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Variatorröhre, insbesondere Eisenwasserstoffwiderstand Elektrische
Widerstände, die als Pufferwiderstände empfindlichen elektrischen Einrichtungen
vorgeschaltet werden, haben die Aufgabe, innerhalb eines weiten Spannungsbereichs
einen von den Spannungsschwankungen möglichst unabhängigen Strom hindurchzulassen.
Man verwendet für solche Widerstände meist mehr oder weniger starke Eisendrähte,
die allein oder in Verbindung mit anderen Metalldrähten, z. B. Nickeldrähten, in
einem mit indifferenten Gasen, meist mit Wasserstoff gefüllten Gefäß angeordnet
sind. Derartige, auch als Variatorröhren bezeichnete Pufferwiderstände bieten bei
ihrer Betriebstemperatur zwar einen sicheren Schutz gegen Spannungsschwankungen,
in kaltem Zustande (also beim Anlegen der Spannung) ist ihr Widerstand jedoch so
gering, daß sie den fünf- bis zehnfachen Betrag des Arbeitsstromes hindurchlassen.
Die Abb. i zeigt die zeitlich,. Änderung der Stromstärke nach dem Einschalten bei
einem Pufferwiderstand für o,18 Ampere (9o bis 27o Vo-lt). Die Werte sind einem
Oszillogramm entnommen. Es ist deutlich zu sehen, daß beim Einschalten zunächst
ein den Arbeitsstrom um ein Mehrfaches übertreffender Stromstoß durch den Widerstand
fließt, der erst langsam auf den Endwert abklingt. Derartige Stromstöße bedeuten
für empfindliche Einrichtungen, beispielsweise Verstärkerröhren, eine ernste Gefährdung.
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Man hat nun bereits vorgeschlagen, elektrische Einrichtungen, die
beim Beginn des Stromflusses nach dem Einschalten einen niedrigen Widerstand haben,
dadurch gegen die hohen Einschaltstromstöße zu schützen, daß man ihnen einen Widerstand
von geeignetem, negativem Temperaturkoeffizienten vorschaltet. Für solche Vorschaltwiderstän.de
wurden beispielsweise Bleiglanz, Silberglanz und verschiedene Metalloxyde vorgeschlagen.
Diese Vors.chaltwiderstände haben sich jedoch aus verschiedenen Gründen nicht bewährt.
Die Sulfide zeigen bei steigender Temperatur Ionenleitfähigkeit. Diese führt zur
Ausbildung von Metallfäden im Widerstand und damit zum Kurzschluß. Die Metalloxyde
zeigten bisher stets eine so starke Veränderlichkeit des elektrischen Widerstandes,
daß sie praktisch nicht verwendet werden konnten. An einem Wolframtrioxydkörper
kann man beispielsweise bei derselben Temperatur Widerstandswerte messen, die um
Zehnerpotenzen. auseinanderliegen.
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Diese die gleichzeitige Verwendung von Pufferwiderständen und Widerständen
mit
negativem Temperaturkoeffizienten behindernden Nachteile treten
jedoch, wie festgestellt wurde, nicht ein,» wenn. erfindungsgemäß in dem mit Wasserstoff
gefüllten Gefäß eines elektrischen Pufferwiderstandes, insbesondere eines Eisenwasserstoffwiderstandes,
ein dem Widerstand, etwa Eisendraht, vorgeschalteter Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten
aus Urandioxyd angeordnet ist. Bei einem derartigen Zusammenbau der beiden verschiedenartigen
Widerstände wird jeglicher Sauerstoff vom zusätzlichen Widerstand mit negativem
Temperaturkoeffizienten ferngehalten und zufolge der reduzierenden Wirkung des Wasserstoffgehaltes
der Sauerstoffgehalt und Widerstandswert des Widerstandes ständig auf gleicher Höhe
gehalten. Durch die bei der Benutzung des neuen Widerstandszusammenbaues eintretende
gegenseitige Aufheizung beider Widerstände wird dabei noch der zusätzliche Vorteil
erreicht, daß beide Widerstände schneller ihre Arbeitstemperatur annehmen.
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Es ist zwar schon eine Widerstandseinrichtung in Vorschlag gebracht
worden, bei welcher ein schichtenförmiger Hochohmwiderständ und ein Eisendrahtwiderstand
in einem mit indifferentem Gas gefüllten Gefäß untergebracht sind. Diese beiden
Widerstandskörper sind hierbei jedoch nicht elektrisch verbunden. Der Widerstandskörper
aus Urandioxyd ,wird zweckmäßig so bemessen, daß er bei Zimmertemperatur einen gegen
den Pufferwiderstand sehr hohen Widerstand, aber bei der Betriebstemperatur nur
etwa 2 bis 30/, des Gesamtwiderstandes besitzt. Die Pufferwirkung bleibt
also fast vollständig erhalten. Für eine günstige Wirkung ist außerdem eine richtige
Abgleichung der Wärmekapazitäten von Bedeutung. Zusätzlicher Widerstand und Pufferwiderstand
sollen sich etwa gleich schnell erwärmen.
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Die Abh.2 zeigt ein Ausfübrungsbeispiel eines derartigen, mit einem
zusätzlichen Widerstand vereinigten Pufferwiderstandes in Ansicht.
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Im Fußrohr i des mit einem Sockel 2 versehenen und mit Wasserstoff
gefüllten Glasgefäßes 3 sind zwei Stromzuführungen 4, 5
für einen zwischen
den Haltedrähten 6, 7 zickzackförmig auf und ab geführten, als Pufferwiderstand
dienenden Eisendraht 8 luftdicht eingeschmolzen. Die oberen Haltedrähte 7 sind in
bekannter Weise an einer Glaslinse 9 des mittleren Tragstieles io befestigt. An
zwei einander gegenüberstehenden Haltedrähten 7 sind zwei Laschen i i angeschweißt,
an deren freien Enden Kappen 12 zur Halterung eines stabförmigen Widerstandes 13
vorgesehen sind. Dieser letztgenannte, einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzende
Widerstand 13 aus Urandioxyd ist zweckmäßig mit den Metallkappen 12 durch Sintern
fest vereinigt. Durch die Befestigung der den Widerstandsstab 13 tragenden Kappen
i2 an den Haltern 7 wird bei Benutzung des Pufferwiderstandes erreicht, daß der
Widerstandsstab 13 ständig einem Teil des Eisendrahtes 8 vorgeschaltet ist. Der
Widerstandsstab 13 kann aber auch so innerhalb des Gefäßes 3 gehaltert sein, daß
er ständig dem ganzen Eisendraht 8 vorgeschaltet ist.
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Ist die in Abb.2 veranschaulichte Schaltung der Widerstände 8 und
13 vorgesehen, so wird im warmen Zustande zufolge des geringen Spannungsabfalls
des Urandioxydwiderstandes 13 der mittlere Teil des Widerstandsdrahtes 8 kurzgeschlossen.
In diesem Falle arbeiten somit nur die von den Elektroden 6, 6 zu den Haltern 7,
7 gehenden Teile des Widerstandsdrahtes, mithin nur etwa die Hälfte des letzteren.
Besteht der ganze Draht, wie erwähnt, aus Eisen, so ist der Einschaltstromstoß bestimmt
durch den Kaltwiderstand des gesamten Eisendrahtes, da der zum einen Teil des letzteren
parallel geschaltete Urandioxydwiderstand seines hohen Ohmwertes wegen praktisch
zu vernachlässigen ist. Man erhält zwar eine Einschaltstromspitze, die aber durch
den Kaltwiderstandswert des gesamten Eisendrahtes bestimmt und in bezug auf den
Betriebsstrom, der durch die beim Betrieb allein eingeschalteten äußeren Teile des
Eisendrahtes fließt, klein ist. Der Strom fällt dann meist sehr schnell auf den
durch den gesamten Warmwiderstand des Eisendrahtes gegebenen Wert ab. Gleichzeitig
tritt mit Zeitverzögerung der Urandioxydwiderstand in Tätigkeit. Sein Widerstand
bricht schließlich zusammen und schließt dann den mittleren Teil des -Eisendrahtes
kurz. Somit arbeiten jetzt nur noch die äußeren Teile des Eisendrahtes, die von
den Elektroden zu den Haltern gehen. Man kann also hierdurch ganz bestimmte Einschaltstromzeitkurven
hervorrufen und ist vor allen Dingen in der Lage, durch entsprechende Bemessung
des Drahtmittelteils willkürlich die absolute Höhe des Einschaltstromstoßes zu bestimmen.
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Die Abb.3 zeigt im Schaubild die Höhe und den zeitlichen Verlauf des
Einschaltstromstoßes dieses mit einem zusätzlichen Widerstand aus Urandioxyd vereinigten
Pufferwiderstandes, wobei der Eisenpufferwiderstand wiederum für o,i8 Ampere (9o
bis 27o Volt) bestimmt ist. Die sich bei der Benutzung des neuen vereinigten Y@`iderstandes
ergebenden, aus dem Schaubild leicht ablesbaren Werte sind ebenfalls einem Oszillogramm
entnommen. Man sieht, daß der Einschaltstrorn
praktisch von Null
beginnend innerhalb 0,4 Sekunden auf den endgültigen `'Wert steigt, ohne diesen
wesentlich zu überschreiten.