Titel: | E. Lacoine's Phidol oder Sparregulator für elektrisches Licht. |
Fundstelle: | Band 257, Jahrgang 1885, S. 19 |
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E. Lacoine's Phidol oder Sparregulator für elektrisches
Licht.
Mit Abbildungen.
Lacoine's Phidol oder Sparregulator für elektrisches
Licht.
In der Lumière électrique, 1885 Bd. 15 * S.
356 hat E. Lacoine in
Constantinopel eine Schaltungsweise für elektrische
Lampen in Verbindung mit einem aus Drahtwiderständen von bestimmter Gröſse
gebildeten, von ihm Phidol oder Sparregulator (Φειδωλός
= Phidolos) genannten Regulator beschrieben,
mittels dessen der Verbrauch an Kupfer zu den Stromleitern ganz wesentlich
vermindert werden könnte. Bei jeder elektrischen Beleuchtungsanlage muſs man die
Stromstärke in jeder Lampe bei jeder Anzahl eben brennender Lampen constant zu
erhalten streben, um nicht nur Lichtschwankungen, sondern auch eine Beschädigung der
Lampen selbst zu verhüten. Man erreicht dies gewöhnlich durch die sehr kostspielige
Verwendung dicker Stromleiter.
In Fig. 1 bedeutet D eine Dynamomaschine mit constanter Klemmenspannung
E, gemessen am besten an den Klemmen des
Vertheilers V, von welchem mehrere Stromkreise A, B, C.. abgehen; alle Stromkreise mögen Lampen
derselben Gattung enthalten, die Lampengruppe A aber
verhaltniſsmäſsig weit von V entfernt sein. Die
Spannung, die Stromstärke, der Widerstand einer glühenden Lampe mit Einschluſs der
Zuleitungen seien e, i und p, die Zahl der Lampen der Gruppe A sei n und der Widerstand der Stromleiter MN sei r; dann ist die
Stärke des Gesammtstromes in MN:
J=n\i=\frac{E}{r+\varrho\,:\,n}=\frac{n\,E}{n\,r+\varrho} .
. . . . . . (1)
i=\frac{E}{n\,r+\varrho} . . . .
(2) r=\frac{E-e}{n\,i} . . . . . . . (3)
Fig. 1, Bd. 257, S. 19
Löscht man einzelne Lampen der Gruppe A aus, so leiden darunter die Lampen der anderen Gruppen nicht, denn die
Dynamomaschine D erhält die Klemmenspannung an V constant; wohl aber ändert sich die Spannung bei M. Läſst man z.B. bloſs eine Lampe in A brennen, so steigt die Stromstärke auf i' = E : (r + ρ), welche
die Lampe beschädigen könnte. Soll dies nicht geschehen, so müſste in Formel (2) das
Product nr so klein gegen ρ sein, daſs es vernachlässigt werden kann; r
müſste also um so kleiner, d.h. der Querschnitt der Leiter um so dicker gemacht
werden, je gröſser n ist.
Setzt man nun:
n\,r=a\,\varrho . . . . . . (5)
worin a eine sehr kleine
Zahl ist, und bestimmt man aus der Länge l in Meter und
dem Durchmesser in Millimeter der Leiter den Widerstand r =
kl : d2, worin k einen von dem verwendeten Metalle abhängigen Coefficient bedeutet, so
würde, wenn alle Lampen zugleich brennen oder ausgelöscht werden sollen, d2
= kl : r und wegen Formel (3) weiter d2 = klni : (E – e) sein. Soll
dagegen auch eine Lampe allein brennen können, so müſste der Durchmesser der Leiter
den Werth D haben, der nach der Gleichung (5) sich
ergibt aus:
D^2=k\,l\,n:a\,\varrho . . . . . . . .
. . (6)
Es wäre demnach, weil auch ρi =
e ist: D2 :
d2 = (E – e) : aρi = (E – e) : ea =
c.
Wäre z.B., wie dies zu sein pflegt, a
= 0,03, (E – e) : e = 20 : 100, so fände sich
c=\frac{20}{100}\,\times\,\frac{100}{3}, also ungefähr c = 7, d.h. man würde etwa 7mal so viel Kupfer
brauchen, wenn jede Lampe einzeln brennen können soll. Ein Mehrverbrauch von Kupfer
tritt stets ein, sobald D > d, oder E > e
(a + 1) ist, also bei guter Ausführung E > 1,03 e.
Wenn man nun aber unter Beibehaltung des aus Formel (3) sich
ergebenden Werthes von r die Lampen unabhängig von
einander machen will, so kann man dies dadurch erreichen, daſs man bei M einen eigentümlichen Widerstandsregulator anbringt,
welchen Lacoine, weil derselbe eine Ersparniſs an den
Leitern ermöglicht, „Phidol“ nennt. Man kann
nämlich in der Formel (2) die Stromstärke i besser noch
für jede Zahl brennender Lampen constant machen, wenn
man, da E und p schon
constant sind, auch nr noch constant macht. Soll rn = q constant werden, so muſs bei abnehmender
Lampenzahl n der Widerstand r wachsen, was durch Einschaltung eines künstlichen Widerstandes erreicht
werden kann. Bezeichnet man diesen künstlichen Widerstand mit r2, den
unveränderlichen der Leitung dagegen mit r1, so muſs r1 + r2 = q : n oder r2 = q : n – r1 gemacht werden.
Wären z.B. 4 Lampen in der Gruppe A
und wäre r1 =1,5 Ohm,
so wäre q = 4 × 1,5 = 6 zu setzen und dann:
wenn
alle
Lampen
brennen:
r2 = ¼ q – 1,5 = 6/4 – 1,5 =0,
„
drei
„
„
r2 = 6/3
q – 1,5 = 0,5
„
zwei
„
„
r2 = 6/2
q – 1,5 = 1,5
„
eine
Lampe
brennt:
r2 = 6/1
q – 1,5 = 4,5 zu machen.
Man kann hierzu einfach einen Widerstandskasten benutzen, welcher
die Widerstände 0,5, 1,5 und 4,5 Ohm enthält, die durch Einstecken von Stöpseln
auszuschalten sind, wenn sie durch die Widerstände einer entsprechenden Anzahl
brennender Lampen entbehrlich werden.
Fig. 2., Bd. 257, S. 20
Diesen Regulator hat nun Lacoine nach Engineering, 1885 Bd. 39 S. 297 (vgl. auch daselbst *
S. 221) in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise
selbstthätig gemacht. Mit a, b, c und d sind die vier Lampen der Gruppe A bezeichnet, welche zwischen M und N1 in
die Leitung MN (Fig. 1)
eingeschaltet sind und durch sie von der Dynamomaschine D gespeist werden. Das Ende N1 des Leiters N ist an
die Achse X eines Contactarmes XC geführt, welcher sich jenseits der Achse in einen Zeiger E fortsetzt. Liegt der Contactarm auf I, so legt er N1 unmittelbar an den
Draht Y, von welchem die 4 Stromwege nach den 4 Lampen
abzweigen, vor den Lampen aber noch je einen Elektromagnet durchlaufen und in einem
Stöpselumschalter a1,
b1, c1 und d1 unterbrochen werden
können; der Zeiger E steht dabei auf 4 und deutet an,
daſs alle 4 Lampen brennen. Liegt C dagegen auf II,
III, IV und V, so deutet der auf 3, 2, 1 und 0 stehende Zeiger E an,
daſs 3, 2, 1 und keine der Lampen brennen. In den drei
ersten dieser vier Fälle sind anstatt der nicht brennenden Lampen 4,5 bezieh. 1,5 oder 0,5 Ohm
Widerstand im Regulator eingeschaltet. Die Gröſse der drei Widerstände des
Regulators beträgt nämlich 0,5, 1 und 3 Ohm und ist so bemessen, daſs ihre Summirung
immer die kurz vorher berechneten Werthe 0,5, 1,5 und 4,5 Ohm liefert. Um eine auf
die Achse X des Zeigers E
aufgesteckte Scheibe P läuft eine Kette oder eine
Seidenschnur, welche bei o befestigt ist und zwischen
den Ankern α, β, γ und δ
der Elektromagnete so über kleine Röllchen p gelegt
ist, daſs der vom Elektromagnete angezogene Anker die Kette oder Schnur zu einer
Schleife abbiegt, wie dies in Fig. 2 bei den beiden
zu den mittels der Stöpsel in a1 und c1 eingeschalteten Lampen gehörigen
Elektromagnetankern α und γ zu sehen ist. Die Kette oder Schnur wird durch ein am freien Ende
hängendes Gewicht W straff gehalten und deshalb richtet
sich zunächst die Durchbiegung der Kette oder Schnur, demgemäſs aber auch die
Stellung des Contactarmes und des Zeigers und endlich auch die Gröſse des
eingeschalteten künstlichen Widerstandes einfach nach der Zahl der zu Folge der
Stöpselung in den Umschaltern eben brennenden Lampen. Brennt gar keine Lampe, so ist
der Widerstand 4,5 Ohm zwar ebenfalls eingeschaltet; dies ist aber unbedenklich,
weil ja die Leitung N1
M in allen vier Umschaltern unterbrochen ist.