Reaktor

Eine Drossel ist eine Spule aus Draht, gewickelt um einen Eisenkern oder Luftkern, die Induktivität in einen elektrischen Stromkreis einführt. Ihre Hauptaufgabe ist es, Stromänderungen entgegenzuwirken. Im Gegensatz zu einem Widerstand, der Energie als Wärme abgibt, speichert eine Drossel Energie in einem Magnetfeld und gibt sie an den Stromkreis zurück. In industriellen Anwendungen sind Drosseln unverzichtbar zur Stromspitzenbegrenzung, zur Glättung von Spannungsschwankungen und zur Filterung unerwünschter Oberschwingungen, die von nichtlinearen Lasten erzeugt werden.

Drosseln werden nach ihrem Kernmaterial und ihrer Position im Stromkreis eingeteilt. Eisenkerndrosseln haben hohe Induktivität in kompakter Bauform und werden eingesetzt, wenn Platz begrenzt ist; Luftkerndrosseln haben niedrigere Induktivität, aber bessere Wärmeeigenschaften und keine Sättigungseffekte. Seriedrosseln werden in Reihe mit der Last geschaltet, um Einschaltstrom beim Motorstart zu begrenzen oder Oberschwingungen zu unterdrücken. Parallelschaltdrosseln verbinden Phasen oder Phase mit Masse, um Blindleistung bereitzustellen und Oberschwingungen zu absorbieren.

Häufige Anwendungen und Ausfallarten

In Frequenzumrichtern und Sanftstarten glätten DC-Stromkreisdrosseln die Gleichspannungsbusleitung und reduzieren geleitete Emissionen. AC-Netzleitungsdrosseln vor Gleichrichtern begrenzen Stromverzerrungen. Motorstartdrosseln erhöhen den Strom schrittweise, wenn große Asynchronmotoren eingeschaltet werden, und verhindern Spannungsabfälle, die Schütze auslösen oder benachbarte Geräte unterversorgen könnten. Oberschwingungsdrosseln, abgestimmt auf spezifische Frequenzen (typischerweise 5., 7. oder 11. Harmonische), arbeiten zusammen mit Kondensatoren, um Oberschwingungen zu binden und ihre Ausbreitung ins Netz zu verhindern.

Drosselausfälle entstehen typischerweise durch Isolationsbruch unter anhaltender Overspannung, Wicklungsunterbrechungen durch thermische Wechselbelastung oder Lamellenschichtablösung durch Vibration. Überhitzung tritt auf, wenn die thermische Bemessungsleistung einer Drossel überschritten wird; industrielle Drosseln werden in Kilovolt-Ampere-Blindleistung (kVAR) bemessen und müssen kontinuierlich I²R-Verluste abführen. Ein hörbares Summen deutet auf lockere Lamellen hin und ist ein Zeichen unmittelbar bevorstehender mechanischer Schäden.

Der Begriff 'Drossel' stammt vom reaktiven Verhalten des Geräts in Wechselstromkreisen: Sie reagiert auf Stromänderungen, indem sie eine Gegenspannung proportional zur Änderungsgeschwindigkeit induziert (V = L × dI/dt). Das unterscheidet sie von einem Transformator, der Leistung zwischen Wicklungen überträgt, oder einer Drosselspule, ein Begriff, der häufig austauschbar mit Drossel verwendet wird, aber typischerweise für niedriginduktive Filterspulen vorbehalten ist. Datenblätter geben Induktivität in Millihenry (mH) und Nennstrom in Ampere (A) an.