AT148646B

AT148646B - Anordnung zur Stabilisierung von Gleich- oder Wechselspannungen mittels Heißleiter.

Info

Publication number: AT148646B
Authority: AT
Inventors: Holger Dr Phil Lueder; Eberhard Dr Spenke
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1934-06-05
Filing date: 1935-06-04
Publication date: 1937-02-10
Also published as: DE746742C

Description

Anordnung zur Stabilisierung von Gleich. oder Weehselspannungen mittels Heissleiter.

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung von Widerständen, deren Widerstandwert mit steigendem Strom stark abnimmt, im folgenden Heissleiter genannt, und ist insbesondere auf die Ausbildung derartiger Widerstände für die Zwecke der Stabilisierung von Gleich-oder Wechselspannungen gerichtet. Es ist bekannt, eine Spannungskonstanz mittels Widerständen in Gestalt von Gasentladungsröhren, z. B. Glimmröhren, zu erreichen. Auch ist vorgeschlagen worden, Widerstände mit fallender Charakteristik mit andern Widerständen, welche einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen, zu vereinigen, so dass die resultierende Charakteristik einen horizontalen Verlauf nimmt.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die Stromspannungskennlinie von Heissleitern durch Beeinflussung der Wärmeabgabe, -zufuhr und -entwicklung zu beeinflussen, wobei die Wärme zum grossen Teil über die Elektroden durch Leitung abgeführt werden sollte. Demgegenüber soll gemäss der Erfindung ein Heissleiter und dessen Umgebung so gewählt werden, dass die im Heissleiter durch den Stromdurchgang erzeugte Wärme vorwiegend in Form von Strahlung abgeführt wird. Dies lässt sich insbesondere durch Einbau des Heissleiters in ein mehr oder weniger evakuiertes Gefäss, welche Massnahme an sich bekannt ist, und durch besondere Halterungsmassnahmen erreichen.

Es zeigt sich, dass unter gewissen Bedingungen der Wärmeleitwert des Heissleiters samt seiner Umgebung-im folgenden effektiver Wärmeleitwert genannt und im vorliegenden Falle fast ausschliesslich durch die Strahlung bestimmt-und der Widerstand des Heissleiters auch bei Änderungen sowohl der Umgebungstemperatur als auch der Übertemperatur des Heissleiters gegenüber der Umgebung sich gegenseitig so verhalten, dass die gewünschte Charakteristik gewährleistet ist. Durch die beiden erstgenannten Werte, welche temperaturabhängig sind, ist aber die Spannungscharakteristik bedingt.

Weitere Einzel-
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die Abhängigkeit des Widerstandes R von der Übertemperatur & darstellt (= R [ & ]), zumindest für einen bestimmten Bereich einen derartigen Verlauf zeigt, dass sich einander gleiche Ordinatenabschnitte zwischen a und b ergeben. Dies ist beispielsweise von einer Übertemperatur von 250'an möglich. Die zwischen a und b liegenden Ordinatenabschnitte entsprechen der Spannung V, die also auch bei wechselnder Übertemperatur des Heissleiters konstant bleibt.

Ein weiterer Vorteil der Anwendung reiner Strahlungskühlung ist nun nach der Erfindung dadurch gegeben, dass auch bei wechselnder Umgebungstemperatur die Spannungscharakteristik den horizontalen Verlauf beibehält und der Betrag der horizontalisierten Spannung dabei ebenfalls konstant bleibt. Einer wechselnden Umgebungstemperatur entsprechen nämlich Veränderungen der Charakteristik a, die sich oberhalb einer gewissen Temperatur, z. B. 250 , als horizontale Verschiebungen um eine konstante Strecke darstellen lassen. Es ist nun von besonderer Bedeutung, dass diese konstante horizontale Verschiebung gerade gleich der Änderung der Umgebungstemperatur in dem betreffenden Massstabe ist.

Da nun die Veränderung der R (@)-Kurve bei wechselnder Aussentemperatur ebenfalls durch Horizontalverschiebung zum Ausdruck kommt, bleiben die vertikalen Abstände zwischen den einander entsprechenden Charakteristiken a und b, die der Spannung V entsprechen, konstant, da beide Kurvenzüge oberhalb 2500 um dasselbe Stück in horizontaler Richtung verschoben werden.
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b', b", b11l) angedeutet. Entsprechende, einander gleiche Ordinatenabschnitte sind mit 1-1', 2- : !', . 3-3' bezeichnet.

In Fig. 2 ist eine Spannungsstromcharakteristik angedeutet, wie sie nach der Erfindung durch die bezeichneten Massnahmen erhalten werden kann. Die Spannungswerte sind nach oben und die Stromwerte nach rechts aufgetragen.

Im allgemeinen wird bei einem erhitzten Körper die Wärme ausser durch Strahlung durch Wärmeleitung und Konvektion (Gasströmung) an die Umgebung abgeführt. Wenn nun besondere Vorkehrungen getroffen sind, dass Wärmeleitung und Konvektion gegenüber der Strahlung zurücktreten, wie im Falle der Erfindung, wird die Regelung besonders kleiner Leistungen möglich, wie z. B. in der Grössen-
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kleine Form erhält, oder dass das Verhältnis von strahlender Oberfläche zu erhitztem Volumen möglichst klein gewählt wird. Derselbe Zweck kann ferner durch die Anbringung von Schutzspiegeln oder Schutzanstrich (weiss) erreicht werden. Dieselben Massnahmen können getroffen sein, um grosse Zeitkonstanten zu erzielen.

Für den praktischen Aufbau der genannten Widerstandsanordnung empfiehlt es sieh, den Widerstandskörper in Form eines Stabes oder Bandes im Vakuum zwischen dünnen Drähten auszuspannen, die gegenüber der Strahlung eine verhältnismässig geringe Wärmeableitung bewirken. Infolge der guten elektrischen Leitfähigkeit der Metalle im Gegensatz zum Oxyd, in Durchbrechung des Wiede- mann-Franzsehen Gesetzes beim Übergang vom Metall zum Oxyd, lässt sieh aber dabei erreichen, dass der elektrische Widerstand der Zuleitungsdrähte vernachlässigbar klein gegenüber dem Heissleiterwiderstand wird.

Es ist vorteilhaft, die Zuleitungsdrähte mit dem Heissleiter in der Weise zu verbinden, dass sie mit letzterem in irgendeiner geeigneten Weise in Kontakt gebracht werden und dass dieser Kontakt durch ein Versilberungsverfahren festgelegt wird.

Für den Aufbau der genannten Stabilisierungswiderstände empfiehlt es sich, diese in evakuieren Glasgefässen bekannter Art, z. B. nach Art der Glühlampen, anzuordnen. Die gleichen Überlegungen, wie oben für die Stabilisierung von Gleichspannungen angestellt, gelten in gleicher Weise auch für die Stabilisierung von Wechselspannungen. Wie aus vorstehendem erhellt, lässt sich der Gedanke der Erfindung weiter dahin ausdehnen, dass ganz allgemein eine gewünschte Abhängigkeit der an einem Heissleiter erzielten Spannung von der im Heissleiter herrschenden Übertemperatur dadurch herbeigeführt wird, dass die Funktionen des Widerstandes und des effektiven Wärmeleitwertes des Heissleiters in Beziehung zur Übertemperatur derart gewählt werden, dass sich die gewünschte Abhängigkeit ergibt.

Auf diese Weise lassen sieh Spannungsformen beliebiger Art erzielen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzielung gewünschter Spannungen oder Spannungsformen durch Heissleiter, deren Wärmeabgabe beeinflusst wird, insbesondere zur Stabilisierung von Gleich-und Wechselspannungen, zur Regelung kleiner Leistungen (1 Watt bis l11illiwatt) oder zur Erreichung grosser Zeitkonstanten, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissleiter und dessen Umgebung so gewählt werden, dass die im Heissleiter erzeugte Wärme vorwiegend durch Strahlung abgeführt wird.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Heissleiter ein Material mit einer derartigen Widerstandstemperatureharakteristikgewählt ist, dass die Widerstandscharakteristik des Heissleiters für einen gewünschten Bereich einen verhältnismässig gleichen Verlauf aufweist wie der reziproke Wert des Produktes aus effektivem Wärmeleitwert der gesamten Widerstandsanordnung und Übertemperatur des Heissleiterwiderstandes gegenüber der Umgebung. <Desc/Clms Page number 3>

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer Abhängigkeit der Spannung von der Umgebungstemperatur die Wärmeabfuhr des Heissleiters derart gewählt ist, dass die Abhängigkeit des dieser Wärmeabfuhr entsprechenden effektiven Wärmeleitwertes und die Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Umgebungstemperatur sieh gegenseitig aufheben.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heissleitermaterial einen EMI3.1 gebung und H ein noch von der dem betreffenden Arbeitspunkt entsprechenden Übertemperatur etwas abhängiger Faktor von zirka 1'5 bis 2'3 ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissleiterkörper in Form eines Stabes oder Bandes im Vakuum zwischen dünnen Drähten ausgespannt ist, die eine gegenüber der Strahlung verhältnismässig geringe Wärmeabfuhr bewirken.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand der Zuleitungsdrähte vernachlässigbar klein gegenüber dem Heissleiterwiderstand gewählt ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungs- EMI3.2 verfahren am Heissleiterkörper festgelegt und mit diesem in innigen Kontakt gebracht sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von Sehutzspiegeln oder Schutzanstrichen (weiss) am Heissleiterkörper. EMI3.3