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Anlaßwiderstandsanordnung, insbesondere für Allstrom-Rundfunkempfangsgeräte
Zur 1?instellung beliebiger Verzögerungszeiten in elektrischen Stromkreisen ist
es bekannt, einen Halbleiter mit negativer Temperaturwiderstandscharakteristik.
einen sogenannten Heißleiter, in Reihe oder parallel zu einem oder mehreren elektrischen
Verbrauchern zu schalten. Von dieser Anordnung wird z. I>. im Heizstromkreis von
Funkgeräten vom Allstromtyp, die aus einem Starkstromiietz betrieben werden, Gebrauch
gemacht. Während der Anheizzeit des Heißleiters steigt der Strom voii c-inem kleinen
Wert, der durch den Kaltwiderstand des Heißleiters und die übrigen im Stromkreis
liegenden Widerstände bestimmt ist. auf einen En( wert. der durch den Heißwiderstand
iles I1<#ißleiters und die übrigen Widerstände begrenzt ist; im allgemeinen wird
die im Dauer-Brennzustand im Heißleiter vernichtete Leistung nur klein sein.
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Die Verhältnisse werden verwickelt, wenn einer oder mehrere der im
Stromkreis liegenden Verbraucher ihrerseits eine positive Temperaturcharakteristik
haben. In solchem Fall wird der Stromanstieg leicht den in Fig. r mit ca bezeichneten
Verlauf nehmen, und es ist schwer, unter normalen Fertigungstoleranzen die Kennwerte
des Heißleiters so einzustellen und einzuhalten, daß der Stromanstieg den Sollverlauf
nach Kurve b (Fig. r) nimmt. Auch kann die Aufgabe bestehen, den Stromwert vom Augenblick
des Einschaltens an auf seinen Dauerwert zu bringen und auf diesem möglichst konstant
zu halten, während sich die Widerstände einzelner Verbraucher während der
Anheizzeit
noch ändern. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zu dem Heißleiter
ein Festwiderstand von nahezu unveränderlichem Wert, d. h. ohne nennenswerten Temperaturkoeffizienten
parallel geschaltet und sein Wert zu dem des Heißleiters zur Erzielung der angestrebten
Wirkung auf den Strom im Kreise passend abgestimmt wird.
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Es ist an sich bekannt, einen unveränderlichen Widerstand einem Heißleiter
parallel zu schalten, jedoch sollte mit diesen bekannten Anordnungen die .-\tilieizzeit
des als Verzögerungsanordnung dienenden Heißleiters und damit die Zeitkonstante
der Anordnung in einem bestimmten Sinne beeinfiußt werden; zum Teil wurde vorgeschlagen,
den Parallelwiderstand zur Aufheizung des Heißleiters mit heranzuziehen. Es ist
jedoch nicht versucht worden, eine Anordnung aus Heißleiter und Parallelwiderstand
zu schaffen zu dem Zwecke, den Strom in einem Stromkreis vom Augenblick des Einschaltens
ganz oder nahezu konstant zu halten unter selbsttätiger Usregelung der Widerstandsändertitig
anderer im Stromkreis liegender Ver-1>raticher mit z. B. positiver Temperaturwiderstandscharakteristik.
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Per Erfindungsgedanke wird am einfachsten an den Verhältnissen in
dem Heizstromkreis eines Allstromgerätes der Rundfunktechnik erläutert, der in Fig.
2 dargestellt ist. Daraus lassen sich die Regeln für das technische Handeln in anderen
Fällen gewinnen. In Fig. 2 bedeutet R,, einen Vorwiderstand, Rh den Heißleiterwiderstand
und R, einen zu ihtn parallelen Festwiderstand; RRö bedeutet den Gesamtwiderstand
der in Reihe geschalteten Röhren, der temperaturabhängig ist, und RL den Widerstand
der Skalenlampe des Gerätes. An den Punkten A und B liegt die Netzspannung.
Wenn die Röhrenzahl groß und/oder die Netzspannung klein ist, wird der Heizstrom
hauptsächlich durch RRö und kaum durch R,, bestimmt. Deshalb beschränkt sich die
Betrachtung auf den Stromkreis zwischen den Punkten A' und B; an ihnen liege die
Spannung L'.
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Im Augenblick des EinschaLtens hätte ohne Anlaßwiderstand die Skalenlampe
bei noch kalten Ileizfä den, solange also RRö noch sehr klein ist, fast die gesamte
Leistung aufzunehmen. Der Anlaßwiderstand Rh bewirkt dagegen in dem Maße, wie er
sich erwärmt und leitend wird, einen langsamen Stromanstieg, bis die Heizfäden glühen
und RRö seinem Endwiderstand nahegekommen ist; der Heißleiter hat sich aufgeheizt,
und sein Heißwiderstandswert ist sehr klein geworden. Der stationäre Zustand stellt
sich in einer solchen Anordnung mit einem einfachen Heißleiter als Anlaßwiderstand
nur sehr langsam ein, da wegen des kleinen Kaltwiderstandes von RRö und des anfangs
durch den noch kalten Heißleiter klein gehaltenen Stromes die in RRö in Wärme umgesetzte
Energie aus zweifachem Grunde besonders gering ist. Wird aber der Reißleiter zu
rasch heiß und stromdurchlässig, so sind die Röhren noch zu kalt, der Strom wächst
zu rasch an, der Heißleiter erreicht seinen niedrigen Heißwiderstandswert zu früh,
und es tritt, was gerade vermieden werden sollte, eine hohe Stromspitze auf. Bei
der üblichen Anordnung brennt außerdem die Skalenlampe im Augenblick des Einschaltens
nur sehr trübe und wird erst allmählich hell in dem Maße, wie sich der Endzustand
im Kreise einstellt.
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Es kann nun nach dem Gedanken der Erfindung erreicht werden, daß sich
der Strom durch Parallelschalten eines Festwiderstandes RP zum Heißeiter sofort
nach dem Einschalten auf seinen Dauerwert einstellt. Der Parallehviderstand wird
so bemessen, daß der Gesamtwiderstand des Kreises beim Kaltwert der Röhren, RRö,
gleich dem Gesamtwiderstand im Endzustand ist, und es ist im wesentlichen dafür
zu sorgen, daß der positive Temperaturverlauf des Widerstandes RRö durch einen entsprechend
negativen Verlauf des Widerstandes Rh kompensiert wird. Je nachdem, in welchem Maße
es gelingt, diese beiden Charakteristiken aufeinander abzustimmen, dafür hat man
in Werkstoff, Form und Anordnung des Heißleiters eine Reihe von Parametern, wird
sich zwischen dem Anfangsstromwert IR. und dem Endwert Ige ein zeitlicher
Verlauf nach Fig. 3 oder Fig. 4 ergeben. Auf jeden Fall ist es möglich, die Schwankung
im übergangsbereich unter einem gewissen Wert, z. B. io % oder 5 °/o, zu halten
und danach die Toleranzen für die Schaltelemente des Kreises zu wählen. Die Zeit
bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes wird gegenüber der vorher üblichen
Anordnung erheblich verkürzt, was bei vielen Einschaltvorgängen sehr er-,viinscht
ist.
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In den Fig. 3 und ,4 bedeutet Kurve b den Strom im Zweig Rh-RRö-RL,
Kurve a den Strom im Zweig RP-RRö-RL. Im Augenblick des Einschaltens bedeutet
0-A den Strom über den Kaltwiderstand des Heißleiters, A-B den Strom über den Parallelwiderstand
beim Kaltwert des Widerstandes RRö, 0-B den Gesamtstrom Isa.
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Der Parallelwiderstand RP hat nur während der kurzen Zeit, in der
sich der Heißleiter auf seinen Heißwiderstand aufheizt, eine hohe Leistung aufzunehmen
und braucht deshalb nur für etwa io % derselben als Dauerlast dimensioniert zu sein.
Sobald der Heißleiter sich aufgeheizt hat, wird der Parallelwiderstand praktisch
kurzgeschlossen. Die vorgeschlagene Maßnahme bedeutet also kaum einen erhöhten Aufwand
gegenüber den bekannten Anwendungen der Heißleiter als Anlaßvorrichtung, insbesondere
nicht gegenüber der bekannten Anordnung von zwei Heißleitern verschiedener Charakteristik
in Parallelschaltung. Baulich wird die Anordnung aus einem Heißwiderstand und einem
Parallelwiderstand vorteilhaft als ein Schaltelement ausgeführt.