DE238754C

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Publication number: DE238754C
Application number: DENDAT238754D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Regelung von Wechselstromlichtbogen, die in Parallelschaltung arbeiten sollen. Bekanntlich arbeiten elektrische Lichtbogen nur dann in Parallelschaltung, wenn jedem von ihnen ein Widerstand von geeigneter Größe vorgeschaltet ist. Verwendet man hierfür induktionsfreie Widerstände, so ergibt dies einen der Größe der Widerstände entsprechenden

ίο Effektverlust, während bei der bei Wechselstrom möglichen Verwendung von induktiven Widerständen in den Leitungen erhebliche Phasenverschiebungen auftreten.

Die Erfindung ermöglicht es nun, Wechselstromlichtbogen in Parallelschaltung arbeiten zu lassen, ohne daß hierbei während des normalen Betriebszustandes Effektverlüste oder Phasenverschiebungen infolge der Parallelschaltung auftreten. Die Erfindung läßt sich insbesondere mit Vorteil für Quecksilberdampflampen und Quecksilbergleichrichteranlagen verwenden. Gemäß der Erfindung

- wird die angestrebte Wirkung dadurch erzielt, daß in jeden Lichtbogenstromkreis eine oder mehrere Spulen eingeschaltet werden, welche derart bemessen und derart untereinander magnetisch oder elektrisch verkettet werden, daß bei normalem Betriebszustande der Lichtbogen eine gegenseitige Beeihflussung der parallel geschalteten Stromkreise nicht stattfindet und andererseits auch ein nennenswerter Effektverbrauch durch die eingeschalteten Spulen nicht bedingt wird. Findet dagegen eine Abweichung vom normalen Betriebszustande in einem oder mehreren der parallel geschalteten Stromkreise statt, indem z. B. einzelne Lichtbogen verlöschen, so tritt eine Beeinflussung der nicht im normalen Betriebszustande befindlichen Stromkreise durch die Ströme in den im normalen Betriebszustande befindlichen Stromkreisen ein, und zwar unter Vermittlung der zwischen den einzelnen Stromkreisen vorgesehenen magnetischen oder elektrischen Verkettung. Diese Beeinflussung wirkt auf die Herbeiführung eines normalen Betriebszustandes in den gestörten Stromkreisen hin und verhindert gleichzeitig die Überschreitung einer zulässigen Maximalstromstärke in den normal arbeitenden Stromkreisen.

Die Zeichnung zeigt schematisch einige Ausführungsbeispiele.

In Fig. ϊ sind die beiden in Parallelschaltung arbeitenden Lichtbogen mit 1 und 2 bezeichnet. In Reihe mit dem Lichtbogen 1 ist eine Spule 4, in Reihe mit dem Lichtbogen 2 eine Spule 5 geschaltet. Diese Spulen sind neben- oder übereinander auf einem offenen oder geschlossenen Eisenkern 7 in der Weise angeordnet, daß die in ihnen fließenden Ströme einander magnetisch entgegenwirken. Werden nun die Amperewindungszahlen der Wicklungen 4 und 5 einander gleich gewählt, so heben sich ihre magnetomotorischen Kräfte, beim normalen Betriebszustande der Lichtbogen ι und 2 auf. Infolgedessen tritt bei normalem Betriebe im Kern 7 kein Kraftfluß und an den Enden der Spulen keine Induk-

lionsspannungcH auf, und infolgedessen tritt auch keine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im äußeren Stromkreise ein. Der durch das Vorhandensein der Spulen 4 und 5 bedingte Ohmsche Effektverlust kann gegebenenfalls äußerst klein gehalten werden. Wird dagegen der normale Betriebs-. zustand dadurch gestört; daß der eine Lichtbogen, z. B. der Lichtbogen i, verlischt oder

ίο zu verlöschen beginnt, se überwiegt die Wirkung der Spule 5 diejenige der Spule 4 und es entsteht an den Klemmen der Spule 5 eine Induktionsspannung, durch welche in der Spule 4 eine elektromotorische Kraft hervorgerufen wird, die dem Verlöschen des Lichtbogens ι entgegenwirkt. Andererseits wirkt aber bei geeigneter Wahl der Windungen und der Abmessungen des Eisenkernes 7 die Spule 5 als Drosselspule, sobald der Licht-

bogen ι verlischt und verhindert infolgedessen, daß der Strom in dem Stromkreise des Lichtbogens 2 über ein bestimmtes Maß hinaus ansteigt. Die letztere Wirkung ist dann wichtig, wenn die Lichtbogen zum Gleichrichten dienen.

Die folgenden Fig. 2 und 3 zeigen entsprechende Schaltungsweisen für parallel arbeitende Quecksilberdampflampen oder -gleichrichter. Insbesondere in Quecksilbergleichrichteranlageri ist die Erfindung von großer Bedeutung, da hierdurch die Möglichkeit gegeben ist, mehrere parallel geschaltete Quecksilbergleichrichter auf ein und dasselbe Gleichstromnetz oder auf ein und denselben Gleichstromverbraucher arbeiten zu lassen, ohne daß bei Versagen einer der parallel geschalteten Birnen die Stromstärke in der oder den anderen eine den Glaskörper gefährdende Höhe erreicht. Als Gleichstromverbraucher kommen bekanntlich Batterien, Bogenlampen, Projektionsapparate, Scheinwerfer, Motoren aller Art u. a. m. in Betracht.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind beispielsweise in jede der Anodenleitungen der einander parallel geschalteten Gleichrichter 1 und 2 je eine der Wicklungen 4 und 5 bzw. 4' und 5' eingeschaltet. Diese Wicklungen sind auf dem beispielsweise geschlossenen Eisenkern 7 montiert und derart bemessen, daß die Amperewindungen der Spulen sich bei normalem Betriebe aufheben. Schaltet man also Glaskörper gleicher Kapazität einander parallel, so werden die Wiridungszahlen der Spulen einander gleich sein, schaltet man dagegen Gleichrichterbirnen für verschiedene Maximalbetriebsstromstärken, z. B. einen Körper für 20 Ampere mit einem solchen für 30 Ampere parallel, so sind die Windungszahlen der einzelnen Spulen umgekehrt pro- portional den sie durchfließenden Stromstärken zu wählen. In Verbindung hiermit wird zweckmäßig der Eisenkern so ausgebildet, daß für den Fall des Versagens eines der Gleichrichter ' iri den anderen Kreisen die zulässige Maximalstromstärke bei unverändertem Widerstand oder unveränderter gegenelektromotorischer Kraft nicht überschritten wird. Mit 8 ist der Stromverbraucher, z. B. eine mit Gleichstrom zu speisende Bogenlampe, bezeichnet, mit 9 der den Wechselstrom liefernde Transformator.

Fig. 3 stellt eine Schaltung für mehrphasige ,Quecksilbergleichrichter dar, bei welcher zwei dreiphasige Quecksilbergleichrichter ι und 2 in Parallelschaltung auf einen Stromverbraucher 8 arbeiten. Die Schaltung stimmt im wesentlichen mit der in Fig. 2 dargestellten überein und bedarf daher nur einer kurzen Erläuterung. Der Eisenkern 7 ist hier wie derjenige eines D'reiphasentransformators ausgebildet und trägt auf jedem Schenkel zwei Spulen (4, 5 bzw. 4', 5' bzw. 4", 5"), die in die gleichen Phasen der beiden Gleichrichter geschaltet sind.

Die Erfindung ist, wie bereits eingangs erwähnt wurde, nicht auf die Parallelschaltung von zwei Lichtbogen von Quecksilberdampflampen und Gleichrichtern beschränkt, sondern läßt sich auch für beliebig viele parallel arbeitende Apparate anwenden. Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch, auf welche Weise dies beispielsweise möglich ist.

Gemäß Fig. 4 ist den einzelnen Gleichrichterkörpern ι, 2,3 je ein offener oder geschlossener Eisenkern 11, 12, 13 zugeordnet, auf welche eine in den Anodenstromkreis des betreffenden Gleichrichters eingeschaltete Wicklung 14 bzw. 15 bzw. 16 angeordnet ist. Jeder der Eisenkerne trägt außerdem noch eine zweite Wicklung 17 bzw. 18 bzw. 19. Diese Sekundärwicklungen 17, 18 und 19 sind in der aus der Figur ersichtlichen Weise hintereinander geschaltet und bilden einen in sich geschlossenen Stromkreis, in welchem normal ein kräftiger Kurzschlußstrom fließt. Die Wicklungen sind derart bemessen, daß während des normalen Betriebes in den Eisenkernen 11, 12 und 13 nur ganz geringfügige Kraftflüsse auftreten. Sobald einer oder mehrere der Lichtbogen verlöschen oder zu verlöschen beginnen, ist das Gleichgewicht zwischen primären und sekundären Amperewindungen gestört. Es bilden sich nun in den Eisenkernen stärkere Kraftflüsse, und diese induzieren in den Primärwicklungen Spannungen, welche einerseits auf die Wiederherstellung des normalen Betriebszustandes hinwirken und andererseits ein Ansteigen der Stromstärke in den normal arbeitenden Stromkreisen über die zulässige Maximal-Stromstärke verhindern. Diese Anordnung kann bei beliebig viel parallel arbeitenden

Apparaten angewendet werden, selbstverständlich auch bei zweien.

Während in Fig. 4 die einzelnen Lichtbogenstromkreise elektrisch miteinander verkettet sind, zeigt Fig. 5 eine entsprechende Anordnung mit magnetischer Verkettung der einzelnen Lichtbogenstromkreise gemäß Fig. i. Es ist beispielsweise bei den parallelen Apparaten der Eisenkern 7 wie bei einem Dreiphasentransformator ausgebildet und trägt auf jedem Schenkel je eine Wicklung 4, 5 bzw. 6, welche in Reihe mit je einem Gleichrichter liegt. Die Wicklungen sind derart geschaltet, daß sich je zwei von ihnen in bezug auf den beide gemeinsam durchsetzenden Eisenweg entgegenwirken, also so, daß sie im gleichen Augenblick an den oberen Schenkelendeh die gleiche Polarität zu erzeugen suchen.

Die neue Schaltung".bringt bei den Quecksilberdampfgleichrichtern insbesondere auch hinsichtlich der Zündung große Vorteile mit sich. Die Zündung erfolgt bekanntlich unter sonst gleichen Umständen um so leichter, je größer die Differenz zwischen der dem Gleichrichter zugeführten effektiven Wechselstromspannung und der auf seiner Sekundärseite bereits vorhandenen Gleichstromspannung (elektromotorische Gegenkraft einer Batterie bzw. Spannungsabfall in sonstigen Stromver- - brauchern) ist. Die Zündung kann nämlich durch ,Unterbrechung des Kontaktes zwischen der Kathode und einer Anode oder Hilfsanöde nur dann erfolgen, wenn die Kontaktunter-. brechung innerhalb eines Intervalles erfolgt, währenddessen die augenblickliche Wechselstromspannung die Gleichstromspannung um einen bestimmten Betrag übertrifft. Werden beispielsweise bei einer Anqrdnung nach Fig. 2 zwecks Inbetriebsetzung die Gleichrichter bzw. der Transformator an die Strome zuleitung angeschlossen und der Gleichstromverbrauchskreis geschlossen, indem z. B. die Elektroden der Bogenlampe 8 zur Berührung gebracht werden, worauf die Zündung in irgendeiner bestimmten Weise, z. B. durch Kippen jpder durch Senken und Heben eines Schwimmers yon Hand oder selbsttätig durch einen Elektromagneten eingeleitet wird, so wird es praktisch unmöglich sein, die Kontaktunterbrechung an der Kathode, in beiden Gleichrichtern in genau demselben Augen- ; blick erfolgen zu lassen. Es wird daher der !Lichtbogen in dem einen Gleichrichter früher !einsetzen, als im zweiten. Wenn dann die 'jKontaktimterbrechung im zweiten Gleichrichter erfolgt, so steht dann der ihm zugeführten ^!Wechselstromspannung bereits der vom Strom des ersten Gleichrichters im Verbrauchskreis erzeugte · Spannungsabfall entgegen. Die Differenz der beiden Spannungen ist nun, wenn der Eisenkern 7. mit seinen Spulen nicht vorhanden ist, sehr klein. Man ist daher, um die Zündung sicher herbeizuführen, genötigt, den zweiten Gleichrichter auf einen besonderen Widerstand zu schalten und diesen nach erfolgter Zündung zum Verbrauchskreis parallel und dann abzuschalten. Wenn aber gemäß der Erfindung der Eisenkern 7 mit seinen Spulen vorgesehen ist, so wird, wenn die Zündüng im Gleichrichter 1 einsetzt, im Gleichrichter 2 dagegen unterbleibt, der durch die Spulen 4 und 4' fließende Strom den Eisen-, kern 7 staxk magnetisieren und in den Spulen 5 und 5' Zusatzspannungen induzieren. welche die dem Gleichrichter 2 zugeführte Wechselstromspannung erhöhen, während gleichzeitig durch die von den Spulen 4 und 4'. im eigenen Stromkreis ausgeübte Drosselwirkung der Strom-" und Spannungsabfall im Verbrauchskreis (Bogenlampe 8) erniedrigt wird. Die für die Zündung wichtige Spannungsdifferenz ist daher jetzt bedeutend größer, und es kann die Zündung des zweiten-Gleichrichters bewirkt werden, ohne daß man zu einem besonderen Widerstand Zuflucht nimmt. _: ■ .

Bei selbsttätiger elektromagnetischer Einleitung der die Bildung und Unterbrechung des Kontaktes an. der Kathode herbeiführenden Bewegung hat die eben erwähnte Erhöhung der zugeführten Spannung, welche beim zweiten Gleichrichter im Fall des Ausbleibens der Zündung eintritt, noch die weitere Wirkung, daß der Elektromagnet nun stärker erregt wird. Ist also beispielsweise die Zündung bei einem der beiden Gleichrichter ausgeblieben, weil die Kipp- oder sonstige Bewegung nicht ausreichte, um den Kontakt an der Kathode herbeizuführen, so w-ifd- die nächste Kipp- oder sonstige Bewegung energischer erfolgen, und es wird daher die Kontaktbildung sicherer bewirkt.-

Claims

Patent-Anspruch:

Schaltung zur Regelung von in Parallelschaltung arbeitenden Wechselstromlichtbogen, insbesondere von Quecksilberdampflampen und Quecksilbergleichrichteranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Lichtbogenstromkreis eine oder mehrere Spulen eingeschaltet und derart bemessen und "untereinander magnetisch oder elektrisch verkettet sind, daß bei normalern Betriebszustande eine Drosselung der einzelnen parallel. geschalteten Strom- : kreise durch die Spulen infolge der Vernichtung oder Verringerung der sie durchsetzenden Kraftflüsse nicht stattfindet, "120 • während bei Abweichungen vom normalen Betriebszustande in. einem oder mehreren

der parallel geschalteten Stromkreise, z. B. bei Verlöschen einzelner Lichtbogen, eine von den normal arbeitenden Lichtbogen ausgehende Beeinflussung der anderen Lichtbogenstromkreise im Sinne einer Herbeiführung des normalen Betriebszustandes ausgeübt wird und gleichzeitig durch die drosselnde Wirkung der in den normal arbeitenden Stromkreisen angeordneten Spulen eine Überschreitung der für die einzelnen Stromkreise zulässigen Maximalstromstärke verhindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.