DE738988C - Verfahren zur Erzielung eines grossen Regelbereiches von Heissleitern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzielung eines großen Regelbereiches von Heißleitern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren- zur Erzielung eines großen Regelbereiches von im wesentlichen durch Wärmeleitung gekühlten Regelheißleibern, die zur Stabilisierung von Spannungen benutzt werden. Als Heißleiber sind insbesondere feste Widerstandskörper, wie z. B. in Form von gepreßtem Pulver (Oxyde usw.) bekanntgeworden. Diese zeichnen sich dadurch aus, daß ihre Spannungsstromkennlinve -einen iansteig,enden und einen daran sich anschließenden fallenden Teil besitzt, wobei der letzte infolge der sich ergebenden differentiellen Widerstandswerte für Regelungszwecke verwendet werden kann.
• Will man einen solchen Widerstand zur Konstanthaltung von, Spannungen verwenden, so schaltet man ihn, wie es an sich bekannt ist, mit einem Vorwiderstand in Reihe und bemißt diese so, daß die Spannung an beiden Widerständen konstant bleibt.
• Zur näheren Erläuterung diene die Fig. i der Zeichnung. Dort sind' mit i, i' die Kennlinien eines thermonegativen Widerstandes für zwei verschiedene Außentemperaturen angegeben, wobei i' der höheren Außentemperatur entspricht. Nach rechts sind die Stromwerte, nach oben die Spannungswerte aufgetragen. Der Vorschaltwiderstand ist mit 6 bezeichnet. Weiterhin haben nii n.` bekanntlich die meisten für thermonegative Widerstände benutzten Stoffe -einen maximalen Spannungsabfall (Max. von i, i') bei verhältnismäßig geringen übertemperaturen vorn ungefähr 50°C, d. h. meinem Bereich, in welchem a e ," i ist, wobei a der Tempera; turkoeffizient (gewöhnlich ein Wert von o,o2) und e die Übertemperatur des negativen Widerstandes ist.
• Horizontalisiert man nun die Kennlinle i, i' im Bereich kleiner übertempieraturen, d. h. bei g&ringen StromhelasttIngen des Heißleiters, wie es in Fig. i dargestellt ist, so ergeben sich, siehe 2, 2', in der Nähe des Maximums kleine horizontale Bereiche und große Schwankungen des Absolutwertes der zu stabilisierenden Spannung in Abhängigkeit von Temperaturänderungen, so daß die Verwendung der Heißleiter für Regelzweckeweitgehend eingeschränkt ist. Gemäß der Erfindung läßt sich nun der Regelbereich von im wesentlichen durch Wärmeleitung gekühlten thermonegativen Widerständen vergrößern, wenn man durch Wahl der Größe des Heißleiters und des Vorschaltwiderstandes eine solche Strombelastung des Heißleiters erzielt, daß dessen Betriebstemperatur in ein Gebiet, in welchem (.f t9 --- 3 ist, verlegt wird.
• Die Fig. 2 zeigt dafür ein Beispiel. i, i' sind wiederum die Kennlinien eines Heißleiters für zwei verschiedene Außentemperaturen. Der Vorschaltwiderstand ist wiederuni mit 6 bezeichnet und zusammen mit dem Heißleiter so dimensioniert, daß dessen Arbeitsbereich 7 ... S bei höheren Temperaturen, und zwar in einem Bereich li=egt, in welchem a 0 --- 3 ist. Der resultierende Widerstand verläuft entsprechend 2, 2' verhältnismäßig horizontal und besitzt, wie deutlich ersichtlich ist, einen weit größeren Regelbereich, der außerdem auch b=ei Änderungen der Außentemperatur im wesentlichen horizontal bleibt und dess=en Absolutwert bei Temperaturänderungen nur wenig schwankt.
• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich sowohl Gleich- a=ls auch Wechselspannungen regeln, wobei jedoch därauf zu achten ist, daß der Heißleiter mit so großer Zeitkonstante gewählt wird, daß seine Grenzfrequenz klein gegen. die Frequenz der zu regelnden Spannung ist, damit @er nur den Schwankungen d=er effektiven Spannung der Spannungsqualle folgt und nicht von den momentanen Werten d=es Wechselstromes beeinflußt wird.
• Die Grenzfrequenz hängt ihrerseits, was dabei zu beachten ist, auch von d=em gewählten Arbeitspunkt des Heißleiters in folgender Weise ab, wobei die Fig. 3 als Erläuterung herangezogen s=ein soll.
• Mit a ist die Frequenzkennlinie eines negativen Widerstandes bezeichnet, wobei in horizontaler Richtung die reellen und in vertikaler Richtung die imaginären Anteile des differentiellen Wid=erstandes aufgetragen sind. Die einzelnen Punkte der Frequenzkennlinie entsprechen Verhältniszahlen, bezogen auf einen Frequenzw ert o-)", der eine spezifische Größe des Widerstandes darstellt, die nur von Material und Bemessung des Widerstandes abhängig ist. Mit steigender Frequenz wird die Kennlinie in Richtung i-2 durchlaufen. Im Punkt i, d. h. bei der `Frequenz o ist der negative Widerstand rein reell, während im Punkt 2 die reelle Komponente den Wert o besitzt. Der dem Punkt 2 entsprechende Frequenzwert sei als Grenzfrequenz (= oj") bezeichnet. Es ergibt sich, daß das Verhältnis eine Funktion der i'bertemperatur, genauer gesagt des Produktes a ü ist, wobei dieses Verhältnis größer wird, je größer a C ist. Wird nach der Erfindung der Arbeitspunkt des negativen Widierstandes in ein=em Bereich hoher übertemperatur ü gewählt, so steigt infolgedessen auch die Grenzfrequenz an.
• Es sei noch ertvähnt, daß es schon bekanntgeworden ist, elektrische Widerstände dadurch von Schwankungen der Außentemperatur unabhängiger zu gestalten, daß man sie bei höheren Temperaturen betreibt. Hieraus kann jedoch, auch wenn es sich um das gleiche Mittel handelt, nicht ersehen werden, daß beim Betrieb thermonegativer Widerstände als Regelheißleiter deren Regelbereich vergrößert wird, wenn man sie bei Temperaturen betreibt, bei welchen a 0 -- 3 ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzi=elung :eines großen Regelbereiches bei der Stabilisierung von. Spannungen mittels im wesentlichen durch Wärmeleitung gekühlter thermonegativer Widerstände, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Größe des Heißleiters und des Vorschaltwiderstandes eine solche Stromvorbelastung des Heißleiters erzielt wird, daß seine Betriebstemperatur in ein Gebiet, in welchem a & - 3 ist, verlegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i zur Regelung von Wechselspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiter mit so großer Zeitkonstante gewählt wird, daß seine Grenzfrequenz klein gegen die Frequenz der zu regelnden Spannung ist.