Aufbau

Elektrische Widerstandsheizungen

Elektrische Widerstandsheizungen werden seit Jahrzehnten für die Produktion in diversen Industrien eingesetzt. Gegenüber Heizungen, die zur Wärmeverteilung ein Fluid benutzen, liegen die Vorteile in einer kostengünstigeren Realisierung, einem schnelleren Ansprechverhalten und höheren Maximaltemperaturen.

 

Herkömmliche Widerstandsdrähte besitzen einen hohen spezifischen Widerstand – und aufgrund von

folglich eine hohe längenbezogene Wärmeproduktion. Da die Heizleiteroberfläche gering ist, fällt der Temperaturgradient vom Heizdraht bis zum beheizten Medium hoch aus. Die Folge: eine inhomogene Beheizung mit großen Temperaturschwankungen. In gewissem Maße stellen Wärmeleitplatten, die zwischen den Heizleitern und die zu beheizende Oberfläche geschaltet werden, eine Verbesserung dar, da sie die Wärme parallel zur Oberfläche verteilen. Nachteilig sind die Effizienzeinbußen und die zunehmende Trägheit der Heizung, da bei jedem Aufheizvorgang die gesamte Masse beheizt werden muss.

 

Warum Kupfer der ideale Heizdraht ist

Kupfer besitzt einen geringen spezifischen elektrischen Widerstand. Ein ausreichender Heizwiderstand kann jedoch durch kleine Leiterquerschnitte und hohe Leiterlängen erreicht werden. Kupfer ist anderen Materialien als Heizleiter überlegen, denn beste thermische Leitfähigkeit bei kleiner Wärmkapazität sorgt für ein hervorragendes Regelverhalten. Weiterhin ist aufgrund der hohen Duktilität die Gefahr eines Leiterbruchs gering.

 

CoTexx® Heizgestrick besteht aus sogenannten Hochfrequenzlitzen (HF-Litzen), wie sie in der Elektrotechnik Verwendung finden. Der Drahtziehprozess stellt einen konstant kleinen Leiterquerschnitt und einen daraus resultierenden konstanten Widerstand pro Länge sicher. Diese Einzeldrähte werden mit einem Isolierlack beschichtet und zu Litzen zusammengefasst.

 

Die Verwendung von HF-Litzen ist aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften mittlerweile Standard in (Automobil-) Sitzheizungen. Hierfür werden die Kupferlitzen meanderförmig auf ein Trägervlies aufgesteppt.

 

Vorteile der HF-Litzen

  • kostanter Längenwiderstand
  • Alterungsbeständigkeit
  • Verformbarkeit
  • PTC-Eigenschaften, die eine Überhitzung vermeiden
  • viele Einzeldrähte einer Litze für hohe Redundanz
  • "Hot-spots" physikalisch unmöglich

 

"Hot-spots", also aufgrund eines Leiterbruchs lokal verursachte Temperaturspitzen, sind bei HF-Litzen ausgeschlossen. Die folgenden Grafiken verdeutlichen dies anhand der elektrischen Ersatzschaltbilder:

Normale Litze mit einem gebrochenen Einzelleiter

HF-Litze mit einem gebrochenen
Einzelleiter

Ersatzschaltbild nach Leiterbruch:
"Hot-spot" an der Querschnittsverengung

Ersatzschaltbild nach Leiterbruch:
weiterhin homogene Wärmeerzeugung

Bricht bei einer herkömmlichen Litze, wie z.B. in Verlängerungskabeln, ein Einzeldraht, so entsteht an der Bruchstelle ein lokal höherer elektrischer Widerstand und somit ein "Hot-spot".
Wenn dagegen bei einer HF-Litze ein Einzeldraht bricht, dann führt dieser Leiter keinen Strom mehr. Der Stromfluss in den anderen Leitern, und folglich die Wärmeproduktion, ist konstant. Der Gesamtwiderstand der 120 parallel geschalteten Litzdrähte erhöht sich geringfügig. Daher muss die Spannung etwas nachgeregelt werden, um die gleiche Heizleistung zu erzeugen.

 

Warum Heiz-„Gestrick“

Für das CoTexx® Heizgestrick werden die HF-Litzen verstrickt. Dieser Verarbeitungsschritt positioniert die Heizleiter flächig und regelmäßig. Durch das, gegenüber dem Steppen, fehlende Trägervlies wird eine für Gestricke charakteristisch hohe Verform- / Drapierbarkeit erreicht.

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