DE872597C

DE872597C - Electrical resistance

Info

Publication number: DE872597C
Application number: DES22752A
Authority: DE
Inventors: Paul Donath; Walter Dr Zwanzig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-04-15
Filing date: 1951-04-15
Publication date: 1953-04-02

Description

Elektrischer Widerstand Für Anlaß- und Bremszwecke von Elektromotoren oder sonstigen Stromverbrauchern werden vielfach elektrische Widerstände verwendet. Es besteht dabei vor allem die Aufgabe, ein gegenüber Erwärmung sicheres WIderstandsgerät, das wenig Aufwand verursacht, zu besitzen. Wenn die zulässige Erwärmung besonders niedrig liegt, wie dies mit 2oo' C bei Widerstandsgeräten in Schlagwettergru,ben der Fall ist, so werden die bisher bekannten, mit direkter Luftkühlung arbeitenden Widerstände sehr teuer. Außerdem ist dabei noch eineTemperaturüberwachungseinrichtung notz# wendig.Electrical resistance Electrical resistors are often used for starting and braking purposes of electric motors or other power consumers. The main task here is to have a resistance device that is safe against heating and that requires little effort. If the permissible heating is particularly low, as is the case with resistance devices in Schlagwettergru, ben at 200 ° C , the previously known resistors, which work with direct air cooling, are very expensive. In addition, a temperature monitoring device is necessary.

Bei der bisher üblichen Luftkühlung ergeben sich für den Widerstandskörper sehr große Oberflächen#, Nvenn, wie in dem erwähnten Fall, die Erwärmung in :den zulässigen niedrigen Grenzen bleiben soll. Die Erfindung betrifft einen für Anlaß- oder Bremszwecke dienenden elektrischen Widerstand, insbesondere ein schlagwettergeschütztes Widerstandsgerät, bei dem diese Schwierigkeiten überwunden sind. Erfin . dun-sgemäß hefindet sich der Widerstandskörper in einem Wasserbehälter. Dadurch, daß bei der Erfindung als Kühlmittel Wasser verwendet wird, beträgt nunmehr dieWärmeabgabe einer bestimmten Oberfläche des Widerstandes ein Vielfaches gegenüber der bisher üblichen Luftkühlung, Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß der Widerstandskörper infolge der Wasserkühlung einwandfrei gesichert ist. Er kann nämlich nicht heißer als ioo' C werden, auch wenn er stärker, als vorgesehen, belastet wird. Diese Besonderheit ist wichtig für Schlagwettergruben, da man nunmehr keine k> besonderen Temperaturüberwachungseinrichtungen benötigt, sondern in Ver-ZD bindung mit dem wassergekühlten Widerstand lediglich eine Anordnung vorsehen muß, die ein Sinken desWasserspiegels, z. B. durchVerdampfen, verhindert. Zu diesem Zweck wird man einen geeigneten Wasserstandsregler vorsehen, der vo#r7ugsweise durch eine Schwimmersteuerung für die Einhaltung einer bestimmten Höhe des Wasserspiegels in dem Wasserbehälter sorgt. Ein solcher druckfest gekapselter Schwimmerschalter ist einfach und betriebssicher.With the air cooling that has been customary up to now, the resistance body has very large surfaces #, Nvenn, as in the case mentioned, the heating should remain within the permissible low limits. The invention relates to an electrical resistor used for starting or braking purposes, in particular a resistance device which is protected against fire weather and in which these difficulties are overcome. Invent . According to this, the resistance body is located in a water container. Because water is used as the coolant in the invention, the heat dissipation of a certain surface of the resistor is now many times that of the previously customary air cooling. Of particular importance is the fact that the resistor body is perfectly secured as a result of the water cooling. It cannot get hotter than 100 ° C , even if it is subjected to more stress than intended. This peculiarity is important for firedamp pits, since no special temperature monitoring devices are required, but in connection with the water-cooled resistor only an arrangement has to be provided which prevents the water level from falling, e.g. By evaporation. For this purpose, a suitable water level regulator will be provided which, preferably by means of a float control, ensures that the water level in the water tank is kept at a certain height. Such a flameproof float switch is simple and reliable.

Ein wassergekühlter Widerstand nach der - Erfindung zeichnet sich weiterhin durch größere Wirtschaftlichkeit vorteilhaft gegenüber den bekannten Anordnungen aus. Beim Erfindungsgegenstand kann am Entstehungsort der Wär mie eine sehr große Wärmemeng-- aufgespeichert wer-den, da die spezifische Wärme des Wassers den Wert i. hat. Bei luftgekühlten Metallwiderständen aus Gußeisen oder Widerstandsdraht dag#gen'ist die spezifische Wärme des Widerstandsmaterials etwa o, i. Für die gleiche Speicherfähigkeit würde daher ein Widerstaindskörper der bekannten Art das zehnfache Metallgewicht gegenüber dem Wasser notwendig machen. Dieser Speicherfähigkeit kommt besondere Bedeutung zu für Aussetzbetriebe, bei ,denen, kurzzeitig große Wärmemengen. entwickelt werden, die dann während einer langen Pause abzugeben sind. Durch die große Speicherfähigkeit ergeben sich bei der Erfindung in derartigen, Aussetzbetrieben billige kleine, Widerstände.A water-cooled resistor according to the - invention is further characterized by greater economy advantageous over the known assemblies. With the subject of the invention, a very large amount of heat can be stored at the place where the heat is generated, since the specific heat of the water has the value i. Has. In the case of air-cooled metal resistors made of cast iron or resistance wire, the specific heat of the resistance material is about o, i. For the same storage capacity, a resistance body of the known type would therefore require ten times the weight of the metal compared to water. This storage capacity is of particular importance for intermittent operations in which, briefly large amounts of heat. which are then to be given off during a long break. Due to the large storage capacity, the invention results in low-cost, small resistors in such intermittent operations.

Man kann die Anordnung nachder Erfindung so treffen, daß bei reichlichem Vorhandensein von Kühlwasser dieses nach seiner Ewärm,-ung im Widerstandsgerät einfach abfließt (s. Fig. 5) oder aber, daß1 bei Wassermangel eine Rückkühlung erfolgt (s.Fig.4). In beiden Fällen. werden die erzeugten Wärrnemengen schnell aus dem Wider-,standsgerät entfernt. Im Fall der Rückkühlung wird die Wärme zwar durch Luftkühlung abgeführt, jedoch ist dabei zu beachten, daß die Kühleroberfläche groß und der Kühlerinhalt klein gewählt wird, so daß die Zeit-konstante des Kühlers möglichst klein ist. Im Gegensatz zum Widerstandsgerät mit seiner sehr großen Zeitkonstante kann der Kühler daher -die Wärme gut abgeben. Diese Eigenschaft, daß am Entstehungsort der Wä.rine eine große.Speicherfähigkeit vorhanden ist, andererseits aber die entstandene Wärme schnell abgeführt werden kann, läßt sich mir mit wassergekühlten Widerständen gemäß der Erfindung verwirklichen.The arrangement according to the invention can be made in such a way that if there is an abundance of cooling water, it simply flows off after it has been warmed up in the resistance device (see Fig. 5) or that if there is a lack of water, re-cooling takes place (see Fig. 4). In both cases. the generated amounts of heat are quickly removed from the resistance device. In the case of re-cooling, the heat is dissipated by air cooling, but it must be ensured that the cooler surface is large and the cooler content is small, so that the time constant of the cooler is as small as possible. In contrast to the resistance device with its very large time constant, the cooler can therefore dissipate the heat well. This property, that there is a large storage capacity at the place of origin of the Wä.rine, but on the other hand the resulting heat can be dissipated quickly, can be realized with water-cooled resistors according to the invention.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Raumbedarf des wassergekühlten Wider-,standes um etwa eine Größenordnung niedriger ist als der der bekannten luftgekühlten Widerstände. Diese luftgekühlten Widerstände können nämlich je dcm2 etwa :2o bis 4o W abgeben, wobei der kleinere Wert für schlagwettergeschützte, der größere für normale Widerstände gilt. Bei einem wassergekühlten Widerstand dagegen sind 5oo bis 6oo W/dCM2 zulässig.Another advantage of the invention is that the space requirement of the water-cooled resistor, was about an order of magnitude lower than that of the known air-cooled resistors. These air-cooled resistors can emit approximately: 2o to 4o W per dcm2, the smaller value for firedamp-protected, the larger for normal resistances. With a water-cooled resistor, however, 500 to 600 W / dCM2 are permissible.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich auf den im folgend-en behandelten Ausführungsbeispielen. In Fig. i und 2 ist ein schlagwettergeschütztes Widerstandsgerät mit WasserkÜhlung für ein-en Haspelantrieb dargestellt. Fig. i zeigt einen Querschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Änordnung. In dem Wasserbehälter i sind drei Widerstandskörper 2 eingebaut, die an die Läuferklemmen des Haspelmotors angeschlossen werden. Der Behälter i ist bis zu dem eingezeich-2, neten Stand mit Wasser gefüllt, so daß die Anschlußstück-. 3 der Widerstände sich oberhalb des Wasserspiegels befinden. Mit 4 sind die elektrischen Anschlußleitunggen bezeichnet, die zu einem seitlich angebauten Kasten 5 führen, in welchem die Anschlußklemmen 6 eingebaut sind. Mit 7 ist eine Eiltlüftungs- und Überlauföffnung für den Wasserbehälter i und das Gehäuse & bezeichnet. An dem Wasserbehälter i ist das Gehäuse 8 angebaut, das einen Wasserstandsregler, vorzugsweise einen mit einem Sch-ivimmerschälter arbeitenden Regler, und einen Wasserstandsanzeiger enthält und auf das ein schlagwettergeschützter, druckfest gekapselter Schalter 9 aufgebaut ist, der bei zu niedrigem Wasserstand -durch Abschalten des Hauptschalters die Haspelanlage außer Betrieb setzt.Further features essential to the invention emerge from the exemplary embodiments dealt with below. In Fig. I and 2 a firedamp-proof resistance device with water cooling for a reel drive is shown. Fig. I shows a cross section, Fig. 2 shows a longitudinal section through the arrangement. Three resistance bodies 2 are built into the water tank i and are connected to the rotor terminals of the reel motor. The container i is filled with water up to the marked-2, neten level, so that the connecting piece-. 3 of the resistors are above the water level. With 4 the electrical connection lines are designated, which lead to a laterally mounted box 5 in which the terminals 6 are installed. 7 with a rapid ventilation and overflow opening for the water tank i and the housing & is referred to. The housing 8 is attached to the water tank i, which contains a water level regulator, preferably a regulator that works with a float switch, and a water level indicator and on which a flameproof, flameproof switch 9 is built, which can be switched off when the water level is too low Main switch puts the reel system out of operation.

Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch zwei Schaltungsmäglichkeiten für den, Kühlwasserlauf ein-er solchen Anordnung. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. i übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei Fig. 4 ist an den WasserbehLter i eine Umlaufleitung io angeschlossen, inder eine Pumpe i i und ein Rückkühler i?- liegen. Das Wasser wird durch die Pumpe in der Pfeilrichtung aus dem Behälter i abgepumpt und durch den Kühler gedrückt, von dem aus es wieder dem Behälter i zufließt. Mit Hilfe eines Lüfters 13 "vird die Wärmeabgabe vom Kühler an die umgebende Luft beschleunigt. Der Wasserstandsregler 8 ist in die Zulaufleitung 14 eingeschaltet, die ihrerseitis mit Wasser aus der Wasserleitung oder einem Wasserbehälter 15 versorgt wird. ' Im Fall der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform bedeutet 16 die Zuflußleitung für Wasserbehälter i. Die Leitung 17 verbindet den Schwimmer des Wasserstandsreglers 8 mit dem Wasserspiegel des Wasserbehälters i. An dem Regler ist wieder die Kühlwasserzulaufleitung 14 angeschlossen. Ferner ist in diesem Fall an den Behälter i noch eine Abflußleitung 18 für das Wasser angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Kühlung des in den Behälter i eingebauten Widerstandes so, daß die Wärme an das sich ständig erneuernde fließende Kühlwasser abgegeben wird. Steht sehr reines Kühlrwasser mit genügend hohem elektrischem Widerstand zur Verfügung, so kann auf die Isolierungder Widerstandskörper verzichtet und diese können unmittelbar in das Wasser gebrachtwerden.4 and 5 schematically show two possible circuits for the cooling water flow of such an arrangement. As far as the individual parts correspond to those in Fig. I, the same reference numerals are used. In Fig. 4, a circulation line io is connected to the water tank i, in which a pump ii and a recooler i? - are located. The water is pumped out of the container i by the pump in the direction of the arrow and pressed through the cooler, from which it flows back to the container i. With the aid of a fan 13 "the heat emission from the radiator to the surrounding air vird accelerated. The water level controller 8 is switched into the feed line 14, which ihrerseitis is supplied with water from the water line or a water tank 15 '. In the case shown in Fig. 5 Embodiment 16 means the inflow line for water container i. The line 17 connects the float of the water level regulator 8 with the water level of the water container I. The cooling water inflow line 14 is again connected to the regulator In this embodiment the resistance built into the container i is cooled in such a way that the heat is given off to the constantly renewing flowing cooling water and these can be immediate be brought into the water.

Die bei der Erfindung angewendeten Widerstandselemente werden im allgemeinen nicht unmittelbar in das, Kühlwasser getaucht, sondern in besonderen Rohren verlegt. Die Anordnung der Elemente in den Rohren kann entweder. so erfolgen, daß die Widerstandsdrähte auf einen keramischen Körper aufgeewickelt werden, ähnlich wie dies bei Heizflanschen erfolgt, oder daß ein stärkerer Draht in dem Rohr verlegt wird, der durch Distanzstücke vom Rohr isoliert ist. Der Wärmeübergang vom Heizdraht auf das Rohr erfolgt in beiden Fällen über die Luft. Um einen besseren Wärmeübergang zu erreichen, ist es vorteilhaft, den Widerstandsdraht im Rohrinnern in eine Masse. von Magnesit od. dgl. einzubetten.The resistance elements used in the invention are generally not immersed directly in the cooling water, but laid in special pipes. The arrangement of the elements in the tubes can be either. be done so that the resistance wires are wound onto a ceramic body, similarly as is done with heating flanges, or that a thicker wire is laid in the pipe isolated from the pipe by spacers. The heat transfer from the heating wire In both cases, the pipe is applied via the air. For better heat transfer To achieve this, it is advantageous to put the resistance wire in a mass inside the pipe. of magnesite or the like.

Um zu verhindern, daß die Anschlüsse zu heiß werden, wird man mit Vorteil an den Widerstandsdraht an der Austrittsstelle aus dem Kühlwasser einen Kupferdraht anschweißen!, der ebenfalls. wie der Widerstandsdraht selbst in ein Rohr eingebettet ist. Dieses Rohr wird in ähnlicher Weise wie der Widerstandsdraht selbst an das den Widerstandsdraht umgebende Rohr angeschweißt. Mit diesen Mitteln wird eine vollkommene Isolierung des stromführenden Teiles bis zur Anschlußklemme erreicht. In Fig. 3 ist die in Fig. i als, Ganzes mit A bezeichnete Übergangsstelle von einem Widerstands'körper -- auf ein Anschlußstück 3 vergrößert ZD dargestellt.To prevent the connections from getting too hot, it is advantageous to weld a copper wire to the resistance wire at the point where the cooling water exits! how the resistance wire itself is embedded in a tube. This tube is welded to the tube surrounding the resistance wire in a similar way to the resistance wire itself. With these means, a complete insulation of the current-carrying part is achieved up to the connection terminal. In Fig. 3 is shown in Fig than i, a whole designated A crossing point of a Widerstands'körper - shown on an enlarged lug 3 ZD..

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical resistance used for starting or braking purposes, in particular an impact ZD weatherproof resistance device, characterized in that the resistance body is installed in a water tank. -. Arrangement according to claim i, characterized in that the water container containing the resistance body is connected to a supply line and that a water level regulator, preferably by float control, ensures that the water level is kept at a certain height. Arrange- demanding An-to 3, get by 'b indicates that the water level control and indicator mounted on the water reservoir side is. 4. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that a circulation line is connected to the water tank, in which a pump and a cooler are located. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the cooler is assigned a fan which facilitates the dissipation of heat to the surrounding air. 6. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that an inlet line and an outlet line for cooling water are connected to your water tank.