投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist Stahlrohr für Rohrleitungen?

Eine Rohrleitung ist ein Bauteil, das dazu dient, Flüssigkeiten von einem Ort (Anlage) zu einem anderen (Gerät) zu transportieren.

Rohrleitungen werden so entworfen, hergestellt und konstruiert, dass sie ihre Funktion erfüllen, wobei die Umgebung, in der sie verwendet werden, das Medium und andere Faktoren berücksichtigt werden.

Die heute verwendeten Rohrleitungsmaterialien sind vielfältig und umfassen Metalle, Nichtmetalle und Harze, je nach der Umgebung, in der sie verwendet werden, und es werden ständig neue Materialien entwickelt.

Von diesen Werkstoffen sind Metallrohre in der Industrie am weitesten verbreitet, wobei insbesondere Stahl mit Abstand am häufigsten verwendet wird.

Anwendungen von Stahlrohren für Rohrleitungen

Stahlrohre für Rohrleitungen werden in den folgenden Bereichen eingesetzt:

1. Rohrleitungen für Stadtgas
   Stadtgas wird in verflüssigter Form (LNG) von seinem Herkunftsort importiert und in Gasproduktionsanlagen verdampft.
   Stahlrohre werden wegen der hohen Drücke von 1 MPa und mehr verwendet, die bei der Druckregelung und -förderung durch Hochdruckregler auftreten.
2. Rohrleitungen für die Wasserversorgung
   Es werden so genannte ausgekleidete Stahlrohre mit einer Beschichtung im Inneren der Rohre verwendet.
3. Rohrleitungen für Feuerlöschanlagen und die industrielle Wasserversorgung
   Unter den Stahlrohren werden korrosionsbeständige Rohre mit einer galvanischen Beschichtung, die so genannten schwarzen Rohre, verwendet.

Merkmale von Stahlrohren für Rohrleitungen

Die folgenden Arten von Stahlrohren für Rohrleitungen werden verwendet und ihre Eigenschaften werden im Folgenden beschrieben:

1. Rohre aus Kohlenstoffstahl
   Diese Rohre werden aus Kohlenstoffstahl hergestellt, einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff.
   Kohlenstoffstahl kann je nach Kohlenstoffgehalt in Stahl mit hohem, Stahl mit mittlerem und Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt unterteilt werden.
   Er zeichnet sich durch niedrige Kosten aus und wird daher für viele Anwendungen verwendet, darunter Wasser, Gas, Luft, Öl und Dampf.
2. Rohre aus rostfreiem Stahl
   Rohrleitungen aus rostfreiem Stahl bestehen aus einer Legierung mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 %.
   Aufgrund ihrer hohen Korrosions- und Rostbeständigkeit sowie ihrer hohen mechanischen Festigkeit werden sie in Wasserleitungen für die Wasserversorgung, Entwässerung und andere Wasseranwendungen eingesetzt.
   Diese Rohrleitung ist zwar teurer als Kohlenstoffstahl, hat aber den Vorteil, dass kein Rotrost auftritt.
3. Rohre aus legiertem Stahl
   Dies sind Stahlrohre, die durch Hinzufügen von Zusatzstoffen zu Kohlenstoffstahl hergestellt werden.
   Zu den Zusatzstoffen gehören Molybdän, Nickel und Chrom.
   Je nach der Menge der Zusätze werden sie als hoch-, mittel- oder niedriglegierter Stahl klassifiziert.
   Da die Rohre gegen Temperaturschwankungen wie hohe und niedrige Temperaturen beständig sind, werden sie in Industrieöfen und im Bereich von Wärmetauschern eingesetzt.

Was ist ein Fördersystem?

Fördersysteme transportieren Güter und Bauteile automatisch. Sie eignen sich für den Transport schwerer Güter, die sich nur schwer von Hand bewegen lassen, für Standorte mit großen Mengen an zu transportierenden Gütern oder für komplexe Förderstrecken.

Fördersysteme gibt es in verschiedenen Formen, darunter Gurt- und Ketten-, Hängeförderer und Hebevorrichtungen. Darüber hinaus können Förderroboter, fahrerlose Transportsysteme (FTS) und Kommissioniergeräte kombiniert werden, um die Förderung zu automatisieren, die Kosten durch Einsparung von Arbeit und Personal zu senken und die Effizienz und Qualität der Fördervorgänge zu verbessern.

Anwendungen von Fördersystemen

Fördersysteme sind in der Fertigungs- und Logistikindustrie weit verbreitet.

In der Logistikbranche werden sie dort eingesetzt, wo die in Lagern gelagerten Waren versandt werden. Die Systeme werden mit Peripheriegeräten wie automatischen Lagersystemen, Sortier- und Kommissionieranlagen kombiniert und sind auf die Eigenschaften der Waren und die Umgebung des Lagers zugeschnitten.

In der verarbeitenden Industrie werden sie für den Transport von Teilen, Zwischenprodukten usw. zwischen Fabrikprozessen und die Verteilung von Endprodukten in Lagern eingesetzt. Insbesondere in der Automobilindustrie sind diese Systeme unverzichtbar für den Transport von Großteilen wie Karosserien und Reifen sowie von Zwischenprodukten während der Produktion.

Funktionsweise von Fördersystemen

Bei den Förderanlagen handelt es sich hauptsächlich um solche, bei denen ein Gurt oder eine Kette von einem Motor langsam gedreht wird, um Güter auf dem Gurt zu befördern.

Als Bandmaterialien werden häufig Kunststoffe wie Polyurethan und Teflon, aber auch Leder, Gewebe, Gummi und Stahl verwendet. Je nach der zu befördernden Last muss der Fördergurt Eigenschaften wie Öl-, Hitzebeständigkeit und antistatische Eigenschaften aufweisen.

Was die Form des Bandes betrifft, so werden Flach- und Gitterbänder verwendet, wenn es sich bei den zu befördernden Gütern um Sand, Zement, Getreide, Lebensmittel in der Produktion usw. in loser Schüttung handelt, während Platten- und Rollenbänder mit unebener Oberfläche eingesetzt werden, wenn die Güter in Kisten oder Säcken verpackt sind. Bei schräg verlaufenden Förderanlagen werden Gurte mit Lamellen verwendet, um ein Abrutschen des Förderguts zu verhindern.

Hängefördersysteme sind Systeme, bei denen Fördermittel automatisch auf in der Decke installierten Schienen laufen und sich an Zielpunkten auf und ab bewegen, um Güter zu befördern. Sie werden für den Transport von Teilen und Produkten in Produktionsstätten eingesetzt, da sie den Platz in der Fabrik effektiv nutzen.

Was ist eine Anzeigebeleuchtung?

Anzeigebeleuchtungen bezeichnen Bauteile, die den Zustand eines Geräts oder einer anderen Einrichtung durch Licht anzeigen. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff Anzeigebeleuchtungen auf elektrische Anzeigebeleuchtungen.

Die Geschichte der Anzeigebeleuchtungen im eigentlichen Sinne ist lang und Leuchttürme sind die ältesten Anzeigebeleuchtungen in dem Sinne, dass sie zur Anzeige von Navigationsrouten verwendet werden. Sie wurden bereits in der Zeit vor Christus verwendet. Die elektrischen Anzeigebeleuchtungen der Neuzeit kamen erst im 20. Jahrhundert zum Einsatz und sind heute aus dem Leben und der Industrie nicht mehr wegzudenken.

Der Mechanismus der Anzeigebeleuchtungen hat sich im Laufe der Zeit verändert, von Flammen aus brennbaren Materialien bis hin zu Gaslampen usw. Heute sind die meisten Anzeigebeleuchtungen elektrisch.

Anwendungen von Anzeigebeleuchtungen

Anzeigebeleuchtungen sind ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens.

Die bekanntesten Anzeigebeleuchtungen, die jeder schon einmal gesehen hat, sind wahrscheinlich die Verkehrsampeln. Diese Anzeigebeleuchtungen zeigen mit grün an, wann der Verkehr passieren darf, mit gelb, wann Vorsicht geboten ist und mit rot, wann man nicht passieren darf. Dies ist ein typisches Beispiel für eine Anzeigebeleuchtungen. Andere bekannte Beispiele sind die Anzeigebeleuchtungen an Feuerwehr- und Polizeifahrzeugen. Sie sind also ein alltäglicher Bestandteil des Lebens.

Anzeigebeleuchtungen und Betriebszustandsanzeiger werden auch in vielen Produktionsstätten eingesetzt und sind vielseitig verwendbar.

Funktionsweise von Anzeigebeleuchtungen

Das Funktionsprinzip von Anzeigebeleuchtungen hat sich von der Vergangenheit bis heute verändert.

Früher wurden Anzeigebeleuchtungen mit Bohnenglühbirnen betrieben. Ein Bohnenkolben ist eine Glashülle, die einen Leuchtfaden und ein Edelgas enthält. Wenn ein elektrischer Strom durch den Glühfaden fließt, erzeugt er sowohl Licht als auch Wärme. Die Glühbirne kann mit farbigem Glas oder Harz überzogen werden, um eine bestimmte Farbe zu erzeugen. Bohnenlampen haben den Nachteil, dass der Glühfaden durchbrennt oder anderweitig ausfällt, wenn das Schutzgas im Inneren entfernt wird. Bei drehbaren Anzeigebeleuchtungen wird ein Motor verwendet, der sich gleichzeitig mit der Glühbirne dreht. Dieser dreht den Reflektor so, dass er die Glühbirne umkreist und die Aufmerksamkeit auf sich zieht. Anzeigebeleuchtungen mit Drehfunktion sind auffälliger als normale Anzeigebeleuchtungen, haben aber den Nachteil, dass sie einen eingebauten Motor haben, wodurch sich die Anzahl der Teile erhöht.

LED-Anzeigebeleuchtungen sind heute die gebräuchlichste Art von Anzeigebeleuchtungen, da LEDs Dioden sind, die bei Anlegen einer Spannung Licht aussenden und im Gegensatz zu Glühfäden nur sehr wenig Wärme erzeugen, was zu einer langen Lebensdauer und hohen Effizienz führt. In den letzten Jahren wurden auch LED-Anzeigebeleuchtungen, die wiederholt blinken, als Alternative zu Drehleuchten auf den Markt gebracht.

Was ist eine SMD LED (Oberflächenmontage)?

Bei SMD LEDs (Surface Mounted Device – Bauelement für die Oberflächenmontage) handelt es sich um eine Art von Leuchtdioden (LED: Light Emitting Diode), die direkt auf ein Muster auf einer Leiterplatte gelötet werden, ohne dass Löcher in die Leiterplatte gebohrt werden.

Sie werden auch SMD LED, eine Abkürzung für Surface Mount Device, oder Chip-LED genannt. Neben den von oben emittierenden Typen gibt es auch seitlich emittierende Typen, die das Licht von der Seite abstrahlen.

Im Vergleich zu alten kugelförmigen LED-Gehäusen sind oberflächenmontierte LEDs heller, haben einen breiteren Abstrahlwinkel, sind kleiner und benötigen weniger Platz für die Montage und haben aufgrund des Materials und der Struktur auf der Rückseite des Elements eine höhere Wärmeableitung.

Anwendungen von SMD LEDs 

SMD LEDs werden aufgrund ihrer Helligkeit und ihrer Fähigkeit, einen großen Bereich zu beleuchten, in den meisten allgemeinen Beleuchtungsvorrichtungen wie Deckenleuchten, indirekte Beleuchtung, Schreibtisch- und Sensorleuchten verwendet.

Da sie auf der Oberfläche von Produkten angebracht werden können, werden sie auch in Bedienfeldern und Fernbedienungen für Digitalkameras und Videokameras verwendet.

SMD LEDs werden auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt, z. B. in Autoscheinwerfern, Raumleuchten, Messgeräten und anderen Tafeln, in der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Fernsehern und LCD-Displays sowie in der elektrischen Dekoration.

Funktionsweise der SMD LEDs 

SMD LEDs bestehen aus einem 0,3 mm großen quadratischen LED-Element, das auf einem Leiterrahmen befestigt ist, wobei das LED-Element und die Elektroden durch einen Bonddraht verbunden und anschließend in Epoxid-, Silikon- oder anderes Harz eingegossen werden.

Als Verkapselungsmaterial wird transparentes Epoxid- oder Siliziumharz verwendet, damit das von den LED-Elementen emittierte Licht aus dem Gehäuse herausscheinen kann; in letzter Zeit werden aber auch Glasmaterialien verwendet.

Siliziumharz wird in LEDs für Hochleistungsprodukte wie Beleuchtungskörper und LCD-Hintergrundbeleuchtungen verwendet, da es aufgrund von Degradation langsamer in der Lichtdurchlässigkeit abnimmt. Epoxidharze, die sich angeblich schneller abbauen als Silikonharze, werden in LEDs für Produkte mit geringem Stromverbrauch, wie z. B. Anzeigen, verwendet. Glasmaterialien zersetzen sich noch langsamer als Silikonharze und sind sehr zuverlässig.

SMD LEDs werden häufig für allgemeine Beleuchtungsanwendungen eingesetzt, wobei jedoch weißes Licht für die Beleuchtung erforderlich ist. Daher verfügen SMD LEDs für Beleuchtungsanwendungen über Mechanismen zur Erzeugung von weißem Licht, z. B. durch Mischen des Lichts von einfarbigen LEDs. Die wichtigsten Methoden zur Erzeugung von weißem Licht sind folgende:

Ein-Chip-Methode: eine Kombination aus einer blauen LED und einem gelben Leuchtstoff, der durch blaues Licht angeregt wird und gelbes Licht abgibt. Da Blau und Gelb Komplementärfarben sind, erzeugt ihre Mischung ein Licht, das vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen wird. Dies ist derzeit die gängigste Methode, da sie eine einfache Struktur und eine hohe Effizienz aufweist. Eine andere Methode besteht darin, blaue LEDs mit roten und grünen Leuchtstoffen zu kombinieren, um die drei Grundfarben des Lichts zu mischen und ein natürlicheres weißes Licht zu erhalten.

Multi-Chip-Methode: Kombiniert blaue, rote und grüne LEDs, die die drei Grundfarben des Lichts darstellen; die Beleuchtungsspannung ist je nach Farbe der LEDs unterschiedlich, was die Schaltungsstruktur komplexer macht.

Was ist ein Windkraftgenerator?

Unter Windkraftgeneratoren versteht man alle Geräte, die die Kraft des Windes in die Rotationsenergie einer Windturbine umwandeln, die wiederum in elektrische Energie umgewandelt wird.

Der gängigste Typ ist der Propellertyp mit drei Flügeln, aber auch Darrieus-Windturbinen mit vertikal gekrümmten Flügeln kommen aufgrund ihrer Überlegenheit in Bezug auf Kosten und Standort nach und nach zum Einsatz.

Da sie bei der Stromerzeugung kein CO2 ausstoßen und in Bezug auf die Ökobilanz besser abschneiden als Photovoltaikanlagen, die ebenfalls eine natürliche Energiequelle sind, werden sie als nächste Generation von Stromerzeugungsanlagen eingeführt.

Anwendungen von Windkraftgeneratoren

Früher wurden Windkraftgeneratoren zur Ergänzung der Energieversorgung auf abgelegenen Inseln eingesetzt, aber in den letzten Jahren sind sie zur Quelle von etwa der Hälfte der weltweiten erneuerbaren Energie geworden, vor allem in Europa, den USA und China.

Um ihre nachteilige instabile Leistung zu kompensieren, wurden in den letzten Jahren Stromerzeugungsmethoden erwogen, die sie mit Speicherbatterien und anderen erneuerbaren Energien kombinieren.

In Japan z. B. werden Solarstromgeneratoren bevorzugt, da die Installation auf Standorte mit geringen saisonalen Windschwankungen beschränkt ist und große Landflächen und Straßen zur Verfügung stehen.

Funktionsweise von Windkraftgeneratoren

Bei Windkraftgeneratoren mit Propellerantrieb wird der Wind, der die Energiequelle darstellt, von den Flügeln am Ende des Propellers aufgenommen und in Rotationsenergie umgewandelt.

Die Grunddrehzahl des Propellers hängt von der Anzahl der Blätter in der Windturbine ab; je weniger Blätter, desto höher die Drehgeschwindigkeit, aber drei Blätter sind am häufigsten, da sie ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Stabilität bieten.

Um die Anzahl der Umdrehungen zu stabilisieren, ist an der Spitze ein Mechanismus zur Verstellung der Steigung installiert, um den Winkel der Blätter entsprechend der Windstärke zu ändern und an der Verbindung zwischen Turm und Propeller ist eine Nachführvorrichtung installiert, um die Richtung der Spitze entsprechend der Windrichtung zu ändern. Außerdem ist ein Bremsmechanismus vorgesehen, der den Rotor anhält, wenn die Windgeschwindigkeit den oberen Grenzwert überschreitet, z. B. bei Taifunen, um die Anlage vor Schäden zu schützen.

Die Drehung des Propellers ist mit dem Generator verbunden, entweder so, wie sie ist oder über eine Drehzahlerhöhungsvorrichtung, die die Drehzahl auf eine für die Stromerzeugung geeignete Drehzahl erhöht; der vom Generator erzeugte Strom wird in eine Frequenz und Spannung umgewandelt, die für die Übertragung durch einen Wechselrichter und Transformator geeignet ist, bevor er an das Stromnetz angeschlossen wird.

Was ist ein Analysegerät?

Die Klassifizierung der Instrumente unterscheidet sich je nach Analysebereich und wird unterteilt in Laborinstrumente für Versuchs- und Forschungszwecke, Umweltmessung, Arbeitsumgebung und Sicherheit, physikalische Untersuchung (medizinisch) und biobezogene (z. B. DNA-Messung).

Auch Ausstellungen (Analysenausstellungen) werden in verschiedenen Regionen je nach Verwendung und Art der Geräte durchgeführt.

Anwendungen von Analysegeräten

Analysegeräte werden von einer Vielzahl von Organisationen eingesetzt. Sie werden beispielsweise in Forschungseinrichtungen wie Universitäten, in Privatunternehmen wie Werkstoff- und Arzneimittelherstellern sowie im kriminaltechnischen Labor der Polizei eingesetzt, das auch schon Gegenstand eines Fernsehspiels war.

Die Flüssigchromatographie und die Gaschromatographie werden beispielsweise zur Bestimmung der Zusammensetzung und des Anteils von Verunreinigungen in einer Substanz eingesetzt. Außerdem werden Spektralphotometer zur Bestimmung der Konzentration von Bestandteilen in Flüssigkeiten verwendet, während Infrarotspektralphotometer zur Bestimmung der chemischen Struktur von Substanzen eingesetzt werden.

Außerdem gibt es Stickoxid-Analysatoren (Nox-Meter) und Ozon-Analysatoren für die Umweltanalyse sowie TOC-Meter für die Analyse der Wasserverschmutzung.

Funktionsweise von Analysegeräten

Die Funktionsweise der Analysegeräte unterscheiden sich von Modell zu Modell erheblich. In diesem Artikel werden die Grundsätze der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) vorgestellt, die zu den am häufigsten verwendeten Analysegeräten gehört: Die HPLC ist ein Gerät, bei dem die zu analysierende Flüssigkeit in eine Säule eingespritzt wird, um die einzelnen Komponenten zu trennen.

Die Säule ist mit einer stationären Phase gefüllt, deren Wechselwirkung und Adsorptionskraft je nach Komponente unterschiedlich ist, so dass die Retentionszeit auf der Säule variiert. Da die Retentionszeit unterschiedlich ist, ist auch die für die Elution benötigte Zeit für jede Komponente unterschiedlich, d. h. sie können getrennt und als separate Peaks nachgewiesen werden.

Die in der Flüssigkeitschromatographie verwendete Ausrüstung umfasst eine Flüssigkeit (mobile Phase), mit der die Probe in die Säule fließt, eine Pumpe für die mobile Phase, einen Autosampler (oder Injektor für die manuelle Injektion) für die Injektion der Probe, einen Ofen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Säulentemperatur und einen Detektor. Die von der Pumpe mit konstantem Durchfluss in die Säule eingespritzte Probe durchläuft die stationäre Phase in der Säule, wird nach den einzelnen Komponenten getrennt und die getrennten Komponenten werden mit dem Detektor nachgewiesen. Aus den Flächenwerten und Größenverhältnissen der detektierten Peaks kann die Menge der einzelnen Komponenten bestimmt werden.

Was ist ein Stirnrad?

Stirnräder sind eine Art von Zahnrädern mit einer zylindrischen Zahnspur, die gerade und parallel zur Achse verläuft. Stirnräder können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von leichten bis zu schweren Lasten und von niedrigen bis zu hohen Drehzahlen, je nach Ausführung. Da sie relativ leicht zu bearbeiten sind, werden Stirnräder am häufigsten eingesetzt.

Stirnräder bieten viele Möglichkeiten in Bezug auf den Werkstoff (Metall oder Kunststoff), das Bearbeitungsverfahren (Zerspanen, Gießen oder Sintern) und die Schmierung (Art und Verfügbarkeit des Schmiermittels), so dass sie entsprechend der Anwendung ausgewählt werden müssen.

Anwendungen von Stirnrädern

Stirnräder sind vielseitig einsetzbar und gehören zu den am häufigsten verwendeten Maschinenelementen. Aufgrund ihrer hohen Antriebsleistung, der frei wählbaren Drehgeschwindigkeit und der Möglichkeit, die zu übertragende Drehrichtung zu ändern, werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispiele sind die Anwendung als Antriebselemente in Spielzeugautos, Uhren, in verschiedenen Druckern, Industrierobotern und Elektrowerkzeugen und Landmaschinen.

Funktionsweise von Stirnrädern

Stirnräder übertragen die Bewegung auf andere Teile des Getriebes durch sequentielles Ineinandergreifen der Zähne. Da die Zähne von Stirnrädern parallel zur Richtung der Welle geschnitten sind, wird theoretisch keine Axialkraft (Schubkraft) erzeugt, was zu einer Miniaturisierung des Geräts und einer Vereinfachung der Gesamtstruktur führt.

Bei einem Paar ineinandergreifender Stirnräder ist die Drehrichtung entgegengesetzt, die Anzahl der Umdrehungen ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Zähne und das Drehmoment ist proportional zur Anzahl der Zähne. Diese Theorien der Antriebsübertragung hängen nicht von der Größe der Zähne ab und können daher für kleine und große Leistungen in gleicher Weise betrachtet werden.

Wenn Stirnräder für große Leistungen eingesetzt werden, ist es üblich, Metall als Werkstoff zu verwenden und die Eingriffsbereiche zu schmieren. Ohne Schmierung verschleißen die Zahnräder in extrem kurzer Zeit. Manchmal wird die Oberfläche des Metallmaterials gehärtet, um die Härte zu erhöhen und so die Lebensdauer der Zahnräder zu verlängern.

Bei Stirnrädern, die in Bereichen mit mittlerer bis geringer Belastung eingesetzt werden, kann Harz als Werkstoff verwendet werden. Aufgrund der Gleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit von Harz wird die Kraft auch ohne Schmierung übertragen. Im Falle von Kunstharz ist es auch einfacher, Kostenvorteile durch das Formen und Herstellen der Zahnräder zu erzielen.

Was ist eine Hilfsstromversorgung?

Hilfsstromversorgungen sind Hilfsstromversorgungseinheiten, die an die Hauptstromversorgungseinheit angeschlossen werden und dazu dienen, die zur Unterversorgung neigende Stromversorgung getrennt von der Netzstromversorgung zu ergänzen.

Wenn z. B. die Hauptstromversorgung eines Schienenfahrzeugs hauptsächlich für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, dient eine Hilfsstromversorgung dazu, eine stabile Stromversorgung für die Klimaanlage und die Beleuchtung im Fahrzeug zu gewährleisten. In ähnlicher Weise ist eine Stromversorgung für das Grafikdisplay eines PCs eine typische Hilfsstromversorgung.

Es ist zu beachten, dass Hilfsstromversorgungen auch Stromversorgungen sind, die ihren Strom aus demselben Netzteil beziehen wie das Hauptgerät.

Anwendung von Hilfsstromversorgungen

Die Haupteinsatzgebiete von Hilfsstromversorgungen sind, wie bereits erwähnt, die stabile Stromversorgung von Klimaanlagen und Beleuchtungen in Schienenfahrzeugen.

Hochspannungsstrom (ca. 1500-2500 V) aus Oberleitungen wird über Hilfsstromversorgungen in Niederspannungsstrom von 440 V bis 100 V umgewandelt. Denn die meisten Waggons sind für 100 V Wechselstrom für verschiedene Beleuchtungs- und Kontrollleuchten, für dreiphasige 440 V für Klimaanlagen und 100 V Gleichstrom für Türöffner und -schließer ausgelegt.

Abgesehen von diesem Beispiel werden auch akkubetriebene Stromversorgungen, so genannte USVs, eingesetzt, um Datenverluste bei PCs und Netzwerkcomputern aufgrund eines kurzzeitigen Stromausfalls bei einem Stromausfall zu verhindern, und können als Hilfsstromversorgungen im weitesten Sinne angesehen werden.

Funktionsweise der Hilfsstromversorgungen

Es gibt zwei Haupttypen von Hilfsstromversorgungen für Fahrzeuge: MG (Motorgenerator) und SIV (stationärer Wechselrichter).

MGs (Motorgeneratoren), auch als elektrische Generatoren bekannt, werden seit langem als Hilfsstromversorgungen eingesetzt. Es handelt sich dabei um ein Gerät, das Hochspannungsstrom von einer Oberleitung auf einen Motor überträgt, der die Leistung zur Stromerzeugung nutzt, um die gewünschte Niederspannungsleistung zu erhalten.

SIVs (statische Wechselrichter) hingegen verwenden IGBTs, typische Hochleistungs-Halbleiterelemente, in der Wechselrichterschaltung. Die benötigte Niederspannungsleistung wird durch das Einschalten eines Wechselrichters aus Hochspannungs-IGBTs mit hohem Wirkungsgrad erzielt, der auch als statischer Wechselrichter bezeichnet wird. Zu den SIV-Typen gehören dreistufige und zweistufige Wechselrichter, da die Stehspannungsverbesserungen entsprechend der damaligen Entwicklungszeit der IGBTs vorgenommen wurden. SIVs werden auch als pulsweitenmodulierte (PWM) Wechselrichter bezeichnet, die jetzt durch kleine Wechselstromfilter unterstützt werden können, was wesentlich zur Kompaktheit und zum hohen Wirkungsgrad von Hilfsstromversorgungen beiträgt.

Die von SIVs erzeugte Niederspannungsstromversorgung ist eine Wechselstromversorgung, so dass die für die Steuergeräte benötigten 100 V Gleichstrom durch einen Gleichrichter umgewandelt werden.

Was ist ein Wärmeleitpad?

Wärmeleitpads sind Platten, die Wärme leicht übertragen (gute Wärmeleitfähigkeit), sie werden manchmal auch als wärmeleitende Platten bezeichnet.

Für die Platten werden häufig Kunststoffe wie Silikon und Polyolefin verwendet und einige Platten enthalten feines Metallpulver, den so genannten Metallfüllstoff, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. In letzter Zeit werden auch zunehmend Wärmeleitpads aus Kohlenstofffasern verwendet, die gemeinhin als Wärmeleitpads auf Kohlenstoffbasis bezeichnet werden.

Wenn die Wärmeleitfähigkeit erhalten bleiben soll, aber eine elektrische Isolierung erforderlich ist, kann feines Keramikpulver, ein so genannter Keramikfüllstoff, zur elektrischen Isolierung beigemischt werden.

Anwendungen von Wärmeleitpads

Wärmeleitpads werden in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, nicht nur in PCs und Haushaltsgeräten, sondern auch in Analysegeräten usw. Neben elektronischen Bauteilen, die viel Wärme erzeugen wie z. B. CPUs werden Wärmeleitpads dank ihrer weichen Eigenschaften auch zur Anhebung der Temperatur von Objekten verwendet, die uneben sind.

Sie können nicht nur direkt auf dem abzuführenden Objekt angebracht werden und die Wärme über das Wärmeleitpads an die Luft abgeben, sondern auch zur effizienten Kühlung des Objekts verwendet werden, indem sie zwischen der abzuführenden Substanz und einer Wärmeleitlamelle aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium oder Kupfer, dem sogenannten Kühlkörper, angebracht werden.

Funktionsweise von Wärmeleitpads

Neben den Wärmeleitpads gibt es noch andere Vorrichtungen zur Wärmeableitung wie z. B. Wärmesenken, -rohre und -ableitungsblöcke, die hauptsächlich aus Metall bestehen und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Wärmeleitpads aufweisen. Da sie jedoch aus Metall bestehen und hart sind, haften sie nicht gut an dem zu erwärmenden Objekt und die Luft zwischen ihnen kann eine schlechte Wärmeleitung verursachen.

Wärmeleitpads können die Adhäsion mit dem zu erwärmenden Objekt erhöhen, so dass sie nicht nur allein, sondern auch zwischen einer metallischen Wärmeabgabevorrichtung und dem zu erwärmenden Stoff verwendet werden können, wodurch die Effizienz der Wärmeabgabe erhöht wird.

Neben Wärmeleitpads kann auch Wärmeleitfett zur Verbesserung der Haftung verwendet werden. Die Wärmeleitfähigkeit ist hoch, weil wärmeableitendes Fett an feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten haftet, so dass keine Luftschicht eindringen kann und die Wärmeleitung wird durch Fett mit Metallfüllstoffen weiter verbessert. Allerdings variiert die aufgetragene Fettdicke stark, was ebenfalls zu Schwankungen in der Wärmeleitfähigkeit führt. Im Gegensatz dazu werden Wärmeleitpads einfach aufgetragen, so dass es keine Dickenschwankungen gibt und die Wärmeleitfähigkeit stabil ist.

Was ist eine DIP LED?

Die DIP LED ist eine Art von Leuchtdiode (LED: Light Emitting Diode), die eine zylindrische Form mit einer halbkugelförmigen Spitze hat.

Sie wird manchmal auch als Durchsteckmontagetyp oder Lead-Frame bezeichnet, da die LED-Leitungen durch die Einstecklöcher in der Leiterplatte geführt und durch Löten montiert werden.

Die DIP LED ist die älteste Bauform von LED-Elementen. Gegenwärtig sind oberflächenmontierte LEDs Mainstream und die Anzahl der DIP LEDs auf dem Markt nimmt von Jahr zu Jahr ab.

Anwendungen von DIP LEDs

DIP LEDs zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihr Licht weit nach vorne abstrahlen und nur sehr wenig zur Seite hin. Daher werden sie aufgrund ihrer Eigenschaft, Licht in eine Richtung auszustrahlen, in einer Vielzahl von Anwendungen wie Blinkern, Schildern, Verkehrssignalen, Werbetafeln und Wegweisern eingesetzt.

DIP LEDs wurden früher häufig für die Allgemeinbeleuchtung verwendet, aber als oberflächenmontierte LEDs aufkamen, haben sie diese als Mainstream für die Allgemeinbeleuchtung ersetzt, da sie heller sind als DIP LEDs und eine bessere Wärmeableitung haben.

Funktionsweise der DIP LEDs

Die Struktur einer DIP  LED besteht aus einem 0,3 mm großen LED-Element, das an einem Leadframe befestigt ist, wobei der Anodenanschluss (Pluspol) und das LED-Element durch einen Bonddraht verbunden und anschließend mit einem kugelförmigen Vergussharz versiegelt sind. Der Kathodenanschluss (Minuspol) kommt direkt aus dem Leadframe.

Das kugelförmige Vergussharz schützt nicht nur das LED-Element, sondern ermöglicht auch die Einstellung der Lichtfarbe durch Einmischen von Phosphor in das Harz und dient außerdem als Linse. Die Größe einer DIP LED wird durch den Durchmesser des Linsenteils beschrieben, der im Allgemeinen 3 mm oder 5 mm beträgt.

DIP LEDs sind Elemente mit zwei Anschlüssen, einem Anoden- und einem Kathodenanschluss. Der Anodenanschluss ist etwas länger als der Kathodenanschluss, sodass die Anschlüsse identifiziert werden können. Die Anodenseite wird mit der positiven Seite der Stromversorgung verbunden und die Kathodenseite mit der negativen Seite. Bei umgekehrtem Anschluss leuchtet die LED nicht auf.

LEDs zeichnen sich im Vergleich zu Leuchtmitteln wie Glühbirnen durch eine geringe Wärmeentwicklung aus, dennoch wird die Energie, die nicht in Licht umgewandelt wird, als Wärme freigesetzt. Glühbirnen-LEDs leiten die vom LED-Element freigesetzte Wärme nur über einen dünnen Leadframe weiter, sodass sie eine schlechte Wärmeableitung haben und keine großen Ströme leiten können.