt durch den [[mäander]]<nowiki/>förmigen Verlauf des Widerstandsleiters.

Bei Drahtwiderständen wird der gleiche Effekt durch die Kreuz[[wicklung]] erreicht, bei der zwei parallele Wicklungen gegensinnig gewickelt werden. Diese [[bifilar]]e Wicklung lässt sich jedoch bei höheren Spannungen aufgrund der unzureichenden Isolation zwischen den Leitern nicht anwenden.

== Literatur ==
* Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: ''Transformatoren und Elektrische Maschinen in Anlagen der Energietechnik.'' 2. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3.
* Bruno Thierbach, Otto Barth: ''Schaltungsbuch für Elektromotoren. Ein Handbuch für den Montagegebrauch und zum Selbstunterricht.'' Hachmeister & Thal, Leipzig, 17. Auflage, 1921.

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Quelle 1">Dieter Brockers: ''Lexikon Widerstände.'' Gino GmbH Elektrotechnische Fabrik, 1998, 2006. [http://www.gino.de/lexikon.html?lexikon_char=1 Online] (zuletzt abgerufen am 3. Juli 2015).</ref>
<ref name="Quelle 2">FRIZLEN: ''Technische Erläuterung Stahlgitterwiderstände'' {{Webarchiv|url=http://www.frizlen.com/pdf/T600/T600_Technische_Erlaeuterungen.pdf|wayback=20060311190505|text=Online}} (abgerufen per Archive Org. am 3. Juli 2015).</ref>
<ref name="Quelle 3">Prospekt Gusswiderstände, GINO GmbH Bonn. {{Webarchiv|url=http://www.gino.de/wp-content/uploads/GINO_Gusswiderstaende.pdf |wayback=20160801172509 |text=Online |archiv-bot=2023-06-09 23:47:23 InternetArchiveBot }} (PDF; 828 kB) (abgerufen am 1. August 2016).</ref>
<ref name="Quelle 4">''MKS Flüssigkeitsanlasser''. [http://ctae.co.th/files/Products/Liquid%20Starter%20MKS/Catalogue%20of%20MKS%20Liquid%20Resistance%20Starter.pdf Online] (abgerufen am 1. August 2016).</ref>
<ref name="Quelle 5">Datenblatt Gusswiderstände, Widap AG. [https://www.widap.ch/wp-content/uploads/artikel_doc149_31.pdf Online] (PDF; 485 kB) (abgerufen am 14. September 2017)</ref>
<ref name="Quelle 6">Gino Else (Hrsg.): Ölgekühlte Widerstandsanlasser 3PA3 für Drehstrommotoren.</ref>
<ref name="Quelle 7">MKS-Flüssigkeitsanlasser Liquid-Starters. [http://ctae.co.th/files/Products/Liquid%20Starter%20MKS/Operation%20and%20Maintenence%20of%20%20Liquid%20Starter%20MKS.pdf Online] (abgerufen am 3. Juli 2015).</ref>
<ref name="Quelle 8">Adolf Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, S. 196 + 197, 1965.</ref>
<ref name="Quelle 9">Metzenauer & Jung GmbH: FANAL Schaltungspraxis.</ref>
<ref name="Quelle 10">{{Webarchiv|url=http://www.frizlen.com/pdf/T600/T600_Technische_Liste.pdf|wayback=20120324053442|text=Stahlgitterwiderstände. Dauerleistung / Kurzzeitleistung / Spieldauer / Einschaltdauer / Überlastfaktor}} (abgerufen per Archive Org. am 3. Juli 2015).</ref>
<ref name="Quelle 11">Wilhelm Lehmann: ''Die Elektrotechnik und die elektromotorischen Antriebe.'' Vierte Auflage, Springer Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Berlin 1948, S. 237–239.</ref>
<ref name="Quelle 12">W. Schuisky: ''Elektromotoren.'' Ihre Eigenschaften und ihre Verwendung für Antriebe, Springer Verlag Wien GmbH, Wien 1951, S. 141–145.</ref>
<ref name="Quelle 13">F. Niethammer (Hrsg.): ''Generatoren, Motoren und Steuerapparate für elektrisch betriebene Hebe- und Transportmaschinen.'' Springer Verlag Berlin, Berlin 1900, S. 153–176.</ref>
<ref name="Quelle 14">Wilhelm Lehmann: ''Die Elektrotechnik und die elektromotorischen Antriebe.'' Dritte verbesserte Auflage, Springer Verlag Berlin, Berlin 1945, S. 237–252.</ref>
<ref name="Quelle 15">Carl Grawinkel, Karl Strecker: ''Hilfsbuch für die Elektrotechnik.'' Achte Auflage, Springer Verlag Berlin Heidelbertg GmbH, Berlin 1912, S. 410–412.</ref>
</references>

[[Kategorie:Widerstand]]

Anlasswiderstand - Versionsgeschichte

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