Konstantan-Draht – Anwendungsmöglichkeiten für Amateure und SWL´s

Konstantandraht ist ein Draht mit konkretem, spezifischen Widerstand. Er setzt sich aus 55% Cu, 44% Ni und 1% Mn zusammen. Mit einer Zugfestigkeit von über 400 N/mm² besitzt er eine Festigkeit, die ihn auch für eine handwerkliche Verwendung gut geeignet erscheinen lassen.
Die eigendliche Anwendungsform liegt in der Herstellung von el. Widerständen, die hinsichtlich ihrer Belastbarkeit und ihres Widerstandswertes nicht den Normwerten entsprechen. Da bekanntlich Widerstände den Stromfluss bremsen und dessen Energie anteilmässig in Wärme umsetzen, lag es schon zu “Frühzeiten” nahe, elektrische Heizungen herzustellen, die nichts anderes darstellen als el. Widerstände. Mit Konstantandraht (und von verschiedenen Anbietern einfach Wiederstandsdraht genannt) bietet sich die Möglichkeit, Heizungen kleiner Leistung in allen nur erdenklichen Bauform herzustellen.
So lassen sich mit einer spulenförmigen Bauform gezielt Gerätekomponenten beheizen, beispielsweise den Oszillator eines Empfängers, um die temperaturbedingte Frequenzdrift zu senken.

Abb. 1: Bauform für lokale Beheizung von Komponenten

Besonders wertvoll ist eine Anwendung zum Schutze empfindlicher Geräte vor ungünstigen, klimatischen Einflüssen. Wer weiss nicht, wie sich ein feuchter oder gar oxidierter Drehko auswirkt, der zudem noch unter mechanischer Verspannung leidet, welche durch häufige Temperaturschwankung verursacht wurde. Ebenso problematisch zeigen sich Potis, Steckverbindungen und kalte Lötstellen.

Schutz kann ein unter dem Geräteboden verlegter Konstantandraht bieten, der als Heizdraht fungiert. Zweckmässigerweise sollte dieser in ein eigenes Gehäuse eingebettet werden; eine Holzplatte als Montagebrett erfüllt bereits den Zweck. Diese “Flachheizung? kann so universell konstruiert werden, dass sie unter verschiedenen Geräten betrieben werden kann. Der Draht wird je nach Länge in Schleifen oder Spiralform verlegt.

Mit folgender Formel lässt sich die elektrische Dimensionierung berechnen:

d = U² / P * Theta

wobei d die Drahtlänge in m, U die Spannung in V, P die Leistung in W und Theta den spezifischen Widerstand in Theta/m angibt.

Abb.2:  Beheizung eines ganzen Gerätes

Bei vorgegebener Spannung wird deutlich, dass der spez. Widerstand des Drahtes dessen Länge bestimmt. Demzufolge muss für eine grossflächige Heizung ein kleiner spez. Drahtwiderstand gewählt werden, um auf die erforderliche Drahtlänge und gemäß der Verlegungsart die erforderliche Fläche zu kommen. Bei 12V Betriebsspannung ergibt sich für eine 20W-Heizung bei Theta = 5 eine Drahtlänge von 1,44 m, bei Theta = 25 gerademal 29 cm. Bei handelsüblichen Werten von Theta = 1 bis Theta > 100 bieten sich viele Dimensionierungsmöglichkeiten an, es darf jedoch nicht übersehen werden, dass mit steigendem Widerstandswert die Drahtstärke abnimmt und eventuell an ihre mechanische Stabilitätsgrenze gerät. Wärend bei Theta = 5 der Durchmesser 0,35 mm beträgt sind es bei Theta = 100 nur noch 0,08 mm. Die Tabelle gibt einen groben Überblick über die zu erwartenden Drahtlängen. Es sei eine Betriebsspannung von 12V angenommen.

Aller Logik nach ist die Verwendung des niederohmigeren Drahtes bei Berücksichtigung entsprechend grosser Drahtlängen die effektivere, da sie die grössere Gesamtoberfläche bietet. Die Abstrahlung verteilt sich auf die grössere Drahtlänge in Verbindung mit grösserem Durchmesser. Bei grossflächigen Heizungen sind bei den hier angegebenen Leistungen daher auch keine wärmeisolierenden Maßnahmen zu treffen, um einer Brandentwicklung vorzubeugen. Damit kann der Draht willkürlich auf ein Stück Brett ?genagelt?  werden.

Zweifellos ist Strom die verschwenderischste Energieform zum Heizen. Bei den hier beschriebenen Heizleistungen ist das aber wohl verkraftbar, besonders wenn damit das Heizen eines ganzen Raumes entfallen kann, z.B. weil er nicht ständig besetzt ist. Kritischer könnte der Verbrauch bei mobilen Einsätzen werden, bei denen der Strom aus Akkus bezogen werden muss. Immerhin fliessen bei 20W ca. 1,7A. Eine Autobatterie von 40Ah liefert diesen Strom ohne Nachladung etwa 24h lang. Eine Solarladegerät  bietet sich hier förmlich an.

Darüber hinaus eignen sich zur lokalen Beheizung von Komponenten auch Leistungswiderstände. Wenn der Widerstandswert bekannt ist, läßt sich mit der Beziehung P = U * I die Heizleistung ermitteln. Ebenso geeingnet sind Glühlämpchen, für die sowohl Angaben in mA als auch in W gemacht werden.