Im Korrosionsschutz sind ab sofort keine Opfergaben mehr notwendig: Dank einem elektronischen Stromsteuersystem kann auf die bei Rostschutzverfahren üblichen Opferanoden verzichtet werden. In welchen weiteren Anwendungen Konstantstromquellen genutzt werden, um Prozesse zu steuern, lesen Sie hier.

In der großen Welt der Stromversorgungsanwendungen wird zwischen zwei Kategorien unterschieden: den Konstantspannungsquellen und den Konstantstromquellen. Während bei der ersten Kategorie die Spannung konstant bleibt - auch bei variierenden Laststromanforderungen, bleibt bei letzterem der Strom konstant. Damit kann die Konstantstromquelle variierende Spannungen an der Last erzeugen und damit die Geschwindigkeit bestimmter chemischer Prozesse steuern.

Beispiel 1: Die Elektrolyse
Ein Industrieprozess, der in der Metallaufbereitung - insbesondere bei Aluminium und Kupfer - breite Anwendung findet, ist die Elektrolyse. Ein zu reinigendes Objekt wird dabei in eine mit Elektrolyt gefüllte Wanne getaucht, woraufhin sich zwischen dem Objekt und der Kathode eine Potenzialdifferenz aufbaut. Die Menge an Kupfer, die sich an der Kathode ablagert, steht dabei in direkter Abhängigkeit zum fließenden Strom. Eine Konstantstromquelle ist hier also in der Lage, den Prozess zu steuern. Solche Prozesse benötigen in der Regel eine hohe Leistung und Ströme von mehreren Tausend Ampere bei einer niedrigen Spannung unter 5 V DC. Beispielsweise erfordert die Produktion von einer Tonne Aluminium eine elektrische Energie von 15 MWh. Verwendet man daher eine Stromversorgung mit hohem Wirkungsgrad, lässt sich Energie einsparen.

Beispiel 2: Galvanotechnik
Unter dem Begriff Galvanotechnik werden Prozesse zusammengefasst, die dazu verwendet werden, eine dünne Deckschicht eines hochwertigen Materials wie Gold, Chrom oder Titan auf ein Substrat aufzubringen, das technisch minderwertig ist oder andere mechanische Eigenschafen aufweist. In erster Linie dienen solche Beschichtungen dazu, eine bessere Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen, etwa eine höhere Härte oder Beständigkeit, einen besseren Rostschutz oder ein glänzendes oder mattes Aussehen. Eine Methode der Abscheidung ist das Aufdampfen. Das Verfahren besteht darin, dass das aufzubringende Material verdampft wird, dann durch ein wohldosiertes elektrisches Feld beschleunigt und schließlich auf dem Substrat abgeschieden wird.
Die Elektronenstrahlverdampfung ist ein solcher Prozess; sie findet in einer Vakuumkammer statt. Ein Glühdraht wird über eine Gleichspannung aufgeheizt, sodass er Elektronen abgeben kann. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes werden diese Elektronen zu einem Schmelztiegel hin beschleunigt, in dem sich das zu verdampfende Material befindet. Der Strahl wird mit Hilfe von Magnetfeldern fokussiert, die durch Spulen in der Nähe von Glühdraht und Tiegel erzeugt werden. Die Versorgung von Glühdraht, Magneten und dem Fokussierungsschaltkreis erfolgt über Konstantstromquellen, und zwar mit folgenden Zielen:

-Sicherstellen, dass der Glühdraht eine konstante Temperatur beibehält; jede Veränderung kann zu einer Änderung des Elektronenflusses führen,
-Fokussieren des Elektronenstrahls über den magnetischem Fluss; durch Programmieren des Stroms kann der Anwender den Fokus des Strahls gezielt steuern,
-Ablenkung über den magnetischen Fluss; auch hier kann der Anwender durch Programmieren des Stroms die Ablenkung des Strahls gezielt steuern
Die exakte Steuerung all dieser Parameter, zusammen mit dem Einsatz von hochpräzisen Netzteilen mit geringer Restwelligkeit und einer hohen Dynamik, erlaubt dem Anwender eine Beschichtung von hoher Qualität und Gleichmäßigkeit. Je besser dieser Prozess ist, desto weniger Ausschuss fällt an.

Beispiel 3: Aktive Korrosionssteuerung
Brücken, Schiffe und Offshore-Windkraftanlagen: Der Korrosionsschutz von Funktionsteilen kann bei diesen Anwendungen die Betriebskosten wesentlich reduzieren. Aus Umweltgründen wird das früher gebräuchliche Rostschutzverfahren der Opferanode aber zunehmend durch ein aktives Schutzverfahren ersetzt. Bei der passiven Methode wird eine Anode, die aus einem anderen Metall als das Funktionsteil besteht, geopfert, um das Funktionsteil vor Korrosion zu schützen. Bei der aktiven Methode hingegen erzeugt ein elektronisches Stromsteuersystem einen Gegenstrom zu dem durch die Korrosion entstehenden Strom und schützt so das Funktionsteil. Im ersten Fall ist offensichtlich, dass regelmäßig die Opferanode ersetzt werden muss und deren Metall im Wasser zurückbleibt. Im zweiten Fall fallen nur die Kosten für die Installation und die aufzuwendende Energie an.

Aufbau von Stromregelschleifen
TDK-Lambda, Hersteller von Stromversorgungen, hat diverse Konstantstrom-Versorgungslösungen im Portfolio. So ermöglichen die Reihen ZUP, Z+ und Genesys die Steuerung von Ausgangsstrom und Spannung sowie ein Monitoring sämtlicher Parameter. Die Netzteile lassen sich durch die verschiedenen Schnittstellen (analog, digital über RS232/485, IEEE488 und LAN) in die Steuerung des Gesamtsystems integrieren. Die Nennleistung reicht von 200 W bis 15 kW - durch Parallelbetrieb lassen sich Ausgangsleistungen bis zu 60 kW und Ausgangsströme bis 4.000 A erzielen.
Speziell für OEM-Systeme, die Stromversorgungen für raue Umgebungsbedingungen mit extremen Temperaturen erfordern, hat das Unternehmen die Reihe HWS/HD entwickelt. Diese Geräte haben eine verlängerte Garantie (Lifetime Warranty) und einen erweiterten Betriebstemperaturbereich sowie eine Schutzlackierung der Leiterplatte. Bei dieser Baureihe reichen die Nennleistungen von 15 W bis 1.500 W. Ab dem 300 W-Gerät verfügen die Geräte über einen analogen Eingang zur Steuerung der Ausgangsspannung im Bereich von 20 bis 120 Prozent des Nennwertes. Damit eignen sie sich zum Aufbau von Stromregelschleifen, und so für die zuvor beschriebenen Anwendungen.