DE158389C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 158389 KLASSE 2\g.

Bekanntlich kann man durch Quecksilberdampf- und ähnliche Lampen Wechselstrom gleichrichten. Nach der vorliegenden Erfindung kann man durch dieselben auch umgekehrt Gleichstrom in Wechselstrom umformen.

Die einfachste Form eines solchen Stromwandlers ist in Fig. ι der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Der aus Glas, geschmolzenem

ίο Quarz oder ähnlichem Material hergestellte, entlüftete Behälter ι hat unten drei Taschen, welche die Quecksilberelektroden 2, 3 und 4 mit den Stromzuführungen 6, 7, 8 enthalten. 5 ist die Kühlkammer. Von den beiden Gleichstromleitungen 9 und 10 führt die negative IO zur mittleren Elektrode 3; die positive 9 teilt sich bei Punkt 11 in zwei Leitungen 12 und 13, welche zu den beiden äußeren Elektroden führen.

Wenn nun durch Klopfen, Schütteln oder dergl. ein Lichtbogen zwischen 3 als "Kathode und einer der beiden anderen Elektroden, z. B. 2, als Anode gebildet worden ist, so beobachtet man, daß derselbe, nachdem er kurze Zeit bestanden hat, plötzlich die Elektrode 2 verläßt und, während er mit 3 in Verbindung bleibt, zur Elektrode 4 überspringt. Der so neugebildete Bogen zwischen 3 und 4 bleibt aber nur kurze Zeit, dann verläßt er 4 und kehrt zu 2 zurück usw. Der Lichtbogen oszilliert also zwischen der Kathode 3 einerseits und den Anoden 2 bezw. 4 andererseits hin und her mit einer Frequenz, welche von einer Menge Faktoren abhängt, wie z. B. der Größe der Quecksilberoberflächen, Größe und Gestalt des Behälters usw. Die Zahl der Oszillationen dürfte zwischen drei und zehn in der Sekunde schwanken. Die Ursache dieser eigentümlichen Erscheinung dürfte vermutlich darin liegen, daß der Widerstand des Quecksilberlichtbogens ansteigt, nachdem er frisch gebildet worden ist. Ist also zunächst der Bogen 2 bis 3 gebildet worden, so steigt der Widerstand dieses Weges und der Strom zieht den Weg 4 bis 3 von geringerem Widerstand vor; der Bogen springt also von 2 auf 4 über. Dadurch steigt aber der Widerstand dieses Weges, und der Bogen springt daher wieder auf 2 zurück usw.

Die Elektroden des Apparates können selbstverständlich statt aus Quecksilber aus irgend einem der Stoffe bestehen, welche bei Dampflampen verwendet werden. Ebenso kann jedes der bei den letzteren gebrauchliehen Anlaßverfahren benutzt werden und auch die Form des Apparates entsprechend geändert werden.

Wie der Strom zwischen den Anoden 2 und 4 hin und her schwankt, so schwankt er auch in den Kreisen 12 und 13. Irgendwelche in dieselben eingeschaltete Stromverbraucher werden . daher von pulsierendem Gleichstrom durchflossen, und zwar sind in jedem Kreise die einzelnen Impulse durch Pausen gleicher Dauer unterbrochen und fallen die Impulse des einen Kreises mit den Pausen des anderen zeitlich zusammen und umgekehrt.

Um statt des pulsierenden Gleichstromes Wechselstrom zu erhalten, schaltet man in die Kreise 12 und 13 die Primärspulen zweier

Transformatoren, welche auch auf einen gemeinschaftlichen Eisenkern gewickelt sein können, und legt die mit Wechselstrom zu speisenden Stromverbraucher an die in Serie geschalteten Sekundärspulen. Die Transformatoren können selbstverständlich auch einspulig sein, und bei gleicher Primär- und Sekundärspannung gelangt man zu der einfacheren, in Fig. 2 dargestellten Anordnung,

ίο bei welcher in den Kreisen 12 und 13 zwei Drosselspulen liegen und die zu speisenden Apparate 14 an die von den äußeren Klemmen der Drosselspulen ausgehenden Leitungen 15 und 16 angeschlossen sind. Der Stromgang ist in diesem Falle folgender: Während der Zeit, da 2 Anode ist, geht der positive Strom von 9 nach Ii; hier teilt er sich und geht teils über 12, teils über 13, 16, 14 und 15 nach 2 und durch den Lichtbogen über 3 nach 10. Während der Zeit, da 4 Anode ist, geht der Strom von 9 nach 11, dann teils über 13, teils über 12, 15, 14 und 16 nach 4 und durch den Bogen über 3 nach 10. Der Verbrauchskreis 14 wird also abwechselnd in entgegengesetzter Richtung durchflossen. Die Drosselspulen wirken zugleich dämpfend auf die einzelnen Impulse und bringen dadurch die Wechselstromkurve der Sinusform näher.

Statt der Drosselspulen könnten auch Kondensatoren verwendet werden oder — weniger vorteilhaft — Widerstände oder im Takte bediente Ausschalter, ferner Sammlerbatterien, welche je nach dem Pole, der an II anliegt, und je nach der Spannung von Batterie und Netz geladen oder entladen werden. Endlich können vorteilhaft elektrischeVentile verwendet werden, alsoGrätz'sche Zellen oderQuecksilberdampf- und ähnliche Lampen. Zur Dämpfung kann dann eine besondere Drosselspule in den Verbrauchsstromkreis geschaltet werden.

Auf der Kathode bildet sich gewöhnlich ein glänzender Fleck. Die Lage desselben kann durch magnetische Kräfte verändert werden. Bewegt man ihn z. B., während 2 Anode ist, von 2 weg gegen 4, so wird das Überspringen des Lichtbogens auf 4 beschleunigt. Wird also die Richtung des magnetischen Feldes jeweils entsprechend der Lage des Bogens geändert, so wird dadurch die Periodenzahl des erzeugten Wechselstromes bedeutend erhöht. Die Änderung der Feldrichtung geschieht zweckmäßig selbsttätig. Fig. 3 zeigt eine solche Anordnung. Dieselbe unterscheidet sich von der früheren nur dadurch, daß die Lampe von 2 Elektromagneten 17 und 18 umfaßt wird, von denen jeder ein Feld in dem Zwischenraum zwischen der Kathode und je einer'der Anoden erzeugt. Die Wicklungen sind in Zuleitungen zu den Anoden geschaltet, und zwar, wie hier angenommen ist, kreuzweise, nämlich der auf den Zwischenraum zwischen 2 und 3 wirkende Elektromagnet 17 in die Zuleitung zu 4 und der auf den Zwischenraum zwischen 4 und 3 wirkende Elektromagnet 18 in die Zuleitung zu 2; die Elektromagnete müssen in diesem Falle derart gewickelt sein, daß sie den Kathodenfleck anziehen.

Die Elektromagnete könnten aber auch mit Wechselstrom erregt und event, zu einem einzigen vereinigt werden. Zur Speisung kann der vom Apparat selbst erzeugte oder auch fremder Wechselstrom dienen. Ersteres zeigt Fig. 4, bei welcher der Elektromagnet 19 beispielsweise von der Sekundärseite eines im Wechselstromkreis liegendenTransf ormators 20 gespeist wird.

Bei Fremderregung des Elektromagneten nimmt der vom Apparat erzeugte Wechselstrom die Periodenzahl des fremden an. Unter sonst gleichen Umständen wird ferner der erzeugte Wechselstrom immer dieselbe Phasenverschiebung zum fremden haben. Stellt man mehrere Apparate auf, deren Elektromagnete von Strömen verschiedener Phase gespeist werden, so werden auch die erzeugten Wechselströme dieselbe Phasenverschiedenheit aufweisen. Man kann also durch Benutzung mehrerer Apparate mit entsprechend erregten Elektromagneten Gleichstrom in Mehrphasenströme umwandeln und letztere auch in bekannter Weise verketten.

Wird der erzeugte Wechselstrom transformiert und dann durch irgend einen der bekannten Gleichrichter in Gleichstrom rückverwandelt, so kann man auf diese Weise Gleichstrom einer Spannung in solchen anderer umwandeln. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 5, in welcher 21 einen Transformator oder Potentialregulator vorstellt. In der Figur ist beispielsweise angenommen, daß der Gleichrichter aus einer Quecksilberdampflampe 22 mit den an die Wechselstromleitungen 23 und 24 angeschlossenen Hauptelektroden 25 und 26 aus schwer verdampfbarem Material und einem oder zwei Anlaßelektroden 27 mit vorgeschalteten Ausschaltern 28 besteht; die dritte Hauptelektrode 29 führt zu den Gleichstromverbrauchsapparaten 30, welche andererseits an den Verbindungspunkt 31 der beiden in Serie an die Wechselstromleitungen angeschlossenen Drosselspulen 32 und 33 gelegt sind. Statt dessen könnte diese zweite Seite auch an . den Mittelpunkt der Sekundärspule des Transformators gelegt werden. Die Primärspule desselben kann, wie schon oben erwähnt, an Stelle der Drosselspulen 12 und 13 fungieren.

Die Verbindung des beschriebenen Gleichstromumwandlers mit einem Gleichrichter läßt sich bei anderer Anordnung noch für viele Zwecke nutzbar machen. Man kann z. B.

Wechselstrom aus einem Netze zunächst durch einen Gleichrichter in Gleichstrom umwandeln und diesen durch einen Apparat nach Art des in Fig. 4 gezeichneten, in Wechselstrom mit gegen den primären verschobener Phase, wenn man den Elektromagneten 19 mit einem Strom von entsprechend verschobener Phase erregt. Letzteren, bei dem es sich bloß um ganz geringfügige Energiemengen handelt, kann man durch eines der bekannten Verfahren aus dem Netzstrom ableiten. Man kann auf diese Weise aus Einphasenstrom Zweiphasenstrom und durch Aufstellung mehrerer Apparate noch mehr Phasen ableiten.

Man kann ferner elektrische Sammler von einem Wechselstromnetz aus durch einen Gleichrichter laden und durch einen zum Gleichrichter parallel geschalteten Apparat nach Art der Fig. 4 mit vom Netz aus erregten Elektromagneten wieder ins Netz bezw. in die an dasselbe angeschlossenen A^erbrauchsapparate entladen. Bei derselben Anordnung könnten Gleichstrommaschinen abwechselnd von einem Wechselstromnetz aus als Motoren angetrieben werden oder an dasselbe Energie abgeben.

Da sich der beschriebene Gleichstromumwandler und ein Quecksilberdampf- oder ähnlicher Gleichrichter nur dadurch voneinander unterscheiden, daß bei ersterem die Kathode 3 an der negativen und der Verbindungspunkt 11 an der positiven Gleichstromleitung· liegt, beim Gleichrichter aber urngekehrt (vergl. Fig. 5), so kann man bei der im vorhergehenden Abschnitte beschriebenen Anordnung die beiden parallel geschalteten Apparate durch einen einzigen ersetzen, dessen Verbindungen mit den Gleichstromleitungen, je nachdem er zur Ladung oder Entladung dienen soll, entsprechend umgeschaltet werden. Während der Apparat zur Gleichrichtung dient, können selbstverständlich die auf die Entladung wirkenden Elektromagnete ausgeschaltet werden.

Claims (8)

1. Patent-Ansprüche :

   i. Verfahren zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung in einem dampf- oder gasförmigen Leiter zwischen einer an die negative Leitung gelegten, leicht verdampfbaren Kathode und abwechselnd zwei mit der positiven Leitung verbundenen Anoden oszilliert.
2. 2. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anoden über Elektromagnetspulen, Kondensatoren oder elektrische Ventile, an die positive Leitung gelegt sind. '
3. 3. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des erzeugten pulsierenden Gleichstromes bezw. Wechselstromes durch einen oder mehrere von denselben oder von fremdem Wechselstrom gespeiste, auf die Entladung einwirkende Elektromagnete erhöht bezw. der des fremden Wechselstromes gleich gemacht wird.
4. 4. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Entladungen zweier oder mehrerer Gleichstromumwandler wirkenden Elektromagnete mit Wechselstrom verschiedener Phase gespeist werden, zum Zwecke, Gleichstrom ' in Mehrphasenstrom umzuwandeln.
5. 5. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe mit Transformation und darauffolgender Gleichrichtung des erzeugten Wechselstromes verbunden wird, zu dem Zwecke, Gleichstrom einer Spannung in einen anderer Spannung umzuwandeln.
6. 6. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe mit vorhergehender Erzeugung des Gleichstromes durch Gleichrichtung von Wechselstrom verbunden ist, von welchem aus der oder die auf die Entladung wirkenden Elektromagnete gespeist werden, zu dem Zwecke, Wechselstrom in solchen anderer Phase oder Phasenzahl umzuwandeln.
7. 7. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung des Gleichstromumwandlers mit einem parallel liegenden Gleichrichter irgendwelcher Art abwechselnd Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird oder umgekehrt.
8. 8. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung des Gleichstromumwandlers mit den Gleichstromleitungen über einen Umschalter und jeweils entsprechender Stellung des letzteren in ein und demselben Apparat abwechselnd Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird und umgekehrt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.