DE138451C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Beleuchtung, bei welchem Vacuumröhren durch die unmittelbare Einwirkung von Wechselstrom zum Leuchten gebracht werden. Der Strom wird durch eine Dynamomaschine erzeugt und wirkt unmittelbar oder durch einen geeigneten Stromwandler auf die Röhren ein. Die Erfindung bezieht sich auf die .Wellenform des zur Verwendung kommenden Wechselstromes und erstrebt einen dreifachen Zweck. Erstens, den Betrieb der Lampen mittelst einer niedrigen Spannung im Stromkreis der Lampen zwecks Verminderung der Feuergefahr, zerstörender Einwirkungen auf die Isolation der Leiter oder Verletzungen von Menschen durch Hochspannung; zweitens, die Erzielung einer hohen Leuchtwirkung bei geringem Kraftverbrauch; drittens, die Verlängerung der Lebensdauer der Lampen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Vermeidung oder Verminderung des Flackerns der Lampen während des Leuchtens.

Die Erfindung besteht darin, dafs die Röhren durch eine gleichmäfsige Aufeinanderfolge von rasch wechselnden Strömen erregt werden, deren Wellen eine spitz zulaufende Form erhalten und sich dadurch von der Form des bisher verwendeten Wechselstromes unterscheiden, dafs jeder Stromstofs, anstatt unmittelbar hinter dem Nullpunkt der Wellenlinie anzusteigen, während eines beträchtlichen Teiles des Zwischenraumes zwischen den Nullpunkten auf einem niedrigen Wert beharrt, alsdann schnell bis zu seinem Höchstbetrag ansteigt und unmittelbar darauf wieder bis zur Nulllinie abfällt, worauf er auf einem niedrigen "Werte bis zur Erreichung des nächsten Nullpunktes beharrt. Im Gegensatz hierzu steigen die Wellen, welche bisher verwendet wurden, unmittelbar vom Nullpunkt an mit gröfserer oder geringerer Steilheit empor und beharren auf einem hohen Werte während des gröfseren Teiles des Zwischenraumes zwischen den Nullpunkten, wobei der gröfsere Teil des Abfalls an oder nahe dem folgenden Nullpunkt mit gröfserer oder geringerer Steilheit entsprechend der besonderen Form der Welle erfolgt. Die letztere Wellenform kann als eine solche bezeichnet werden, welche einen weiten Bauch und ein verhältnifsmäfsig grofses Mittel der elektromotorischen Kraft zeigt, so dafs nicht nur der gesammte Energiebetrag durch jeden Stromstofs bezw. jede Welle der elektromotorischen Kraft verbraucht wird, sondern die tatsächliche Spannung des Stromes, welche durch das Voltmeter gemessen wird, ein verhältnifsmäfsig hohes effectives Potential zeigt, welches für Menschen gefährlich sein kann. Ein grofser Teil der hierbei aufgewendeten Energie ist für die Erregung der Lampen unwirksam, und wenn man versucht, hohe Spannungen zu benutzen, zeigt diese bisher verwendete Wellenform den Nachteil, dafs sie leicht die Isolation durchbricht und die Gefahr des Durchbrennens erhöht. Bei der gemäfs vorliegender Erfindung benutzten-Wellenform ist der gesammte durch jeden Stromstofs dargestellte Energiebetrag gering; da jedoch die effective Wirkung bei Erregung der Röhren bis zum Leuchten dem plötzlichen Ansteigen des Potentials entspricht und mehr oder weniger durch die Plötzlichkeit des Ab-

falls erhöht wird, und da ferner dieses Ansteigen mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgt, sind die Leuchtwirkungen nicht nur ebenso kräftig, wie die durch die bisher üblichen Wellenformen erzielten, sondern übersteigen die letzteren sogar. Es hat sich ferner gezeigt, dafs bei Anwendung dieser Wellenform wesentliche Vorteile durch die Erhöhung der Lebensdauer der Lampe und die Vermeidung der nachteiligen Zuckungen, welche sonst gewöhnlich auftreten, erzielt werden.

Bisher ist es für erforderlich erachtet worden, sehr hohe Wechselzahlen zwecks Sicherung einer ausreichenden Leuchtwirkung zu verwenden, und es war nicht bekannt, dais die Lebensdauer der Lampe erhöht und gleichzeitig eine Leuchtwirkung von gewerblich verwertbarer Stärke durch Erniedrigung der Wechselzahl erzielt werden kann.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. ι in Uebersichtdarstellung die Form des bisher benutzten Wechselstromes und in

Fig. 2 die Form der nach der Erfindung zur Anwendung gelangenden Wellenform veranschaulicht.

Fig. 3 erläutert die Anordnung der festen und beweglichen Pole einer Maschine zur Erzeugung der in Fig. ι dargestellten' Wellenform.

Fig. 4 erläutert die Anordnung der festen und beweglichen Pole einer Maschine zur Erzeugung der Wellenform nach Fig. 2.

Fig. 5 zeigt eine für die Ausführung der Erfindung geeignete Vacuumröhrenlampe und

Fig. 6 in Uebersichtdarstellung eine Anwendung der Erfindung, um Glühlampen und Vacuumröhren von demselben Stromkreis aus oder durch dieselbe Dynamomaschine zu speisen.

Bei einer die bisher übliche Form des Wechselstromes erzeugenden Dynamomaschine haben die Lücken zwischen den Polen etwa die gleiche Breite wie die Polflächen selbst. Werden diese Pole 2 mit einer abwechselnd in entgegengesetzter Richtung um sie herumgeführten Wicklung (Fig. 3) versehen und der Wirkung eines umlaufenden, mit Polen 3 der in Fig. 3 dargestellten Art ausgestatteten Feldes ausgesetzt, so wird ein Wechselstrom der in Fig. 1 veranschaulichten Art erzielt. Bei dieser Wellenform ist der Bauch jeder W^Telle oder jedes Stromstofses verhältnifsmäfsig breit, ähnlich wie bei der gewöhnlichen Sinusform, d. h. die Welle beharrt auf einem hohen Mittel der elektromotorischen Kraft während eines grofsen Teiles des Zwischenraumes zwischen den Nullpunkten. Die in Fig. ι als Beispiel dargestellte Wellenform nähert sich indessen mehr der in der Patentschrift 130123 beschriebenen Form mit viereckigem Wellenbauch.

Die nach der vorliegenden Erfindung verwendete, spitz zulaufende Wellenform nach Fig. 2 kann durch Abänderung des Verhältnisses der Breite der Polflächen 2 zu derjenigen des Raumes zwischen denselben erzielt werden. Dies kann durch Verbreiterung des Zwischenraumes und Verkürzung der Polflächen in Richtung der Drehbewegung erreicht werden, wodurch die Lücke zwischen den Polen breiter wird als die Polfläche (Fig. 2 und 4). Dieses Verhältnifs zwischen Lücke und Polfläche ist bei der dargestellten Ausführungsform annähernd 8 zu ι. Im Betriebe wird zweckmäfsig ein noch gröfseres Verhältnifs zwischen Lücke und Polbreite angewendet, um eine noch spitzer zulaufende Welle zu erzeugen und dadurch die angestrebten Vorteile in noch höherem Mafse zu erzielen. Wie ersichtlich, zeigt diese Wellenform in hohem Grade das Kennzeichen einer hohen Wechselgeschwindigkeit beim Steigen und Fallen des Potentials. Sie besitzt aufserdem den weiteren Vorzug, dafs die wirksame Spannung an den Leitungsdrähten, die durch ein dauernd an die Leitung angeschlossenes Voltmeter, das unter den üblichen Bedingungen die effective und schädliche Spannung angiebt, gemessen werden kann, geringer ist, als bei der Wellenform nach Fig. 1, obwohl der Höchstbetrag der elektromotorischen Kraft jeder Welle der in Fig. 2 dargestellten Art gröfser ist, als derjenige einer Welle nach Fig. 1. Während infolge dessen die Form nach Fig. 2 besser geeignet ist, die Röhren zum Leuchten zu erregen, weil jede Welle eine höhere elektromotorische Kraft und bis zu einem gewissen Grade eine höhere Wechselgeschwindigkeit hat, ist die Gefahr einer Beschädigung im Betriebe geringer, wenn die Dynamomaschine derart eingerichtet ist, dafs sie eine elektromotorische Kraft von der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung am besten geeigneten Spannung und Wechselzahl erzeugt. Dieser Unterschied der Spannung des Stromes, der durch den Unterschied der Wellenform veranlafst wird, ist in Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Wenn beispielsweise bei der Wellenform nach Fig. 1 mit einer gegebenen Wechselzahl eine Ablesung an dem Voltmeter entsprechend der wagerechten Linie 50 erhalten wird, würde bei der Wellenform nach Fig. 2 eine geringere Spannung entsprechend der Avagerechten. Linie 51 angezeigt werden, obwohl die wirkliche elektromotorische Kraft, jedes Stromstofses, welche durch Aufzeichnung sichtbar gemacht werden könnte, bei der Wellenform nach Fig. 2 eine höhere elektromotorische Kraft für jeden einzelnen Stromstofs anzeigen würde.

Die spitz zulaufende Wellenform ist besonders geeignet, die durch die Erfindung angestrebten Ergebnisse zu erzielen, nämlich eine

niedrige mittlere Spannung — was, ganz abgesehen von der besonderen Form der Welle, hinsichtlich der Wechselzahl und Spannung eine wesentliche Abweichung von der bisherigen Praxis bedeutet, gemäfs welcher die Anwendung einer aufserordentlich hohen Spannung für erforderlich erachtet wurde —, sowie eine verhältnifsmäfsig niedrige Wechselzahl bei einem Mindestbetrage des Gesammtverbrauchs an Energie. Diese Wellenform ist ferner besonders geeignet, eine erhöhte Lebensdauer der Lampe zu sichern^ da die gesammten elektrolytischen Wirkungen, welche in der Lampe auftreten, aufserordentlich vermindert sind und die elektromotorische Kraft von einer Dynamomaschine abgenommen werden kann, ohne die Anwendung übermäfsig kleiner Unterteilungen des Ankers und der Feldpole zu erfordern, welche Uebelstände notwendigerweise mit der Anwendung hoher Wechselzahlen verbunden sind. Nach der vorliegenden Erfindung ergeben niedrige Spannungen, beispielsweise von iooo Volt, und geringe Wechselzahlen, beispielsweise von 50 000 Wechseln in der Minute, eine hohe Leuchtwirkung; es kann sogar eine noch niedrigere Spannung und Wechselzahl angewendet werden.

Bei den bisher üblichen Einrichtungen herrschte insbesondere bei Anwendung von Dynamomaschinen das Bestreben vor, hohe Wechselzahlen und hohe Spannungen anzuwenden ; tatsächlich sind Wechselzahlen in Höhe von 1 000 000 und darüber in der Minute und Spannungen in Höhe von 100 000 Volt benutzt worden, während bei anderen Einrichtungen, bei welchen Dynamomaschinen nicht zur Verwendung gelangten, Spannungen in Höhe von 125 000 Volt benutzt worden sind. Während vorstehend beispielsweise eine Wechselzahl von 50 000 Wechseln in der Minute und eine Spannung von 1000 Volt angegeben worden sind, können nach der Erfindung auch Wechselzahlen in Höhe von 100 000 Wechseln in der Minute angewendet werden, sowie Spannungen, welche bei der gewerblichen Beleuchtung oder Kraftübertragung in Verbindung mit anderen Beleuchtungssystemen zulässig" sind. Es können Spannungen verwendet werden, die wesentlich höher als 10 000 Volt und dennoch niedriger sind als die bisher für Vacuumröhren verwendeten Spannungen. Selbst bei Anwendung höherer Grenzzahlen für die Spannung und die Wechsel in der Minute, als sie als innerhalb der Grenzen der vorliegenden Erfindung liegend angegeben worden sind, ist ersichtlich, dafs ein nach der Erfindung eingerichtetes System sich vor den bekannten dadurch auszeichnet, dafs es verhältnifsmäfsig geringe Spannungen und Wechselzahlen für die Beleuchtung mit Vacuumröhren nutzbar macht.

Bei Ausführung der Erfindung werden als Lampen zweckmäfsig mit verdünntem Gas gefüllte, an den Enden mit einem leitenden Belag zum Anschlufs der Leitungsdrähte versehene Glasröhren von der in Fig. 5 dargestellten Form verwendet. Die vorliegende Erfindung braucht jedoch nicht auf diese Art Lampen beschränkt zu bleiben, sondern kann überhaupt für solche Lampen benutzt werden, die durch elektrische Wellen oder Schwingungen zum Leuchten erregt werden können.

In Fig. 6 ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, nach welcher Vacuumröhren und Glühlampen von demselben Stromkreis aus betrieben werden. Die Glühlampen 19 können an dieselben Drähte wie die Vacuumröhren angeschlossen und zum Leuchten gebracht werden. Diese Lampen können neben einander geschaltet werden, wenn die Maschine mit ausreichend niedriger Spannung arbeitet, bei höherer Spannung würden die Lampen hinter einander zu schalten sein, wie dies in unterbrochenen Linien dargestellt ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren zur Beleuchtung mit Vacuumröhren, dadurch gekennzeichnet, dafs die Erregung der Röhren durch eine regelmäfsig wiederkehrende Folge von wechselnden Stromstöfsen von gleicher Gröfse erfolgt, die, graphisch dargestellt, eine spitze Wellenform zeigen, d. h. eine Form, in der die elektromotorische Kraft nach Ueberschreiten des Nullpunktes bis nahe zur Mitte der Welle auf einem niedrigen Werte bleibt, von wo sie plötzlich zu einem Maximum ansteigt und bald oder unmittelbar darauf bis nahe zur Nulllinie abfällt und bis zum nächsten Nullpunkt auf niedrigem Werte bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.