Ich kenne es zwar auch "vom Anschauen" aus alten "Käferzeiten", hab es aber nie komplett "aufgedröselt".
Ich versuche es mal eine Erklärung der denkbaren Abläufe anhand dieser Schemazeichnung (
aus Wikimedia Commons):
Hellphase: Der Bimetallstreifen wird vom Laststrom über die Heizwendel erwärmt, bis er sich so weit verbogen hat, dass der Kontakt trennt.
In der anschließenden Dunkelphase kühlt sich der Bimetallstreifen soweit ab (und biegt sich zurück), bis er den Kontakt wieder schließt.
Eine komplette Beschreibung des thermisch-mechanischen Verhaltens des Bimetallstreifens bekomme ich "aus dem Stand" nicht auf die Reihe. Das ist doch zu lange her.
Aber ich kann es ja mal qualitativ versuchen:
Hellphase: Die Zeit zwischen Beginn des Laststromflusses und dem Trennen der Kontakte ist zunächst abhängig von der mechanischen Verformung des Bimetallstreifens. Die ist wiederum abhängig von der Temperaturerhöhung des Bimetallstreifens als Funktion der eingebrachten Wärmeenergie, die wiederum vom Laststrom abhängt.
Eingebrachte elektrische Leistung: P[SUB]heiz[/SUB] = I[SUB]last[/SUB][SUP]2[/SUP] * R[SUB]heiz[/SUB] Ich unterstelle mal einen Wirkungsgrad der Heizwendel von 100%, also Wärmeleistung = elektrische Leistung.
Welche Energie und welche Zeit notwendig ist, um den Bimetallstreifen so weit zu erwärmen, dass er den Kontakt trennt, ist mir unbekannt. Ich vermute, das ist nichtlinear.
Und: Im Zeitpunkt des Trennens ist die Verformung noch nicht beendet. Sehr wahrscheinlich "schießt sie über", d.h. der Bimetallstreifen verformt sich noch etwas weiter.
Dunkelphase: Die Zeit bis zum erneuten Schließen des Kontakts hängt ab vom Wärmeabfluss und der daraus resultierenden Temperatursenkung bzw. der daraus resultierenden Rückverformung sowie der Ausgangsposition des Systems "Bimetallstreifen" bei Beginn der Dunkelphase.
Wenn ich nicht komplett falsch denke, müsste das analog zu der Entladung eines RC-Glieds ablaufen.
Und jetzt kommen die eigentlichen "Mutmaßungen" zur Erklärung des Verhaltens:
Die Verformung des Bimetallstreifens verläuft vermutlich nicht proportional zur eingebrachten Wärmeenergie. Es dürfte z.B. Verzögerungen durch Wärmeleitung geben. Daher vermute ich, dass bei höheren Lastströmen bis zur Trennung mehr Wärmeenergie enigebracht wird und eine größere Verformung des Bimetallstreifens stattfindet. In Folge davon dauert auch die Abkühlung bis zum erneuten Schließen länger. Beides zusammen bestimmt die Taktfrequenz (und das Tastverhältnis).
Bei geringerem Laststrom würde dann weniger "überschießende Wärmeenergie" eingebracht und der Bimetallstreifen sich weniger weit verformen. In Folge sänke die Dauer der Dunkelphase und damit die resultierende Frequenz, auch das Tastverhältnis wäre ein anderes.
Ich denke, ich muss mir mal einen solchen Blinkgeber für einen Test besorgen. Jetzt möchte ich es genau wissen...
Viele Grüße
Stefan