DE1016353B - Gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher Widerstand - Google Patents
Gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher WiderstandInfo
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Description
DEUTSCHES
Elektrische Widerstände finden häufig Verwendung als Entstörwiderstände bzw. Funkenlöschwiderstände.
Im ersten Fall dienen sie dazu, die beispielsweise durch die Betätigung eines Kontakts hervorgerufenen
hochfrequenten Störungen zu dämpfen, im zweiten Fall soll ihre Wirkung im wesentlichen darin bestehen,
den bei einem Schaltvorgang entstehenden Öffnungsfunken zu unterdrücken, damit der Kontakt
möglichst wenig beschädigt wird.
Insbesondere bei der letztgenannten Verwendungsart ist meistens in Reihe mit dem Widerstand eine
Kapazität vorgesehen, die die Funkenlöschwirkung mit dem Widerstand zusammen günstig gestaltet. Für
die Wirkungsweise der beschalteten Einrichtung ist die Funkenlöscheinrichtung an sich ohne Bedeutung.
Die Funkenlöschelemente müssen daher so ausgestaltet sein, daß sie die Arbeitsweise der Einrichtung in
keiner Weise stören, gleichgültig, ob sie selbst funktionsfähig sind oder nicht.
Zur Erfüllung dieser Forderung benutzt man daher Kondensatoren, die über eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit
verfügen. Trotzdem kann es naturgemäß eintreten, daß ein Kondensator unter der Einwirkung
einer unvorhergesehenen Überspannung durchschlägt und den beschalteten Kontakt kurzschließt. Um diesen
Fall auszuschließen, hat man daher Sicherungselemente in den Funkenlöschzweigen vorgesehen, die
beim Durchschlag des Kondensators ansprechen und den Funkenlöschkreis abschalten, wodurch die Funktionsweise
der beschalteten Einrichtung ungestört bleibt. Im Sinne dieses Gedankens hat man auch bereits
die Funkenlöschwiderstände gleichzeitig dadurch als Abschaltsicherung ausgebildet, daß man sie aus
wenigen Windungen sehr dünnen Drahtes herstellte. Bei einer Überlastung schmolzen diese dünnen Drähte
durch und trennten den Funkenlösch- bzw. Entstörkreis ab.
Es besteht nun aber eine gewisse Gefahr darin, daß beim Ansprechen einer solchen Widerstands-Sicherungs-Kombination
die Widerstandsdrähte, die bei Überlastung im Glühzustand zerspratzen, in der Nähe
befindliche organische Isolierstoffe in Brand setzen können. Man könnte dem dadurch begegnen, daß man
die Widerstands-Sicherungs-Kombination derart in ein hochtemperaturbeständiges Gehäuse einbaut, daß
ein Abfall glühender Teilchen nicht zu befürchten steht, so wie man auch Sicherungskörper an sich
unterzubringen pflegt. Diese Anordnung würde jedoch eine Verteuerung darstellen und außerdem den
Wärmehaushalt des Widerstandes erheblich beeinflussen.
Man kann nun den Gedanken, den Widerstand und das Sicherungselement in einem Bauelement zu vereinen,
dadurch verwirklichen, daß man einen Wider-Gleichzeitig als Abschaltsicherung
dienender ohmscher Widerstand
dienender ohmscher Widerstand
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
ίο München 2, Wittelsbacherplatz 2
ίο München 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr. Fritz Beyerlein, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
stand aus einer leitenden Masse, dessen Widerstandswert beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur
stark ansteigt, verwendet und erfindungsgemäß diese halbleitende Masse als Schicht auf einen Träger
schlechter Wärmeleitfähigkeit aufbringt und den wirksamen Querschnitt dieser Schicht in an sich bekannter
Weise an einer Stelle verringert. Wird eine solche Widerstandsschicht durch Überlastung erhitzt,
dann tritt in erster Linie ein Verdampfen der Widerstandsschicht ein, womit der Widerstand selbst und
damit auch der entsprechende Stromkreis unterbrochen wird. Wesentlich verbessern läßt sich die Anordnung
noch dadurch, daß man für die Ausbildung der Widerstandsschicht bestimmte Stoffe verwendet, die unter
dem Einfluß der Stromwärme im Abschaltungsfall nichtleitend werden, z. B. durch Oxydation an Luft.
Ein solcher Stoff ist beispielsweise Kohlenstoff. Es ist daher sinnvoll, die Widerstände als Kohlenstoffschichtwiderstände
auszugestalten, die dann unter dem Einfluß der Stromwärme an Luft oxydieren und damit hochohmig werden.
Es sei erwähnt, daß Widerstandsmassen mit organischen Bindemitteln, sogenannte »Gemisch-Schichtwiderstände«,
für den gedachten Zweck nicht geeignet sind, weil deren nichtleitende Bindemittel unter dem
Einfluß der Stromwärme verkohlen und die Widerstände damit niederohmiger werden, wobei die Gefahr
einer Lichtbogenbildung besteht.
Im Sinne des Erfindungsgedankens liegt es, die Widerstandsschicht, sofern sie unter dem Einfluß der
Stromwärme bei Anwesenheit von Luftsauerstoff höherohmig werden soll, nicht mit einem die Luft abhaltenden
Überzug, z. B. aus Lack od. dgl., zu versehen. In diesem Fall würde die Heraufsetzung des
Widerstandswertes durch Oxydation nur in so großen Zeiträumen eintreten können, daß sie die Verwendung
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des Widerstandes für den beabsichtigten Zweck ausschließen.
Die gewünschte Oxydation der Widerstandsschicht und damit das Zunehmen ihres Widerstandswertes
läßt sich naturgemäß durch erhöhte Temperatur beschleunigen. Eine höhere Temperatur ist aber nur entweder
durch höhere Kurzschlußleistungen oder durch Einwirken der Kurzschlußleistung auf einen relativ
kleinen Teil der Widerstandsfläche zu erreichen. Es ist daher zweckmäßig, den Sicherungswiderstand so
herzustellen, daß ein Teil seines Widerstandswertes durch eine schmale leitende Brücke aus dem Widerstandswerkstoff
dargestellt wird, so wie es die Zeichnung in der Fig. 1 als Beipiel an einem plättchenförmigen
Widerstand zeigt, α ist ein Isolierstoffträger
entsprechend hoher Wärmebeständigkeit, auf welchem eine Widerstandsschicht b, bestehend aus einem homogenen
Leiterwerkstoff, aufgetragen ist. Ein Teil des Widerstandswertes des Widerstandes ist durch eine
verbindende Brücke aus dem Widerstands werkstoff gebildet, die in der Figur mit c bezeichnet ist. Die
Kopfstücke der Widerstandsschicht sollen, wie sich zeigte, 5O°/o und die Verbindungsbrücke c ebenfalls
50% zum Widerstandswert beitragen, d und e sind gut leitende Schichten, die als Stromzuführung zu den
Anschlußdrähten f und g dienen. Benutzt man einen solchen Widerstand, beispielsweise in einem Funkenlöchkreis,
und schlägt der dort vorgesehene Kondensator durch, dann wirkt sich die Kurzschlußleistung
im wesentlichen auf der Verbindungsbrücke c aus. Diese wird, auch infolge ihrer mittigen Anordnung,
sehr schnell eine hohe Temperatur annehmen und dabei mit der Luft reagieren, d. h. im Fall der Benutzung
einer Glanzkohleschicht oder Hartkohleschicht oxydieren, damit hochohmig werden und einen
Lichtbogen unterdrücken. In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, bei dem, wie bei
hochohmigen Widerständen auch sonst, ein Tragkörper, beispielsweise aus Porzellan in Stabform,
verwendet wird. Die gesamte Oberfläche dieses Widerstandsstabes ist mit der Widerstandsschicht h,
beispielsweise aus Hartkohle, bedeckt und besitzt eine solche Stärke, daß der nicht gewendelte Widerstand
etwa 30 Ohm aufweist, falls der Funkenlöschwiderstand endgültig 60 Ohm betragen muß. Die fehlenden
30 Ohm werden durch teilweise Ausbildung der Widerstandsschicht, vorzugsweise in der Mitte der
Anordnung, in Form eines schmalen Wendelbandes gebildet. Wie sich zeigte, ist es zweckmäßig, das
Wendelband nur höchstens zwei Windungen betragen zu lassen. Bekanntlich nehmen derartige Widerstände
in der Mitte des Widerstandsstabes die höchste Temperatur an. Wird nun in einem Kurzschlußfall die am
Widerstand umgesetzte Energie sprunghaft erhöht, dann tritt diese in Form von Wärme in der Wider-Standsschicht,
besonders an der Wendel, auf, die damit eine höhere Temperatur annimmt als die sonstige
Widerstandsschicht und nunmehr, unter Umständen in Bruchteilen einer Sekunde, oxydiert. Ein Abfall
glühender Teilchen und eine Brandgefahr wird somit mit dem Element nach der Erfindung vollkommen vermieden.
Es ist zweckmäßig, allerdings abhängig von den jeweiligen Fällen, den Tragkörper für die Widerstandsschicht
als Hohlkörper auszubilden, damit dieser eine nur geringe Wärmekapazität und kleine
Wärmeableitung hat und die Erhitzung der Widerstandsschicht an der gewünschten Stelle unterstützt.
Verbessert wird diese Wirkung durch ein Material geringer spezifischer Wärmeleitfähigkeit. Die Abschaltzeit
kann durch passende Wahl der Länge und Breite der »Schutzstrecke« leicht im Verhältnis 1 :100
und mehr je nach den Erfordernissen der Schaltung variiert werden.
Claims (8)
1. Gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher Widerstand aus einer leitenden Masse,
dessen Widerstandswert beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur stark ansteigt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Masse als Schicht auf einem Träger schlechter Wärmeleitfähigkeit aufgebracht
ist, wobei der wirksame Querschnitt der Schicht in an sich bekannter Weise an einer Stelle
verringert ist.
2. Widerstand nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Glanzkohleschicht
ist.
3. Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht keinen
Schutzlacküberzug od. dgl. besitzt.
4. Widerstand nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Widerstandswert des Widerstandes zur Hälfte durch eine schmale Brücke aus der verwendeten
Widerstandsschicht dargestellt wird.
5. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen zylindrischen Tragkörper
bedeckende Widerstandsschicht, zweckmäßigerweise in der Mitte, als ein höchstens etwa
zwei Windungen aufweisendes Wendelband ausgebildet ist.
6. Widerstand nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragkörper ein Hohlkörper mit geringer Wärmekapazität ist.
7. Widerstand nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltzeit
durch geeignete Wahl der Länge und Breite der Widerstandsschicht, insbesondere der
verbindenden Brücke nach Anspruch 4, eingestellt wird.
8. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Entstör- oder Funkenlöschwiderstand,
vorzugsweise in Serienschaltung mit einer Kapazität, vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 744 200, 478 668.
Deutsche Patentschriften Nr. 744 200, 478 668.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 698/3+1 9.57
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DES36124A DE1030430B (de) | 1953-07-06 | 1953-07-06 | Gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher Widerstand |
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