verfahren und Schaltung zum Konstanthalten eines elektrischen Stromes. Elektrische Ströme können bekanntlich mittelst Variatoren konstant gehalten werden. Variatoren sind Widerstände mit einem gro- ssc-ii positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes; sie bestehen in der Regel aus sogenannten Eisen.dralit-- widerstandslampen, das heisst aus in einer M'asserstoffatmosphäre angeordneten Eisen drähten.
Es können ausser Eisendrähten auch andere auf geeignete Weise angeordnete Drähte benutzt werden. Es ist zum Beispiel bekannt, dass gerade gestreckte Wolfram- drä.hte in einer Sticktoffatmosphäre die glei che Wirkung zeigen. Bei der Bestimmung des Stromes eines solchen Variators als Funk tion der Spannung ergibt sieh, dass der Strom in einem bestimmten Spannungsbereich nahezu konstant ist. Der Verlauf dieser Funktion ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Der Spannungsbereich, innerhalb dessen der Strom praktisch konstant bleibt, hat eine obere und eine -untere Grenze, die nachstehend mit<I>A</I> bezw. <I>B</I> bezeichnet sind.
Ändern sich die charakteristischen Grö ssen des Kreises, in dem der Variator liegt (zum Beispiel durch Verringerung des Wi- deerstandes des Kreises oder durch Erhöhung der dem Kreis aufgedrückten Spannung), der art, dass die von dem Variator aufzunehmende Spannung grösser als A ist, so bleibt der Strom nicht mehr konstant, sondern nimmt zu, wie aus F'ig. 1 deutlich ersichtlich ist.
Unterschreitet die Spannung am V ariator ,den Wert B, so sinkt die Stromstärke unter den Ironst,inteii ZVert herab. Der Regelungsbereich des Variators liegt also zwischen<I>A</I> und b'.
Die Erfindung bezweckt eine Vergrösse rung dieses Regelungsbereiches.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch er zielt, dass, wenn sich die Spannung des Va.- riators dem Wert A nähert, unter Einfluss dieser Spannung in Reihe mit dem Variator ein Widerstand geschaltet wird, der die Span nung des Variators herabsetzt, während der Widerstand unter Einfluss der Spannung des Variators ausgeschaltet wird, wenn sich diese Spannung dem Wert B nähert.
Beim Einschalten des Widerstandes nimmt dieser einen Teil der dem Kreis aufgedrückten Spannung auf, so dass der -\Tariator eine ge ringere Spannung aufzunehmen braucht. Der Punkt, der in der Kennlinie der Fig. 1 das augenblickliche Verhältnis zwischen dem Strom und der Spannung des Variators angibt, wird dabei von A eine bestimmte Strecke in der Richtung von B verschoben. Werden nun die Verhältnisse derart, dass sich dieser Punkt dem Werte B nähert, so wird der Wider stand wieder ausgeschaltet, wodurch der Punkt wieder in der Richtung nach A hin verschoben wird.
Es ist einleuchtend, dass, wenn sich die Spannung des Variators bei ein geschaltetem Widerstand von neuem dem Wert A nähert, ein zweiter Widerstand, ge- gebenfalls ein dritter usw. in Reihe geschaltet werden kann.
Eine geeignete Schaltung zur selbst tätigen Ausführung des beschriebenen Ver fahrens wird erhalten, wenn in Reihe mit dem Variator ein Widerstand geschaltet wird, der kurzgeschlossen werden kann, wobei der Kurzschluss von einem Relais aufgehoben werden kann, das parallel zu dem Variator geschaltet ist und eine Betätigungsspannung bezw. eine Abfallspannung besitzt, die höch- stens gleich A bezw. mindestens gleich Bist.
Unter Betätigungs- bezw. Abfallspannung ist die Spannung, bei welcher der Anker des Relais angezogen bezw. losgelassen wird, zu verstehen. Der in Reihe mit dem Variator geschaltete Widerstand muss dabei kleiner als
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sein, wobei V, und V2 die Be- tätig ungs- bezw. die Abfallspannung des Re lais und i,
die von dem Variator konstant gehaltene Stromstärke darstellen.
Diese Schaltung ist an dem Ausführungs beispiel von Fig. 2 näher erläutert, so @dass die Wirkung der Schaltung anhand dieser Fig. 1 erklärt werden kann.
In Fig. 2 ist 1 der Variator, 2 eine Strom quelle und $ die Belastung des Stromkreises, in fdem der Strom auf dem in Fig. 1 an- gegebenen Wert il konstant gehalten werden soll. In Reihe mit dem Variator ist ein Widerstand 4 geschaltet, der von dem beweg lichen Teil 5 des Relais kurzgeschlossen werden kann.
Die Erregerspule 6 dieses Re lais ist parallel zudem Variator 1 geschaltet. Dieses Relais ist derart eingerichtet, dass der Anker 5 bei einer Spannung V1 angezogen wird, die erheblich grösser als, die Spannung V2 ist, bei welcher der Anker wieder los gelassen wird. Diese Spannungen sind in Fig. 1 angegeben.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird von dem Zustand ausgegangen, in dem der Widerstand 4 durch den Anker 5 kurz geschlossen ist und ein Strom durch den Kreis fliesst, der von dem Variator auf dem Wert il gehalten wird. Nimmt nun der Be lastungswiderstand 3 ab, so wird die von diesem Widerstand aufgenommene Spannung kleiner, was zur Folge hat, dass die Span nung des Variators zunimmt und gegebenen falls den Wert A übersteigen würde.
So bald jedoch die an dem Variator liegende Spannung den Wert V, erreicht, wird der An ker 5 angezogen, wodurch der Kurzschluss des Widerstandes 4 aufgehoben und von letz terem ein Teil der aufgedrückten Spannung aufgenommen wird. Die Spannung des Va riators nimmt infolgedessen ab. Der Wider stand 4 darf nicht so gross gewählt werden, dass die Spannung des Variators unter :den Wert B herabsinkt, da der Strom in diesem Fall einen zu kleinen Wert erhalten würde.
Die an den Variator angelegte Spannung darf sogar nicht 'bis auf ,den Wert VZ herabsinken, da in diesem Falle das Relais abfallen und der Widerstand 4 wieder kurzgeschlossen werden würde. Es lässt sich leicht erkennen, dass zu diesem Zweck der Widerstand 4 klei ner als
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sein muss.
Ist der Wider stand auf diese Weise bemessen, so sinkt bei Aufhebung des Kurzschlusses die Spannung am Variator auf einen zwischen V, und V2 liegenden Wert herab, so da3 der Variator seine regelnde Wirkung wieder völlig aus üben kann. Nimmt jetzt .der Widerstand 3 wieder zu. so nimmt die Spannung am Variator ab, bis sie den Wert VZ erreicht.
In diesem Augen blick fällt das Relais ab 'und wird der Wi derstand 4 wieder kurzgeschlossen, wodurch die Spannung am Variator ansteigt, und zwar bis zu einem zwischen V1 und V, liegenden Wert.
Es ist einleuchtend, dass die Betätigungs spannung V1 des Relais nicht kleiner als A zu sein braucht. Es ist im Gegenteil varteil- ha.ft. V1 gleich A zu nehmen. Es braucht ebenfalls V. nicht grösser<I>als B</I> zu sein; es ist möglich, V1 gleich B zu nehmen.
Es ist vorteilhaft, dem Relais eine etwas verzögerte Wirkung zu geben, so dass kurz zeitige Änderungen der an dem Variator liegenden Spannung das Relais nicht betäti gen können.
In den meisten Fällen wird die in Fig. 1 dargestellte Charakteristik zwischen den Grenzen<I>A</I> und<I>B</I> nicht genau horizontal ver laufen. Dies ändert jedoch nichts an den obi gen grundsätzlichen Erörterungen.
In Fig. 3 sind zwei Widerstände 4 und 7 in Reihe mit dem Variator geschaltet. Beide Widerstände sind auf die anhand der Fig. 2 beschriebene Weise kurzgeschlossen. Steigt bei kurzgeschlossenen Widerständen die Spannung am Varia-tor zu sehr, so wird zu nächst der Kurzschluss eines der Widerstände aufgehoben. Erreicht die Spannung am Va riator dann aufs neue die höchstzulässige Grenze, so wird auch der gurzschluss des zweiten Widerstandes aufgehoben.
Um zu vermeiden, dass der Kurzschluss beider Wider stände gleichzeitig aufgehoben wird, können die Relais derart gebaut sein, dass das eine eine etwas höhere Betätigungsspannung als das andere besitzt, oder aber, dass die Ver zögerung des einen Relais etwas grösser als die des andern ist. Auf ähnliche Weise kann ein gleichzeitiges Abfallen beider Relais da durch vermieden werden, dass man die Abfall spannungen ein wenig voneinander abweichen lässt.
Bei Verwendung von mehreren Wider- ,tänden können die Relais auch auf die in Fig. I angegebene Weise geschaltet werden. klier ist die Spule 8 des Relais, das den Kurzschluss des Widerstandes 7 bewirkt, nicht mit beiden Klemmen des Variators ver bunden, sondern parallel zu dem Variator nebst dem Widerstand 4 geschaltet.
Dieses Relais ist derart gebaut, dass seine Betäti gungsspannung gleich der Summe des Span nungsverlustes in dem Widerstand 4, also gleich il . R, und .der höchsten Grenze (A) des Variators ist. Die Abfallspannung des Relais ergibt sich aus der Summe des Span nungsverlustes in dem Widerstand 4 und der untern Grenze (B).
Es ist einleuchtend, dass' die Anzahl der mit dem Variator in Reihe geschalteten Wi derstände nach Bedarf ausgedehnt werden kann. So ist zum Beispiel in Fig. 4 noch ein dritter Widerstand 9 vorhanden. Die Spule 10 des zu diesem Widerstand gehöri gen Relais ist parallel zu dem Variator nebst den Widerständen 4 und 7 geschaltet.
Die Betätigungsspannung dieses Relais ergibt sieh aus dem Wert A, vermehrt um den Span nungsverlust in den Widerständen 4 und 7, also um il <I>.</I> (R4 -+- R7), während die Abfall spannung B + il . ( & -+- R-,) beträgt.
Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung hat den Vor zug, dass eine gleichzeitige Betätigung von mehr als einem Relais unbedingt vermieden wird. Der Unterschied in den Betätigungs- und Abfallspannungen der verschiedenen Re lais kann auf einfache Weise dadurch er halten werden, dass in Reihe mit den Er regerspulen Widerstände geschaltet werden.
Fig. 5 zeigt ein Relais, das sich zur Ver wendung in der dargestellten Schaltung eignet. Dieses Relais enthält einen U-förmigen Rahmen 11 aus Messing, in dessen offenem Ende ein Eisenstäbchen 12 befestigt ist, das zwei Eisenkerne 13 und 14 trägt, auf die zwei Spulen gewickelt sind. Der eiserne An ker 15 ist um die Achse 16 drehbar angeord net und trägt einen Quecksilberschalter 17. Der Stand des Quecksilbers in bezug auf die Elektroden dieses Schalters ist in Fig. 6 bei nicht angezogenem Anker und in Fig. 7 bei angezogenem Anker dargestellt.
Die beiden Elektroden des Quecksilberschalters werden mit den Enden des kurzschliessenden Wider standes verbunden. In dem Kern 14 befindet sich eine Messingschraube 18, während durch den Rahmen 11 eine zweite Messingschraube 19 hindurchgeführt ist. Mit Hilfe der beiden Stellschrauben 18 und 19 können die Betäti- gungs- und die Abfallspannung des Relais sehr genau eingestellt werden.
Die erfindungsgemässe Schaltung kann mit Erfolg zum Kontakthalten des Stromes einer Anzahl von in Reihe geschalteten Lampen, zum Beispiel Natriumdampflampen, angewen det werden. Parallel zu jeder Lampe kann in diesem Falle ein Widerstand (auch Durchschlagpatrone genannt) geschaltet wer den, der beim normalen Betrieb der Lampe keinen Strom durchlässt, aber die Lampe kurzschliesst, sobald diese in Unordnung ge rät.
Es ändern sich infolgedessen die Be lastung des Stromkreises und die Spannung des Variators. Steigt diese Spannung zu sehr, so wird der in Reihe geschaltete Wider stand auf die oben beschriebene Weise in Tätigkeit gesetzt, so dass der Strom sogar bei einer starken Belastungsänderung kon stant bleibt.
Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wurde der Strom auf 5 Amp. konstant gehalten. Die dabei verwendete Eisendrahtwiderstandslampe hatte einen zwi schen 30 und 85 Volt liegenden Regelungs- bereich. Das Relais wurde derart eingestellt, dass die Betätigungsspannung 85 Volt und die Abfallspannung 30 Volt betrug. Der in Reihe mit dem Variator geschaltete Wider stand betrug 10 Ohm.
procedure and circuit for keeping an electric current constant. As is well known, electrical currents can be kept constant by means of variators. Variators are resistors with a largely positive temperature coefficient of electrical resistance; As a rule, they consist of so-called iron-wire resistance lamps, i.e. iron wires arranged in a hydrogen atmosphere.
In addition to iron wires, other wires arranged in a suitable manner can also be used. It is known, for example, that straight tungsten wires have the same effect in a nitrogen atmosphere. When determining the current of such a variator as a function of the voltage, you can see that the current is almost constant in a certain voltage range. The course of this function is shown schematically in FIG.
The voltage range, within which the current remains practically constant, has an upper and a lower limit, which are referred to below with <I> A </I> and <I> B </I> are designated.
If the characteristic quantities of the circle in which the variator is located change (for example by reducing the resistance of the circle or by increasing the voltage applied to the circle), such that the voltage to be absorbed by the variator is greater than A, so the current no longer remains constant, but increases, as in Fig. 1 can be clearly seen.
If the voltage at the variator falls below the value B, the current strength drops below the ironst, inteii ZVert. The control range of the variator is between <I> A </I> and b '.
The invention aims to enlarge this control range.
This is achieved according to the invention in that, when the voltage of the variator approaches the value A, a resistor is connected in series with the variator under the influence of this voltage, which lowers the voltage of the variator, while the resistance is under influence the voltage of the variator is switched off when this voltage approaches the value B.
When the resistor is switched on, it absorbs part of the voltage that is applied to the circuit, so that the - \ Tariator needs to absorb a lower voltage. The point which in the characteristic curve of FIG. 1 indicates the instantaneous relationship between the current and the voltage of the variator is shifted from A a certain distance in the direction of B. If the conditions are such that this point approaches the value B, the resistance is switched off again, as a result of which the point is shifted in the direction towards A again.
It is obvious that if the voltage of the variator again approaches the value A with a connected resistor, a second resistor, if necessary a third etc., can be connected in series.
A suitable circuit for self-executing the process described is obtained when a resistor is connected in series with the variator, which can be short-circuited, the short-circuit can be canceled by a relay that is connected in parallel with the variator and an actuation voltage respectively has a drop-out voltage that is at most equal to A respectively. at least equal to you
Under actuation resp. Dropout voltage is the voltage at which the armature of the relay is attracted or. is released to understand. The resistance connected in series with the variator must be less than
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be, where V, and V2 the activation respectively. the dropout voltage of the relay and i,
represent the amperage held constant by the variator.
This circuit is explained in more detail using the embodiment of FIG. 2, so that the effect of the circuit can be explained with reference to this FIG.
In FIG. 2, 1 is the variator, 2 is a current source and $ is the load on the circuit in which the current is to be kept constant at the value i1 given in FIG. In series with the variator, a resistor 4 is connected, which can be short-circuited by the movable union part 5 of the relay.
The excitation coil 6 of this relay is connected in parallel to the variator 1. This relay is set up in such a way that the armature 5 is attracted at a voltage V1 which is considerably greater than the voltage V2 at which the armature is released again. These voltages are given in FIG.
To explain the mode of operation, the starting point is the state in which the resistor 4 is short-circuited by the armature 5 and a current flows through the circuit, which is kept at the value il by the variator. If the load resistor 3 decreases, the voltage absorbed by this resistor becomes smaller, with the result that the voltage of the variator increases and, if applicable, the value A would exceed.
However, as soon as the voltage on the variator reaches the value V, the armature 5 is attracted, whereby the short circuit of the resistor 4 is canceled and part of the applied voltage is absorbed by the latter. The voltage of the variator decreases as a result. The resistance 4 must not be chosen so large that the voltage of the variator falls below: the value B, since the current would receive a value that is too small in this case.
The voltage applied to the variator must not even drop to the value VZ, since in this case the relay would drop out and the resistor 4 would be short-circuited again. It can easily be seen that for this purpose the resistance 4 is smaller than
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have to be.
If the resistance is measured in this way, when the short circuit is removed, the voltage at the variator drops to a value between V and V2, so that the variator can fully exert its regulating effect again. The resistance 3 now increases again. so the voltage on the variator decreases until it reaches the value VZ.
At this point the relay drops out 'and the resistance 4 is short-circuited again, whereby the voltage on the variator increases, up to a value between V1 and V lying.
It is obvious that the actuation voltage V1 of the relay need not be less than A. On the contrary, it is varteil- ha.ft. V1 equal to take A. Likewise, V. does not have to be greater <I> than B </I>; it is possible to take V1 equal to B.
It is advantageous to give the relay a somewhat delayed effect so that brief changes in the voltage applied to the variator cannot actuate the relay.
In most cases, the characteristic shown in FIG. 1 will not run exactly horizontally between the limits <I> A </I> and <I> B </I>. However, this does not change the basic discussions above.
In Fig. 3, two resistors 4 and 7 are connected in series with the variator. Both resistors are short-circuited in the manner described with reference to FIG. If the voltage at the varia-tor increases too much when the resistors are short-circuited, the short-circuit of one of the resistors is canceled first. If the voltage at the variator then reaches the maximum permissible limit again, the short circuit of the second resistor is also canceled.
In order to avoid that the short circuit of both resistors is canceled at the same time, the relays can be built in such a way that one has a slightly higher actuation voltage than the other, or that the delay of one relay is slightly greater than that of the other . In a similar way, a simultaneous drop-out of both relays can be avoided by allowing the drop-out voltages to deviate a little from one another.
When using several resistors, the relays can also be switched in the manner shown in FIG. Klier is the coil 8 of the relay, which causes the short circuit of the resistor 7, not ver connected to both terminals of the variator, but connected in parallel with the variator and resistor 4.
This relay is built in such a way that its actuation voltage is equal to the sum of the voltage loss in the resistor 4, i.e. equal to il. R, and the highest limit (A) of the variator. The drop-out voltage of the relay results from the sum of the voltage loss in resistor 4 and the lower limit (B).
It is evident that the number of resistors connected in series with the variator can be increased as required. For example, a third resistor 9 is also present in FIG. 4. The coil 10 of the relay belonging to this resistor is connected in parallel to the variator along with the resistors 4 and 7.
The actuation voltage of this relay results from the value A, increased by the voltage loss in resistors 4 and 7, i.e. by il <I>. </I> (R4 - + - R7), while the drop-out voltage B + il. (& - + - R-,) is.
The circuit shown in FIG. 4 has the advantage that simultaneous actuation of more than one relay is absolutely avoided. The difference in the actuation and dropout voltages of the various Re lais can be kept in a simple manner by connecting resistors in series with the He regerspulen.
Fig. 5 shows a relay which is suitable for use in the illustrated circuit. This relay contains a U-shaped frame 11 made of brass, in the open end of which an iron rod 12 is attached, which carries two iron cores 13 and 14 on which two coils are wound. The iron anchor 15 is rotatable about the axis 16 angeord net and carries a mercury switch 17. The level of mercury in relation to the electrodes of this switch is shown in Fig. 6 with the armature not tightened and in Fig. 7 with the armature tightened.
The two electrodes of the mercury switch are connected to the ends of the short-circuiting opponent. A brass screw 18 is located in the core 14, while a second brass screw 19 is passed through the frame 11. With the aid of the two adjusting screws 18 and 19, the actuation and dropout voltage of the relay can be set very precisely.
The circuit according to the invention can be used successfully to keep the current of a number of lamps connected in series, for example sodium vapor lamps, in contact. In this case, a resistor (also called a breakdown cartridge) can be connected in parallel to each lamp, which does not allow any current to pass during normal operation of the lamp, but short-circuits the lamp as soon as it gets out of order.
As a result, the load on the circuit and the voltage of the variator change. If this voltage rises too much, the series-connected resistor is activated in the manner described above, so that the current remains constant even with a large change in load.
In a particular embodiment of the invention, the current was held constant at 5 amps. The iron wire resistance lamp used for this had a control range between 30 and 85 volts. The relay was set so that the actuation voltage was 85 volts and the dropout voltage was 30 volts. The resistance connected in series with the variator was 10 ohms.