WO2009027188A1 - Ptc-apparatus - Google Patents

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WO2009027188A1
WO2009027188A1 PCT/EP2008/060296 EP2008060296W WO2009027188A1 WO 2009027188 A1 WO2009027188 A1 WO 2009027188A1 EP 2008060296 W EP2008060296 W EP 2008060296W WO 2009027188 A1 WO2009027188 A1 WO 2009027188A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ptc
reference temperature
arrangement
heating elements
curve
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/060296
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Kahr
Jan Ihle
Original Assignee
Epcos Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos Ag filed Critical Epcos Ag
Publication of WO2009027188A1 publication Critical patent/WO2009027188A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to a PTC arrangement, in which the usual electrical components for current peaks to be reduced when switching.
  • a PTC heating coil is known in which the individual heating modules have different resistance values and can be controlled separately from one another.
  • An object to be solved is to provide an array of PTC elements having a small difference between inrush current and operating current.
  • the PTC arrangement has several PTC elements. Of these PTC elements, at least a first part has a first reference temperature T Re fi different from at least a second reference temperature T Re f2 of the remaining PTC elements in that T Re f2 is greater than T Re fi.
  • the reference temperature of a PTC element is approximately equal to the temperature at which twice the minimum resistance value is reached.
  • approximately half of the PTC elements have a first reference temperature.
  • the remaining PTC elements of the assembly have a second reference temperature that is higher than the first reference temperature.
  • the difference between the first reference temperature and the second reference temperature is preferably at least 10 ° C. At a smaller difference, the effect achieved by the arrangement is smaller or disappears when the difference is too small.
  • the number of PTC elements having the second higher reference temperature is approximately equal to the number of PTC elements having the first lower reference temperature.
  • the PTC elements having the higher second reference temperature and the PTC elements having the lower first reference temperature are preferably arranged in alternating order.
  • the alternating order of PTC elements with high and low reference temperatures results in optimal distribution of the PTC elements so that there are no large local areas with uneven heat development.
  • the alternating sequence ensures the most uniform heating possible.
  • the inrush current is the current that is applied to the PTC elements at power-up
  • the operating current is the current that is applied to the PTC elements as the device continues to turn on.
  • the best possible ratio of inrush current to operating current is thus achieved.
  • the ratio of the number of PTC elements shifts in favor of the PTC elements with a higher reference temperature or in favor of the PTC elements with a lower reference temperature the ratio of PTC elements with high reference temperature to PTC elements with low reference temperature is not more at the optimum, which increases the difference between turn-on and operating current.
  • An uneven distribution of high reference temperature PTC elements and low reference temperature PTC elements increases the inrush current of the device.
  • the inrush current is significantly greater than the operating current applied in the further course of time, so that in many applications undesirable current peaks occur when switching on. Due to the current peaks, the electrical feeds and thus the line cross-sections, or additional components for control must be designed much stronger, resulting in significant additional costs.
  • the above-described arrangement of PTC elements with high and low reference temperature a difference between the turn-on and operating current is achieved, which is lower than in an arrangement in which all PTC elements have the same reference temperature.
  • the inrush current is greater than or equal to the operating current.
  • the inrush current is preferably equal to or at least approximately as large as the operating current.
  • inrush current and operating current Due to the smaller difference between inrush current and operating current, a higher power dissipation can be achieved using the arrangement of high and low reference temperature PTC elements. Due to the smaller difference between inrush current and operating current, a higher operating current is preferably achieved with the same starting power.
  • the power extraction of an array of PTC elements is equivalent to the electrical power required for the amount of heat generated in the operating state.
  • the switch-on power is the electrical power that occurs during the switch-on process. It is equivalent to the amount of heat necessary to bring the assembly from ambient temperature to operating temperature.
  • the described arrangement with PTC Elements with high and low reference temperature preferably a reduced inrush current at the same operating current.
  • the arrangement can be made with PTC elements with high and low reference temperature with a smaller number of components, while still achieving the same residual electrical power.
  • the electrical residual power refers to the power that emits the device after switching on heat. Due to the reduced number of PTC elements, the inrush current can be significantly reduced. By balanced mixing of PTC elements with different reference temperature, the inrush current can be significantly reduced. In comparison to an arrangement consisting only of PTC elements with a lower reference temperature, the number of PTC elements used can be reduced to approximately 80% in order to achieve the same residual power.
  • the PTC arrangement is arranged in an electrically non-conductive positioning frame having a plurality of cavities.
  • the PTC heating elements are arranged in the cavities, wherein the PTC heating elements are fastened with at least one flat electrical conductor.
  • the flat electrical conductor is preferably applied to the positioning frame.
  • the flat electrical conductor is glued to the positioning frame, so that each individual cavity is sealed moisture-proof.
  • the planar electrical conductor is not glued to the PTC heating elements, so that they are flexible in the cavities in the lateral direction.
  • FIG. 1 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements each having a different reference temperature and 80% of the number of PTC elements in comparison with a PTC element. Arrangement with PTC elements with the same reference temperature when measured at 25 ° C. ambient temperature.
  • FIG. 2 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement as in FIG. 1 during a measurement at 0 ° C. ambient temperature.
  • Figure 3 shows the time course of the current consumption of a PTC device as in Figure 1, when measured at -20 0 C ambient temperature.
  • Figure 4 shows the time course of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements each having a different reference temperature for the same number of PTC elements in comparison with a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature in a measurement at 25 0 C ambient temperature.
  • FIG. 5 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement as in FIG. 4 during a measurement at 0 ° C. ambient temperature.
  • Figure 6 shows the time course of the current consumption of a PTC device as in Figure 4, when measured at -20 0 C ambient temperature.
  • FIG. 7 shows a schematic exploded view of the PTC arrangement in a positioning frame in three-dimensional representation
  • FIG. 8 shows an exemplary arrangement of the PTC elements with different reference temperature.
  • FIG. 1 shows a time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 18.1 A.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature.
  • the curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 16.9 A.
  • the inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A.
  • the operating current after 60 s is 1.2A higher in the curve 10a compared to curve 10b.
  • the measurement was
  • the reference temperature for this and the following measurements in Figures 2 to 6 were 140 0 C and 170 0 C in an array of PTC elements with different reference temperature, or at 140 0 C in an arrangement with the same PTC elements with the same reference temperature.
  • the applied voltage was 13.5 V for each measurement with a resistance of the PTC elements of 8.2 ⁇ 0.3 ohms.
  • a resistance of the PTC elements 8.2 ⁇ 0.3 ohms.
  • FIG. 2 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 20.9 A.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature.
  • the curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 19.7 A.
  • the inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A.
  • the operating current after 60 s is 1.2A higher in the curve 10a compared to curve 10b.
  • the measurement was carried
  • FIG. 3 shows a time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC Arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 22.8 A.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A.
  • the curve drops to an operating current of 22.8 A.
  • the inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A.
  • the operating current after 60 s is identical to the curve 10b in the curve 10a.
  • the measurement was performed at a constant ambient temperature -20 0 C.
  • the curves 10a for a PTC arrangement in which PTC elements with a high and a low reference temperature are used exhibit a lower inrush current and after 60 s a somewhat higher operating current than the curves 10b.
  • the lower inrush current is achieved by the smaller number of PTC elements in a PTC arrangement using high and low reference temperature PTC elements.
  • FIG. 4 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature.
  • PTC arrangements in which the area is identical are used both in the two illustrated curves 10 and 10b.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.3 A. In the further course of time, the curve sinks to an operating current of 17.5 A from.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature.
  • the curve 10b has its maximum of the inrush current as the curve 10a at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 15.6 A.
  • the inrush current of the curve 10a is identical to the curve 10b.
  • the operating current after 60 seconds is 1.1A higher in the curve 10a compared to curve 10b.
  • the measurement was carried out at a constant 25 ° C. ambient temperature.
  • FIG. 5 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature.
  • PTC arrangements are used both in the two illustrated curves 10 and 10b in which the surface is identical.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.3 A.
  • the curve drops to an operating current of 21.3 A.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature.
  • the curve 10b has its maximum of the inrush current as well as the curve 10a at 30.3 A.
  • the curve drops to an operating current of 19.1 A.
  • the inrush current of the curve 10a is identical to the curve 10b.
  • the operating current after 60 seconds is 1.4A higher in the curve 10a compared to curve 10b.
  • the measurement was carried out at a constant 0 0 C ambient temperature.
  • FIG. 6 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements.
  • the curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared with FIGS. 1 to 3, PTC arrangements in which the area is identical are used in both illustrated curves 10 and 10b.
  • the curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.9 A. In the further course of time, the curve sinks to an operating current of 26.3 A from.
  • the curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature.
  • the curve 10b has its maximum of the inrush current slightly lower than the curve 10a at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 22.5 A.
  • the operating current after 60 s is 3.8 A higher in curve 10a compared to curve 10b.
  • the measurement was performed at a constant ambient temperature -20 0 C.
  • the curves 10a for a PTC arrangement in which PTC elements with a high and low reference temperature are used exhibit an approximately identical inrush current and after 60 s a slightly higher operating current than curves 10b. Since in the two, in the curves 10a and 10b shown PTC arrangement used the same number of PTC elements and the inrush current is approximately equal.
  • FIG. 7 shows a three-dimensional exploded view of the heating module.
  • the positioning frame 2 of the heating module has a plurality of cavities 3, which are preferably distributed uniformly over the entire length of the positioning frame 2.
  • the cavities 3 serve to receive a plurality of PTC heating elements 1.
  • the cavities 3 preferably have a rectangular shape.
  • the PTC heating elements 1 preferably also have a rectangular shape.
  • the circumference of the PTC heating elements 1 is preferably slightly smaller than the circumference of the cavity 3.
  • the PTC heating elements 1 thus have no contact with the edge region of the cavities 3, so that the PTC heating elements Ia, Ib within the cavity 3 in lateral Direction are movable.
  • planar electrical conductors 4 are applied on both sides.
  • the sheet-like electrical conductors 4 are preferably applied to the planar surfaces of the positioning frame 2 via a bond.
  • the positioning frame 2 has on both sides a narrow web 5, which serves to guide the flat electrical conductor 4.
  • the width of the planar electrical conductor 4 corresponds approximately to the width of the free planar surface of the positioning frame 2 between the webs arranged on both sides 5.
  • FIG. 8 shows a partial view of the positioning frame 2 from above.
  • the cavities 3 are distributed uniformly over the entire length of the positioning frame 2.
  • the positioning frame 2 has a narrow web 5 on both sides on the edge.
  • the PTC heating elements Ia with high Reference temperature Tl and the PTC heating elements Ib with low reference temperature T2 are arranged alternately in the cavities 3 of the positioning frame 2.
  • the alternating order of PTC elements with high and low reference temperatures results in optimal distribution of the PTC elements so that there are no large local areas with uneven heat development.
  • the alternating sequence ensures the most uniform heating possible.
  • the invention is not limited to these. It is in principle possible to use a different shape of the positioning frame for the arrangement or to arrange the elements in a staggered position to each other. The invention is not limited to the number of schematically illustrated elements.

Abstract

A PTC apparatus is specified with several PTC heating elements (1a, 1b), wherein one first part of the PTC heating elements (1a) has a first reference temperature (T1) which differs from a second reference temperature (T2) of the remaining PTC heating elements (1b) of the apparatus.

Description

PTC-Anordnung PTC device
Die Erfindung betrifft eine PTC-Anordnung, bei der die für elektrische Bauteile üblichen Stromspitzen beim Einschalten reduziert werden sollen.The invention relates to a PTC arrangement, in which the usual electrical components for current peaks to be reduced when switching.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 042 560 Al ist ein PTC- Heizregister bekannt, bei dem die einzelnen Heizmodule unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen und getrennt voneinander ansteuerbar sind.From the document DE 10 2005 042 560 A1, a PTC heating coil is known in which the individual heating modules have different resistance values and can be controlled separately from one another.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung von PTC-Elementen anzugeben, die eine geringe Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom aufweisen.An object to be solved is to provide an array of PTC elements having a small difference between inrush current and operating current.
Diese Aufgabe wird durch eine PTC-Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst .This object is achieved by a PTC arrangement according to claim 1.
Die PTC-Anordnung weist mehrere PTC-Elemente auf. Von diesen PTC-Elementen weist mindestens ein erster Teil eine erste Referenztemperatur TRefi auf, die sich von wenigstens einer zweiten Referenztemperatur TRef2 der restlichen PTC-Elemente dadurch unterscheidet, dass TRef2 größer als TRefi ist.The PTC arrangement has several PTC elements. Of these PTC elements, at least a first part has a first reference temperature T Re fi different from at least a second reference temperature T Re f2 of the remaining PTC elements in that T Re f2 is greater than T Re fi.
Die Referenztemperatur eines PTC-Elements entspricht in etwa der Temperatur, bei der der doppelte kleinste Widerstandswert erreicht wird.The reference temperature of a PTC element is approximately equal to the temperature at which twice the minimum resistance value is reached.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen ungefähr die Hälfte der PTC-Elemente eine erste Referenztemperatur auf. Die restlichen PTC-Elemente der Anordnung weisen eine zweite Referenztemperatur auf, die höher ist als die erste Referenztemperatur .In a preferred embodiment, approximately half of the PTC elements have a first reference temperature. The remaining PTC elements of the assembly have a second reference temperature that is higher than the first reference temperature.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Differenz zwischen der ersten Referenztemperatur und der zweiten Referenztemperatur vorzugsweise bei mindestens 10 0C. Bei einer geringeren Differenz ist der durch die Anordnung erzielte Effekt geringer beziehungsweise verschwindet bei zu kleiner Differenz vollständig.In a preferred embodiment, the difference between the first reference temperature and the second reference temperature is preferably at least 10 ° C. At a smaller difference, the effect achieved by the arrangement is smaller or disappears when the difference is too small.
Bevorzugt entspricht die Anzahl der PTC-Elemente mit der zweiten höheren Referenztemperatur in etwa der Anzahl der PTC-Elemente mit der ersten niedrigeren Referenztemperatur.Preferably, the number of PTC elements having the second higher reference temperature is approximately equal to the number of PTC elements having the first lower reference temperature.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die PTC-Elemente mit der höheren zweiten Referenztemperatur und die PTC- Elemente mit der niedrigeren ersten Referenztemperatur bevorzugt in abwechselnder Reihenfolge angeordnet. Durch die abwechselnde Reihenfolge von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur wird eine optimale Verteilung der PTC-Elemente erreicht, sodass keine größeren lokalen Bereiche mit ungleichmäßiger Wärmeentwicklung entstehen. Durch die abwechselnde Reihenfolge kann eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erreicht werden.In a preferred embodiment, the PTC elements having the higher second reference temperature and the PTC elements having the lower first reference temperature are preferably arranged in alternating order. The alternating order of PTC elements with high and low reference temperatures results in optimal distribution of the PTC elements so that there are no large local areas with uneven heat development. The alternating sequence ensures the most uniform heating possible.
Bei elektrischen Bauteilen treten beim Einschalten unerwünschte Stromspitzen auf. Aufgrund der Stromspitzen müssen die elektrischen Zuführungen und damit die Leitungsquerschnitte, beziehungsweise zusätzliche Komponenten zur Steuerung wesentlich stärker ausgelegt werden, was zu erheblichen Mehrkosten führt. Durch die Anordnung von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur kann eine geringe Differenz zwischen dem Einschaltstrom und dem Betriebsstrom erreicht werden. Der Einschaltstrom ist der Strom, der beim Einschalten an den PTC-Elementen anliegt und der Betriebsstrom ist der Strom, der nach dem Einschalten im weiteren zeitlichen Verlauf an den PTC-Elementen anliegt. Im Gegensatz zu einer Anordnung mit PTC-Elementen, bei der alle PTC-Elemente die gleiche Referenztemperatur aufweisen, wird somit ein möglichst optimales Verhältnis von Einschaltstrom zu Betriebsstrom erreicht. Verschiebt sich das Verhältnis der Anzahl der PTC-Elemente zu Gunsten der PTC-Elemente mit höherer Referenztemperatur bzw. zu Gunsten der PTC-Elemente mit niedriger Referenztemperatur, so ist das Verhältnis von PTC-Elementen mit hoher Referenztemperatur zu PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur nicht mehr im Optimum, wodurch sich die Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom erhöht. Bei einer ungleichen Verteilung von PTC-Elementen mit hoher Referenztemperatur und PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur erhöht sich der Einschaltstrom der Anordnung.When electrical components occur when switching on unwanted current peaks. Due to the current peaks, the electrical feeds and thus the line cross-sections, or additional components for control must be designed much stronger, resulting in significant additional costs. By arranging high and low reference temperature PTC elements, a small difference between the inrush current and the operating current can be achieved. The inrush current is the current that is applied to the PTC elements at power-up, and the operating current is the current that is applied to the PTC elements as the device continues to turn on. In contrast to an arrangement with PTC elements, in which all PTC elements have the same reference temperature, the best possible ratio of inrush current to operating current is thus achieved. If the ratio of the number of PTC elements shifts in favor of the PTC elements with a higher reference temperature or in favor of the PTC elements with a lower reference temperature, the ratio of PTC elements with high reference temperature to PTC elements with low reference temperature is not more at the optimum, which increases the difference between turn-on and operating current. An uneven distribution of high reference temperature PTC elements and low reference temperature PTC elements increases the inrush current of the device.
Bei einer herkömmlichen Anordnungen von PTC-Elementen mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur ist der Einschaltstrom wesentlich größer als der im weiteren zeitlichen Verlauf anliegende Betriebsstrom, so dass bei vielen Anwendungen unerwünschte Stromspitzen beim Einschalten auftreten. Aufgrund der Stromspitzen müssen die elektrischen Zuführungen und damit die Leitungsquerschnitte, beziehungsweise zusätzliche Komponenten zur Steuerung wesentlich stärker ausgelegt werden, was zu erheblichen Mehrkosten führt. Durch die oben beschriebene Anordnung von PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur wird eine Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom erreicht, die geringer ist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC-Elemente die gleiche Referenztemperatur aufweisen.In a conventional arrangements of PTC elements with PTC elements with the same reference temperature, the inrush current is significantly greater than the operating current applied in the further course of time, so that in many applications undesirable current peaks occur when switching on. Due to the current peaks, the electrical feeds and thus the line cross-sections, or additional components for control must be designed much stronger, resulting in significant additional costs. The above-described arrangement of PTC elements with high and low reference temperature, a difference between the turn-on and operating current is achieved, which is lower than in an arrangement in which all PTC elements have the same reference temperature.
Bevorzugt ist der Einschaltstrom größer oder gleich dem Betriebsstrom. Durch die oben beschriebene Anordnung von PTC- Elementen mit hoher Referenztemperatur und PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur ist es möglich, den Einschaltstrom annähernd an den Betriebsstrom anzugleichen, so dass der Einschaltstrom bevorzugt gleich groß, oder zumindest annähernd so groß wie der Betriebsstrom ist.Preferably, the inrush current is greater than or equal to the operating current. By the above-described arrangement of PTC elements with high reference temperature and PTC elements with low reference temperature, it is possible to approximate the inrush current approximately to the operating current, so that the inrush current is preferably equal to or at least approximately as large as the operating current.
Durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom kann bei Verwendung der Anordnung von PTC- Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur eine höhere Leistungsauskopplung erreicht werden. Durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom wird vorzugsweise ein höherer Betriebsstrom bei gleicher Einschaltleistung erreicht.Due to the smaller difference between inrush current and operating current, a higher power dissipation can be achieved using the arrangement of high and low reference temperature PTC elements. Due to the smaller difference between inrush current and operating current, a higher operating current is preferably achieved with the same starting power.
Die Leistungsauskopplung einer Anordnung von PTC-Elementen ist für die im Betriebszustand erzeugte Wärmemenge äquivalent zu der dazu benötigten elektrischen Leistung.The power extraction of an array of PTC elements is equivalent to the electrical power required for the amount of heat generated in the operating state.
Die Einschaltleistung ist die elektrische Leistung, die während des Einschaltvorgangs auftritt. Sie ist äquivalent zu der Wärmemenge, die notwendig ist, um die Anordnung von der Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur zu bringen.The switch-on power is the electrical power that occurs during the switch-on process. It is equivalent to the amount of heat necessary to bring the assembly from ambient temperature to operating temperature.
Gegenüber einer Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur weist die beschriebene Anordnung mit PTC- Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur vorzugsweise einen reduzierten Einschaltstrom bei gleich bleibendem Betriebsstrom auf.Compared to an arrangement with PTC elements with the same reference temperature, the described arrangement with PTC Elements with high and low reference temperature preferably a reduced inrush current at the same operating current.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur mit einer geringeren Bestückungsanzahl erfolgen, wobei weiterhin die gleiche elektrische Restleistung erzielt wird. Die elektrische Restleistung bezeichnet die Leistung die die Anordnung nach dem Einschalten an Wärme abgibt. Durch die verringerte Anzahl an PTC-Elementen kann der Einschaltstrom wesentlich verringert werden. Durch die ausgewogene Mischbestückung con PTC-Elementen mit unterschiedlicher Bezugstemperatur kann der Einschaltstrom wesentlich verringert werden. Im Vergleich zu einer Anordnung bestehend nur aus PTC-Elementen mit geringerer Referenztemperatur kann zum Erreichen der gleichen Restleistung die Anzahl der eingesetzten PTC-Elemente auf zirka 80 % reduziert werden.In a preferred embodiment, the arrangement can be made with PTC elements with high and low reference temperature with a smaller number of components, while still achieving the same residual electrical power. The electrical residual power refers to the power that emits the device after switching on heat. Due to the reduced number of PTC elements, the inrush current can be significantly reduced. By balanced mixing of PTC elements with different reference temperature, the inrush current can be significantly reduced. In comparison to an arrangement consisting only of PTC elements with a lower reference temperature, the number of PTC elements used can be reduced to approximately 80% in order to achieve the same residual power.
Es wird somit die Anzahl der PTC-Elemente und somit auch die Gesamtoberfläche der PTC-Elemente reduziert. In Heizanwendungen, bei denen die Elemente einen thermischen und elektrischen Kontakt zu einem Metallstreifen aufweisen, wie sie in Heizregistern zu finden sind, ist die Fläche des gesamten Heizregisters und somit auch die Fläche für den Wärmeübergang gleich.This reduces the number of PTC elements and thus the total surface area of the PTC elements. In heating applications in which the elements have thermal and electrical contact with a metal strip as found in heating coils, the area of the entire heating coil, and thus also the area of heat transfer, is the same.
Der Einschaltstrom ist somit aufgrund der reduzierten Anzahl und der unterschiedlichen Referenztemperatur geringer, als bei einer Anordnung bestehend nur aus PTC-Elementen mit geringerer Referenztemperatur. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die PTC-Anordnung in einem elektrisch nicht leitenden Positionierrahmen mit mehreren Kavitäten angeordnet. Die PTC-Heizelemente sind in den Kavitäten angeordnet, wobei die PTC-Heizelemente mit wenigstens einem flächigen elektrischen Leiter befestigt sind. Der flächige elektrische Leiter ist bevorzugt auf dem Positionierrahmen aufgebracht. Bevorzugt ist der flächige elektrische Leiter auf dem Positionierrahmen aufgeklebt, sodass jede einzelne Kavität feuchtigkeitsdicht verschlossen ist. Der flächige elektrische Leiter ist nicht mit den PTC- Heizelementen verklebt, sodass diese in den Kavitäten in lateraler Richtung flexibel sind. Durch die bevorzugt beidseitige Abdeckung der PTC-Heizelemente mittels flächiger elektrischer Leiter ist eine spannungsfreie mechanische Befestigung und Kontaktierung möglich, wobei eine gleichzeitig eine größtmögliche Flexibilität erreicht wird.The inrush current is thus lower due to the reduced number and the different reference temperature than in an arrangement consisting only of PTC elements with a lower reference temperature. In a preferred embodiment, the PTC arrangement is arranged in an electrically non-conductive positioning frame having a plurality of cavities. The PTC heating elements are arranged in the cavities, wherein the PTC heating elements are fastened with at least one flat electrical conductor. The flat electrical conductor is preferably applied to the positioning frame. Preferably, the flat electrical conductor is glued to the positioning frame, so that each individual cavity is sealed moisture-proof. The planar electrical conductor is not glued to the PTC heating elements, so that they are flexible in the cavities in the lateral direction. By preferably two-sided coverage of the PTC heating elements by means of flat electrical conductors a stress-free mechanical attachment and contacting is possible, while a maximum of flexibility is achieved.
Die Anordnung wird im Folgenden anhand vonThe arrangement will be described below with reference to
Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .Embodiments and the associated figures explained in more detail.
Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The drawings described below are not to be considered as true to scale. Rather, for better representation, individual dimensions can be enlarged, reduced or distorted.
Elemente, die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Elements that are equal to each other or that perform the same function are denoted by the same reference numerals.
Figur 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit jeweils unterschiedlicher Referenztemperatur und 80 % der Anzahl der PTC-Elemente im Vergleich mit einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur bei einer Messung bei 25 0C Umgebungstemperatur .FIG. 1 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements each having a different reference temperature and 80% of the number of PTC elements in comparison with a PTC element. Arrangement with PTC elements with the same reference temperature when measured at 25 ° C. ambient temperature.
Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in Figur 1 bei einer Messung bei 0 0C Umgebungstemperatur.FIG. 2 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement as in FIG. 1 during a measurement at 0 ° C. ambient temperature.
Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in Figur 1 bei einer Messung bei -20 0C Umgebungstemperatur.Figure 3 shows the time course of the current consumption of a PTC device as in Figure 1, when measured at -20 0 C ambient temperature.
Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit jeweils unterschiedlicher Referenztemperatur bei gleicher Anzahl der PTC-Elemente im Vergleich mit einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur bei einer Messung bei 25 0C Umgebungstemperatur .Figure 4 shows the time course of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements each having a different reference temperature for the same number of PTC elements in comparison with a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature in a measurement at 25 0 C ambient temperature.
Figur 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in Figur 4 bei einer Messung bei 0 0C Umgebungstemperatur.FIG. 5 shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement as in FIG. 4 during a measurement at 0 ° C. ambient temperature.
Figur 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in Figur 4 bei einer Messung bei -20 0C Umgebungstemperatur.Figure 6 shows the time course of the current consumption of a PTC device as in Figure 4, when measured at -20 0 C ambient temperature.
Figur 7 zeigt eine schematische Explosionszeichnung der PTC-Anordnung in einem Positionierrahmen in dreidimensionaler Darstellung Figur 8 zeigt eine beispielhafte Anordnung der PTC-Elemente mit unterschiedlicher Referenztemperatur.FIG. 7 shows a schematic exploded view of the PTC arrangement in a positioning frame in three-dimensional representation FIG. 8 shows an exemplary arrangement of the PTC elements with different reference temperature.
In Figur 1 ist ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80 % der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 18.1 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 16.9 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.2 A höher. Die Messung wurde bei konstant 25 0C Umgebungstemperatur durchgeführt .FIG. 1 shows a time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 18.1 A. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 16.9 A. The inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A. The operating current after 60 s is 1.2A higher in the curve 10a compared to curve 10b. The measurement was carried out at a constant 25 ° C. ambient temperature.
Die Referenztemperatur für die diese und die folgenden Messungen in den Figuren 2 bis 6 lagen bei 140 0C bzw. 170 0C bei einer Anordnung von PTC-Elementen mit unterschiedlicher Referenztemperatur, bzw. bei 140 0C bei einer Anordnung mit gleichen PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur.The reference temperature for this and the following measurements in Figures 2 to 6 were 140 0 C and 170 0 C in an array of PTC elements with different reference temperature, or at 140 0 C in an arrangement with the same PTC elements with the same reference temperature.
Die angelegte Spannung betrug bei allen Messungen jeweils 13,5 V bei einem Widerstand der PTC-Elemente von jeweils 8,2 ± 0,3 Ohm. Bei den Messungen in den Figuren 1 bis 3 wurden bei einer möglichen Maximalbestückung von 17 PTC-Elementen für die Bestückung mit PTC-Elementen mit unterschiedlicher Referenztemperatur nur 12 PTC-Elemente verwendet, für die Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur 15 von 17 möglichen. Bei den Messungen in den Figuren 4 bis 6 wurden jeweils 17 PTC-Elemente verwendet.The applied voltage was 13.5 V for each measurement with a resistance of the PTC elements of 8.2 ± 0.3 ohms. In the measurements in FIGS. 1 to 3, with a possible maximum population of 17 PTC elements, only 12 PTC elements were used for equipping with PTC elements with different reference temperatures, and 15 of 17 possible for the arrangement with PTC elements with the same reference temperature , In the measurements in FIGS. 4 to 6, 17 PTC elements each were used.
Die Figur 2 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen . Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80 % der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 20.9 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 19.7 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.2 A höher. Die Messung wurde bei konstant 0 0C Umgebungstemperatur durchgeführt .FIG. 2 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 20.9 A. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 19.7 A. The inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A. The operating current after 60 s is 1.2A higher in the curve 10a compared to curve 10b. The measurement was carried out at a constant 0 0 C ambient temperature.
In Figur 3 ist ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80 % der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.8 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.8 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a identisch zu der Kurve 10b. Die Messung wurde bei konstant -20 0C Umgebungstemperatur durchgeführt .FIG. 3 shows a time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC Arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared to a PTC arrangement having only PTC elements with the same reference temperature, only 80% of the area of PTC elements is used in the PTC arrangement shown in the curve 10a. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 23.8 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 22.8 A. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current at 26.9 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 22.8 A. The inrush current of the curve 10a is smaller than the curve 10b by 2.9A. The operating current after 60 s is identical to the curve 10b in the curve 10a. The measurement was performed at a constant ambient temperature -20 0 C.
Bei den Figuren 1 bis 3 zeigen die Kurven 10a für eine PTC- Anordnung bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, einen niedrigeren Einschaltstrom und im weiteren zeitlichen Verlauf nach 60 s einen etwas höheren Betriebsstrom, als die Kurven 10b. Der niedrigere Einschaltstrom wird durch die geringere Anzahl von PTC-Elementen bei einer PTC-Anordnung, bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, erreicht .In FIGS. 1 to 3, the curves 10a for a PTC arrangement in which PTC elements with a high and a low reference temperature are used exhibit a lower inrush current and after 60 s a somewhat higher operating current than the curves 10b. The lower inrush current is achieved by the smaller number of PTC elements in a PTC arrangement using high and low reference temperature PTC elements.
Die Figuren 4 bis 6 weisen eine geringfügig unterschiedliche Bestückung mit PTC-Elementen auf, als in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist. Somit werden in den Figuren 4 bis 6 für die unterschiedlichen Kurven anstelle der Bezugszeichen 10a und 10b die Bezugszeichen IIa und IIb verwendet. Die Figur 4 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen . Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem Figuren 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC- Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist.. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 17.5 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms wie die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 15.6 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist identisch mit der Kurve 10b. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.1 A höher. Die Messung wurde bei konstant 25 0C Umgebungstemperatur durchgeführt .Figures 4 to 6 have a slightly different population with PTC elements, as shown in Figures 1 to 3. Thus, in Figures 4 to 6 for the different curves instead of the reference numerals 10a and 10b, the reference numerals IIa and IIb are used. FIG. 4 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared with FIGS. 1 to 3, PTC arrangements in which the area is identical are used both in the two illustrated curves 10 and 10b. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.3 A. In the further course of time, the curve sinks to an operating current of 17.5 A from. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current as the curve 10a at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 15.6 A. The inrush current of the curve 10a is identical to the curve 10b. The operating current after 60 seconds is 1.1A higher in the curve 10a compared to curve 10b. The measurement was carried out at a constant 25 ° C. ambient temperature.
In Figur 5 ist der zeitliche Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem Figuren 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC- Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 21.3 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms ebenso wie die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 19.1 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist identisch mit der Kurve 10b. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.4 A höher. Die Messung wurde bei konstant 0 0C Umgebungstemperatur durchgeführt .FIG. 5 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared with FIGS. 1 to 3, PTC arrangements are used both in the two illustrated curves 10 and 10b in which the surface is identical. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 21.3 A. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current as well as the curve 10a at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 19.1 A. The inrush current of the curve 10a is identical to the curve 10b. The operating current after 60 seconds is 1.4A higher in the curve 10a compared to curve 10b. The measurement was carried out at a constant 0 0 C ambient temperature.
Die Figur 6 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen . Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem Figuren 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC- Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist.. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 26.3 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms etwas niedriger als die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.5 A ab. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 3.8 A höher. Die Messung wurde bei konstant -20 0C Umgebungstemperatur durchgeführt.FIG. 6 shows the time profile of the current consumption of two different PTC arrangements. The curve 10a shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with high and low reference temperature. Compared with FIGS. 1 to 3, PTC arrangements in which the area is identical are used in both illustrated curves 10 and 10b. The curve 10a has its maximum of the inrush current at 30.9 A. In the further course of time, the curve sinks to an operating current of 26.3 A from. The curve 10b shows the time profile of the current consumption of a PTC arrangement with PTC elements with the same reference temperature. The curve 10b has its maximum of the inrush current slightly lower than the curve 10a at 30.3 A. In the further course of time, the curve drops to an operating current of 22.5 A. The operating current after 60 s is 3.8 A higher in curve 10a compared to curve 10b. The measurement was performed at a constant ambient temperature -20 0 C.
Bei den Figuren 4 bis 6 zeigen die Kurven 10a für eine PTC- Anordnung bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, einen annähernd identischen Einschaltstrom und im weiteren zeitlichen Verlauf nach 60 s einen etwas höheren Betriebsstrom, als die Kurven 10b. Da bei den beiden, in den Kurven 10a und 10b dargestellten, PTC-Anordnung gleich viele PTC-Elemente verwendet werden ist auch der Einschaltstrom annähernd gleich groß .In FIGS. 4 to 6, the curves 10a for a PTC arrangement in which PTC elements with a high and low reference temperature are used exhibit an approximately identical inrush current and after 60 s a slightly higher operating current than curves 10b. Since in the two, in the curves 10a and 10b shown PTC arrangement used the same number of PTC elements and the inrush current is approximately equal.
In Figur 7 ist eine dreidimensionale Explosionszeichnung des Heizmoduls dargestellt. Der Positionierrahmen 2 des Heizmoduls weist mehrere Kavitäten 3 auf, die, vorzugsweise gleichmäßig, über die gesamte Länge des Positionierrahmens 2 verteilt angeordnet sind. Die Kavitäten 3 dienen zur Aufnahme von mehreren PTC-Heizelementen 1. Vorzugsweise weisen die Kavitäten 3 eine rechteckige Form auf. Die PTC-Heizelemente 1 weisen vorzugsweise ebenfalls eine rechteckige Form auf. Der Umfang der PTC-Heizelemente 1 ist vorzugsweise etwas geringer, als der Umfang der Kavität 3. Die PTC-Heizelmente 1 weisen somit keinen Kontakt zum Randbereich der Kavitäten 3 auf, so dass die PTC-Heizelemente Ia, Ib innerhalb der Kavität 3 in lateraler Richtung beweglich sind. Auf dem Positionierrahmen 2 sind beidseitig flächige elektrische Leiter 4 aufgebracht. Die flächigen elektrischen Leiter 4 werden vorzugsweise über eine Verklebung auf den planen Flächen des Positionierrahmens 2 aufgebracht. Der Positionierrahmen 2 weist beidseitig einen schmalen Steg 5 auf, der zur Führung des flächigen elektrischen Leiters 4 dient. Die Breite des flächigen elektrischen Leiters 4 entspricht in etwa der Breite der freien planen Fläche des Positionierrahmens 2 zwischen den beidseitig angeordneten Stegen 5.FIG. 7 shows a three-dimensional exploded view of the heating module. The positioning frame 2 of the heating module has a plurality of cavities 3, which are preferably distributed uniformly over the entire length of the positioning frame 2. The cavities 3 serve to receive a plurality of PTC heating elements 1. The cavities 3 preferably have a rectangular shape. The PTC heating elements 1 preferably also have a rectangular shape. The circumference of the PTC heating elements 1 is preferably slightly smaller than the circumference of the cavity 3. The PTC heating elements 1 thus have no contact with the edge region of the cavities 3, so that the PTC heating elements Ia, Ib within the cavity 3 in lateral Direction are movable. On the positioning frame 2, planar electrical conductors 4 are applied on both sides. The sheet-like electrical conductors 4 are preferably applied to the planar surfaces of the positioning frame 2 via a bond. The positioning frame 2 has on both sides a narrow web 5, which serves to guide the flat electrical conductor 4. The width of the planar electrical conductor 4 corresponds approximately to the width of the free planar surface of the positioning frame 2 between the webs arranged on both sides 5.
Die Figur 8 zeigt eine Teilansicht des Positionierrahmens 2 von oben. Die Kavitäten 3 sind über die gesamte Länge des Positionierrahmens 2 gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Positionierrahmen 2 weist beidseitig am Rand einen schmalen Steg 5 auf. Die PTC-Heizelemente Ia mit hoher Referenztemperatur Tl und die PTC-Heizelemente Ib mit niedriger Referenztemperatur T2 sind abwechselnd in den Kavitäten 3 des Positionierrahmens 2 angeordnet. Durch die abwechselnde Reihenfolge von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur wird eine optimale Verteilung der PTC-Elemente erreicht, sodass keine größeren lokalen Bereiche mit ungleichmäßiger Wärmeentwicklung entstehen. Durch die abwechselnde Reihenfolge kann eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erreicht werden. Um eine möglichst homogene Wärmeverteilung zu erzielen sollten Vorteilhafterweise eine Abwechselnde Reihenfolge der Bezugstemperaturen bei den PTC-Elementen für die Bestückung gewählt werden.FIG. 8 shows a partial view of the positioning frame 2 from above. The cavities 3 are distributed uniformly over the entire length of the positioning frame 2. The positioning frame 2 has a narrow web 5 on both sides on the edge. The PTC heating elements Ia with high Reference temperature Tl and the PTC heating elements Ib with low reference temperature T2 are arranged alternately in the cavities 3 of the positioning frame 2. The alternating order of PTC elements with high and low reference temperatures results in optimal distribution of the PTC elements so that there are no large local areas with uneven heat development. The alternating sequence ensures the most uniform heating possible. In order to achieve the most homogeneous possible heat distribution, it is advantageous to choose a changing order of the reference temperatures in the PTC elements for the assembly.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen nur eine beschränkte Anzahl möglicher Weiterbildungen der Erfindung beschrieben werden konnte, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Es ist prinzipiell möglich, eine andere Form des Positionierrahmens für die Anordnung zu verwenden oder die Elemente in versetzter Lage zueinander anzuordnen. Die Erfindung ist nicht auf die Anzahl der schematisch dargestellten Elemente beschränkt.Although only a limited number of possible developments of the invention could be described in the embodiments, the invention is not limited to these. It is in principle possible to use a different shape of the positioning frame for the arrangement or to arrange the elements in a staggered position to each other. The invention is not limited to the number of schematically illustrated elements.
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - beliebig miteinander kombiniert werden. BezugszeichenlisteThe description of the objects and methods disclosed herein is not limited to the individual specific embodiments. Rather, the features of the individual embodiments - as far as technically reasonable - can be combined with each other. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 PTC-Element1 PTC element
Ia PTC-Element mit hoher ReferenztemperaturIa PTC element with high reference temperature
Ib PTC-Element mit niedirger ReferenztemperaturIb PTC element with low reference temperature
10a, IIa Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit10a, IIa course of current consumption of a PTC arrangement with
PTC-Elementen mit hoher und niedrigerPTC elements with high and low
Referenztemperatur 10b, IIb Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mitReference temperature 10b, IIb Course of current consumption of a PTC arrangement with
PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur Tl hohe Referenztemperatur T2 niedrige RferenztemperaturPTC elements with the same reference temperature Tl high reference temperature T2 low reference temperature
2 Positionierrahmen2 positioning frames
3 Kavität3 cavity
4 flächiger elektrischer Leiter4 flat electrical conductors
5 Steg 5 footbridge

Claims

Patentansprüche claims
1. PTC-Anordnung, aufweisend mehrere PTC-Heizelemente (Ia, Ib), wobei ein erster Teil der PTC-Heizelemente (Ia) eine erste Referenztemperatur (Tl) aufweist, die sich von einer zweiten Referenztemperatur (T2) der restlichen PTC-Heizelemente (Ib) der Anordnung unterscheidet .1. PTC arrangement comprising a plurality of PTC heating elements (Ia, Ib), wherein a first part of the PTC heating elements (Ia) has a first reference temperature (Tl), which differs from a second reference temperature (T2) of the remaining PTC heating elements (Ib) of the arrangement differs.
2. PTC-Anordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Hälfte der PTC-Heizelemente (Ia) eine erste Referenztemperatur (Tl) aufweist, die größer ist als die zweite Referenztemperatur (T2) der restlichen PTC-Heizelemente (Ib) der Anordnung.2. PTC arrangement according to claim 1, wherein the first half of the PTC heating elements (Ia) has a first reference temperature (Tl) which is greater than the second reference temperature (T2) of the remaining PTC heating elements (Ib) of the arrangement.
3. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Differenz zwischen der ersten Referenztemperatur3. PTC arrangement according to one of the preceding claims, wherein the difference between the first reference temperature
(Tl) und der zweiten Referenztemperatur (T2) mindestens 10° Celsius beträgt.(Tl) and the second reference temperature (T2) is at least 10 ° Celsius.
4. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anzahl der PTC-Heizelemente (Ia) mit der ersten höheren Referenztemperatur (Tl) vorzugsweise der Anzahl der PTC-Heizelemente (Ib) mit der zweiten niedrigeren Referenztemperatur (T2) beträgt.4. PTC arrangement according to one of the preceding claims, wherein the number of PTC heating elements (Ia) with the first higher reference temperature (Tl) is preferably the number of PTC heating elements (Ib) with the second lower reference temperature (T2).
5. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die PTC-Heizelemente (Ia) mit der höheren ersten Referenztemperatur (Tl) und die PTC-Heizelemente (Ib) mit der niedrigen zweiten Referenztemperatur (T2) in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind.5. PTC arrangement according to one of the preceding claims, wherein the PTC heating elements (Ia) with the higher first reference temperature (Tl) and the PTC heating elements (Ib) with the low second reference temperature (T2) are arranged in an alternating sequence.
6. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine geringe Differenz zwischen einem Einschaltstrom, der beim Einschalten anliegt, und einem Betriebsstrom, der kurze Zeit nach dem Einschalten anliegt, aufweist.6. PTC arrangement according to one of the preceding claims, which is a small difference between an inrush current, the when switching on, and an operating current that is applied a short time after switching on.
7. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Einschaltstrom aufweist, der größer oder gleich dem Betriebsstrom ist.7. PTC arrangement according to one of the preceding claims, which has an inrush current which is greater than or equal to the operating current.
8. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom geringer ist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC- Heizelemente (Ia, Ib) die gleiche Referenztemperatur (Tl, T2) aufweisen .8. PTC arrangement according to one of the preceding claims, wherein the difference between the turn-on and operating current is lower than in an arrangement in which all PTC heating elements (Ia, Ib) have the same reference temperature (Tl, T2).
9. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom eine höhere Leistungsauskopplung aufweist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC-Heizelemente (Ia, Ib) die gleiche Referenztemperatur (Tl, T2) aufweisen.9. PTC arrangement according to one of the preceding claims, which has a higher power output by the lower difference between inrush current and operating current than in an arrangement in which all PTC heating elements (Ia, Ib) have the same reference temperature (Tl, T2).
10. PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einen elektrisch nicht leitenden Positionierrahmen (2) mit mehreren Kavitäten (3) und mit mehreren PTC-Heizelemente10. PTC arrangement according to one of the preceding claims, with an electrically non-conductive positioning frame (2) having a plurality of cavities (3) and with a plurality of PTC heating elements
(Ia, Ib), die in den Kavitäten (3) angeordnet sind, wobei die PTC-Heizelemente (Ia, Ib) mittels wenigstens eines flächigen elektrischen Leiters (4) abgedeckt sind, der auf dem Positionierrahmen (2) aufgebracht ist, wobei der flächige elektrische Leiter (4) und der Positionierrahmen (2) derart miteinander verbunden sind, dass jede einzelne Kavität (3) feuchtigkeitsdicht verschlossen ist. (Ia, Ib), which are arranged in the cavities (3), wherein the PTC heating elements (Ia, Ib) are covered by at least one flat electrical conductor (4), which is applied to the positioning frame (2), wherein the planar electrical conductors (4) and the positioning frame (2) are connected to each other such that each individual cavity (3) is sealed moisture-proof.
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