Thermisch bewährt

Moderne elektrische Haushaltsgeräte sind heutzutage in aller Regel durch Temperaturbegrenzer abgesichert. Denn Fehlfunktionen elektrischer Antriebsteile, Motoren oder Transformatoren können zur Überhitzung bis hin zum Totalausfall oder im schlimmsten Fall sogar zum Brand des Geräts oder der Anlage führen. Schutz-Temperaturbegrenzer verhindern darum das Überhitzen des Motors und des Geräts bei unsachgemäßer Handhabung oder auftretenden Fehlern (Bild 1). 

Temperaturbegrenzer müssen im Ernstfall die Stromzufuhr schnell zuverlässig unterbrechen. Zudem erfordert die Miniaturisierung von Haushaltsgeräten und professionell genutzten Anlagen Ausführungen, die wenig Platz beanspruchen und leicht sind (Bild 2).

Die Thermik Gerätebau GmbH in Pforzheim gehört zu den weltweit innovativsten Unternehmen zur Herstellung und zum Vertrieb von Schutz-Temperaturbegrenzern. Diese werden vor allem in Motoren und in Transformatoren für Haushaltsgeräte und für professionell genutzte Anlagen sowie in Vorschaltgeräten für Leuchten eingesetzt. In den Produktionsstandorten in Deutschland, den USA und Malaysia arbeiten insgesamt 650 Mitarbeiter an kundenspezifischen Anwendungen, die im firmeneigenen Applikations-Labor entwickelt werden. Durch die ständige Weiterentwicklung und Nutzung von neuartigen Werkstoffen gelingt es Thermik, die Produkte von über 3000 Anwendern zuverlässig zu schützen.

Die Temperaturbegrenzer von Thermik zeichnen sich durch geringste Abmessungen, hohe Druckstabilität, große Vibrationsfestigkeit und hervorragende Langzeitstabilität aus. Werden für kundenspezifische Entwicklungen auch andere Bauteile mit den Temperaturbegrenzern verwendet, muss gewährleistet sein, dass sie diesen Anforderungen ebenfalls voll entsprechen.

Langlebige Verdrahtung

Um die zuverlässige Anschlussverdrahtung der Temperaturbegrenzer sicherzustellen, verwendet Thermik unter anderem Leitungen des Typs „Raychem-44“ von Tyco Electronics. Das Unternehmen ist mit seinen Produkten der Marke Raychem ein weltweit tätiger Lieferant von hochwertigen Kabeln, Leitungen, Verbindungssystemen und Kabelzubehör.

Thermik verwendet die Raychem-44-Leitungen, um den nötigen Laststrom über die Bimetall-Schalter (Temperaturbegrenzer) zu übertragen. Dies ist innerhalb der Thermik-Anwendung eine kritische Stelle, da sie direkt Ansprechverhalten und Zuverlässigkeit der Temperaturbegrenzer beeinflusst. Aus diesem Grund muss die Anschlussverdrahtung extrem widerstandsfähig und belastbar sein. Tyco Electronics konnte mit den Raychem-44-Leitungen eine Komponente anbieten, die hohe Beständigkeit gegenüber handelsüblichen Ölen und Wicklungs-Tränklacken aufweist, wie sie in solchen aggressiven industriellen Umgebungen üblicherweise vorkommen.

Als Kühl- und Gleitmittel werden beispielsweise bei Motoren Öle verwendet. Da Motoren zum Teil getaucht werden, kommt auch die Anschlussverdrahtung mit dem Öl in direkten Kontakt und muss gegen diesen chemischen Stoff dauerhaft beständig sein. Tränklack wird bei der Herstellung von Transformatoren als Isolator und mechanischer Stabilisator verwendet. Dies erfordert von den Anschlussleitungen ebenfalls ausgeprägte Resistenz gegenüber den Lösungsmitteln und Harzen der verschiedenen Tränklacke

Belastbare Isolation und höhere Packungsdichte

Die spezielle PVDF-Isolation (Polyvinylidenfluorid) der Raychem-44-Leitungen unterstützt durch geringe Abmessungen und durch niedriges Gewicht die Platz sparende Montage und den einfachen Einbau der Thermik-Schutz-Temperaturbegrenzer. Hierbei handelt es sich um eine doppelwandige Isolation, welche die herausragenden physikalischen und elektrischen Eigenschaften von elektronenstrahlvernetzten Polyalken mit den ausgezeichneten mechanischen und chemischen Merkmalen verbindet, die kennzeichnend für elektronenstrahlvernetztes Polyvinylidenfluorid (PVDF) sind. Durch die damit erzielte erhöhte Belastbarkeit der Leitungen können diese erheblich dünner gehalten werden und ermöglichen somit durch ihre höhere Packungsdichte eine zusätzliche Platzersparnis.

Raychem-44-Leitungen sind generell für Dauereinsatz bei Temperaturen von -65 bis +150 °C ausgelegt und können kurzzeitige Maximaltemperaturen von bis zu 300 °C überstehen. Die bei Thermik verwendeten Applikationen dieser Leitungen liegen in einem Temperaturbereich bis 150 °C, was auch den Anforderungen der entsprechenden UL-Richtlinien (UL-Styles) entspricht. Der von Thermik angebotene Schaltbereich der Temperaturbegrenzer liegt zwischen 50 und 200 °C standardmäßig in 5-K-Schritten.
Alterungsprüfungen der Raychem-44-Leitungen bei erhöhter Temperatur werden üblicherweise bei 200 °C (168 Stunden) und 300 °C (6 Stunden) durchgeführt. Die Isolation der Leitungen zeigt darüber hinaus auch nach wiederholten Temperaturzyklen keine Schrumpfungserscheinungen, was wiederum den Sicherheitsaspekt der Schutz-Temperaturbegrenzer über die gesamte Lebensdauer hinweg in hohem Maße begünstigt. 

Die Elektronenstrahl-Vernetzung der Isolation bewirkt, dass das Material auch bei höheren Temperaturen nicht schmilzt. Die Leitungen verkraften deshalb auch einen längeren Kontakt mit heißen Lötkolben und sind ebenfalls beständig gegen überhöhte Stromstärken, die zum Schmelzen thermoplastischer Isolationen führen würden.

Zusätzlich zur geringen Abmessung und zum niedrigen Gewicht zeichnen sich die Leitungen durch hohe Flexibilität und einfache Handhabung bei der Verarbeitung aus. Zum Abisolieren sind daher bei Thermik Standardwerkzeuge verwendbar, sowohl an Automaten als auch in Handarbeit. Die standardmäßig spezifizierten verzinnten Leiter werden in der Regel verlötet, verschweißt oder gecrimpt. Die Isolation des Drahtes lässt sich im Heißdruckverfahren beschriften oder bedrucken und muss vor dem Vergießen nicht geätzt werden.

Einfachere Logistik durch mehrfache Zertifizierung

Wie nur wenige andere vergleichbare Leitungen bieten die Raychem-44 den Vorteil, dass sie sowohl mit UL- als auch CSA-Zulassung ausgestattet sind. Damit eignen sie sich gleichermaßen für den Vertrieb auf dem europäischen und dem amerikanischen Kontinent. Dies wirkt sich positiv auf die Beschaffung der Leitungen aus: Im Vergleich zu der sonst je nach Bestimmungsland und geforderter Zertifizierung notwendigen Ausführung muss für die Temperaturbegrenzer von Thermik jeweils nur ein Leitungstyp beschafft werden. Bei einer Vielzahl von Produktvarianten mit jeweils mehr als 300 verschiedenen Drähten und Litzen ergibt sich schnell eine Auswahl unter mehreren Tausend Varianten. Diese Vereinfachung hilft in entscheidendem Maße, Beschaffungs- und Logistik-Kosten einzusparen.
Da zusätzlich zu den aufgezeigten Merkmalen für sämtliche Leitungsquerschnitte eine große Farbauswahl für die Leitungen zur Verfügung steht (Bild 3), konnten Thermik-Kunden ein eigenes Farbkodier-System für die je nach Verwendung verschiedenen Ansprechtemperaturen einführen, um mögliche Fehlerquellen wie insbesondere das Verwechseln der einzelnen Ausführungen während der Fertigung zu minimieren.

Quelle: Der Zuliefermarkt, April 2002