Tastverhältnis (Duty Cycle)
Tastverhältnis (Duty Cycle) ist der Anteil einer Periode, in dem ein Widerstand Leistung umsetzt; rechnet hohe Spitzenleistung in mittlere Leistung um, die die thermische Masse des Bauteils aufnehmen muss.
Definition
Duty Cycle D = t_on / T (Einschaltzeit / Periode). Beispiel Bremswiderstand 50 kW für 4 s alle 60 s: D = 4/60 ≈ 6,7 %, Mittelleistung P_avg = 50 kW × 0,067 = 3,3 kW — die der Körper kontinuierlich abführen muss.
Zwei Zeitskalen: (a) lange D (≥ s) treibt die Senkentemperatur — Derating-Kurve und Dauerleistung dominieren; (b) kurze D (μs–ms) heizt das Element schneller, als die Wärme den Körper verlassen kann — gilt Puls-Energie-Rating, nicht Mittelwert. Übergangsbereich bestimmt durch thermische Zeitkonstante: 100-W-Alu ~30–60 s, große Rohrdraht > 5 min, SMD 0805 ~10 ms.
Korrekte Auslegung prüft beide Werte: P_peak × D ≤ Dauerleistung UND Einzelpuls-Energie ≤ Pulsrating. Datenblätter zeigen Puls-Duty-Derating-Diagramme. Entscheidend für Bremswiderstände, Snubber, Defi-Dump-Widerstände und alle intermittierenden Lasten.
Verwandte Begriffe
Pulsleistung
Momentanleistung, die ein Widerstand in einem kurzen Puls definierter Dauer und Tastverhältnis aufnehmen kann — meist deutlich höher als die Dauerbelastbarkeit, da die Wärmekapazität puffert.
Spitzenleistung
Höchster Momentanwert der Leistung in einem Puls oder Transienten; für Widerstände muss er unter der Pulsleistungskurve der entsprechenden Pulsbreite bleiben, um Hotspot-Schäden zu vermeiden.
Dauerleistung
Maximalleistung, die ein Widerstand bei angegebener Umgebung und Montage unbegrenzt umsetzen kann, ohne seinen Langzeit-Hotspot-Grenzwert zu überschreiten.
Derating-Kurve
Diagramm der maximal zulässigen Verlustleistung eines Widerstands über der Umgebungs- (oder Anschluss-)Temperatur, linear fallend von 100 % bei Bezugstemperatur auf 0 % bei der maximal zulässigen Temperatur.
Bremswiderstand
Widerstand zur Vernichtung kinetischer Energie, die ein Motor beim Verzögern in Frequenzumrichtern, Servosystemen, Aufzügen, Kränen und Elektrofahrzeugen zurückspeist, wenn keine Netzrückspeisung möglich ist.
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