Leistungswiderstände In Dickschichttechnik auf Stahl

Hohe Impulsbelastbarkeit und Zuverlässigkeit bei Dauerbelastung sind Grundanforderungen an Leistungswiderstände etwa in industrieller Anwendungen. Metallux-Bremswiderstände der Serie PLR sind in Dickschichttechnik auf Stahl hergestellt und haben nicht nur den Vorteil einer geringeren Induktivität im Vergleich zu Drahtvarianten.

„Die Dickschichtleistungswiderstände Metallux-PLR auf Stahl haben ein vergleichbares Leistungspotenzial zu herkömmlichen Drahtwiderständen“, konstatiert Egbert Forker, Produkt Manager bei Metallux, „sie eignen sich zum Einsatz mit intelligenten Antriebs- und Steuerungssystemen. Ihre außerordentlich flache Bauweise mit einer Substratdicke von nur 1 mm, eine optimierte Flächennutzung sowie geringe Wärmeübergangswiderstände zeichnen diese Leistungskomponenten aus.“

Aufbau und Funktionsweise

Über die Beziehung von Widerstandswert, Spannung und Strom wird eine definierte elektrische Energie in das Widerstandsmaterial eingeprägt und in Wärme umgewandelt. Forker: „Die Leistungswiderstände PLR haben dazu eine 20 bis 25 μm dicken Schicht bestehend aus verschiedenen metallischen Komponenten sowie Bindemitteln und Keramiken. Auf dem Edelstahl-Substrat werden die Isolationsschichten, eine Kontaktschicht sowie abschließend die Widerstandsschicht aufgetragen. Eine Abdeckung aus Glas sorgt für den Schutz vor Umwelteinflüssen. Geringe Wärmeübergangswiderstände ermöglichen eine optimale Wärmeleitung und entlasten so die Widerstandsschicht.“

Harmonisierende Ausdehnungskoeffizienzen

Das System unterschiedlicher Materialien basiert auf harmonisierenden Ausdehnungskoeffizienten. Ein großer Teil der Wärme wird zunächst von der Masse des Edelstahlsubstrats aufgenommen, während an der Oberfläche bereits ein Wärmeaustausch mit dem umgebenden Medium (in der Regel Luft) erfolgt. Bei ausschließlichem Betrieb an Luft wird der eingeschwungene Zustand des Systems (die zugeführte Elektroenergie = der abgegebenen Wärmeenergie) schnell erreicht. Die Wärmebilanz verbessert sich zugunsten der zugeführten Energie, wenn das Substrat auf einem Kühlkörper montiert wird.

Niedrigere Induktivität, weniger Platzbedarf

„Leistungswiderstände in Dickschichttechnologie haben im Vergleich zu konventionellen Drahtwiderständen eine niedrigere Induktivität bei gleichzeitig Platz sparender Bauweise“, beschreibt Forker die Vorteile der PLR-Widerstände, „die Nutzung von Stahl als Basissubstrat, der ist ein guter Wärmeleiter, sorgt außerdem für hohe mechanische Stabilität.“

Die Stahlserie PLR umfasst derzeit die Modelle 100, 300 und 900 sowie eine kundenspezifische Variante mit der Bezeichnung PLR250. Das Topmodell PLR 900 hat eine Nennleistung von 120 W an Luft. Eingesetzt wird dieser Widerstand als Bremswiderstand, Entladewiderstand, Heizwiderstand oder Beschaltungswiderstand. Auf einem Kühlkörper mit dem thermischen Widerstand von 0,5 °C/W erreicht er eine Nennleistung von 900 W. Seine Pulsbelastung beträgt das achtfache der Nennleistung (<1 s). Es gibt ihn mit 10 Ohm bis 10kOhm und einer Widerstandstoleranz von +- 10% (5%). Die maximale Oberflächentemperatur ist mit 350 °C angegeben.

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