DE1016353B - Gleichzeitig als Abschaltsicherung dienender ohmscher Widerstand - Google Patents

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

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
ίο München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Fritz Beyerlein, Karlsruhe,
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)

PATENTANSPRÜCHE:

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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