DE189906C

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Publication number: DE189906C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jig 189906 KLASSE 21/. GRUPPE

JAMES FRANCK in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. November 1905 ab.

Nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf die Anwendung von Widerständen mit hohem Temperaturkoeffizienten, insbesondere Eisen, wie sie als Vorschaltwiderstände zum Schütze der Glühkörper von Nernstlampen und auch insbesondere bei der Eisenbahnbeleuchtung zum Schütze von Glühlampen gegen zu hohe Spannungen angewendet worden sind. Bekanntlich werden

ίο derartige selbstveränderliche Widerstände aus sehr dünnen Eisenspiralen von im allgemeinen nur etwa 0,02 bis 0,1 mm Durchmesser hergestellt, die in Glasbüchsen von entsprechender Größe eingeschlossen und von einer Wasserstoffatmosphäre von geeignetem Druck umgeben sind. Diese Widerstände besitzen eine hohe Empfindlichkeit, d. h. sie ermöglichen eine schnelle Selbstveränderung des Widerstandes bei auftretenden selbst geringsten Stromänderungen, z. B. infolge von Spannungsschwankungen, wie dies zur Erreichung des gedachten Zweckes erforderlich ist.

Da es außerdem bereits bekannt ist, gewohnliche Eisendraht- an Stelle von Nickelindraht-Vorschaltwiderständen im Bogenlampenkreise zu verwenden, also Eisenwiderstände, die zwar ihren Eigenwiderstand in gewissen Grenzen verändern, aber keine so geringe Wärmekapazität haben wie die beschriebenen sehr empfindlichen neueren Vorschaltwider-

, ■ stände, liegt es nun an und für sich nahe, auch diese empfindlicheren Widerstände als Bogenlampenvorschaltwiderstände zu verwenden, um selbsttätig eine Konstanterhaltung der Stromstärke infolge der Veränderungen des Widerstandes dieser kleinen Eisenrheostaten, d. h. also eine Unabhängigkeit der Bogenlampen von etwaigen Spannungsschwankungen des Netzes zu erreichen, je- doch ist ohne weiteres ihre Anwendung nicht ausführbar. :

Man kann zwar durch Parallelschaltung einer Reihe gleicher oder ungleicher Nernstlampenwiderstände die gewünschte Stromstärke ohne Schwierigkeit einstellen, indem man z. B. für einen Bogenlampenstromkreis von 8 Amp. acht Stück parallel geschaltete Widerstände für je 1 Amp. anwendet, oder vier Stück für je 2 Amp., oder 20 Stück für je 0,4 Amp. usf.

An den Enden dieser parallel geschalteten Widerstände" würde z. B. bei mittlerer Spannung eitie Differenz von z. B. 30 Volt abgetötet werden, bei höchster Netzspannung 50 Volt, bei niedrigster Netzspannung 10 Volt, sie sind also geeignet, etwa für Spannungsschwankungen zwischen 200 und 240 Volt in einem 220 Voltnetz.

Würde man nun aber vier Bogenlampen zu je 47V₂ Volt Spannung in Reihe mit einem derartigen aus, parallel geschalteten Eisen- · ■-widerständen hergestellten Vorschaltwiderstand hintereinander schalten, so würden an den Bogenlampen bei normaler Spannung von 220 Volt, im ganzen 190 Volt, im Vorschaltwiderstand 30 Volt absorbiert werden; Für -/; normale Verhältnisse könnte man innerhalb

der üblichen Spannungsschwankungen wohl genügende Resultate erzielen.

Bei den in Bogenlampenstromkreisen aber unvermeidlichen großen Spannungsschwankungen würde eine Zerstörung dieser zarten Eisenwiderstände ohne weiteres bei einer derartigen Anordnung herbeigeführt werden. Denn schon allein im Moment des Anzündens, wenn also die Kohlenspitzen noch ein-

ίο ander berühren, würde ein weit über das zulässige Maß von 50 Volt hinausgehender Spannungsbetrag an dem Eisenwiderstand auftreten, da ja noch keine Lichtbogen gebildet sind und der scheinbare Widerstand derselben fehlt.

Die Eisenwiderstände, die bei 50 Volt bereits Hellrötglut angenommen haben, verbrennen hier schon bei einer geringen Steigerung, bei etwa 60 Volt, da sie zur übermäßigen Glut gebracht werden, die weit oberhalb ihres Regelgebietes liegt.

Ebenso würde während des Betriebes beim Zusammenfallen der Kohlen einer Bogenlampe die Stromstärke von z. B. normal 8 Amp. unter Umständen so gesteigert werden , daß die sehr empfindlichen Vorschaltwiderstände ebenfalls einen übergroßen Strom erhalten und zerstört werden. Dies tritt z. B. bei den oben erwähnten Widerständen bei 1,25 Amp. pro Widerstand ein, d. h. also bei 10 Amp. Stromstärke in dem Kreise mit acht parallelen. Widerständen, wobei dieser übergroßen Stromstärke in den Widerständen auch die dem Strom von 1,25 Amp. entsprechende Spannungssteigerung an jedem der parallel geschalteten Widerstände entspricht, also etwa über 60 Volt, wie vorher erläutert.

Es ist also hauptsächlich bei der Anwendung der erwähnten Eisenwiderstände in Bogenlampenstromkreisen auf die Eigenheiten des Bogenlichtbetriebes Bedacht zu nehmen, da ohne entsprechende Schutzeinrichtungen die Widerstände sofort zerstört werden würden.

Dies kann nun nicht einfach in der Weise geschehen, daß man etwa je zwei oder mehr derartige Eisenwiderstände hintereinander schaltet, um gleichsam ein größeres Regelgebiet und eine größere Aufnahmefähigkeit der Widerstände zu erlangen.

Schaltet man nämlich nach dem früheren Beispiel je zwei Widerstände für je 1 Amp. hintereinander und diese Paare zu je acht parallel, so würde im normalen Betriebe jeder dieser Widerstände 30 Volt, also die beiden hintereinander geschalteten Parallelreihen 60 Volt aufnehmen, bei niedrigster Spannung entsprechend etwa 20 Volt, bei höchster etwa 100 Volt.

Abgesehen davon, daß bei einem Stromkreis von vier Lampen bei 220 Volt eine normale Abtötung von 60 Volt wohl nicht mehr in allen Fällen angängig ist, da ja nur 40 Volt pro Lampe bestenfalls dann übrig bleiben, so würden auch für die vorher angeführten , im Bogenlichtstromkreise unvermeidlichen Fälle größerer Stromschwankungen beim Anzünden, beim Zusammenfallen von Kohlen usw. auch diese an sich sehr unökonomischen Einrichtungen nicht einmal ihren Zweck erfüllen können, denn man muß hierbei noch größere Spannungsschwankungen aufnehmen können.

Dagegen erreicht man diesen Zweck wesent-Hch vollkommener durch eine Abstufung der hintereinander geschalteten Widerstände derart, daß nur eine Gruppe der parallel geschalteten Widerstände im normalen Betriebe normal beansprucht wird, z. B. mit 30 Volt mittlerer Spannungsabsorption, wie vorher erläutert, die dazu bestimmt ist, die Schwankungen der Netzspannung und sonstigen innerhalb etwa 20 Volt liegenden Veränderungen des ganzen Widerstandes des Bogen- 8g lichtkreises durch Veränderung des Eigenwiderstandes infolge ihres veränderten Glühgrades aufzunehmen.

Hinter diese Parallelreihe von Widerständen ist aber eine für einen etwas größeren go Gesamtstrom bemessene zweite Reihe von Widerständen geschaltet, die z. B. aus acht Stück für normal 1 Amp. und einem parallel geschalteten Widerstände für ¹J₂ Amp. bestehen, zusammen also 8 '/₂ Amp. normal hindurchlassen.

Diese Widerstände werden bei dem normalen Betriebsstrom von 8 Amp. noch nicht in Glut geraten, da sie noch, nicht ihren Normalstrom erhalten, sie befinden sich also noch unterhalb des sogenannten »Reguliergebiets« und absorbieren jeder etwa 5 bis 10 Volt.

Im ganzen vernichtet also diese Gruppe von acht Widerständen für je 1 Amp. und den dahinter geschalteten neun Stück (acht Widerständen für je 1 nebst einem Widerstände für Y₂ Amp.), von insgesamt also 17 Widerständen bei normaler Spannung etwa 30 Volt -f etwa 5 Volt = 35 Volt.

Tritt nun eine außergewöhnliche Änderung im Lampenstromkreise auf, wie sie beim Anzünden , beim häufigen Nachregulieren, beim Zusammenfallen der Kohlen in einer oder mehreren Lampen möglich ist, so wird die ng im normalen Glühgrade befindliche Widerstandsreihe (acht Stück) zunächst bis zur hellen Rotglut sich steigern, gleichzeitig aber wird auch die dahinter geschaltete Reihe, die 8V₂ Amp. aufnehmen kann, nunmehr in Glut geraten, und so wird die gesamte auftretende Überspannung zum kleineren Teil

■ nur von den normal regulierenden Widerständen, zum größeren Teil aber von den dahinter geschalteten, für einen größeren Strom bemessenen Widerständen aufgenommen.

Man hat gleichsam an dieser zweiten Reihe von Widerständen eine Reserve zwecks Aufnahme größerer Schwankungen der Spannung bezw. Stromstärke und »polstert« gleichsam die erste für die laufende Regulierung bestimmte Widerstandsreihe durch die dahinter geschaltete stärker dimensionierte Reihe und schützt so die Widerstände vor der Zerstörung bei den Schwankungen im Bogenlichtkreise.

Außerdem ist aber auch für die Justierung der Spannung häufig noch eine Einrichtung erforderlich, die einfach in die Einschaltung eines wenn auch nur für wenige VoIt^ Spannungsvernichtung bestim mtenfesten, aber justierbaren Widerstandes der üblichen Form besteht, um mangels einer Reguliermöglichkeit an den Eisenwiderständen mit Hilfe dieser Rheostaten die gewünschte Lampenspannung einzustellen.

In dieser Weise ist durch die Kombination ■ entsprechend abgestufter hintereinander geschalteter selbstregelnder Eisen widerstände und erforderlichenfalls unter Benutzung eines Regulierwiderstandes aus konstantem Material der Zweck erreicht, in Bogenlampenstromkreisen die durch das Netz wie auch durch die Lampen herbeigeführten Spannungs- und Stromschwankungen ohne Gefahr für die Eisenwiderstände und ohne Beeinträchtigung ihrer Empfindlichkeit anzuwenden, wobei durch die Eigenschaften dieser selbstregelnden Eisenwiderstände eine nahezu selbsttätige Konstanterhaltung des Stromes im Kreise und eine erhöhte Empfindlichkeit des Reguliermechanismus von Bogenlampen erlangt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Selbstregelnder Vorschaltwiderstand für Bogenlampen aus einem Stoff von hohem positiven Temperaturkoeffizienten

(z. B. Eisen) in Form von sehr dünnen, zweckmäßig in eine mit Wasserstoff gefüllte Glasbüchse eingeschlossenen Drahtspiralen bestehend, zu dem Zwecke, den Strom konstant zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit der Belastung veränderliche Widerstand aus hintereinander geschalteten, in ihrer Stromaufnahmefähigkeit abgestuften Gruppen von Einzelwiderständen gebildet wird, so daß selbst bei großen Spannungsänderungen im Lichtbogenstromkreis der im normalen Betriebe hochempfindliche Widerstand vor Überlastung und Zerstörung bewahrt bleibt.

2. Selbstregelnder Vorschaltwiderstand für Bogenlampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Lampenspannung und der für empfindliche Selbstregelung erforderlichen Belastung der veränderlichen Widerstände vor diese in den Stromkreis noch' ein konstanter einstellbarer Widerstand geschaltet wird.