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Antriebstechnik

Leistungselektronik macht drehzahlgeregelten Antrieben Beine

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Das Quecksilberdampfventil: Ursprung der Leistungselektronik

In den folgenden Jahren kamen Erfindungen auf den Markt, die den Grundstein für heutige Elektronikprodukte legten und einen großen Einfluss auf die Antriebstechnik hatten. Von entscheidender Bedeutung war die Entwicklung des Quecksilberdampfventils 1902, an dem ab 1908 auch der Ingenieur Béla B. Schäfer für das Unternehmen Hartmann & Braun (H & B) forschte. Für einen Kunden baute H & B 1911 erstmals einen Gleichrichter. Allerdings hatte dieses Unternehmen nur wenig Erfahrung mit industriellen Hochstromanwendungen, sodass es 1913 mit BBC ein Joint Venture namens Gelag (Gleichrichter AG) gründete. Dieses übernahm Forschung und Entwicklung, während BBC die Gleichrichter in Baden, ab 1916 in Mannheim und später in Lampertheim produzierte. Die Gelag wurde 1939 aufgelöst, nachdem BBC bereits Anteile erworben hatte. In den 1990er-Jahren wurde H & B ein Teil von ABB.

Und Béla Schäfer? Der verließ die Gelag und verkaufte seine Ventilentwürfe 1927 an ASEA, sodass dort ab 1928 in Ludvika (Schweden) ebenfalls Quecksilberdampf-Gleichrichter hergestellt werden konnten. Damit entstand einer von mehreren Bereichen, bei denen BBC und ASEA im direkten Wettbewerb zueinander auftraten.

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Die Bedeutung des Quecksilberdampfventils ist groß, denn seine Geburtsstunde war auch die der Leistungselektronik. Mit diesen Ventilen ließen sich sowohl Gleichrichter- als auch Umrichterfunktionen realisieren. So kamen in den 1930er-Jahren erstmals Gleichstromantriebe mit statischen Umrichtern zum Einsatz. Die Fertigung der Quecksilberdampfventile endete Mitte der 1960er-Jahre, als sie von einer weiteren Revolution in der Leistungselektronik abgelöst wurden: den Halbleitern. Ohne diese Entwicklungen wären heutige Umrichter nicht möglich.

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Zahlen und Fakten
Wie ABB und ihre Vorgänger als Pioniere die Welt von heute mitgestaltet haben
  • 1893: ASEA baut das erste kommerzielle Dreiphasen-Wechselstromsystem in Schweden.
  • 1893: BBC liefert Generatoren an das erste für Wechselstrom konzipierte thermische Großkraftwerk Europas in Frankfurt/Main.
  • 1900: BBC wird zur Aktiengesellschaft und gründet sein erstes Tochterunternehmen in Deutschland.
  • 1923: BBC baut den ersten Abgasturbolader für Dieselmotoren in Schiffen und Lokomotiven.
  • 1939: BBC realisiert die erste Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ).
  • 1953: ASEA stellt mit einer Quintus-Presse erstmals Industriediamanten her.
  • 1968: ASEA baut Reaktoren für Kernkraftwerke.
  • 1969: BBC entwickelt den ersten getriebelosen Zementmühlenantrieb.
  • 1971: BBC baut den leistungsfähigsten Transformator der Welt mit 1300 MVA.
  • 1974: ASEA stellt seinen elektrisch angetriebenen Industrieroboter vor – den zweiten Industrieroboter überhaupt.
  • 1988: Fusion von ASEA und BBC zu ABB: Das neue Unternehmen hatte einen jährlichen Umsatz von 17 Mrd. US-Dollar und 160.000 Beschäftigte.
  • 1991: ABB entwickelt den weltweit ersten Thyristorschalter für die steuerbare Serienkompensation.
  • 2012: ABB stellt den ersten und bisher einzigen Leistungsschalter für HGÜ vor.
  • 2013: ABB kann seinen Umsatz um 6 % im Vergleich zum Vorjahr auf 41,8 Mrd. US-Dollar steigern und beschäftigt 147.700 Mitarbeiter. Den größten Anteil am Unsatz haben die Divisionen Industrieautomation und Antriebe sowie Energietechnikprodukte.

Wegweisende Verbesserungen für Motoren und Generatoren

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es wegweisende Verbesserungen, nicht nur für Stromrichter, sondern auch für Motoren. So erfand Ludwig Roebel 1912 im BBC-Werk Käfertal den nach ihm benannten Roebelstab, der den Bau von Generatoren und großen Elektromotoren revolutionierte. Bis zu dieser Erfindung wurden die Statorwicklungen der Wechselstromgeneratoren mit parallel angeordneten Kupferstäben versehen. Dadurch kam es jedoch zu Wirbelströmen und zur Stromverdrängung im Stab, sodass nicht der gesamte Kupferquerschnitt vom Strom durchflossen wurde. Um die Leistung zu erhöhen, musste deshalb überproportional mehr Material eingesetzt werden, und dennoch wurden diese Maschinen oft zu warm. Ludwig Roebel hingegen gliederte die Wicklungsstäbe in eine Reihe von isolierten Kupferstreifen auf, die er dann miteinander verdrillte. So gleichen sich die Wirkungen der magnetischen Streufelder auf den Stab aus und der gesamte Kupferquerschnitt wird nahezu gleichmäßig genutzt. Erst mit dieser Erfindung konnten nun größere Generatoren gebaut werden.

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Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt