DE613252C

DE613252C - Metall-, insbesondere Quecksilberdampflampe

Info

Publication number: DE613252C
Application number: DE1929613252D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-05-22
Filing date: 1929-05-22
Publication date: 1935-05-18

Description

Es ist möglich, eine Quecksilberdampflampe, die nur zwei Elektroden besitzt, mit 50 Hz Wechselstrom bei der verhältnismäßig niedrigen Spannung von etwa 550 Volt zum Zünden und dauernden Brennen zu bringen, wenn in den Lampenkreis eine möglichst dämpfungsfreie Selbstinduktion eingeschaltet wird. Letztere, in der Größenordnung von etwa ι Henry, wird ziemlich groß, da ein geschlossener Eisenkern infolge seiner großen Zeitkonstante und Verluste nicht verwendbar ist. ι Henry = 514 Ohm bei 50 Hz würde bei 5 50 Volt einen Stromdurchgang von 1,75 Amp. gestatten. Ein Transformator, der die meist vqrhandene Netzspannung von 220 Volt auf 550 Volt erhöht, müßte somit dem Netz 55°* Ϊ.75* Wirkungsgrad = mehr als 1 kVA entziehen. Eine solche Einrichtung mit Transformator und Selbstinduktionsspule ist

so auch in Massenherstellung nicht billig.

Das Neue der vorliegenden Erfindung besteht nun dfciin, eine Lampe direkt an irgendeine niedrige Spannung, z. B. an 220. Volt anzuschließen, und zwar durch Anordnung einer

as Resonanzschaltung, bei der hohe Kondensatorspannungen das periodische Wiederzünden bewirken. In Abb. 1 des Zeichntmgsbeispieles stelle ι eine Quecksilberdampflampe dar, 2 eine Selbstinduktionsspüle und 3 eine Kapazität in Reihenschaltung, wobei die Wiederzündung nach jeder Halbperiode nach folgenden · technischen Überlegungen vor sich geht.

Wenn in einem Kreis, der aus einer Wechselstrommaschine, einer Kapazität und einer Selbstinduktion in ungefährer Resonanzgröße und einem Verbraucher (z. B. einer Gasstrecke) besteht, letzterer plötzlich etwa beim Nulidurchgang unterbrochen wird, so verschwindet mit dem Aufhören des Stromflusses die induktive Spannung an der Selbstinduktion. Dahingegen sucht sich die Spannung an der Kapazität durch Entladung an der Trennstelle auszugleichen. D. h. solange die Unterbrechungsstelle besteht, liegt an ihr, abzüglich z. Z. vorhandener elektromotorischer Gegenspannurig des Generators, etwa die volle Kondensatorspannung. Diese eilt dem Strom immer um 90° voraus; sie ist somit im Maximum, wenn der Strom durch Null geht bzw. wenn er etwa bei Null unterbrochen wird. Die Kondensatorspannung liegt also in der gleichen Richtung, in der der unterbrochene Strom in der neuen Halbperiode weiterfiießen möchte. Da nun an den Röhrenelektroden infolge des praktisch reinen Verlustwiderstandes der Gasstrecke Strom und Spannung in Phase und somit gleichzeitig Null sind, übrigens die vom Netz gelieferte auch volle Spannungsamplitude 6u

61S

zum Zünden nicht genügen würde, ersetzt nun die Kondensatorspannung während dieser Zeit die zum Zünden nötige Spannung durch ihre etwa maximale Amplitude, deren Höhe beliebig durch entsprechende Bemessung der Kondensatorgröße gewählt werden kann.

Dieses periodische Wiederzünden mit hohen durch Resonanz erzeugten Spannungen setzt an sich nicht voraus, daß die Lampe in Reihe ίο mit Kapazität und Selbstinduktion nach dem Zeichnungsbeispiel geschaltet sein muß. Die Gasstrecke kann auch z. B. parallel an der Kapazität liegen, die nur selbst mit der Selbstinduktion in Reihe geschaltet ist. Bei dieser Anordnung entsteht an. der Kapazität die Resonanzspannung erst mit dem Augenblick des Abreißens des Stromflusses zwischen den Röhrenelektroden, d. h. wenn der Strom nicht mehr über die für den Kondensator hier kurzschlußartig wirkende Gasstrecke von meist verhältnismäßig geringem Widerstand ■fließt, sondern nunmehr über den parallel geschalteten Kondensator. Die damit sofort, einsetzende Kondensatorspannung bewirkt aber auch hier, genau wie bei dem gezeichneten Schaltungsbeispiel in Reihenschaltung) allein die Wiederzündung. Diese wird sich nur gegenüber der gezeichneten Reihenschaltung um eine geringe Zeit verzögern. Bei Reihenschaltung der Lampe mit Kapazität und Selbstinduktion sind die Stromunterbrechungszeiten am geringsten.

In Abb. 2 ist ein Diagramm angegeben, in dem die Widerstände und demzufolge die Spannungen an den drei nach dem Zeichnungsbeispiel von Abb. 1 in Reihe geschalteten Gliedern des Kreises bei brennender Lampe für ein praktisches Beispiel etwa maßstäblich aufgetragen sind. Der senkrechte Vektor R_v ist der Wattverlust bringende Widerstand im Lichtbogen und den stromführenden Leitern. Ri=(O'L ist der um 90° verschobene Scheinwiderstand der Selbstinduktionsspule, und

„_ Rn = —--=r ist der nach der anderen Seite verco · C

schobene Scheinwiderstand der Kapazität. Deren Große sei. 7 Mikrofarad=45 5 Ohm bei 50 Hz; die Selbstinduktion sei i,i Henry = 345 Ohm; der Verlustwiderstand R_v sei = 40 Ohm. Die Induktanz von 345 Ohm kompensiert die Kondensanz von 455 Ohm nur teilweise, so daß 455 — 345 = 1"1O₁ Ohm Wechselstromwiderstand wirksam sind."Vollständige Resonanz würde die Stromstärke über das gewünschte Maß steigern bis gegebenenfalls zum Kurzschluß, wenn der Widerstand der Gasstrecke klein ist. Die resultierende Impedanz von,· 110 Olim setzt sich mit den 40 Ohm Verlustwiderstand im Kreise- zu j/iio'² -f- 40² =117 Ohm zusammen. Der Scheinwiderstand bestimmt somit ausschlaggebend die Stromstärke von .rr_-_-_1}88 Amp. Ziemlich genau mit der

Frequenzschwankung des Netzes ändert sich infolgedessen die Stromstärke im Lampenkreis. Die Spannungen betragen nach dem Beispiel an der Induktanz

B_L = J · R_L =■ ι ,88 · 345 = 650 Volt und an der Kapazität

E_c = 1- R_c = 1,88 · 455 = 850 Volt.

Grundsätzlich könnte natürlich auch der Ohmwert der Selbstinduktion größer sein als der der Kapazität; d. h. der Lampenkreis muß nur' um einen bestimmten Betrag größer oder kleiner sein als die Netzfrequenz von z: B. 50 Hz.

Bei Anwendung des in Absatz 1 beschriebenen Spannungstransformators wird dem Netz über 1 k"VA entnommen, während hler mit Kapazität in ungefähr Resonanzschaltung nur etwa 1,88-22O = O^kVA benötigt werden. Durch weitere. Kompensation mittels Parallelkapazität zu Drosselspule -f- Lampe oder zu den Netzleitungen kann sogar der cos · φ auf 1 erhöht werden.

Die Anwendung von Kapazität in Kreisen mit Leuchtröhren oder Quecksilberdampflampen, besonders in Verbindung mit Hoch- · Spannungstransformatoren ist an sich bekannt. Meist .wurde dabei, die Kapazität zu Einschaltzwecken, zur Einleitung des Brennens der Lampe, benutzt und darnach kurzgeschlossen. Auch ist -vorgeschlagen worden, Selbstinduktion mit Kapazität zu verwenden und abzustimmen in Verbindung mit kapazitativen Belegungen · des Glaskörpers der Lampe bzw. einer Hilfszündungselektrode. xoo Bei Anwendung der vorn beschriebenen Bemessung der Abstimmittel zur Erzeugung der benötigten hohen Zündspannung ist dagegen grundsätzlich jede Gasstrecke oder Lampe periodisch zu zünden und dauernd im Betrieb zu erhalten.

Es ist natürlich grundsätzlich gleichgültig, ob der Brenner evakuiert ist oder nicht, ob er in Über-, atmosphärischem oder Unterdruck arbeitet. Wenn mit dem angegebenen Mittel der Resonanz ein Einphasenlichtbogen zwischen zwei Elektroden brennt, dann ist folglich auch ein Dreiphasenbrenner mit drei Elektroden usw. möglich. Nach Kenntnis dieser Erfindung kann man sie selbstve'rständ-Hch auf jede bisher angewendete*Brennerform oder Schaltung übertragen. .

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zum Betrieb einer elektrisehen Metall-, insbesondere Quecksilberdampflampe, die mit einer Kapazität und

einer Selbstinduktion in Reihe geschaltet ist oder parallel zur Kapazität oder Selbstinduktion liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Werte von Kapazität und Selbstinduktion einander nahezu gleich und so bemessen sind, daß die an den Resonanzgliedern auftretenden Resonanzspannungen das Zünden der Lampe nach Stromnulldurchgang bewirken.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen