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Elektrisches Widerstandselement mit negativem Temperaturkoeffizienten
Es ist bekannt, elektrische Widerstände reit negativen Temperaturkoeffizienten aus
Tellur in Form von Widerstandselementen so auszuführen und anzuordnen, daß sie schnell
eingesetzt und herausgenommen werden können, um das Auswechseln zu erleichtern.
Es hat sich nun gezeigt, daß ein Widerstandselement, welches lediglich Tellur als
Widerstandsmaterial enthält, wobei das Tellur in einem Porzellankörper eingegossen
sein kann, die Eigenschaft hat, seine Widerstandswerte in Abhängigkeit von der Zeit
so schnell zu verringern, wie es für. die meisten praktischen Zwecke vorteilhaft
ist. Andererseits ist die den Einschaltstrom herabsetzende Wirkung des Widerstandes
dann in Frage gestellt, wenn der Stromkreis, in welchem das Widerstandselement eingeschaltet
ist, geöffnet und kurz danach wieder geschlossen wird, so daß das Widerstandsmetall
mit dem negativen Temperaturkoeffizienten nur einen geringen Widerstandswert' infolge
der Erwärmung während der langen vorherigen Einschaltzeit aufweist.
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Es ist bekannt, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man Widerstände
aus einem pulverigen Gemisch zweier Stoffe mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten
herstellt. Der Nachteil derartiger Widerstände besteht vor- allem darin, daß es
nicht möglich ist, an dem ,fertigen Widerstand Abgleichungen der einzelnen Widerstandsbestandteile
mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten vorzunehmen, wie es mitunter wünschenswert
ist.
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Bei dem Widerstand gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten
dadurch beseitigt und weitere Vorteile erreicht, daß erfindungsgemä-I3 in Reihe
mit dem Widerstand aus Tellur ein nahezu oder praktisch vollkommen temperaturunabhängiger
Widerstand geschaltet wird. Durch diese Reihenschaltung, wird erreicht, daß sich
die Widerstandswerte des Gesamtwiderstandes in Abhängigkeit von der Zeit nicht so,
schnell verringern, wie es bei einem Widerstand .aus Tellur der Fall ist, und daß
der erfindungsgemäße Widerstand ohne weitere Schaltmittel, d. h. lediglich mit einem
einfachen Ein- bzw. Ausschalter für die Motorstromzuführ bzw. -abtrennung, verwendet
werden kann. Unterstützt wird die beabsichtigte Verzögerung noch durch eine besondere
Anordnung des Widerstandes, welche man beispielsweise dadurch erhält, daß man den
Tellurwiderstand im Innern eines Isolierkörpers einbettet, während man den temperaturunabhängigen
Widerstand
auf die Außenoberfläche des Isolierkörpers aufwickelt. Infolge der großen Wärmekapazität
des Isolierkörpers, welcher zweckmäßig aus Porzellan besteht, wird eine zu schnelle
Außenerwär-''°"" mung des Tellurs -,virksam verhindert, während andererseits für
den temperaturunabhän= gigen Widerstand ein derartiges Einbetten in Isoliermaterial
unnötig oder sogar unzweckmäßig ist und dieser Widerstand deshalb auf der Außenseite
des Isolierkörpers aufgebracht ist. Bei den bekannten Widerständen, welche aus einem
Gemisch zweier Widerstands-Bestandteile mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten
bestehen, bei denen also die Widerstandsbestandteile parallel geschaltet sind, ist
eine derartige Anordnung, welche, wie bei der Erfindung, die beabsichtigte Verzögerung
unterstützt, nicht möglich. Es ist vorteilhaft, den Widerstandswert des Tellurwiderstandes
relativ zum Gesamtwiderstand gering zu halten, damit dieser im Betrieb möglichst
gering ist, nachdem er warm geworden ist. Die Verwendung eines konstanten Widerstandes
in Reihe mit einem Widerstand negativer Charakteristik hat den Vorteil der Stabilisierung
des Gesamtwiderstandes. Ferner hat der in Reihe geschaltete Widerstand mit konstantem
Temperaturkoeffizienten den Zweck, bei raschem Einschalten nach kurzzeitiger Ausschaltung
den entsprechenden Motor oder Apparat vor zu hohem Einschaltstrom zu schützen.
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Vorzugsweise werden die neuen Widerstandselemente mit möglichst geringen
Abmessungen in handlicher Form hergestellt.
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Es sind auch noch andere Kombinationen von Widerständen verschiedener
Temperaturkoeffizienten bekannt, die aber einem ganz anderen Zweck, z. B. der Eichung
und Nachprüfung von Meßgeräten oder der Heizung dienen. In einem besonderen Fall
liegt die Zusammenschaltung eines Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten
mit einem solchen mit unabhängigem oder positivem Temperaturkoeffizienten vor. Hier
sind die Widerstände in einer Brückenschaltung und nicht in Reihe angeordnet. Der
Verwendungszweck ist hier auch ein ganz anderer als beim Gegenstand der Erfindung,
da diese bekannten Widerstände nämlich für einen Differentialspannungsmesser für
Gleich- und Wechselstrom bestimmt sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Seitenansicht des Widerstandselementes. welches
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| Abb. 2 im Längsschnitt dargestellt ist. 4a- |
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Das Widerstandselement in Abb. i besteht aus einem vorteilhaft zylindrischen Grundkörper
io aus Isoliermaterial, welcher mit Eindrehungen versehen ist. In diese Eindrehungen
ist ein Widerstandsdraht oder Band i i aus praktisch temperaturunabhängigem Material
gewickelt. Der untere Teil des zylindrischen Grundkörpers hat einen etwas geringeren
Durchmesser und ist, mit Gewindegängen 12 aus Metall versehen, welche in eine Schraubfassung
oder Armatur passen. Wie aus Abb.2 hervorgeht, besitzt der Isolierkörper io einen
U-förmigen Kanal, in welchem sich Tellurmetall 14 befindet. Mittels eines Verbindungsdrahtes
13 wird das eine Ende des Widerstandes i i mit dem einen Ende des Tellurwiderstandes
14 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes i i wird mit dem Metallgewinde i2
direkt verbunden, wie aus Abb. i ersichtlich ist. Schließlich wird das andere Ende
des Tellurwiderstandes 14 mittels des Leiters 16 mit einem Kontaktknopf 18 an der
unteren Stirnseite des Isolierkörpers io verbunden. Der Verbindungsdraht 16 wird
durch eine Nut 17 an dem mit Gewinde versehenen Teil des Isolierkörpers io hinter
dem Metallgewinde 12 derart geführt, daß keine Berührung zwischen dem Gewinde 12
und dem Leiter 16 erfolgt. Um ferner eine leitende Verbindung zwischen dem Draht
16 und dem U-förmigen Teil des Tellurwiderstandes 14 an der Unterseite des Grundkörpers
io zu vermeiden, ist eine Isolierplatte 15 an der unteren Stirnseite des Körpers
io vorgesehen, welche den Tellurwiderstand 14 von dem Metallknopf 18 und der Leitung
16 isoliert. Das ganze Widerstandselement hat nun die Form einer Sicherungspatrone,
welche in ein Sicherungselement oder in eine Fassungsarmatur eingeschraubt werden
kann. Der Stromverlauf des neuen Widerstandselementes ist folgender: Vom Gewinde
12 durch den Widerstandsdraht i i, die Verbindungsleitung 13, den Tellurwiderstand
14, die Verbindungsleitung 16 zum Kontaktknopf 18.
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Wenn nun ein stärkerer Strom durch den Tellurwiderstand 14 fließt,
wird der Ohmsche Widerstandswert stark vermindert. Die untere Grenze des Ohmschen
Widerstandes ist immer größer als der Widerstandswert des Widerstandsdrahtes i i,
dessen Widerstandswert von der Temperatur nahezu unabhängig ist. Infolge der U-förmigen
Anordnung des Tellurwiderstandes 14 im Isolierkörper io ist es möglich, einen Tellurwiderstand
von größerer Länge im Widerstandselement unterzubringen, als wenn der Widerstandsleiter
in einfacher Führung von der einen Stirnseite des Isolierkörpers i o zur anderen
führen würde.
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Der Widerstand ist also sowohl bei niedriger, hoher als auch normaler
Spannung
anwendbar und bedarf keiner weiteren Bedienung. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß er geringe Abmessungen aufweist, infolge seiner Bauart
nicht leicht beschädigt werden kann und leicht auswechselbar ist.