DE196675C

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Publication number: DE196675C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bekanntlich wirken mit Quecksilberdampf gefüllte Glas- oder Metallgefäße als Ventilwiderstände derart, daß sie nur Strom in einer Richtung durchlassen. Diese Tatsache wird bei vorliegender Erfindung für die elektrische Beleuchtung von Eisenbahnzügen oder allgemein da verwertet, wo der Stromerzeuger mit veränderlicher Geschwindigkeit oder auch veränderlicher Drehrichtung angetrieben wird.

ίο Als Stromerzeuger wird eine Maschine für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom bzw. Drehstrom verwendet, und der von ihr erzeugte Strom wird nun mit oder ohne Zwischenschaltung von Transformatoren mit Hilfe der hier als Gleichrichter benutzten Quecksilberdampfwiderstände ganz oder zum Teil in Gleichstrom verwandelt und in dieser Form Lampen, Stromsammlern oder anderen Stromverbraüchern zugeführt. Auf diese Weise wird ohne Benutzung beweglicher Teile oder rotierender Umformer der Vorteil, den die Wechselstromerzeuger durch die Unabhängigkeit von der Drehrichtung und den Fortfall des Stromwenders gegenüber den Gleichstromerzeugern gerade für Zwecke der Zugbeleuch-. tung bieten, vereinigt sowohl mit der einfachen Regelbarkeit des Wechselstroms einerseits als auch mit der Aufspeicherungsfähigkeit des Gleichstroms und seiner sonstigen Vorzüge andererseits.

Welcher Art dabei der Wechselstromerzeuger ist und wie sein Antrieb erfolgt, ist unerheblich. Auch soll die Möglichkeit nicht ausgeschlossen sein, die als Gleichrichter benutzten Quecksilberdampfwiderstände gleichzeitig zu Beleuchtungszwecken zu verwenden, wobei man ihrem Mangel an gelben und roten Strahlen dadurch abhelfen kann, daß man statt reinen Quecksilbers flüssige Amalgame oder statt reinen Glases oder Bergkristalls gelb bzw. rot fluoreszierende Gläser verwendet oder die Strahlen durch eine in dieser Weise fluoreszierende Flüssigkeitsschicht gehen läßt oder sonstwie Strahlen kleinerer Schwingungszahl beimengt.

Die Eigentümlichkeit des Bahnbetriebes bringt es mit sich, daß bei wachsender Geschwindigkeit die Periodenzahl der Wechselströme und somit bei unveränderter Erregung auch deren Spannung wächst. Unterhalb einer gewissen Spannung,, die von den Abmessungen des Quecksilbergleichrichters abhängt, läßt dieser daher überhaupt keinen Strom durch; er wirkt also als Ausschalter. Umgekehrte Drehung des Wechselstromerzeugers bleibt auf den Gleichrichter ohne Einfluß. Nur muß in bekannter, z. B. in irgendeiner bei Quecksilberlampen üblichen Weise dafür gesorgt werden, daß nach jedesmaliger Unterbrechung.die Gasstrecke, die den eigentliehen Widerstand bildet, wiederhergestellt wird. Die Polarität an den Klemmen der Stromsammler oder an den etwa von einer bestimmten Polarität abhängigen Strömverbrauchern kann stets dadurch festgelegt werden, daß die negative Klemme oder Kathode an der zerstäubenden Quecksilberelektrode liegt.

Dieses, den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren kann in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden.

Beispielsweise kann man zunächst den Strom von dem Wechselstromerzeuger D (Fig. 1) zu einer Drosselspule A führen, die in Reihe zu

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den Hauptleitungen liegt und deren Windungszahl durch Verschiebung oder Verdrehung des Kontaktes B mit oder ohne Verstellung eines Eisenkerns veränderlich oder sonstwie regelbar ist. Die Veränderung kann von Hand oder selbsttätig z. B. durch einen Fliehkraftregler oder durch ein Solenoid derart bewirkt werden, daß mit wachsender Umdrehungszahl oder Spannung auch die Induktanz und somit auch die Gegen-E. M. K. der Drosselspule wächst. Alsdann erhalten die Induktionsspulen a_x, b_v a.₂, b.₂ oder die Primärspulen a₃, b₃, a_A, b₄ von Transformatoren Wechselspannungen, die weniger rasch zu- oder abnehmen als die Frequenz, deren Änderung also der Frequenz nicht proportional ist. Die Anoden der Quecksilbergleichrichter C₁, C₂ sind dann an entsprechend gewählte Punkte C₁, d_x, C₂, d.₂, die auch mit a_v b_x oder a₂, b.₂ zusammenfallen können, angeschlossen, während die Anoden der Stromsammler. E₁, E₂ von den Punkten ' f_x,f% der Induktionsspulen abgezweigt sind. Die Kathoden der Stromsammler liegen an den Kathoden g_lt g.₂ der Gleichrichter C₁, C₂. Die Stromsammler können dann mit oder ohne Zuhilfenahme von Einfach- oder Doppelzellenschaltern· \ mit Lampen L, Motoren M oder anderen Stromverbrauchern W in Verbindung stehen, wobei alle Schalt-, Meß- oder Sicherheitsapparate, die in bekannter Weise bei elektrischen Anlagen mit Wechselstrom, Gleichstrom oder Stromsammlern .benutzt zu werden pflegen, als für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unerheblich, weggelassen sind.

Es können auch die passend gewählten Sekundärspulen Ot₃, n₃, m₄, K₄ der Transformatoren an die Anoden der Gleichrichter C₃, C₄ angeschlossen und diese selbst auf der Wechselstrom- und auf der Gleichstromseite parallel, und zwar auf ersterer primär und sekundär parallel, betrieben werden, wie es in Fig. ι schematisch angedeutet ist. Die Kathoden g_a und g_i liegen hier unter Zwischenschaltung von Widerständen r parallel zueinander an den negativen Polen eines oder mehrerer Stromsammler E₃, E_it während deren positive Pole von der Mitte f_s einer Hilfsdrosselspule a₅, b_h oder von den Mitten 0 der Primärspulen a₃, b₃, a₄, b₄ der Transformatoren abgezweigt werden können. Die Widerstände r können entweder nur in die Zuleitungen zu g₃, g_i oder nur in die Zuleitungen zu den Stromsammlern E₃, E₄ oder schließlich in beide zugleich eingeschaltet werden. Letzterer Fall ist in Fig. 1 dargestellt, wobei die negative Hauptleitung etwa in der Mitte von r abgezweigt gedacht ist. Es ist zweckmäßig, diese Widerstände, die kräftig hemmend auf ein übermäßiges Anwachsen des Ausgleichstromes zwischen den Gleichrichtern oder den Stromsammlern wirken sollen, aus Eisendrähten herzustellen, die unter anderem auch in eine Wasserstoff atmosphäre eingebettet sein können.

Die Spannung, die an den Klemmen der Stromsammler bei gegebener Höchstgeschwindigkeit des Zuges herrschen kann, soll durch die Drosselspule A, die hauptsächlich für diesen Zweck angeordnet ist, nach oben begrenzt werden. Es soll jedoch, obgleich dies nicht in der Zeichnung dargestellt ist, auch ohne weiteres als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend angesehen werden, wenn die Anschlußstellen f_x ,f.₂,f_h der Sammleranoden zum Zweck weiterer Regelung von Hand oder selbsttätig verschoben werden.

In der schematischen Darstellung der Fig. I sind die Kathoden g_x bis g_i der Gleichrichter horizontal ausgeführt gezeichnet, während bei der praktischen Verwendung solcher Quecksilbergleichrichter die Quecksilberkathode an der tiefsten Stelle des Gefäßes zu liegen pflegt, entsprechend den zur Herstellung der Gasstrecke nach etwaiger Unterbrechung gebräuchlichenVorrichtungen.

Wird zur Stromerzeugung eine Drehstrommaschine verwendet, so kann man mit oder ohne Zwischenschaltung eines Transformators Gleichrichter nach Cooper-Hewitt in der Weise "benutzen, daß man vor jede der drei Anoden A₁, h₂, h₃ (Fig. 2) eine Drosselspule A₁, A₂, A₃ schaltet und die Kathode des Stromsammlers E mit der Kathode g des Gleichrichters, die Anode des Sammlers dagegen mit dem neutralen Punkt ο des Drehstromerzeugers verbindet, wobei man, falls dieser überhaupt keinen oder keinen zugänglichen neutralen Punkt besitzt, in bekannter Weise einen solchen schaffen kann. Im übrigen kann die weitere Schaltung auch bei Drehstrom nach dem Schema der Fig. 1 oder irgendeines Teils dieser Figur oder einer der anderen Figuren erfolgen.

So stellt Fig. 3 das Beispiel einer Anordnung vor, bei welcher außer den Drosselspulen A₁₁A₂, A₃ noch Widerstände R₁, R₂, R₃ vor die Gleichrichteranoden und andere Widerstände r und w zwischen den parallel ge- no schalteten Batterien angeordnet sind. Auch ist in dieser Figur die Schaffung eines neutralen Punktes 0 schematisch angedeutet.

Bei passender Wahl der Widerstände r und w kann dann innerhalb weiter Geschwindigkeitsgrenzen konstante Gleichspannung ohne besondere Nach regelung aufrecht erhalten werden, besonders wenn auch die Lampen selbst mit Vorschaltwiderständen ν in bekannter Weise versehen werden. Es ist zweckmäßig, alle Ausgleichwiderstände so zu wählen , daß sie bei übermäßigem Strom stark

anwachsen, also sie z. B. aus Eisendraht herzustellen.

• Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit Reihenschaltung der Gleichrichter in verschiedenen Ausführungsformen. Die Induktionsspule a_vb_x liegt zum Gleichrichter direkt parallel, bei der Induktionsspule a₂, b.₂ gilt dies nur für den Teil c₂, d₂, und die Spule a₃, b₃ ist endlich als Sekundärspule eines Transformators gedacht, an dessen Primär- oder Sekundärspule die Anode des Sammlers geführt werden kann, j Der Betrieb erfolgt bei dieser Reihenschaltung zweckmäßig mit Einzelschaltung der Strömsammler, die von den Gleichrichtern aus be- trieben werden, gegebenenenfalls unter Zwischenschaltung von Eisenwiderständen r. Jedoch ist auch unter Anwendung entsprechender Vorsichtsmaßregeln Parallelbetrieb auf der Gleichstromseite möglich.

Dieses System der Reihenschaltung kann noch weiter selbstregelnd gemacht werden, indem man von irgendeinem bekannten Regelungsverfahren Gebrauch macht oder indem man die Induktanz des Stromkreises bei wachsender Periodenzahl erhöht. Dies kann unter anderem dadurch geschehen, daß man ein Solenoid mit zwei Bewickelungen S₁ und S₂ (Fig. 5) verwendet, von denen die eine (S₁) in Reihe zu den Drosselspulen liegt, während die zweite (S₂) mit den Klemmen des Stromerzeugers verbunden ist und mit wachsender Spannung einen Eisenkern K einer Federkraft F entgegen anzieht, wodurch die Induktanz und damit die elektromotorische Gegenkraft der Spule S₁, also auch des Verbrauchsstromkreises, erhöht wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur elektrischen Zugbeleuchtung, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte ein- oder mehrphasige Wechselstrom mit Hilfe von Quecksilberdampfwiderständen ganz oder teilweise in Gleichstrom verwandelt und in dieser Form Stromverbrauchern oder Stromsammlern zugeführt wird.

2. Bei dem in Anspruch 1 genannten Verfahren die Parallelschaltung der Quecksilberdampfwiderstände unter Benutzung von Ausgleichswiderständen.

3. Bei dem in Anspruch 2 genannten Verfahren die Herstellung der Ausgleichswiderstände aus Material mit hohem Temperaturkoeffizienten, z. B. aus Eisen in Wasserstoff. . .

•4. Bei dem in Anspruch 1 genannten Verfahren die Reihenschaltung der Quecksilberdampfwiderstände.

5. Bei dem in Anspruch 1 genannten Verfahren die teilweise Reihen- und teilweise Parallelschaltung der Quecksilberdampfwiderstände.

6. Bei dem in Anspruch 1 genannten Verfahren die gleichzeitige Benutzung von Quecksilberdampfwiderständen zu Beleuchtungszwecken mit oder ohne künstliche Beimengung von Strahlen kleinerer Schwingungszahl.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.