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Vorrichtung zur Erzeugung eines Stromstosses hoher Spannung durch Unterbrechung eines induktiven Stromkreises zur Zündung von Metalldampfapparaten.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines hochgespannten Stromstosses durch Unterbrechung eines induktiven Stromkreises, die u. a. zur Zündung des Lichtbogens bei motgul dampfapparaten, z. B. Quecksilberdampflampen, verwendbar ist.
Gemäss der Erfindung wird ein Unterbrecher angewendet, der aus mehreren parallel geschalteten
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und schliessen. Durch Unterteilung des Stromes auf mehrere Teilunterbrecher lässt sich ein höherer
Betriebsstrom anwenden, ohne dass die bei sicherer Unterbrechung nicht zu überschreitende Höchst- grenze des Stromes erreicht wird. Der Unterbrecher ist mit einer einfachen Anordnung zur selbsttätigen Öffnung und Schliessung der Kontakte versehen.
Eine heute vielfach benutzte Zündart von Quecksilberlampen oder andern Metalldampfapparaten beruht bekanntlich auf der raschen Unterbrechung des Magnetisierungsstromes einer in Reihe mit der
Lampe geschalteten Induktionsspule mittels eines im Nebenschluss zur Lampe liegenden, rasch wirkenden
Unterbrechers. Durch sehr rasche Unterbrechung des Magnetisierungsstromes wird nämlich ein Hoch- spannungsstoss ausgelöst, der, zweckmässigerweise durch die Entladung eines an der Kathode der Queck- silberlampe angeordneten kleinen Kondensators unterstützt, die Gase oder Dämpfe in der Lampe ionisiert und den Lichtbogen einleitet. Zweckmässigerweise wird als Unterbrecher ein luftleerer Glaskörper'jnit zwei Quecksilberelektroden (Quecksilberunterbrccher) benützt, der selbsttätig von der obgenannten
Induktanzspule verschwenkt wird.
Nun zeigt sieh aber bei den bisherigen Vorrichtungen dieser Art eine Schwierigkeit : Der Queck- silberunterbrecher lässt nur eine kleine Betriebsstromstärke, in der Regel nicht über 1 Ampere, zu, wenn er wirklich zuverlässig und rasch unterbrechen soll. Unter höherem Betriebsstrom bleibt oft bei Trennung der Kontakte der Lichtbogen im Unterbrecher stehen, d. h. es kommt nicht zu der gewünschten raschen
Unterbrechung des Magnetisierungsstromes. Die mit derartigen Vorrichtungen gezündeten Quecksilber- dampflampen haben aber in der Regel einen bedeutend höheren Betriebsstrom als den, welchen die Unter-' brecher zulassen, in der Regel mindestens 3 Ampere oder darüber.
Die lediglich zur Beruhigung des
Lichtbogens der Quecksilberlampen beim dauernden Brennen vorzuschaltende Induktanz braucht also gewöhnlich verhältnismässig weniger Windungen dicken Kupferdrahtes, die zur Erzeugung des Hochspannungsstosses behufs Zündung des Lichtbogens nötige Induktanz braucht dagegen wegen der. kleinen Betriebsstromstärke des Unterbrechers viele Windungen eines dünneren Drahtes. Man musste also bisher die der Lampe vorgeschaltete Induktanz der sicheren Zündung wegen mit sonst unnötig vielen Windungen ausstatten. Bei den bisher meistens verwendeten 3 Yzamperigen Lampen war schliesslich dieser Übelstand noch in Kauf zu nehmen. Aber bei den jetzt immer mehr in Verwendung kommenden stärkeren Quecksilberlampen, z.
B. bei denen für 7 Ampere, wird dieses Missverhältnis viel unangenehmer empfunden, u. zw. um so mehr, wenn einige solcher Lampen in Reihe geschaltet sind. Denn solche Reihen- schaltungen lassen bei Netzspannungen von 220 Volt oder darüber in der Regel einen Unterbrecheistrom 'von nur etwa 0'7Ampere zu, d. h. etwa ein Zehntel des Lampenstromes (der 7-Ampere-Lampe), benötigen' Aber zur Zündung noch kräftigerer Hochspannungsstösse als in Einzelschaltung. Es fällt also in digest ' ? ? ? die Induktionsspule im Kupfer und Eisen ausserordentlich viel schwerer aus, als lediglich für das ruhige Brennen des Lichtbogens notwendig wäre.
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Dieser Übelstand wird vollkommen beseitigt, wenn man nach der hier beschriebenen Erfindung den Unterbrecherstrom unterteilt, d. h. zur Unterbrechung des gesamten Magnetisierungsstromcs so viele Teilunterbrecher anwendet, dass jeder einzelne Teilunterbrecher unterhalb des zulässigen Liehtbogenminimalstromes arbeitet. Diese Teilunterbrecher werden alle parallel geschaltet und so angeordnet, dass sie gleichzeitig lmterbrechen. Zweekmässigerweise werden die Teilulterbrecher alle untereinander gleich ausgeführt und jedem von ihnen der gleiche Unterbreohungsstrom zugewiesen.
Verträgt
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spule massgebend ist, so kann dann ohne Beeinträchtigung der Zündung bei dem dreifachen Magnetisierungsstrom die Spule mit einem Drittel der früheren Induktanz ausgeführt werden, d. h. es genügt mit einem solchen neuen Unterbrecher eine Induktanzspule von bedeutend weniger Kupfer und Eisen.
Durch Anwendung genügend vieler parallel geschalteter Teilunterbrecher könnte man den Unterbrccherstrom gleich dem Betriebsstrom der Lampe wählen, d. h. zur Zündung mit dem Mindestmass an Induktanz auskommen.
In Fig. 1 ist das Schaltungssehema einer in Einzelschaltung an ein Gleichstromnetz angeschlossenen Quecksilberdampflampe dargestellt, Fig. 2 zeigt die Hintereinanderschaltung zweier Quecksilberlampen an ein Gleichstromnetz. In Fig. 3 sind Einzelheiten der Unterbrechereinrichtung im Längsschnitt und in Fig. 4 im Aufriss dargestellt.
1, 2 stellen Qtiecksüberlampen mit den positiven Elektroden 3, 4 und den negativen Quecksilberelektroden 5, 6 dar. 9, 10 sind Induktanzspulen, die zur Beruhigung dem Lichtbogen vorgeschaltet
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seite der Kathodenglaswand angebrachten und mit den positiven Elektroden leitend verbundenen Metallbeläge, welche mit dem Quecksilber in der Lampe kleine Kondensatoren bilden. Im Nebenschluss zu den Lampen, nämlich zwischen den Punkten 20, 21 ist der Unterbreeherkreis eingeschaltet. Der Unterbrecher besteht aus den parallel geschalteten Teilunterbrechern 14, 15, 16, denen die Widerstände 17, 18, 19 vorgeschaltet sind, welche die Stromstärke der einzelnen Unterbrecher auf eine gewisse Höhe begrenzen.
Die Unterbrecher sind zweckmässigerweise evakuierte Glaskörper mit Quecksilberkontakten 14a,
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Anordnung (Patent Nr. 92352) ein Weicheisenkern montiert ist. Das Ganze sitzt begrenzt schwenkbar zwischen den Spitzen 27, 28 so, dass der Kern 26 zwischen den Polschuhen 25a, 25b der Induktanzspulen 9 a, 9 b beweglich ist.
In der Ruhelage des Unterbrechers überbrückt das Quecksilber seine beiden Kontakte 14a, 14b, wie in Fig. 4 dargestellt. Beim Schliessen des Lampenschalters-etwa bei der Einzelschaltung der Fig. l- fliesst zunächst ein Strom von der positiven Netzklemme über 11, 21 teilt sich im Unterbrecher über 17, 14
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negativen Klemme. Die magnetisierte Induktanz zieht den Anker 26 an, verschwenkt dadurch den Unterbrecher und unterbricht den Magnetisierungsstrom, wodurch ein Hochspannungsstoss ausgelöst wird, der sich über die Dampfstrecke 3,5 der Lampe entlade und bei genügender Stärke den Lichtbogen einleitet.
Während des Brennens der Lampe halten die magnetisierten Spulen 9a, 9b den Unterbrecher geöffnet. :
Natürlich könnte sinngemäss dasselbe Prinzip auch für Wechselstrom angewendet werden.
Die Unterbrecherwirkung wird dadurch verstärkt, dass man die einzelnen Teilunterbrecher so anordnet, dass sie gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig unterbrechen, wozu die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Anordnung auf einem gemeinsamen Rahmen zweckmässig ist.
Die hier beschriebene Vorrichtung ist besonders wirksam bei mehreren in Reihe geschalteten 1Vletalldampfapparaten, da, wie schon bemerkt, hauptsächlich wegen der erhöhten Netzspannung in diesem Falle der Minimalstrom des Lichtbogens im Unterbrecher wesentlich niedriger als bei kleineren Netzspannungen ist und es da einerseits wegen der Sicherheit der Unterbrechung besonders wichtig ist, den auf einen einzelnen Unterbrecher entfallenden Strom möglichst herabzusetzen, um ein sicheres Abreissen des Lichtbogens im Unterbrecher zu bewirken, anderseits weil es wegen des zur Zündung von hintereinandergesehalteten Lampen nötigen Stromstosses wichtig ist, den (gesamten) Unterbrechungstrom möglichst zu erhöhen.
In gewissen Fällen ist es, wie in Fig. 3 dargestellt, zweckdienlich, jeden der (parallel geschalteten) Teilunterbreeher aus einzelnen, voneinander getrennten Glasgefässen auszuführen, denn es kann jedes einzelne Glasgefäss, wenn es defektwird, einzeln ausgewechseltwerden und beim Arbeiten des Unterbrechers beeinflussen die an einer Unterbrechlmgsstelle sich augenblicklich bildenden ionisierten Dämpfe nicht den andern Unterbrechen. Anderseits gibt es Fälle, wo es vorteilhaft sein kann, den Unterbrecher aus einem einzigen Gefäss mit mehreren voneinander unabhängigen Paaren von Kontakten herzustellen, wobei eventuell die elektrisch miteinander verbundenen Kontakte 14a, 15a (Fig. 3) zu einem einzigen Kontakt vereinigt sein können.
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Anstatt der hier dargestellten mittels eines verschwenkbaren Armes und eines daran montierten Weicheisenkernes betätigten Unterbrechervorrichtung könnte selbstverständlich irgendeine andere hier nicht bildlich dargestellte mechanische Ausführung benützt werden. Z. B. könnte ein als Tausch- kolben direkt im Unterbrechergefäss befindlicher, zwischen den Polen 25 a, 25b (Fig. 3) auf und ab beweglicher Weicheisenkern in eine Quecksilberelektrode des Unterbrechergefässes tauchen und durch Verdrängung des Quecksilbers die Berührung der Kontakte herstellen oder unterbrechen.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Stromstosses hoher Spannung durch Unterbrechung eines, induktiven Stromkreises zur Zündung von Metalldampfapparaten, dadurch gekennzeichnet. dass zur Unterbrechung zwei oder mehrere parallel geschaltete Teilunterbrecher dienen, wobei die Ströme der einzelnen Teilunterbreeher unterhalb des Lichtbogenminimalstromes liegen.