DE2741186C3

DE2741186C3 - Elektrische Schaltung, durch die die Spannung an einem Verbraucher nach dem Einschalten verzögert ansteigt

Info

Publication number: DE2741186C3
Application number: DE19772741186
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Phys. Grube; Friedrich Dipl.-Ing. Stainz Jaklin; Werner Ing. Kahr; Wilhelm Deutschlandsberg Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2741186B2; DE2741186A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, durch die die Spannung an einem Verbraucher nach dem Einschalten verzögert ansteigt, bei der parallel zum Verbraucher ei Kaltleiter geschaltet ist und ein Vorwiderstand zu und Parallelschaltung aus Verbraucher und Kaltleiter in Reihe liegt

Eine derartige elektriscne Schaltung ist aus der DE-OS 24 10 884 bekannt

Bei einer Reihe elektrischer Verbraucher stellt die Einschaltbelastung eine gegenüber dem stationären Betrieb erheblich erhöhte Beanspruchung dar. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Metallfadenlampe, die als Einschaltstoß etwa den zehnfachen Strom aufnimmt, wie in stationären Leuchten. Diese Einschaltbelastung setzt der Lebensdauer Grenzen. Es ist deshalb erwünscht, den Einschaltvorgang so abzudämpfen, daß der Spannungsanstieg am Verbraucher nicht in einigen msec sondern um den Faktor 10 bis 100 langsamer erfolgt Bei Schlafraum-Beleuchtungen und auch bei sehr hellen Lampen wird es darüber hinaus als sehr angenehm empfunden, wenn die eingeschaltete Lampe nicht sofort die volle Betriebsleistung abstrahlt, sondern erst in ein bis mehreren Sekunden vom schwachen Glühen bis zum vollen Leuchten aufheizt.

In der DE-OS 24 10 884 ist eine Schaltungsanordnung mit einem Einschaltstrom-Begrenzer für den wirksamen Betrieb einer Glühlampe beschrieben, wobei mindestens ein den Einschaltstrom begrenzendes und damit eine allmähliche Einschaltung der Lampe ermöglichendes Keramikelement vorgesehen ist, das mit mindestens einem Glühfaden zu einer an eine elektrische Energiequelle anschließbaren Reihenschaltung zusammengefaßt ist und im wesentlichen ein oder mehrere Vanadiumoxide der allgemeinen Formel V₂O_x enthält, wobei »x« kleiner als 5 und größer als 3 ist. Ein solches Vanadiumoxid-Kermaik-Element weist einen im Bereich zwischen 60 und 80° C mit zunehmender Temperatur um zwei Zehnerpotenzen abnehmenden Widerstand auf. Derartige Widerstandselemente wer· den als Heißleiter bezeichnet. Außerdem ist in der genannten DE-OS eine Parallelschaltung aus zwei Glühlampen gezeigt, wobei der Heißleiter mit dieser Parallelschaltung in Reihe liegt

Zwar geht aus dem »Elektronik-Lexikon«, Francksehe Verlagsanstalt, W. Baier, Stuttgart, 1974, Seiten 264 und 265 hervor, daß ein »Kaltleiter« ein Bauelement ist, das im kalten Zustand besser leitet als im warmen und somit auch der Metallfaden einer Glühlampe einen »Kaltleiter« darstellt, jedoch werden in der Praxis als

ίο Kaltleiter keramische Körper mit halbleitendem Material eingesetzt, das in der Nähe der Curietemperatur seine Leitfähigkeit sprunghaft ändert, indem im kalten Zustand, & h. unterhalb der Curietemperatur, ein sehr niedriger Widerstandswert von einigen Ω · cm vorliegt

i^c der dann bei weiterer Zunahme der Temperatur des Keramikkörpers sprunghaft um 3 bis 5 Zehnerpotenzen ansteigt Der Obergang vom Temperaturbereich mit niedrigem Widerstand in den Temperaturbereich, in welchem der sprunghafte Anstieg des Widerstandswertes erfolgt wird als Nenntemperatur bezeichnet

Dagegen nimmt der Widerstandswert eines Metallfaden? mit steigender Temperatur mehr oder weniger linear zu, so daß die durch die Parallelschaltung zweier Glühfäden-Lampen resultierende Einschaltbelastung

für den Verbraucher somit nicht optimal ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung, durch die die Spannung an einem Verbraucher nach dem Einschalten verzögert ansteigt hinsichtlich der Einschaltbelastung

für den Verbraucher zu optimieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die elektrische Schaltung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet daß der Widerstandswert des K-ltleiters im kalten Zustand 2 bis 20% des Widerstandswertes des Verbrauchers im stationären Zustand besitzt daß der Zahlenwert der Wärmekapazität des Kaltleiters in der Einheit Ws/K des 0,05- bis O^fache des Zahlenwertes der in Watt gemessenen Leistung des Verbrauchers beträgt, daß die Nenntemperatur des Kaltleiters oberhdb 60^r Hegt und daß der

Vorwiderstand einen Wert von 5 bis 10% des Widerstandswertes des Verbrauchers im stationären Zustand aufweist Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Kaltleiter

sind an sich hinreichend bekannt und bestehen in aller Regel aus einem keramischen Körper aus durch Dotierung halbleitendem Perowskitmaterial, der Belegungen aufweist
Durch die Schaltung gemäß der Erfindung wird

so erreicht daß nach dem Schließen des Stromkreises durch die Betätigung des Schalters nur ein Teil des Stromes durch den Verbraucher fließt während der überwiegende Teil durch den parallelgeschalteten Kaltleiter fließt. Hierdurch erwärmt sich der Kaltleiter und nimmt einen um mehrere Zehnerpotenzen höheren Widerstandswert an, so daß durch den Kaltleiter nur noch ein geringer Stromanteil fließen kann, der für die Beibehaltung der hohen Temperatur des Kaltleiters ausreichend ist während dann der Hauptteil des

Stromes durch den Verbraucher fließt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Vorwiderstand ebenfalls ein Kaltleiter sein.

Die Dauer für den Anstieg der Spannung am Verbraucher hängt davon ab, in welchem Temperaturbereich die Curietemperatur des Kaltleiters liegt, wofür als Maß die Nenntemperatur gilt. Liegt die Nenntemperatur sehr hoch, dann benötigt der Kaltleiter eine längere Zeit, um den hohen Widerstandswert zu

erreichen, so daß die volle Spannung zeitlich verzögert am Verbraucher liegt

Eine vorteilhafte Nenntemperatur des Kaltleiters sind 80⁰C.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die elektrische Schaltung mit einem Festwiderstand als Vorwiderstand,

F i g. 2 die elektrische Schaltung mit einem Kaltleiter als Vorwidersuud,

Fig.3 eine Vorrichtung, in der die elektrische Schaltung verwirklicht ist

In V i g. 1 ist mit 1 der Verbraucher — hier eine Lampe — bezeichnet Parallel zu diesem Verbraucher ist ein Kalterleiter 2 geschaltet und in Reihe zu dieser Parallelschaltung liegt der Vorwiderstand 3, der in diesem Ausführungsbeispiel einen festen Widerstandswert hat; der Vorwiderstand 3 kann aber auch ein an sich bekannter Kaltleiter 4 sein (F i g. 2). Hierdurch wird zusätzlich ein Schutz gegen Überlastung bewirkt Der Schutzkaltleiter 4 hat dabei eine höhere Nenntemperatur und/oder größere Wärmekapazität als der Kaltleiter 2, damit die Schaltung bis zum Eintreten eine; eventuell notwendigen Schutzfunktion wirken kann.

Beim Schließen des Schalters 5 fließt der Strom durch den Vorwiderstand 3 und die Parallelschaltung aus Kaltleiter 2 und Verbraucher 1. Zunächst fließt durch den Verbraucher nur ein kleiner Anteil des Stroms, so daß z. B. eine Lampe nur schwach zufleuchtet, während der Oberwiegende Teil des Stroms durch den Kaltleiter fließt, wodurch sich dieser erwärmt. Im erwärmten Zustand des Kaltleiters fließt dann der überwiegende Teil des Stroms durch den Verbraucher, so daß z. B. eine

Lampe mit ihrer normalen Leistung strahlt

In Fig.3 ist eine Vorrichtung gezeigt, die als Vorschaltgerät für Lampenfassungen verwendbar ist, und in die die elektrische Schaltung fest eingebaut ist
Die Vorrichtung besteht aus einem Schraubgehäuse 6,

ίο das an einem Ende 7 ein Metallschraubgewinde 8 zum Einschrauben des Sockels 9 einer Lampe 10 aufweist Am anderen Ende 11 ist eine einem Lampensockel entsprechender Metallschraubsockel 12 vorgesehen. Die einzelnen Teile sind räumlich so angeordnet daß das Metallschraubgewinde 8 und der Metallschraubsokkel 12 miteinander und mit einer Belegung 13 des Kaltleiters 2 verbunden sind. Der Kaltleiter 2 ist hier in Form eines Ringes ausgebildet Jer, zentriert und gehalten durch den Ring 20 aus Isoliermaterial, an seinen beiden Stirnseiten die Belegungen 13 und 14 trägt Die Belegung 14 des Kaltle^; ..rs 2 ist über eine Kontaktplatte 15, an die der eine Kontakt 16 der Lampe 10 anstößt, mit einem Anschluß 17 des Vorwiderstandes 3 verbunden. Der andere Anschluß 18 des Vorwider-Standes 3 ist mit dem vom Metallschraubsockel 12 isolierten Kontakt 19 verbunden. Die elektrische Schaltung läßt sich auch bei stationärer Installation im Leitungssystem unterbringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltung, durch die die Spannung an emem Verbraucher nach dem Einschalten verzögert ansteigt, bei der parallel zum Verbraucher ein Kaltleiter geschaltet ist und ein Vorwiderstand zu der Parallelschaltung aus Verbraucher und Kaltleiter in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Kaltleiters (2) im kalten Zustand 2 bis 20% des Widerstandswertes des Verbrauchers (1) im stationären Zustand besitzt, daß der Zahlenwert der Wärmekapazität des Kaltleiters (2) in der Einheit Ws/K das 0,05- bis 0,2fache des Zahlenwertes der in Watt gemessenen Leistung des Verbrauchers (1) beträgt daß die Nenntemperatur des Kaltleiters (2) oberhalb 60⁰C liegt und daß der Vorwiderstand (3) einen Wert von 5 bis 10% des Widerstandswertes des Verbrauchers (2) im stationären Zustand aufweist

2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorwiderstand (3) ein Kaltleiter (4) vorgesehen ist (F i g. 2).