Heizwiderstände
(56)Widerstände sind grundlegende Elemente, die in praktisch jedem elektrischen oder elektronischen Gerät zu finden sind. In Schaltkreisen haben sie viele Anwendungen, aber die Hauptanwendung besteht darin, den Stromfluss zu begrenzen, was mit einer Erwärmung dieser Elemente einhergeht. Je größer der Widerstand, desto weniger Strom kann durch den Widerstand fließen.
Warum werden die Widerstände heiß?
Die Erwärmung der Widerstände wird durch eine Stromerhöhung verursacht - höhere Ströme führen zu einer größeren Anzahl von Elektronen und einer größeren Anzahl von Kollisionen zwischen ihnen im Widerstand. In jeder elektrischen oder elektronischen Schaltung sind übermäßig heiße Komponenten nicht erwünscht. Die Wärmemenge, die ein Widerstand abführt, hängt von seiner physischen Größe sowie von der Nennleistung ab. Kleinere Widerstände erwärmen sich aufgrund der geringeren Nennleistung schneller. Eine der einfachsten Möglichkeiten, das Aufheizen von Widerständen zu verhindern, besteht darin, die an sie angelegte Strommenge zu begrenzen. Um die Verlustleistung am Widerstand zu begrenzen, kann die Spannung reduziert werden. Andere Möglichkeiten, das Aufheizen von Widerständen zu verhindern, sind zum Beispiel der Einsatz von Kühlkörpern. Die von einem Widerstand erzeugte Wärme ist jedoch nicht immer ein negatives Phänomen.
Was sind Heizwiderstände?
Heizwiderstände werden verwendet, wenn ein elektronisches Gerät aus irgendeinem Grund Wärme erzeugen muss. Sie sind so konzipiert, dass sie eine zuverlässige und kontrollierte Wärmequelle bieten. Ein Heizwiderstand kann Konvektionswärme erzeugen, d.h. er erwärmt die Umgebungsluft oder Strahlungswärme, d.h. er erwärmt andere Objekte direkt. Bei der Strahlungsheizung muss ein Heizwiderstand in der Nähe des zu erwärmenden Objekts platziert werden, während bei der Konvektionsheizung manchmal Ventilatoren verwendet werden, um Luft über die Heizwiderstände zu blasen und dadurch die Heizeffizienz zu erhöhen. Ein Heizwiderstand ist eine spezielle Art von Leistungswiderständen, deren Hauptfunktion darin besteht, elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Sie werden in Form von dünnen Streifen angeboten, die einfach an optimaler Stelle in die Geräte geklebt werden können. Dadurch eignen sie sich beispielsweise perfekt, um die Betriebstemperatur präziser elektronischer Bauteile zu stabilisieren.
230-V-Heizwiderstände - häufige Anwendungen.
- Elektrische Konvektionsheizkörper: Sie haben ein Heizelement, das der Luft ausgesetzt ist. Wenn Luft mit einem heißen Objekt in Kontakt kommt, erwärmt sie sich, und da heiße Luft leichter als kalte Luft ist, geht sie nach oben, wodurch mehr Platz für den Kontakt mit der Heizung von unten bleibt. Manchmal sind sie mit einem keramischen Heizelement ausgestattet. Dieser Vorgang wird Luftkonvektion genannt. Elektrische Konvektionsheizkörper erwärmen die Luft manchmal nicht direkt, ein Beispiel dafür sind Ölheizungen. Bei solchen Geräten steht das Heizelement in direktem Kontakt mit einem speziellen Öl, das die Wärme im gesamten Heizkörper verteilt. Die Wärme wird dann durch Luftkonvektion an die Umgebung abgegeben. Eine besondere Art von Konvektionsheizungen ist die Fußbodenheizung, bei der die Widerstandsdrähte die gesamte Bodenfläche des Raumes erwärmen. Die Wärme wird dann durch Konvektion an die Luft abgegeben.
- Heizautomaten: Ähnlich wie elektrische Konvektionsheizungen, außer dass Luft durch einen elektrischen Ventilator über das Heizelement eingepresst wird. Die Heizautomaten werden verwendet, um geschlossene Räume wie Zimmer oder Fahrzeuginnenräume zu beheizen, während der Motor noch auf Betriebstemperatur erwärmt wird. Der Nachteil bei der Verwendung von Heizlüftern ist, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Konvektionsheizgeräten laut sind, obwohl die jüngsten technologischen Fortschritte die von Lüftern erzeugten Geräusche reduziert haben. Das Heizelement besteht oft aus einem PTC-Thermistor.
- Tauchheizkörper: Widerstandsheizkörper zum Erhitzen von Flüssigkeiten. Sie sind elektrisch isoliert, um die Sicherheit zu gewährleisten und eine Elektrolyse der erhitzten Flüssigkeit zu verhindern. Sie sind oft gebogene Heizkörper und sehen aus wie traditionelle elektrische Rohrheizelemente. Viele Anwendungen erfordern den Einsatz von Tauchheizkörpern, wie z. B. Haushaltswassererhitzer, Wasser-Boiler und Aquarienheizer, die mit einem Thermostat ausgestattet sind und eine konstante Temperatur halten. Wenn der Tauchheizkörper ständig mit hartem Wasser in Berührung kommt, wie es bei Warmwasserbereitern der Fall ist, bilden sich auf Dauer Kalkablagerungen (Calciumcarbonat) auf dem Heizkörper. Wenn das Element ein- und ausgeschaltet wird, bricht die Wärmeausdehnung und -schrumpfung des Elements den Kalk auf, der auf den Boden des Behälters fällt.
Elektrischer Heizwiderstand - weniger bekannte Anwendungen
Die Zahl der interessanten Anwendungen für das Heizen von Widerstandsdrähten ist überwältigend und nur einige davon sollen hier erwähnt werden. Heizwiderstände können in beheizten Motorradlenkergriffen verwendet oder in Autoscheiben montiert werden. Eine weitere nützliche Anwendung sind Überwachungskameras. Der Heizwiderstand wird in der Nähe der Glasabdeckung und der Linse platziert. Seine Wärme hält die Glastemperatur über dem Taupunkt, was Beschlagen und Schneeansammlungen verhindert und die Kamera bei allen Wetterbedingungen nützlich macht. Einige medizinische Geräte, wie z. B. Blutanalysegeräte, benötigen ebenfalls konstante Temperaturen, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Worauf ist bei der Auswahl von Heizwiderständen zu achten?
Zunächst einmal ist die Wahl der Leistung wichtig, denn davon hängt ab, ob unsere Geräte keinen Schaden nehmen, wir können aus einer breiten Palette von 20 W bis 500 W wählen. Natürlich sind auch die Abmessungen wichtig - Dickschichtwiderstände sind nur 1 mm dick. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die maximale Spannung. Wenn unsere Geräte den Einsatz von 12V-Heizwiderständen erfordern, kann eine andere gewählte Spannung je nach verwendetem Bauteil zu den Folgen wie ein beschädigter Widerstand oder eine zu niedrige Temperatur führen. Auch Befestigungsmöglichkeiten haben wir zur Auswahl, die Heizwiderstände können entweder aufgeklebt oder aufgeschraubt werden.
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