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Einrichtung zur Speisung elektrischer Lichtbögen Es sind bereits
Einrichtungen bekannt, welche aus einer einen Verbraucherstromkreis speisenden Stromquelle
und einem Regler bestehen, der die durch diese Stromquelle gelieferte Leistung W
= U I konstiant hält.
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Diese bekannten Einrichtungen, welche wohl las Produkt U I, nicht
aber die einzelnen Faktoren desselben regeln, sind in den Fällen nicht benutzbar,
bei denen der Stromverbraucher aus einem elektrischen Lichtbogen besteht, bei dem
der Spannungsbedarf in Abhängigkeit von der Zeit und von der gegenseitigen Stellung
der Kohlen wechselt.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speisung eines oder mehrerer
elektrischer Lichtbögen durch eine Gleichstromquelle; sie kennzeichnet sich durch
eine aus festen Teilen bestehende Regelvorrichtung, die in Verbindung mit Gleichrichtern
Magnetkerne aufweist, deren jeder eine von Wechselstrom durchflossene Wicklung und
eine-von Gleichstrom durchflossene Wicklung trägt, wobei die von Gleichstrom durchflossenen
Wicklungen auf die von Wechselstrom durchflossenen Wicklungen durch Änderung der
Sättigung der gemeinsamen magnetischen Kerne° derart wirken, daß die Spannung der
Stromquelle den Veränderungen der Spannung an den Lichtbogenkleinmen folgt, während
die durch die Stromquelle gelieferte Stromstärke sich im umgekehrten Verhältnis
ändert wie die Stromstärke im Lichtbogen und somit die Charakteristiken des durch
die Gleichstromquelle den Elektroden gelieferten Stromes ohne Verzögerung und fortgesetzt
geändert werden, derart, daß zuerst zwischen den miteinander in Berührung gebrachten
Elektroden eine die Entflammung hervorrufende Spannung erzeugt wird, welche dann
dem Durchgang des Kurzschlußstromes höchster Stärke durch die in gegenseitiger Berührung
stehenden Elektroden entspricht und schließlich nach der gegenseitigen Entfernung
der Elektroden von dem Widerstand des Lichtbogens abhängig ist,- der durch den Abstand
der Elektroden und die Stärke des hindurchgehenden Stromes bestimmt ist.
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Die Figuren zeigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und
zwar Fig. i ein Schaltschema einer durch einen Generator gespeisten Stromversorgungsanlage
für eine Bogenlampe, Fig. a ein Schaltschema einer Anlage zur Speisung einer Bogenlampe
mittels eines Gleichrichters und Fig.3 ein Schaltschema einer Anlage, welche zwei
Bogenlampen enthält, die durch ein Stromversorgungsorgan gespeist werden.
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Bei der in Fig. i dargestellten Anlage ist als Stromverbraucher ein
mit Kohlestiften il und 12 versehenes Lichtbogengerät i verwendet, das durch den
Strom eines Generators z gespeist wird. Die Erregung 3 dieses Generators wird durch
einen Gleichrichter 8 gespeist, der seinerseits an die Sekundärspule 152
eines Transformators 15 angeschlossen
ist: Eine zusätzliche Erregung
31, die in Reihe mit dem Lichtbogen i geschaltet ist, erzeugt ein Feld, das dem
durch die Erregung 3 erzeugten entgegengesetzt ist, so daß jeglicher Kurzschluß
in dem Generator :2 insbesondere beim Anlassen vermieden wird.
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Die Primärspule 151 des Transformators 15 ist an zwei gegenüberliegenden
Punkten 6a und 6b einer Wheatstonebrücke angeschlossen, während die Wechselstromspeiseleitungen
mit zwei anderen Punkten 5a und 5b dieser Wheatstonebrücke verbunden sind.
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In den Stromkreis der Wheatstonebrücke ist ein im Gleichgewicht befindliches
und kompensiertes Regelgerät eingeschaltet, um den Stromerzeuger, z. B. den Generator
2, dem Stromverbraucher; z. B. dem Lichtbogengerät i, anzupassen.
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Das Regelgerät besteht aus zwei Spülen 6 und 7 von veränderlicher
Recktanz, welche zwei Äste der Wheatstonebrücke bilden, während zwei Spulen oder
feste Widerstände 23a, ä3b die beiden anderen Äste der Wheatstone-Brücke bilden.
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Die Recktanz der Spule 6 wird durch den Strom bestimmt, der eine in
Reihe mit dem Lichtbogen i liegende Spule c9 durchfließt.
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Die Recktanz der Spule 7 wird durch den Strom bestimmt, der eine an
die Klemmen des Gerätes i über einen Regelwiderstand 29 und einen Widerstand 27
angeschlossene Spule i i durchfließt.
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Der Widerstand 27 kann selbsttätig durch Schließen eines Unterbrechers
25, 26 kurzgeschlossen werden. Der bewegliche Anker 25 dieses Unterbrechers steht
unter dem Einfluß einer Feder 28, welche bestrebt ist, den Anker 25 von seinem Gegenkontakt
26 abzuheben und damit den Widerstand 27 wirksam zu machen. Dieser Feder 28 wirkt
ein Elektromagnet 24 entgegen; welcher von dem durch das Lichtbogengerät i gehenden
Strom durchflossen wird, so daß der Anker 25 gegen den Kontakt 26 gezogen und der
Widerstand 27 kurzgeschlossen wird.
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Der Regelwiderstand ro ermöglicht eine leichte Veränderung der Spannung
an den Klemmen der Erregung 3, um die Stärke des Lichtbogens nach Belieben einstellen
zu können.
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Die beschriebene Einrichtung wirkt auf folgende Weise: Zunächst sei
angenommen, daß der Lichtbogen i unterbrochen und die Kohlen il, 12 voneinander
entfernt seien. Wenn nun der Wechselstrom 5a, 5b eingeschaltet wird,
wird. der Generator :2 durch den Strom erregt, der durch den Nullpunkt in der Diagonale
der Wheatstonebrücke, an den der Transformator 15 angeschlossen ist, geht, wobei
die Wheat stonebrücke etwas aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Wenn der Generator
.2 erregt ist; kommt Spannung an die Klemmen des Lichtbogengerätes i, und ein Strom
durchfließt gleichzeitig die Spule i i, wodurch die Wheatstonebrücke noch mehr aus
dem Gleichgewicht ge-
bracht wird. Der Strom verstärkt sich dann in dem Gleichrichter
8 und infolgedessen in der Erregerwicklung des Generators 2ä so daß die Spannung
bis zu einem gewissen Wert zunimmt, welcher groß genug ist, um durch eine nicht
dargestellte Einrichtung den Lichtbogen zu zünden. Dieser Spannungswert ist durch
den Wert des festen Widerstandes 27 bestimmt.
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Wenn der Lichtbogen i hergestellt ist, zieht der Elektromagnet 24
den Anker 25 an, so daß der Kontakt 25, 26 hergestellt und der Widerstand 27 kurzgeschlossen
wird.
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Die Wheatstonebrücke kommt infolge der Verminderung der Recktanz in
der Spule 6 durch den Stromfluß in der Spule 9 teilweise wieder in das Gleichgewicht,
so daß die Spannung des Generators 2 sich genau auf den Wert einstellt; der an den
Klemmen des Lichtbogengerätes i benötigt wird.
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Um zu vermeiden, daß gegebenenfalls in dem Wechselstromspeisenetz
5a, 55b auftretende Schwankungen die Wirkung des Lichtbogens beeinflussen, ist die
Anlage nach Fig. i durch einen Regelstromkreis vervollständigt. Dieser Stromkreis
enthält einen an das Wechselstromnetz angeschlossenen Transformator tos dessen Sekundärspule
Zog einen Gleichrichten i9 speist. Dieser Gleichrichter arbeitet auf Ausgleichswicklungen
30, 31, welche die Recktanz der Spule 116 und 7 beeinflussen, und zwar, da die Wicklungsrichtungen
verschieden sind, in entgegengesetztem Sinn: Die Wicklung 3o addiert ihre Wirkung
zu der der, Spule 9, während die Wirkung der Wicklung 31 von der der Spule i i abzuziehen
ist.
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Unter diesen Umständen entspricht jeder Stromschwankung im Wechselstromspeisenetz
eine Veränderung in den Spulen 30 und 31; durch die Wirkung dieser Regelwicklungen
auf die Recktanzen 6 und 7 wird die gewünschte Kompensation des Speisestromes für
die Erregung 3 des Generators und infolgedessen der Spannung an den Klemmen des
Lichtbogengerätes i erreicht.
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Bei der Anlage nach Fig.2 erfolgt die Stromversorgung des Lichtbogens
i von einem Gleichrichter q.o aus, der durch eine Wechselstromquelle 5a, 5b gespeist
wird.
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Bei dieser Anlage besteht die Regelvorrichtung aus den Selbstinduktionsspulen
6 und 7 veränderlicher Recktanz und zwei zusätzlichen Gleichrichtern 4ia, 41b, die
durch die Wechselstromquelle gespeist werden und in Reihe geschaltet sind.: Die
Regelvorrichtung steuert über eine
Selbstinduktionsspule 42 den
Speisestromkreis. Der durch die zusätzlichen Gleichrichter 41a, 41b in die Spule
43 des Selbstinduktionsgerätes 42 geschickte Strom hängt von den entsprechenden
Werten der Reaktanzen der Spulen 6 und 7 ab, die ihrerseits durch die Spulen 9 und
i i gesteuert werden. Die Wirkung der Spule 9 ist von dem den Lichtbogen i durchfließenden
Strom abhängig, während die Wirkung der Spule i i von der Spannung an den Klemmen
des Lichtbogengeräls i abhängig ist. Die Spule 43 des Selbstinduktors 42 steht ebenfalls
mit dem Lichtbogen i in Beziehung, und zwar über die Regelvorrichtung.
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Die Anlage nach Fig. 2 wird vervollständigt durch einen Regelwiderstand
16, welcher die Einstellung verschiedener Wirkungsstärken ermöglicht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden zwei Stromverbraucher,
z. B. elektrische Lichtbögen ja, i b, durch einen Stromerzeuger, z. B. Generator
2, gespeist.
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Die Erregerwicklung 3 des Generators 2 wird durch einen Gleichrichter
8 gespeist, der mit einer zwei Selbstinduktionsspulen 6, 7 veränderlicher Reaktanz
aufweisenden Regelvorrichtung vereinigt ist.
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Die beiden Lichtbögen ja und ib sind untereinander parallel und mit
Widerständen goa, 50b in Reihe geschaltet. Letztere können durch Schalter 51a, 5ib
kurzgeschlossen werden. Die Schalter 5ia, 5ib können miteinander verbunden sein.
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Die Wicklung i i der Reaktanz 7 ist an die gemeinsamen Klemmen der
beiden Lichtbogen angeschlossen, deren Stärke durch einen Widerstand 52 regelbar
ist.
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Auf demselben Magnetkreis wie die Wicklung i i und die Selbstinduktionsspule
7 sind zwei Kompensationswicklungen 53, 54 mit geeignet gewählten Wicklungsrichtungen
angeordnet und mit den Klemmen der Widerstände 50a und 50b verbunden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn der Schalter 5 1' geschlossen
ist, ist der Lichtbogen ja in Tätigkeit, wobei der Generator 2 durch die Regelvorrichtung
6, 7 geregelt wird.
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Wenn man den zweiten Lichtbogen ib einschalten will, wird der Schalter
5 ja geöffnet. Wenn der Lichtbogen ib in Betrieb ist und man will den Lichtbogen
ja abschalten, so unterbricht man dessen Stromkreis und schließt dann den Schalter
5,b, derart, daß von diesem Augenblick ab der Lichtbogen ib durch den Generator
2 unter denselben Bedingungen gespeist wird wie vorher der Lichtbogen ja.
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Die Kompensationswicklungen53, 54, welche die Spannung des Generators
2 in dem geeigneten Sinne zu verändern haben, erhalten während der obenerwähnten
verschiedenen Maßnahmen in dem oder den in Betrieb befindlichen Lichtbögen eine
konstante Intensität, ohne daß es notwendig ist, den Widerstand 52 zu bedienen.
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Bei der Einrichtung nach Fig. 3 ist überdies die Wirkung der Kompensationswicklungen
53, 54, welche den Lichtbögen ja, ib entsprechen, gleich, ohne Rücksicht darauf,
in welcher Reihenfolge die Lichtbögen ja, i in Betrieb gesetzt werden.
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Zu diesem Zweck ist zwischen die Lichtbögen ja, ib und die Kompensationswicklungen
53, 54 ein selbsttätiges Doppelrelais eingeschaltet.
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Dieses Doppelrelais enthält zwei Spulen 55a, 55b, die je in Reihe
mit dem zugehörigen Lichtbogen ja bzw. ib geschaltet sind; ein schwingender Anker
56, der durch die Spulen 55a und 55b angetrieben wird, kann die in Reihe mit den
Wicklungen 53 und 54 geschalteten Widerstände 57 und 58 kurzschließen.
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Unter diesen Umständen wird, wenn einer der Lichtbögen i eingeschaltet
ist, die zugehörige Spule 55a oder 55b erregt, und der Anker 56 verbindet die Kontakte
59, 6o, wodurch der in Reihe mit der dem Lichtbogen ja zugehörenden Wicklung 53
liegende Widerstand 57 kurzgeschlossen wird, während der Widerstand 58 in dem Stromkreis
der Wicklung 54, welche dem Lichtbogen ib entspricht, eingeschaltet wird.
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Infolgedessen wird die Wicklung 53 stärker erregt, wenn Lichtbogen
ja eingeschaltet wird und der erste Lichtbogen ib in Tätigkeit bleibt, da der Schwinganker
56 in seiner ursprünglichen, in Fig.3 gezeichneten Lage verbleibt. Wenn man aber
den Lichtbogen ib, der vorher gebrannt hat, auslöscht, bewegt sich der Anker 56
in Richtung des Pfeiles f i und führt den notwendigen Ausgleich für diesen Lichtbogen
ja auf den richtigen Wert für alleinige Tätigkeit wieder herbei.