DE620678C

DE620678C - Electrical resistor arrangement made up of resistors connected in parallel with a high negative temperature coefficient

Info

Publication number: DE620678C
Application number: DEP67581D
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1933-05-23
Filing date: 1933-05-23
Publication date: 1935-10-26

Description

Elektrische Widerstandsanordnung aus parallel geschalteten Widerständen mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten Werden elektrische Widerstände mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten mit elektrischen Verbrauchern hintereinandergeschaltet, so dämpfen sie bekanntlich die Einschaltstromstöße. Sollen die Widerstände mit hohen Stromstärken belastet werden oder sollen in den Stromkreisen parallel liegender Verbraucher, z. B. Relais, derartige Widerstände angeordnet werden, so ist es wünschenswert, mehrere Widerstände parallel zu schalten. Auch bei der Anwendung dieser Widerstände als Vorschaltwiderstände für Drehstrommotoren zur Vermeidung des Einschaltstromstoßes ist die Parallelschaltung erforderlich. Um derartige Widerstände parallel schalten zu können, muß die zeitliche Änderung der Stromstärke für die verschiedenen parallel liegenden Widerstände beim Einschalten völlig gleich verlaufen, damit z. B. die Verbraucher, beispielsweise die Relais, gleichzeitig ansprechen oder die verschiedenen Phasen des Drehstrommotors gleichmäßig belastet werden. Es war bisher zur Erreichung dieses gleichmäßigen Verlaufs der Widerstandsänderung notwendig, aus einer großen Anzahl von Widerständen die passenden mit gleichem Widerstandswert und gleichem Temperaturkoeffizienten auszusuchen oder die Widerstände nachträglich aneinander anzugleichen.Electrical resistor arrangement made up of resistors connected in parallel With a high negative temperature coefficient, electrical resistances with a high negative temperature coefficient with electrical consumers connected in series, as is well known, they dampen the inrush currents. Should the resistances with high Currents are loaded or should be parallel in the circuits Consumers, e.g. B. Relays, such resistors are arranged, so it is desirable to connect several resistors in parallel. Even when using these resistances as series resistors for three-phase motors to avoid the inrush current parallel connection is required. To connect such resistors in parallel to be able to, the temporal change of the amperage for the different must be parallel lying resistances run completely the same when switching on, so that z. B. the Consumers, for example the relays, address simultaneously or the different ones Phases of the three-phase motor are evenly loaded. It was so far to be achieved this uniform course of the change in resistance is necessary from a large Number of resistors the matching ones with the same resistance value and the same Choosing temperature coefficients or connecting the resistors to one another afterwards to match.

Gegenstand der Erfindung ist eine Widerstandsanordnung, die das zeitraubende und kostspielige Aussuchen und Ändern unnötig macht. Zu diesem Zwecke werden erfindungsgemäß die parallel geschalteten, voneinander elektrisch isolierten Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten derart eng nebeneinander und unter gutem Wärmeaustausch angeordnet, daß durch die Temperaturänderung eines Widerstandes die Temperatur der anderen Widerstände beeinflußt wird. Bei einer derartigen Anordnung wird ein Widerstand, der sich schneller erwärmt als die anderen, einen Teil seiner Wärme den anderen Widerstandskörpern abgeben. Diese werden dadurch zusätzlich erwärmt, so daß der zeitliche Verlauf der Erwärmung selbsttätig ausgeglichen wird. Ein einfaches Mittel zur sicheren Erzielung einer derartigen Angleichung ist der Einbau der Widerstände in ein gemeinsames Gefäß. Das Gefäß wird zweckmäßig mit gut wärmeleitendem Gas, z. B. Wasserstoff, von ausreichendem Druck gefüllt. Der Wärmeaustausch erfolgt in diesem Fall nicht nur durch Strahlung und durch Leitung Über die Halter,, sondern auch durch die Strömung der Gasfüllung.The invention is a resistor assembly that the time consuming and makes costly searching and changing unnecessary. To this end, according to the invention the parallel connected, electrically isolated resistors with negative Temperature coefficients so close to one another and with good heat exchange arranged that by the temperature change of a resistor, the temperature of the other resistances is influenced. With such an arrangement, a resistor which heats up faster than the others, part of its warmth the others Give up resistance bodies. These are additionally heated so that the the course of the heating over time is automatically compensated. A simple means The installation of the resistors is essential to achieve such an adjustment in a common vessel. The vessel is expediently filled with gas that conducts heat well, z. B. hydrogen, filled with sufficient pressure. The heat exchange takes place in this case not only by radiation and by conduction via the holder ,, but also by the flow of the gas filling.

Man hat zwar schon vorgeschlagen, Widerstandskörper in Gruppen zusammenzufassen und diese in Isoliermaterial einzubetten. Hierbei waren aber keine Vorkehrungen getroffen, daß zwischen den Widerstandskörpern ein Wärmeaustausch stattfinden konnte.It has already been suggested that resistance bodies be grouped together and embed them in insulating material. But there were no precautions here made that a heat exchange could take place between the resistance bodies.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung ist in Abb. z im Aufriß, zum Teil im Schnitt, dargestellt. Im Innern eines mit gut wärmeleitendem Gase, etwa Wasserstoff, gefüllten, glühlampenähnlichen . Glas- oder Quarzgefäßes i sind senkrecht nebeneinanderstehend drei Widerstandskörper 2, 3 und 4 angeordnet, die zweckmäßig aus niederen Oxyden des Chroms; Mangans oder insbesondere Urans bestehen. Die Widerstandskörper besitzen Befestigungsschellen 2', 3' und 4' und werden von den im Fuß 5 des Gefäßes luftdicht eingeschmolzenen Stromzuführungen 6, 7 und 8 getragen.An embodiment of an arrangement designed according to the invention is shown in Fig. z in elevation, partly in section. At the inside one filled with a gas that conducts heat well, such as hydrogen, similar to a lightbulb . Glass or quartz vessel i are three resistance bodies standing vertically next to each other 2, 3 and 4 arranged, which are expediently made of lower oxides of chromium; Manganese or especially uranium exist. The resistance bodies have fastening clamps 2 ', 3' and 4 'and are melted airtight by the in the foot 5 of the vessel Power supply lines 6, 7 and 8 carried.

Die Angleichung; der elektrischen Eigenschaften kann dadurch noch verbessert. werden, daß die Widerstandskörper durch Körper aus Metallen von guter Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, Silber oder Aluminium, miteinander verbunden werden. Dabei ist darauf zu achten, daß trotz des guten Wärmeüberganges die elektrische Isolation genügt. Zu diesem Zweck können über die Widerstandskörper z. B. dünne Isolierröhrchen gezogen werden oder Widerstandskörper, Metallkörper oder beide werden mit einer isolierenden Schicht versehen. Als sehr zweckmäßig hat es sich erwiesen, die dem Wärmeausgleich dienenden Metallkörper aus Aluminium herzustellen. Das Aluminium wird zu diesem Zweck durch das bekannte Eloxierverfahren mit einer sehr dünnen, aber gut isolierenden Oxydschicht überzogen.The alignment; the electrical properties can thereby still improved. be that the resistance body by body made of metals of good Thermal conductivity, such as copper, silver or aluminum, can be connected to one another. Care must be taken that despite the good heat transfer, the electrical Isolation is enough. For this purpose, z. B. thin Isolation tubes are drawn or resistance bodies, metal bodies or both provided with an insulating layer. It has proven to be very useful to produce the metal bodies used for heat compensation from aluminum. The aluminum is used for this purpose by the well-known anodizing process with a very thin, but coated with a well-insulating oxide layer.

Eine einfache Ausführungsform dieser Art ist in der Abb. 2 im Aufriß dargestellt.A simple embodiment of this type is shown in elevation in FIG shown.

Im Innern des glühlampenähnlichen Glasgefäßes i sind in diesem Falle drei Widerstandskörper 2, 3, 4 liegend nebeneinander angeordnet; sie werden wiederum je durch zwei im Fuße 5 luftdicht eingeschmolzene Stromzuführungsdrähte 6, 7 und. 8 getragen. Durch zwei flach aufeinänderliegende, die Widerstandskörper überbrückende Bleche g, i o aus eloxiertem Aluminium wird ein Wärmeausgleich zwischen den Widerstandskörpern hervorgerufen. Die Bleche g, io umgreifen mit halbzylindrischen Ausbiegungen g', io' die Widerstandskörper 2, 3 und 4 und werden zweckmäßig durch Kitt an den Körpern 2, 3, 4 festgehalten; sie können aber auch durch Löten, Nieten, Punktschweißen oder Falzen aneinander befestigt werden.Inside the incandescent-like glass vessel i are in this case three resistance bodies 2, 3, 4 arranged lying next to one another; they will turn each by two power supply wires 6, 7 and, melted airtight in the base 5. 8 worn. With two flat one on top of the other, bridging the resistance bodies Sheets g, i o made of anodized aluminum are a heat balance between the resistance bodies evoked. The metal sheets g, io embrace with semi-cylindrical bends g ', io 'the resistance bodies 2, 3 and 4 and are expediently attached to the bodies by putty 2, 3, 4 held; But they can also by soldering, riveting, or spot welding Folds are attached to each other.

Während die Widerstandskörper im allgemeinen als Stäbchen, Bänder oder Röhrchen ausgebildet werden, ist es für die Übertragung größerer Stromstärken oft vorteilhaft, ihnen, Plattenform zu geben. Zur Erzielung eines guten Wärmeaustausches werden die Platten zweckmäßig als Ringe ausgebildet und zusammen mit den ebenfalls ringför urigen Elektroden und Isolierscheiben auf einen Dorn unter Zwischenfügung einer Isolierhülse aufgesetzt.While the resistance bodies generally take the form of rods, ribbons or tubes are designed, it is suitable for the transmission of larger currents often advantageous to give them a plate shape. To achieve a good heat exchange the plates are expediently designed as rings and together with the also ring-shaped electrodes and insulating washers on a mandrel with interposition placed on an insulating sleeve.

Die Abb,. 3 zeigt eine derartige Ausführung im senkrechten Schnitt. An den im Fuß 5 des Glas- oder Quarzgefäßes i luftdicht eingeschmolzenen Stromzuführungsdrähten 6, 7 und 8 sind sechs zur Stromzuleitung dienende metallische Elektrodenringe ii, il', i2,12' und 13, 13' befestigt, zwischen denen drei Widerstandsringe 14, 15 und 16 eingeklemmt sind, die vorzugsweise wieder aus niederen Oxyden des Chroms, Mangans oder Urans bestehen. Zwischen den zu jedem Widerstandsring gehörigen Elektrodenringen sind Isolierringe 17, 18 angeordnet. Zwei gleiche Isolierringe i9, 2o begrenzen die beiden äußersten Elektrodenringe i i und 13'- Sämtliche Widerstands-, Elektroden- und Isolierringe sind unter Zwischenfügung einer Isolierhülse 21 auf einen Schraubenbolzen 22 aufgeschoben, der einen Kopf 23 und eine Mutter 24 aufweist, damit alle Ringe fest aneinandergeklemmt b.zw. zu einer Einheit verspannt werden können.The fig ,. 3 shows such an embodiment in vertical section. In the base 5 of the glass or quartz vessel i airtight to remelted power supply wires 6, 7 and 8 are six serving for the electrical supply metallic electrode rings ii, il ', i2,12' and fixed 13, 13 ', between which three resistance rings 14, 1 5 and 1 6 are clamped, which again preferably consist of lower oxides of chromium, manganese or uranium. Insulating rings 17, 18 are arranged between the electrode rings belonging to each resistance ring. Two identical insulating rings i9, 2o delimit the two outermost electrode rings ii and 13'- All resistance, electrode and insulating rings are pushed onto a screw bolt 22 with the interposition of an insulating sleeve 21, which has a head 23 and a nut 24 so that all rings are fixed clamped together or can be braced to form a unit.

Die Isolierringe bestehen zweckmäßig aus Magnesiumoxyd; Aluminiumoxyd oder eloxiertem Aluminium. Es ist auch möglich, die Elektrodenringe aus Aluminium herzustellen und sie einseitig zu eloxieren.The insulating rings are expediently made of magnesium oxide; Aluminum oxide or anodized aluminum. It is also possible to have the electrode rings made of aluminum manufacture and anodize them on one side.

Um den Wärmeaustausch noch zu verstärken, kann man die etwa aus eloxiertem Aluminium bestehenden Isolierringe 17, 18, ig, 2o im Durchmesser merklich größer wählen als die Elektrodenringe i i, i i', 12, 12' 13, 13' und die Widerstandsringe 14, 15, 16. Die überstehenden Ränder der Isolierringe werden dann durch zweckmäßige Formgebung z. B. nach Abb. 4 so gestaltet, daß sie sich gegenseitig berühren. Da die aus eloxiertem Aluminium bestehenden Ringe 17, 18, 19, 2o nicht gegeneinander isoliert sein müssen, können an den Berührungsstellen die Oxydüberzüge entfernt werden, um den Wärmeübergang zu erleichtern. Die Stromzuführungen .6, 7, 8 werden durch Bohrungen in den umgebogenen Randteilen der Isolierringe 17, 18, i9, 2o herausgeführt. Um den Einfluß des Wärmegefälles von der inneren Widerstandsscheibe 15 zu den äußeren Widerstandsscheiben 14 und 16 herabzusetzen, können Strahlungsschirme vorgesehen werden. Die ganze Widerstandsgruppe wird entweder, wie angedeutet, mit einer mittleren Bohrung zur Durchführung eines die Ringe zusammenhaltenden Schraubenbolzens versehen oder aber es wird der Zusammenhalt mittels mehrerer in den Rändern der Isolierringe vorgesehener Schrauben bewirkt. Die Ringscheiben ig und 2o und die Ringscheiben 17 und 18 können auch je aus einem Stück bestehen, das nach Art einer Schelle zusammengebogen ist.In order to increase the heat exchange even more, the insulating rings 1 7, 1 8, ig, 2o made of anodized aluminum can be chosen to be significantly larger in diameter than the electrode rings ii, i i ', 12, 12' 1 3, 13 'and the Resistance rings 14, 15, 16. The protruding edges of the insulating rings are then formed by appropriate shaping, for. B. designed according to Fig. 4 so that they touch each other. Since the rings 1 7, 1 8, 1 9, 2o made of anodized aluminum do not have to be insulated from one another, the oxide coatings can be removed at the points of contact in order to facilitate the transfer of heat. The power supply lines .6, 7, 8 are led out through bores in the bent edge parts of the insulating rings 17, 18, i9, 2o. In order to reduce the influence of the heat gradient from the inner resistance disk 15 to the outer resistance disks 14 and 16, radiation shields can be provided. The entire resistor group is either, as indicated, provided with a central hole for the passage of a screw bolt that holds the rings together, or the cohesion is effected by means of several screws provided in the edges of the insulating rings. The annular disks ig and 2o and the annular disks 17 and 18 can also each consist of one piece that is bent together like a clamp.

Die beschriebenen Widerstandsanordnungen können sowohl in Parallelschaltung für verschiedene Verbraucher als auch in Parallel- Schaltung für einen Verbraucher nur zur Erhöhung der Strombelastbarkeit verwendet werden. Ebenso kann man sie in Verbindung mit einem konstanten Widerstand verwenden, um einem Netz mit veränderlicher Spannung gleichbleibende Spannungen zu entnehmen.The resistor arrangements described can be connected in parallel for different consumers as well as in parallel Circuit for a consumer can only be used to increase the current carrying capacity. as well you can use them in conjunction with a constant resistance to a network constant voltages can be taken with variable voltage.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Electrical resistor arrangement from parallel switched, electrically isolated resistors with a high negative Temperature coefficient, characterized in that the resistance body such are arranged so that there is a good heat exchange between them. z. arrangement according to claim r, characterized in that the resistance bodies together in one closed, suitably filled with hydrogen vessel are arranged. 3. Arrangement after. Claim r and a, characterized in that the resistance body by body that conducts heat well but is insulated, e.g. B. anodized aluminum sheets, together are connected. q .. Arrangement according to claim r to 3, characterized in that the resistance bodies designed as ring disks alternate with ring-shaped ones Electrodes and optionally with ring-shaped, thermally conductive insulating washers placed one on top of the other are. 5. Arrangement according to claim q., Characterized in that the annular Insulating washers protrude at the edge over the annular resistance body and are bent together until they touch each other.