EP2619770B1

EP2619770B1 - Elektrischer leistungswiderstand

Info

Publication number: EP2619770B1
Application number: EP20110796917
Authority: EP
Inventors: Bertram Schott; Otto Hampl
Original assignee: Vishay Electronic GmbH
Current assignee: Vishay Electronic GmbH
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2014504001A; US9117575B2; IL226661A; WO2012072262A1; EP2619770A1; TW201239913A; JP5887356B2; ES2502742T3; PL2619770T3; KR101878422B1; KR20130128429A; DE102010053389A1; US20130328660A1; CN103262181A; CN103262181B; TWI529752B; DK2619770T3

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungswiderstand, der typischerweise in elektrischen Generatoren und Frequenzumrichtern zum Einsatz gelangt. Ein derartiger Leistungswiderstand dient zur Umsetzung von elektrischer Energie in thermische Energie bei speziellen Betriebszuständen in elektrischen Anlagen, in denen die vorhandene elektrische Energie typischerweise in Zeiträumen von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden signifikant vermindert werden muss. Dies ist beispielsweise in Wind- und Wasserkraftanlagen der Fall.
Ein derartiger Leistungswiderstand kann durch einen Stapel von mehreren Widerstandsplatten aus Metall gebildet werden, wobei jede Widerstandsplatte des Stapels wenigstens eine mäanderförmige Struktur aufweist, die durch eine Vielzahl von aufeinander folgenden, wechselseitig miteinander verbundenen Querstegen gebildet ist. Hierdurch wird eine Widerstandseinheit geschaffen, die bei einfachem Aufbau leicht an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann.
Allerdings kann es bei einer derartigen Widerstandseinheit zu mechanischen Stabilitätsproblemen kommen. Falls nämlich ein elektrischer Strom durch die jeweilige Widerstandsplatte fließt, so fließt der Strom in zueinander benachbarten Querstegen in entgegengesetzte Richtung. Die Wechselwirkung der in den benachbarten Querstegen induzierten Magnetfelder führt zu einem gegenseitigen Abstoßen der Querstege. Die jeweilige Widerstandsplatte ist aufgrund der zwischen den benachbarten Querstegen vorhandenen Zwischenräume indes flexibel. Daher führt das gegenseitige Abstoßen der Querstege zu einem Ausdehnen der Widerstandsplatte innerhalb der Plattenebene senkrecht zu der Orientierung der Querstege, d.h. entlang der Erstreckungsrichtung der mäanderförmigen Struktur (nachfolgend auch als "Längsrichtung" der jeweiligen Widerstandsplatte bezeichnet). Die einzelnen Widerstandsplatten müssen deshalb in eine stabile Halterung oder sonstige Befestigungseinrichtung eingesetzt werden, die die erläuterten Abstoßungs- und Ausdehnungskräfte aufnimmt und der gebildeten Widerstandseinheit die notwendige mechanische Stabilität verleiht. Insbesondere muss eine solche Halterung oder sonstige Befestigungseinrichtung einen Abriss der Endbereiche der jeweiligen Widerstandsplatte verhindern und im Hinblick auf eine Befestigung des Leistungswiderstandes an einer anderen Struktur (z.B. in einem Schaltschrank) eine hinreichende Formstabilität der Widerstandseinheit gewährleisten.
Die Dokumente DE 950 867 B , DE 1 146 956 A , DE 10 2004 033 680 A1 , US 2 769 885 , DE 39 33 956 A1 und DE 42 25 724 A1 zeigen jeweils einen elektrischen Leistungswiderstand mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Leistungswiderstand zu schaffen, der einen Stapel von mehreren Widerstandsplatten mit einer mäanderförmige Struktur aufweist, und der bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine stabile Anordnung der Widerstandsplatten trotz der darin entstehenden Ausdehnungskräfte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Leistungswiderstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Leistungswiderstand umfasst einen Stapel von wenigstens zwei Widerstandsplatten, die entlang der Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, insbesondere parallel zueinander und beabstandet voneinander. Die Ausrichtung jeder zweiten Widerstandsplatte ist relativ zu der Ausrichtung der vorhergehenden Widerstandsplatte des Stapels um 90° in der jeweiligen Plattenebene gedreht, und zwar bezogen auf die jeweilige Erstreckungsrichtung der mäanderförmigen Struktur (d.h. Längsrichtung). Dies bedeutet, dass die senkrecht zur Orientierung der Querstege der jeweiligen Widerstandsplatte auftretenden Abstoßungs- und Ausdehnungskräfte von Widerstandsplatte zu Widerstandsplatte ebenfalls um 90° zueinander verdreht sind. Hierdurch können die Querstege und/oder die an den Enden der mäanderförmigen Struktur vorgesehenen, zu den Querstegen parallel verlaufenden Endanschlussstege einer jeweiligen Widerstandsplatte die Abstoßungs- und Ausdehnungskräfte einer benachbarten (um 90° verdrehten) Widerstandsplatte aufnehmen. Somit bestehen deutlich geringere mechanische Anforderungen an die Halterung oder Befestigungseinrichtung, die zur gegenseitigen Befestigung der Widerstandsplatten vorgesehen ist, im Vergleich zu einer Anordnung der Widerstandsplatten mit gleich bleibender Ausrichtung.
Vorzugsweise sind sämtliche Widerstandsplatten des Stapels mittels einer gemeinsamen Befestigungseinrichtung aneinander befestigt. Eine derartige Befestigungseinrichtung kann einen einfachen und kostengünstigen Aufbau besitzen, da hauptsächlich lediglich erreicht werden muss, dass die in Längsrichtung auftretenden Ausdehnungskräfte der einen Widerstandsplatte auf die benachbarte bzw. benachbarten (um 90° verdrehte bzw. verdrehten) Widerstandsplatte oder Widerstandsplatten übertragen werden. Aufgrund der inhärenten Stabilität der Widerstandsplatten in Querrichtung, d.h. entlang der Erstreckungsrichtung der Querstege der jeweiligen mäanderförmigen Struktur, können Kräfte in dieser Richtung von einer Widerstandsplatte aufgenommen werden, ohne dass hierfür besondere Anforderungen an die Befestigungseinrichtung gestellt werden müssen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Widerstandsplatten viereckig, mit spitzen oder abgerundeten Ecken. Vorzugsweise sind die Widerstandsplatten rechteckig, insbesondere quadratisch, wobei im Falle ungleicher Seitenlängen die längere Seitenlänge nicht notwendigerweise die vorgenannte Längsrichtung definiert (die allein durch die Erstreckungsrichtung der mäanderförmigen Struktur der Widerstandsplatte bestimmt ist). Bevorzugt ist im Falle derartiger viereckiger Widerstandsplatten zumindest im Bereich einer jeden Ecke eine Befestigungsöffnung zum Aufnehmen eines jeweiligen Befestigungselements vorgesehen. Hierdurch ist eine besonders einfache und gleichwohl stabile Befestigung der Widerstandsplatten aneinander möglich. Vorzugsweise sind die Befestigungsöffnungen der verschiedenen Widerstandsplatten in Flucht zueinander angeordnet. Somit können gemeinsame Befestigungselemente verwendet werden, die durch die fluchtenden Befestigungsöffnungen durchgeführt werden.
Beispielsweise können die Widerstandsplatten des Stapels über Befestigungsstangen aneinander befestigt sein, die durch die Befestigungsöffnungen der Widerstandsplatten geführt sind. Bei den Befestigungsstangen kann es sich um Gewindestangen oder Schrauben handeln. Hierdurch wird auf einfache Weise eine selbsttragende Struktur des Stapels gebildet, ohne dass eine äußere Halterung, beispielsweise in Form eines Käfigs, zum gegenseitigen Befestigen der Widerstandsplatten erforderlich ist.
Vorzugsweise sind die genannten Befestigungselemente, insbesondere die genannten Befestigungsstangen, von den Widerstandsplatten elektrisch isoliert. Dies kann beispielsweise durch aufgesteckte Glimmerrohre erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anordnung der genannten Befestigungsöffnungen und Befestigungselemente bezüglich einer Drehung der jeweiligen Widerstandsplatte um 90° rotationssymmetrisch. Dies bedeutet, dass die Befestigungsöffnungen einer Widerstandsplatte mit den Befestigungsöffnungen einer anderen, hierzu benachbarten Widerstandsplatte auch dann fluchten, wenn die genannte eine Widerstandsplatte um 90° relativ zu der anderen Widerstandsplatte verdreht wird. Hierdurch kann der Leistungswiderstand noch einfacher für andere Anwendungen umkonfiguriert werden, da die Widerstandsplatten auf besonders flexible Weise miteinander kombiniert werden können, und die Widerstandsplatten können als Gleichteile ausgeführt sein.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn wenigstens zwei der Widerstandsplatten wenigstens ein jeweiliges Anschlussmittel zur elektrischen Kontaktierung der Widerstandsplatte aufweist. Dieses Anschlussmittel kann beispielsweise als Öffnung (z.B. Bohrung) oder als eingesteckter, aufgesetzter und/oder angeschweißter Bolzen ausgebildet sein. Falls mehrere oder sämtliche Widerstandsplatten des Stapels mit denselben Anschlussmitteln versehen sind, kann die Anpassung des Leistungswiderstandes an einen erwünschten Widerstandswert auf besonders flexible Weise erfolgen. Beispielsweise kann jede Widerstandsplatte an den beiden Enden der mäanderförmigen Struktur ein Anschlussmittel zur elektrischen Kontaktierung aufweisen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn wenigstens eine der Widerstandsplatten wenigstens ein jeweiliges Verbindungsmittel zum Befestigen eines Isolators aufweist. Bei den genannten Verbindungsmitteln kann es sich beispielsweise um Öffnungen, Schrauben oder Bolzen handeln. Die an der jeweiligen Widerstandsplatte befestigten Isolatoren gestatten ein Anordnen und Befestigen des Leistungswiderstands an einer anderen Struktur, beispielsweise in einem Schaltschrank.
Sofern eine jeweilige Widerstandsplatte mit den genannten Befestigungsöffnungen, Anschlussmitteln und Verbindungsmitteln versehen ist, stehen drei Gruppen von unterschiedlichen mechanischen und/oder elektrischen Mitteln zur Verfügung, die auf einfache Weise mittels desselben Werkzeugs eingebracht werden können (beispielsweise falls es sich um Bohrungen handelt).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwei in Stapelrichtung aufeinander folgende Widerstandsplatten durch jeweilige Abstandshalter voneinander getrennt, wobei die Abstandshalter wahlweise elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgebildet sein können. Die Abstandshalter bewirken einen vorbestimmten Abstand der vorzugsweise planparallel angeordneten Widerstandsplatten relativ zueinander. Somit wird in Stapelrichtung ein jeweiliger Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Widerstandsplatten gebildet, der insbesondere zu Kühlungszwecken genutzt werden kann (Luftkühlung oder Flüssigkeitskühlung). Durch Verwendung separater Abstandshalter kann der jeweilige Abstand zwischen zwei benachbarten Widerstandsplatten in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung flexibel eingestellt werden. Die Abstandshalter können durch Hülsen gebildet sein, die eine besonders gute Luftzirkulation zwischen den Widerstandsplatten und somit eine gute Wärmeabgabe an die Umgebungsluft ermöglichen. Alternativ können auch durchgehende Abstandshalter beispielsweise in Form von Stegen oder Platten vorgesehen sein. Als elektrisch isolierende Materialien kommen insbesondere Keramik, Glimmer, Gummi, Silikon oder Kunststoff in Betracht. Durch entsprechende Auswahl elektrisch isolierender oder elektrisch leitender Abstandshalter kann der Leistungswiderstand eine Parallelschaltung oder eine Reihenschaltung der einzelnen Widerstandsplatten des Stapels bilden, oder auch eine Anzahl von Einzelwiderständen (falls sämtliche Widerstandsplatten voneinander elektrisch isoliert sind).
An den beiden Enden der mäanderförmigen Struktur, d.h. entlang der jeweiligen Längsrichtung gelegen, besitzen die Widerstandsplatten vorzugsweise einen jeweiligen Endanschlusssteg (sogenanntes Terminal), der breiter ausgebildet ist als die Querstege der mäanderförmigen Struktur. Somit können die bereits genannten Befestigungsöffnungen für die Befestigungseinrichtung an den besonders stabilen Endanschlussstegen vorgesehen sein, um die erläuterten Ausdehnungskräfte der jeweiligen benachbarten Widerstandsplatte zuverlässig aufnehmen zu können. Alternativ oder zusätzlich können die genannten Befestigungsöffnungen allerdings auch an den Querstegen vorgesehen sein.
Zusätzlich zu den genannten Endanschlussstegen können die Widerstandsplatten in einem jeweiligen mittleren Bereich wenigstens einen Mittenanschlusssteg aufweisen, der ebenfalls breiter ausgebildet ist als die Querstege. Hierdurch wird die mäanderförmige Struktur der jeweiligen Widerstandsplatte, die den aktiven Bereich des elektrischen Widerstands bildet, in mehrere Segmente unterteilt. Diese Segmente können gleich oder unterschiedlich geformt sein, und sie können einen gleichen oder unterschiedlichen elektrischen Widerstand haben. Ein derartiger Mittenanschlusssteg trägt auch zur Erhöhung der mechanischen Stabilität in Querrichtung bei. An dem Mittenanschlusssteg sind vorzugsweise weitere Befestigungsöffnungen zum Aufnehmen eines jeweiligen Befestigungselements vorgesehen, zusätzlich zu den Befestigungsöffnungen an den Endanschlussstegen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn an dem jeweiligen Mittenanschlusssteg wenigstens ein Anschlussmittel zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen ist (z.B. Öffnung oder Bolzen).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Querstege der mäanderförmigen Struktur einer jeweiligen Widerstandsplatte entlang der zwischen zwei benachbarten Querstegen gebildeten Zwischenräume voneinander elektrisch isoliert, und zwar entweder lediglich abschnittsweise oder auf voller Länge des jeweiligen Zwischenraums. Hierdurch kann unerwünschten Lichtbogenzündungen vorgebeugt werden. Die Deformation der einzelnen Querstege kann aufgrund der magnetischen Wechselwirkung oder auch aufgrund thermischer Ausdehnung oder externer Vibrationen nämlich so stark sein, dass benachbart zueinander angeordnete Querstege sich berühren oder sich zumindest kurzzeitig nahezu kontaktieren. Dieser Effekt kann zur Zündung eines Lichtbogens führen, der den Leistungswiderstand oder die zugeordnete elektrische Anlage beschädigen oder zerstören könnte. Durch eine gegenseitige elektrische Isolierung der Querstege wird dieser Gefahr vorgebeugt, und umgekehrt können die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Querstegen schmal ausgeführt sein, was zu einer erhöhten Stabilität und einer kompakten Bauform beiträgt.
Die gegenseitige elektrische Isolierung der Querstege kann insbesondere durch Isolierstreifen (d.h. elektrisch isolierende streifenförmige Platten) bewerkstelligt werden, die in die Zwischenräume zwischen zwei benachbarte Querstege eingesetzt werden und die insbesondere aus Keramik, Glimmer oder Kunststoff bestehen, beispielsweise aus Polybenzimidazol (PBI). Anstelle derartiger Isolierstreifen kann auch ein Granulat oder ein sonstiger Füllstoff in die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Querstegen eingepresst werden, beispielsweise erhitztes Polybenzimidazol. Alternativ kann auch ein hinreichend ausgehärtetes flüssiges Isoliermaterial zum Einsatz gelangen, das durch Einfüllen, Einspritzen oder Aufschäumen die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Querstegen vollständig oder teilweise ausfüllt, beispielsweise Silikon, Zement oder Beton. Ferner kann ein hinreichend ausgehärtetes flüssiges Isoliermaterial verwendet werden, das die Querstege als Überzug bedeckt, beispielsweise in Form eines dünnen Polybenzimidazol-Films, welcher zusätzlich zu der elektrischen Isolierung einen Schutz vor Feuchtigkeit bildet (Korrosionsschutz).
Eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der einzelnen Widerstandsplatten ergibt sich, wenn die mäanderförmige Struktur einer jeden Widerstandsplatte durch wechselseitige Einschnitte gebildet ist, die vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet sind. Die Einschnitte zwischen benachbarten Querstegen können beispielsweise mittels Laserstrahl, Hochdruckwasserstrahl, einer Säge oder einer Fräse eingebracht werden, insbesondere in demselben Arbeitsgang, in dem auch die jeweilige Widerstandsplatte aus einer größeren Platte ausgeschnitten wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind sämtliche Widerstandsplatten des Stapels, oder sämtliche Widerstandsplatten des Stapels mit Ausnahme einer Grundplatte, identisch zueinander ausgebildet sind, d.h. als Gleichteile. Hierdurch ergibt sich eine besonders kostengünstige Herstellung und Lagerhaltung, und der jeweilige Leistungswiderstand lässt sich auf flexible Weise konfigurieren.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1: zeigt eine Perspektivansicht eines elektrischen Leistungswiderstands.
Fig. 2: zeigt eine Draufsicht einer ersten Widerstandsplatte.
Fig. 3: zeigt eine Draufsicht einer zweiten Widerstandsplatte.
Fig. 4: zeigt eine Draufsicht einer dritten Widerstandsplatte.
Fig. 5: zeigt ein Detail einer Querschnittsansicht.

Der in Fig. 1 dargestellte Leistungswiderstand umfasst einen Stapel von planparallel zueinander angeordneten Widerstandsplatten, nämlich mit einer eine Grundplatte bildenden ersten Widerstandsplatte 11 (Fig. 2), einer zweiten Widerstandsplatte 12 (Fig. 3) und einer dritten Widerstandsplatte 13 (Fig. 4). Die rechteckigen Widerstandsplatten 11, 12, 13 bestehen aus Metall, typischerweise aus Edelstahl oder einer sonstigen geeigneten Legierung, und können abweichend von der Darstellung in Fig. 1 bis 4 auch abgerundete Ecken besitzen. Die Widerstandsplatten 11, 12, 13 sind aneinander befestigt und elektrisch leitend miteinander verbunden, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Eine jede Widerstandsplatte 11, 12, 13 besitzt eine mäanderförmige Struktur, die durch eine Vielzahl von aufeinander folgenden Querstegen 15 gebildet ist. Zueinander benachbarte Querstege 15 sind wechselseitig durch einen schlitzförmigen Zwischenraum 17 voneinander getrennt und mittels eines kurzen Verbindungsstegs 19 miteinander verbunden. Wie in Fig. 4 beispielhaft für die dritte Widerstandsplatte 13 gezeigt ist, erstrecken sich die Querstege 15 entlang einer Querrichtung Q, während die somit gebildete mäanderförmige Struktur der jeweiligen Widerstandsplatte sich senkrecht zu der Orientierung der Querstege 15 und zu der Querrichtung Q erstreckt, nämlich entlang einer Längsrichtung L. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Querstege 15 über die volle Seitenlänge der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13. Anstelle der gezeigten einzigen jeweiligen mäanderförmigen Struktur können die Widerstandsplatten 11, 12, 13 jedoch auch mehrere mäanderförmige Strukturen umfassen, die nebeneinander verlaufen.
Eine jede Widerstandsplatte 11, 12, 13 besitzt an den beiden Enden der mäanderförmigen Struktur einen jeweiligen Endanschlusssteg 21, der breiter ausgebildet ist als die Querstege 15. Ferner besitzt eine jede Widerstandsplatte 11, 12, 13 in einem mittleren Bereich einen Mittenanschlusssteg 23, der ebenfalls breiter ausgebildet ist als die Querstege 15. Der Mittenanschlusssteg 23 unterteilt die mäanderförmige Struktur der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 in zwei aktive Bereiche 25.
Wie die Perspektivansicht gemäß Fig. 1 erkennen lässt, sind die in Stapelrichtung aufeinander folgenden Widerstandsplatten 11, 12, 13 bezogen auf die jeweilige Erstreckungsrichtung der mäanderförmigen Struktur (jeweilige Längsrichtung L gemäß Fig. 4) um 90° zueinander verdreht. Mit anderen Worten ist die zweite Widerstandsplatte 12 relativ zu der ersten Widerstandsplatte 11 innerhalb der Plattenebene um 90° verdreht, und die dritte Widerstandsplatte 13 ist wiederum relativ zu der zweiten Widerstandsplatte 12 innerhalb der Plattenebene um 90° verdreht. Die Orientierung der Querstege 15 zweier benachbarter Widerstandsplatten 11 und 12 bzw. 12 und 13 ist dementsprechend um 90° verdreht.
Eine jede Widerstandsplatte 11, 12, 13 besitzt neun Befestigungsöffnungen 31: Vier Befestigungsöffnungen 31 sind im Bereich der Ecken der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 vorgesehen. Eine jeweilige weitere Befestigungsöffnung 31 ist in einem mittleren Bereich der Endanschlussstege 21 vorgesehen. Schließlich besitzt auch der jeweilige Mittenanschlusssteg 23 drei Befestigungsöffnungen 31, nämlich an den beiden Enden und in einem mittleren Bereich. Hierdurch ergibt sich eine Matrix von 3 x 3 Befestigungsöffnungen 31.
Die jeweiligen Befestigungsöffnungen 31 der drei Widerstandsplatten 11, 12, 13 sind in Flucht zueinander angeordnet und dienen zum Aufnehmen einer gemeinsamen Befestigungseinrichtung, die mehrere den drei Widerstandsplatten 11, 12, 13 gemeinsame Befestigungselemente 33 umfasst. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich sechs Befestigungselemente 33 vorgesehen, d.h. drei Befestigungsöffnungen 31 der jeweiligen Widerstandsplatten 11, 12, 13 bleiben ungenutzt. Die Befestigungselemente 33 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Sechskantschrauben ausgebildet, die mit Sechskantmuttern 35 zusammenwirken, um den Stapel von Widerstandsplatten 11, 12, 13 zusammenzuhalten.
Hierbei sorgen Abstandshalter dafür, dass die Widerstandsplatten 11, 12, 13 beabstandet voneinander angeordnet sind. Zum einen sind elektrisch isolierende Abstandshalter 37 vorgesehen, beispielsweise Glimmerplättchen mit einer Durchtrittsöffnung für das jeweilige Befestigungselement 33. Zum anderen sorgen elektrisch leitende Abstandshalter 39 (z.B. Metallhülsen) dafür, dass ein Endanschlusssteg 21 einer Widerstandsplatte mit einem Endanschlusssteg 21 einer anderen Widerstandsplatte 11, 12, 13 elektrisch leitend verbunden wird.
Zusätzlich zu den genannten Befestigungsöffnungen 31 sind an einem Endanschlusssteg 21 der ersten Widerstandsplatte 11 und an einem Endanschlusssteg 21 der dritten Widerstandsplatte 13 Anschlussmittel vorgesehen, die zur elektrischen Kontaktierung des Leistungswiderstandes mit der zugeordneten elektrischen Anlage dienen. Die jeweiligen Anschlussmittel umfassen eine Anschlussöffnung 41 (Fig. 2 und 4), in die ein Anschlussbolzen 43 eingesetzt ist (Fig. 1). An dem jeweiligen Anschlussbolzen 43 kann beispielsweise ein Kabelschuh befestigt werden (nicht gezeigt). Derartige Anschlussmittel (Anschlussöffnung 41 mit Anschlussbolzen 43) können auch an dem Mittenanschlusssteg 23 zumindest der dritten Widerstandsplatte 13 vorgesehen sein, um den Widerstandswert des gezeigten Leistungswiderstandes noch flexibler anpassen zu können und den Leistungswiderstand als Spannungsteiler nutzen zu können.
An der ersten Widerstandsplatte 11 sind ferner Verbindungsmittel zum Befestigen eines Isolators vorgesehen, um den Leistungswiderstand an einer zugeordneten Tragestruktur (z.B. in einem Schaltschrank) befestigen zu können. Diese Verbindungsmittel umfassen sechs Verbindungsöffnungen 45 (Fig. 2), in die eine jeweilige Verbindungsschraube 47 eingeführt ist, welche mit einem jeweiligen Isolatorblock 49 verschraubt ist (Fig. 1).
Fig. 5 zeigt eine Detailansicht des Leistungswiderstandes gemäß Fig. 1 im Querschnitt. Es ist zu erkennen, dass das Befestigungselement 33, also die Sechskantschraube, von einem Glimmerrohr 51 umgeben ist, welches die Befestigungsöffnungen 31 der Widerstandsplatten 11, 12, 13 ebenfalls durchdringt und die Sechskantschraube somit von den Widerstandsplatten 11, 12, 13 elektrisch isoliert.
Der in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Leistungswiderstand besitzt einen einfa- ' chen Aufbau und lässt sich in kostengünstiger Weise herstellen. Die Widerstandsplatten 11, 12, 13 können aus größeren Platten geschnitten werden, wobei zugleich die Zwischenräume 17 als Einschnitte eingebracht werden können, um die Querstege 15 der jeweiligen mäanderförmigen Struktur zu bilden. Die Befestigungsöffnungen 31, die Anschlussöffnungen 41 und die Verbindungsöffnungen 45 können auf einfache Weise als Bohrungen ausgeführt sein. Durch geeignete Auswahl des Materials, der Größe und der Dicke der Widerstandsplatten 11, 12, 13, der Anzahl der Querstege 15 und Zwischenräume 17 sowie der Breite der Querstege 15 kann der erwünschte Widerstandswert der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 eingestellt werden. Hierbei kann grundsätzlich jedes beliebige Verhältnis von Breite der Querstege 15 zu Dicke der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 realisiert werden, beispielsweise das Verhältnis eins (d.h. quadratischer Querschnitt). Es ist auch möglich, die Widerstandsplatten 11, 12, 13 durch Stanzen herzustellen, wobei dann allerdings größere Verhältnisse von Stegbreite zu Plattendicke vorzusehen sind.
Der Leistungswiderstand kann flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, beispielsweise indem die Anzahl der Widerstandsplatten 11, 12, 13 des Stapels geändert wird, oder indem durch Änderung der Anordnung der elektrisch isolierenden Abstandshalter 37 und der elektrisch leitenden Abstandshalter 39 wahlweise eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung verwirklicht wird. Zusätzlich kann der Leistungswiderstand aufgrund der Unterteilung in zwei aktive Bereiche 25 durch den Mittenanschlusssteg 23 der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 als Spannungsteiler genutzt werden. Falls der Spannungsabfall an dem Leistungswiderstand oder an Teilen des Leistungswiderstands gemessen wird, kann der Leistungswiderstand als Stromsensor genutzt werden. Der Widerstandswert des Leistungswiderstands kann auf einfache Weise mittels einer elektrisch leitenden Brücke abgeglichen werden, die beispielsweise zwei Querstege 15 über einen Zwischenraum 17 hinweg verbindet (z.B. durch Klemmen oder Schweißen).
Durch das in Fig. 1 gezeigte gegenseitige Verspannen der Widerstandsplatten 11, 12, 13 zu einem Stapel mittels der Befestigungselemente 33 wird auf einfache Weise eine stabile, selbsttragende Struktur geschaffen. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass die Widerstandsplatten 11, 12, 13 entlang der Stapelrichtung jeweils um 90° zueinander verdreht sind. Die durch den Stromfluss in den Querstegen 15 erzeugten magnetischen Abstoßungskräfte führen nämlich zu Ausdehnungskräften, die senkrecht zu der Orientierung der Querstege 15 gerichtet sind (entlang der jeweiligen Längsrichtung L gemäß Fig. 4). Diese Ausdehnungskräfte können über die Befestigungselemente 33 von den relativ breiten Endanschlussstegen 21 (und gegebenenfalls dem Mittenanschlusssteg 23) der jeweiligen benachbarten Widerstandsplatte 11, 12, 13 aufgenommen werden. Die genannten Ausdehnungskräfte müssen also nicht von einer äußeren tragenden Struktur aufgenommen werden, und es ist lediglich darauf zu achten, dass die Befestigungselemente 33 (z.B. Sechskantschrauben) ausreichend stark dimensioniert sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Raster der 3 x 3 Befestigungsöffnungen 31 der drei Widerstandsplatten 11, 12, 13 bezüglich einer Drehung der jeweiligen Widerstandsplatte 11, 12, 13 um 90° rotationssymmetrisch. Hierdurch kann der Leistungswiderstand noch einfacher für andere Anwendungen umkonfiguriert werden, da somit mehrere zur Verfügung stehende Typen von Widerstandsplatten auf besonders flexible Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere ist es hierdurch auch möglich, für benachbarte Widerstandsplatten eines Stapels Gleichteile zu verwenden, wodurch sich der Herstellungs- und Lagerhaltungsaufwand verringert. Alternativ hierzu kann jedoch eine nicht-rotationssymmetrische Anordnung der Befestigungsöffnungen 31 vorgesehen sein, um hierdurch eine Richtungskodierung zu verwirklichen und zu gewährleisten, dass die einzelnen Widerstandsplatten 11, 12, 13 lediglich in einer einzigen vorbestimmten Ausrichtung relativ zueinander montiert werden können. Hierdurch kann also auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die um 90° zueinander verdrehte Ausrichtung der jeweiligen Erstreckungsrichtung der mäanderförmigen Struktur benachbarter Widerstandsplatten 11, 12, 13 stets beibehalten wird.
Zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist schließlich anzumerken, dass die Zwischenräume 17 zwischen benachbarten Querstegen 15 auch noch vollständig oder teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt werden können. Dieses Füllmaterial kann als Abstandshalter zwischen benachbarten Querstegen 15 dienen und eine unerwünschte Zündung von Lichtbögen zuverlässig verhindern, die entstehen könnten, falls benachbarte Querstege 15 sich aufgrund magnetischer Wechselwirkung, thermischer Effekte und/oder äußerer Vibrationen zu sehr annähern.

Bezugszeichenliste

11: erste Widerstandsplatte
12: zweite Widerstandsplatte
13: dritte Widerstandsplatte
15: Quersteg
17: Zwischenraum
19: Verbindungssteg
21: Endanschlusssteg
23: Mittenanschlusssteg
25: aktiver Bereich
31: Befestigungsöffnung
33: Befestigungselement
35: Sechskantmutter
37: elektrisch isolierender Abstandshalter
39: elektrisch leitender Abstandshalter
41: Anschlussöffnung
43: Anschlussbolzen
45: Verbindungsöffnung
47: Verbindungsschraube
49: Isolatorblock
51: Glimmerrohr
L: Längsrichtung
Q: Querrichtung

Claims

Elektrischer Leistungswiderstand, der einen Stapel von mehreren Widerstandsplatten (11, 12, 13) aus Metall aufweist, wobei jede Widerstandsplatte wenigstens eine mäanderförmige Struktur aufweist, die durch eine Vielzahl von wechselseitig miteinander verbundenen Querstegen (15) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Stapelrichtung aufeinander folgende Widerstandsplatten (11, 12, 13) um 90° zueinander verdreht sind.
Leistungswiderstand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sämtliche Widerstandsplatten (11, 12, 13) des Stapels mittels einer gemeinsamen Befestigungsreinrichtung aneinander befestigt sind.
Leistungswiderstand nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Widerstandsplatten (11, 12, 13) viereckig sind, wobei im Bereich einer jeden Ecke eine Befestigungsöffnung (31) zum Aufnehmen eines jeweiligen Befestigungselements (33) vorgesehen ist.
Leistungswiderstand nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Widerstandsplatten (11, 12, 13) über Befestigungsstangen aneinander befestigt sind, die durch die Befestigungsöffnungen (31) der Widerstandsplatten geführt sind.
Leistungswiderstand nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Befestigungselemente (33) von den Widerstandsplatten (11, 12, 13) elektrisch isoliert sind.
Leistungswiderstand nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anordnung der Befestigungsöffnungen (31) und Befestigungselemente (33) bezüglich einer Drehung der jeweiligen Widerstandsplatte (11, 12, 13) um 90° rotationssymmetrisch ist.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens zwei der Widerstandsplatten (11, 13) wenigstens ein jeweiliges Anschlussmittel (41, 43) zur elektrischen Kontaktierung aufweist.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine der Widerstandsplatten (11) wenigstens ein jeweiliges Verbindungsmittel (45, 47) zum Befestigen eines Isolators (49) aufweist.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei in Stapelrichtung aufeinander folgende Widerstandsplatten (11, 12, 13) durch Abstandshalter (37, 39) voneinander getrennt sind, wobei die Abstandhalter wahlweise elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgebildet sind.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Widerstandsplatten (11, 12, 13) an den beiden Enden der mäanderförmigen Struktur einen jeweiligen Endanschlusssteg (21) aufweisen, der breiter ausgebildet ist als die Querstege (15).
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Widerstandsplatten (11, 12, 13) in einem mittleren Bereich wenigstens einen Mittenanschlusssteg (23) aufweisen, der breiter ausgebildet ist als die Querstege (15).
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querstege (15) entlang der zwischen zwei benachbarten Querstegen gebildeten Zwischenräume (17) abschnittsweise oder auf voller Länge voneinander elektrisch isoliert sind.
Leistungswiderstand nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Querstege (15) entlang der Zwischenräume (17) durch streifenförmige Einsätze, durch einen eingepressten, gegossenen, gespritzten oder geschäumten Füllstoff, oder durch einen Überzug voneinander elektrisch isoliert sind.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mäanderförmige Struktur einer jeden Widerstandsplatte (11, 12, 13) durch wechselseitige Einschnitte gebildet ist.
Leistungswiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sämtliche Widerstandsplatten des Stapels, oder sämtliche Widerstandsplatten des Stapels mit Ausnahme einer Grundplatte, identisch zueinander ausgebildet sind.