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Der Widerstandsdraht ist ein wichtiger Bestandteil vieler Geräte, z. B. von Heizgeräten oder Styroporschneidegeräten. Finden Sie heraus, was Widerstandsdrähte sind und wie sie funktionieren!
Was ist ein Widerstandsdraht?
Ein Widerstandsdraht ist ein Draht aus einem Widerstandsmaterial, d. h. einem Stoff, der sich durch einen hohen spezifischen Widerstandswert auszeichnet. In der Praxis bedeutet dies, dass ein solcher Draht einen sehr hohen Widerstand im Verhältnis zu seinem Durchmesser (bei gleichzeitiger Proportionalität zu seiner Länge) aufweist und auch gegen hohe Temperaturen beständig ist.
Aus welchen Materialien werden Widerstandsdrähte hergestellt?
Widerstandsdrähte werden aus Widerstandsmaterialien hergestellt. Dabei handelt es sich um spezielle Stoffe, die gegen hohe Temperaturen beständig sind und deren Widerstandswert sich bei steigender oder fallender Temperatur nur geringfügig ändert. Außerdem sind Widerstandsmaterialien nicht sehr empfindlich gegenüber chemischen Einflüssen, einschließlich Oxidation. Sie verfügen in der Regel auch über eine gute mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität bei wechselnden Temperaturbedingungen.
Widerstandsmaterialien müssen nicht zwangsläufig aus Metall bestehen, sondern können auch keramisch sein, z. B. aus Sillit. Widerstandsdrähte hingegen werden in der Regel aus Widerstandsmaterialien hergestellt, die aus Metalllegierungen bestehen.
Kanthal
Kanthal ist eine Legierung aus Eisen und Chrom, die häufig mit Kobalt oder Aluminium angereichert ist. Je nach genauer Zusammensetzung und Verarbeitung kann Kanthal bei Temperaturen bis zu 1300-1400 °C eingesetzt werden. Die Legierung hat magnetische Eigenschaften.Chrom-Nickel
Chrom-Nickel (auch: Nichrom) ist eine Legierung aus Nickel und Chrom im Verhältnis von etwa 4:1. Sie wird zur Herstellung von korrosionsbeständigen Widerstandsdrähten verwendet, deren Dauerbetriebstemperatur 1100-1200 °C nicht überschreitet. Chrom-Nickel hat keine magnetischen Eigenschaften.
Kupferlegierungen
Für die Herstellung von Widerstandsdrähten werden auch verschiedene Kupferlegierungen verwendet, darunter Kupfernickel (z. B. Konstantan, eine Legierung aus Kupfer und Nickel im Verhältnis 3:2), Manganin (eine Legierung aus Kupfer mit Mangan und einer Beimischung von Nickel) oder Nickelin (eine Legierung aus Kupfer mit Nickel und einem Zusatz von Magnesium oder Zink).
Wozu wird ein Widerstandsdraht verwendet?
Widerstandsdrähte finden in vielen Geräten und Instrumenten eine breite Anwendungsmöglichkeit. Dazu gehören unter anderem:
- Heizungen und Heizspiralen, die Teil von Geräten wie Waschmaschinen, Trocknern, Geschirrspülern, elektronischen Zigaretten, elektrischen Feuerzeugen, Heizgeräten, Herden und Öfen, Wasserkochern und allen anderen Geräten sind, die mit Heizelementen ausgestattet sind, die Strom in Wärme umwandeln;
- Heißluftgeräte, Pyrographen, Schweiß- und Verpackungsmaschinen;
- Lötkolben und Lötstationen;
- Schneidegeräte zum Warmschneiden und -formen, im Allgemeinen zur Verwendung mit Materialien wie Polystyrol, Styropor, Acryl, Plexiglas und anderen Kunststoffen;
- Messgeräte, die Thermoelemente verwenden;
- Widerstände, insbesondere für den Einsatz bei hohen Temperaturen.
Parameter des Widerstandsdrahtes
Widerstandsdrähte unterscheiden sich in einer Reihe von Eigenschaften. Die wichtigsten davon sind der Widerstand, die maximale Arbeitstemperatur oder der Durchmesser.
Widerstand
Der Widerstand ist die grundlegende Eigenschaft von Widerstandsdrähten, die in Ohm pro laufenden Meter angegeben wird. Ein Widerstandswert von 28 Ω/mb bedeutet zum Beispiel, dass ein Meter Draht in einem Stromkreis einem Widerstand von 28 Ω entspricht.
Maximale Betriebstemperatur
Die maximale Betriebstemperatur hängt in erster Linie vom Drahtmaterial ab und liegt in der Regel bei bis zu 1400°C für Kanthal-Drähte und etwas darunter für Drähte aus Kupfer oder Nickellegierungen. Die empfohlene Betriebstemperatur des Widerstandsdrahtes sollte nicht überschritten werden, da dies den Betrieb des gesamten Systems (und dessen Sicherheit) beeinträchtigen kann.
Durchmesser
Der Durchmesser von Widerstandsdrähten wird in der Regel im AWG-System (American Wire Gauge) angegeben, das ein standardisiertes Maß für den Querschnitt von Drähten und Kabeln ist. In den europäischen Ländern wird der Drahtdurchmesser zusätzlich in Millimetern angegeben. Der Durchmesser des Widerstandsdrahtes wirkt sich auf den maximalen Strom aus, der durch ihn fließen kann.
Weitere Parameter
Widerstandsdrähte unterscheiden sich auch in Parametern wie Länge (was sich beispielsweise auf den Preis pro Meter auswirkt), mechanische Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit. Viele dieser Eigenschaften hängen nicht nur mit dem Material zusammen, aus dem der Draht besteht, sondern auch mit der Art der Herstellung und sogar mit den Lagerbedingungen.
Wie wähle ich den richtigen Widerstandsdraht aus?
Der einfachste Weg, den richtigen Widerstandsdraht für die vorgesehene Anwendung auszuwählen, ist die Verwendung des Strom-Temperatur-Diagramms, das in den technischen Unterlagen der Produkte enthalten ist. Damit lassen sich genaue Temperatur- oder Widerstandswerte ermitteln, indem man die Länge des Widerstandsdrahtes und die Parameter des durch ihn geleiteten Stroms anpasst.
