DE102016125124A1 - discharge - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein PTC-Brems- bzw. Entladewiderstand, der mehrere PTC-Widerstandselemente aufweist, deren Körper derart voluminös und wärmekapazitiv ausgelegt sind, dass sie als Wärmepuffer dienen. Darüber hinaus dient auch eine Füllung, die die PTC-Widerstandselemente umgibt, als Wärmepuffer. Vorzugsweise ist die Füllung auch in einem Wärme leitenden Kontakt mit einem Gehäuse, das als Kühlkörper dient.Disclosed is a PTC braking or discharging resistor having a plurality of PTC resistor elements whose bodies are designed so voluminous and heat-capacitive that they serve as a heat buffer. In addition, a filling surrounding the PTC resistor elements also serves as a heat buffer. Preferably, the filling is also in a heat-conducting contact with a housing which serves as a heat sink.
Description
Die Erfindung betrifft einen Entladewiderstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a discharge resistor according to the preamble of
Elektrische Entladewiderstände, die auch als Bremswiderstände oder Lastwiderstände bezeichnet werden können, dienen zum übergangsweisen Verbrauchen von überschüssiger elektrischer Energie. So können derartige Entladewiderstände z.B. bei elektrischen Maschinen eingesetzt werden, die beim Umschalten von einem Motorbetrieb in einen Generatorbetrieb entstehende elektrische Energiespitzen in Wärme umwandeln.Electric discharge resistors, which can also be referred to as braking resistors or load resistors, serve for the transitional consumption of excess electrical energy. Thus, such discharge resistors may e.g. be used in electrical machines that convert when switching from a motor operation in a generator operation resulting electrical energy peaks in heat.
Aus dem Stand der Technik sind Ausführungen mit einem Drahtwiderstands(heiz)-element und mit einem PTC-Widerstands(heiz)element bekannt. Bei PTC-Widerstandselementen ist die Besonderheit, dass sie bei zunehmender Erwärmung einen zunehmenden elektrischen Widerstand aufweisen.Embodiments with a wire resistance (heating) element and with a PTC resistance (heating) element are known from the prior art. The special feature of PTC resistor elements is that they increase in electrical resistance as the temperature rises.
Die Druckschriften
Nachteilig bei Entladewiderständen mit Drahtwiderstandselementen ist, dass sie im Betrieb, z.B. bei Überlast, sehr heiß, z.B. über 500°C, werden können.A disadvantage of discharge resistors with wire resistance elements is that in operation, e.g. in case of overload, very hot, e.g. over 500 ° C, can be.
Die Druckschrift
Nachteilig an derartigen Entladewiderständen ist der vorrichtungstechnische Aufwand der sich durch die Wärme leitende Anbindung des PTC-Widerstandselements an die Halterung oder den Kühlkörper ergibt. Insbesondere ist nachteilig, dass ein derartiges PTC-Widerstandselement zu schnell heiß werden kann, womit sein Widerstand sehr hoch und die Energieaufnahme gering wird.A disadvantage of such discharge resistors is the device complexity of the conductive by the heat connection of the PTC resistor element to the holder or the heat sink. In particular, it is disadvantageous that such a PTC resistance element can become too hot, so that its resistance is very high and the energy consumption is low.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Entladewiderstand zu schaffen, der höhere Lasten aufnehmen kann, ohne dabei zu überhitzen.In contrast, the invention is based on the object to provide a discharge resistor that can accommodate higher loads without overheating.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Entladewiderstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a discharge resistor having the features of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Der beanspruchte Entladewiderstand hat einen elektrischen Widerstand, der in einem Gehäuse aufgenommen ist, und der erfindungsgemäß von mehreren PTC-Widerstandselementen gebildet ist. Zwischen den PTC-Widerstandselementen und dem Gehäuse ist eine Füllung, vorzugsweise in Form einer Schüttung, vorgesehen. Die PTC-Widerstandselemente und die Füllung sind dazu ausgelegt, dass sie als Wärmespeicher dienen. Damit ist der erfindungsgemäße Entladewiderstand dafür ausgelegt, eine dauerhafte oder impulsartige Beaufschlagung mit hoher Leistung zu ertragen.The claimed discharge resistor has an electrical resistance, which is accommodated in a housing, and which is formed according to the invention of a plurality of PTC resistor elements. Between the PTC resistor elements and the housing, a filling, preferably in the form of a bed, is provided. The PTC resistor elements and the filling are designed to serve as heat storage. Thus, the discharge resistor according to the invention is designed to endure a permanent or pulse-like application of high power.
Insbesondere steht ausreichend viel Masse der PTC-Widerstandselemente und/ oder der Füllung zur Verfügung, die erwärmt werden kann, so dass die PTC-Widerstandselemente nicht hochohmig werden.In particular, there is sufficient mass of the PTC resistive elements and / or the filling that can be heated so that the PTC resistive elements do not become high-impedance.
Um die nötige Masse der PTC-Widerstandselemente zu erreichen, haben diese vorzugsweise eine Dicke von mindestens 4 mm, insbesondere von mindestens 5 mm. In order to achieve the required mass of the PTC resistance elements, these preferably have a thickness of at least 4 mm, in particular of at least 5 mm.
Der erfindungsgemäße Entladewiderstand ist beispielsweise dafür ausgelegt, eine dauerhafte oder impulsartige Beaufschlagung mit hoher Leistung zu ertragen, ohne dabei eine Temperatur von 250°C zu überschreiten.The discharge resistor according to the invention is designed, for example, to endure a permanent or pulse-like application of high power without exceeding a temperature of 250 ° C.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Füllung in direktem oder indirektem Wärme leitendem Kontakt einerseits mit den PTC-Widerstandselementen und andererseits mit dem Gehäuse, so dass das Gehäuse als Kühlkörper dient. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt.In a particularly preferred embodiment, the filling in direct or indirect heat conductive contact on the one hand with the PTC resistor elements and on the other hand with the housing, so that the housing serves as a heat sink. The housing is preferably made of aluminum.
Wenn das Gehäuse als Kühlkörper - vorzugsweise mit Kühlrippen - weitergebildet ist, wird der erfindungsgemäße Entladewiderstand beispielsweise nicht über 250°C erwärmt, auch wenn kurzzeitig beispielsweise PTC-abhängig bis zu mehreren Kilowatt anliegen.If the housing is developed as a heat sink - preferably with cooling fins -, the discharge resistor according to the invention, for example, not heated above 250 ° C, even if briefly abut, for example, PTC-dependent up to several kilowatts.
Bevorzugt ist eine Füllung, die Zement oder MgO oder Sand aufweist oder ist.Preferred is a filling which comprises or is cement or MgO or sand.
Fertigungstechnisch und vorrichtungstechnisch einfach ist es, wenn die PTC-Widerstandselemente in einer Reihe und zwischen zwei Kontaktblechen oder Kontaktplatten angeordnet sind. Die beiden Kontaktbleche bzw. Kontaktplatten dienen zur elektrischen Kontaktierung aller PTC-Widerstandselemente.Manufacturing technology and device technology is simple, if the PTC resistor elements in a row and between two Contact plates or contact plates are arranged. The two contact plates or contact plates are used for electrical contacting of all PTC resistor elements.
Dabei ist das Gehäuse vorzugsweise rohrförmig, wobei sich die Reihe von PTC-Heizelementen parallel zur oder entlang einer Längsachse des Gehäuses erstreckt.The housing is preferably tubular, with the row of PTC heating elements extending parallel to or along a longitudinal axis of the housing.
Weiterhin kann das rohrförmige Gehäuse einen etwa rechteckigen Querschnitt haben, womit sich eine im Wesentlichen ebene Wand ergibt, die als Boden bezeichnet werden kann. Diese Wand kann Verlängerungsabschnitte aufweisen, die gegenüber dem Rest des Gehäuses in Richtung der Längsachse überstehen, und an denen Aufnahmen für Befestigungsmittel vorgesehen sind.Furthermore, the tubular housing may have an approximately rectangular cross-section, which results in a substantially flat wall, which may be referred to as a floor. This wall may have extension portions which protrude from the rest of the housing in the direction of the longitudinal axis, and are provided on which receptacles for fastening means.
Fertigungstechnisch bevorzugt ist das rohrförmige Gehäuse ein Strangpressprofil. Damit kann der erfindungsgemäße Entladewiderstand mit beliebigem Querschnitt und in beliebiger Länge gefertigt werden, um so verschiedenste Leistungsaufnahmen und Maximaltemperaturen zu realisieren.In terms of manufacturing technology, the tubular housing is preferably an extruded profile. Thus, the discharge resistor according to the invention can be manufactured with any cross section and in any length, so as to realize a wide variety of power consumption and maximum temperatures.
Für eine hohe Betriebssicherheit wird eine elektrische Isolierung für die PTC-Widerstandselemente besonders bevorzugt. Bei der Weiterbildung mit dem beiden Kontaktblechen bzw. Kontaktplatten umfasst die Isolierung diese.For high reliability electrical insulation for the PTC resistor elements is particularly preferred. In the development with the two contact plates or contact plates, the insulation comprises these.
Die Isolierung kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel von einer geschlossenen Hülle aus Polyimidfolie - z.B. Kapton - gebildet sein, die lediglich eine oder zwei Durchlässe für Stromzuführungen aufweist. Die Polyimidfolie kann teflonisiert sein, um so ihre fertigungstechnisch einfache und sichere Verklebung zu erreichen.The insulation may, according to a first embodiment, comprise a closed envelope of polyimide film - e.g. Kapton - be formed, which has only one or two passages for power supply lines. The polyimide film may be Teflon-treated so as to achieve its manufacturing technology simple and secure bonding.
Wenn die Isolierung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von der geschlossenen Hülle aus Polyimidfolie gebildet ist, kann diese auch außen an dem Gehäuse angelegt sein.When the insulation according to the first embodiment is formed by the closed sheath of polyimide film, it may also be externally applied to the housing.
Die Füllung ist beim ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Wärme leitende Verbindung zwischen einerseits der geschlossenen Hülle und andererseits dem Gehäuse.In the first embodiment, the filling is preferably the heat-conducting connection between the closed shell on the one hand and the housing on the other hand.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Isolierung von Platten aus Pressglimmer - insbesondere Mikanit - gebildet. Diese können ein inneres Isoliergehäuse bilden.According to a second embodiment, the insulation of plates of pressed mica - in particular micanite - is formed. These can form an inner insulating housing.
Wenn die Isolierung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel von den Platten aus Pressglimmer gebildet ist, können zumindest einige Platten an Innenwandungen des Gehäuses anliegen.When the insulation according to the second embodiment is formed by the plates of pressed mica, at least some plates may abut against inner walls of the housing.
Die Füllung ist beim zweiten Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Wärme leitende Verbindung zwischen einerseits den PTC-Heizelementen oder den Kontaktplatten bzw. Kontaktblechen und andererseits den Platten aus Pressglimmer.The filling in the second embodiment is preferably the heat-conducting connection between on the one hand the PTC heating elements or the contact plates or contact plates and on the other hand the plates of pressed mica.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Entladewiderstandes sind in den Figuren dargestellt, anhand derer die Erfindung nun näher erläutert wird.Two embodiments of a discharge resistor according to the invention are shown in the figures, by means of which the invention will now be explained in more detail.
Es zeigen
-
1 in einer perspektivischen Darstellung beide Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Entladewiderstandes, -
2 in einem Längsschnitt den Entladewiderstand aus1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, -
3 in einer Draufsicht den Entladewiderstand aus2 mit eingezeichneten inneren Elementen, -
4 in einem Längsschnitt den Entladewiderstand aus1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und -
5 in einer Draufsicht den Entladewiderstand aus4 mit eingezeichneten inneren Elementen.
-
1 in a perspective view both embodiments of the discharge resistor according to the invention, -
2 in a longitudinal section of thedischarge resistor 1 according to the first embodiment, -
3 in a plan view of thedischarge resistor 2 with marked inner elements, -
4 in a longitudinal section of thedischarge resistor 1 according to the second embodiment and -
5 in a plan view of thedischarge resistor 4 with marked inner elements.
Stirnseitig am Gehäuse
Die in
Am gesamten Außenumfang der Polyimidfolie
Der Raum, der sich an vier Außenseiten der Anordnung aus den PTC-Widerstandselementen
In dieser Darstellung sind die vier Platten aus Pressglimmer
Abweichend von den Darstellungen der
Bei allen Ausführungsbeispielen kann die Wärme von Leistungsspitzen, auch wenn diese länger dauern, in den PTC-Widerstandselementen
Offenbart ist ein PTC-Brems- bzw. Entladewiderstand, der mehrere PTC-Widerstandselemente aufweist, deren Körper derart voluminös und wärmekapazitiv ausgelegt sind, dass sie als Wärmepuffer dienen. Darüber hinaus dient auch eine Füllung, die die PTC-Widerstandselemente umgibt, als Wärmepuffer. Vorzugsweise ist die Füllung auch in einem Wärme leitenden Kontakt mit einem Gehäuse, das als Kühlkörper dient.Disclosed is a PTC braking or discharging resistor having a plurality of PTC resistor elements whose bodies are designed so voluminous and heat-capacitive that they serve as a heat buffer. In addition, a filling surrounding the PTC resistor elements also serves as a heat buffer. Preferably, the filling is also in a heat-conducting contact with a housing which serves as a heat sink.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Kühlrippecooling fin
- 44
- Verschlussplatteclosing plate
- 66
- Durchgangsausnehmungthrough recess
- 88th
- Stromzuführungpower supply
- 1010
- Längsachselongitudinal axis
- 1212
- Verlängerungsabschnittextension section
- 1414
- Durchgangsausnehmungthrough recess
- 1616
- Polyimidfoliepolyimide film
- 16a16a
- Kleberandadhesive edge
- 1818
- PTC-WiderstandselementPTC resistive element
- 2020
- Kontaktblechcontact sheet
- 2222
- Füllungfilling
- 116116
- Platte aus PressglimmerPlate made of pressed mica
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011001362 A1 [0004]DE 102011001362 A1 [0004]
- DE 102014102601 A1 [0004]DE 102014102601 A1 [0004]
- EP 1225080 A2 [0006]EP 1225080 A2 [0006]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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