Elektrotechnische Rundschau

• Bandzählung: 18.1900/01
• Erscheinungsdatum: 1901
• Sprache: Deutsch
• Signatur: Mag:A434
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• Strukturtyp: Ausgabe

164 XVIII. Jahrgang ELEKTROTECHNISCHE RUNDSCHAU.“ No. 16. ] 900/1 HO 1 stunden und darüber betrug. Eine der Glühlampen, bei der die Ver suche nach 1500 Brennstunden abgeschlossen wurden, erwies sich nach dieser Brennzeit noch vollständig intakt und hatte von der an fänglichen Leuchtkraft nur 12 pCt. eingebüßt. Der Arbeitsverbraueh betrug anfangs 1,45 Watt pro Hefnerkerze, nach 1500 Brennstunden 1,7 Watt. — Hat sich die Osmiumlampe im Laufe der Benutzung gebräunt, so kann sie zumeist in einfacher Weise mit geringen Kosten ohne Erneuerung des Fadens oder der Birne wieder in ge brauchsfähigen Zustand gebracht werden, und besitzt dann annähernd wieder dieselben Vorzüge, wie eine neue Lampe. Diese Regenerirung kann mehrere Male vorgenommen werden, falls der Faden intakt bleibt. Die Osmiumlampe setzt, wenn der Faden aus reinem Osmium hergestellt ist, infolge der metallischen Natur dieses Stoffes dem "Durchgänge des elektrischen Stromes einen relativ geringen Wider stand entgegen, weshalb die Lampe eine niedrige Spannung erfordert. Bisher Wurden Osmiumlampen für Spannungen von 25—50Volt her gestellt. Da nun aber in den meisten elektrischen Centralen eine Spannung von ca. 100—220 Volt eingeführt ist, wird es sich als not wendig erweisen, um die Osmiumlampe an die gewöhnlichen elektri schen Kabelnetze anzuschließen, mehrere solcher Lampen hinter ein ander zu schalten, oder die Spannung des Stromes zu transformieren, in welch letzterem Falle die übliche Parallelschaltung beibehalten werden kann. Bei Wechsel- und Drehstrom - Centralen wird die Spannung des Kabelnetzes in den Häusern oder Biockstationen selbst durch aufgestellte Umwandler auf eine niedrigere Spannung herab gesetzt; daher kann Wechsel- oder Drehstrom ohne besondere Schwierigkeiten und ohne nennenswerte Neu - Aufwendungen sofort auf die für die Osmiumlampe erforderliche Spannung gebracht werden. In Verbindung mit Akkumulatoren als Stromquelle wird die Osmiumlampe gerade wegen ihrer niedrigen Spannung, vielfache Benutzung finden können, und mit Rücksicht darauf, daß sie in Folge ihres kleinen Energieverbrauches ein geringeres Akkumulatoren- gewieht beansprucht, als die älteren Lampen, der elektrischen Be leuchtung gewisse umstrittene Gebiete, wie z. B. derzeit die Beleuch tung von Fahrzeugen, insbesondere von Eisenbahnwagen erschließen. Der Vortragende stellte als den Erfolg der neuen Lampe ein helleres und wesentlich billigeres elektrisches Licht hin. Der elektrische Lichtbogen. Vortrag gebalten in der Elektrotechnischen Gesellschaft zu Köln von I)r. Bermbach. Die physikalischen Erscheinungen des elektrischen Lichtbogens sind zwar von vielen Physikern und Elektrotechnikern oft und eingehend untersucht worden, aber bis jetzt noch nicht in einwandfreier Weise erklärt worden. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß wir hei dem elektrischen Licht bogen eine Machtentfaltung auf kleinem Raume vor uns haben, wie wir sie sonst nicht kennen: eine enorme Lichtausstrahlung ist mit einer Wärmeentwick lung verbunden, die die höchsten bis jetzt erreichten Temperaturen zur Folge hat. Ein Lichtbogen entsteht, wenn man einen Stromkreis unterbricht. Nähern wir zwei mit einer Stromquelle verbundene Kohlenstifte, bis eine Berührung er folgt, so findet der Strom an der Berührungsstelle, da der Kontakt nur ein loser ist, einen verhältnismäßig großen Widerstand. Weil nun auch der Strom zu einer bedeutenden Stärke anschwillt, so entwickelt sich an der Berührungs stelle der beiden Elektroden eine große Wärmemenge. Entfernt man die Kohlenspitzen voneinander, so wird eine Schicht heißer Gase in den Stromkreis eingeschaltet, die dem Strome einen Durchgang gestattet. Die Stromstärke sinkt von dem großen Betrage, den sie eben hatte, auf einen viel kleineren Wert. Infolgedessen entsteht ein Extrastrom, der den Hauptstrom unterstützt Aus dem Umstande, daß die positive Kohle schneller abbrennt als die negative und erstere ein viel intensiveres Licht aussendet als letztere, schließen wir, daß die Temperaturen an den beiden Kohlenspitzen verschieden sein müssen. Messungen der Temperaturen an den Elektroden und in den Flammen- bogen sind von verschiedenen Forschern ausgeführt worden. Violle *) gelangte zu dem Resultate, daß die Temperatur des Kraters 3500° betrage, während die Temperatur der Kathodenspitze von ihm zu 2700° angegeben wird. Die Temperatur der glühenden Gase zwischen den Elektroden soll nach Violle noch höher sein als die des Kraters. Ausserdem konstatierte Violle, daß die Temperaturverhältnisse an den Elektroden — aber nicht im eigentlichen Licht bogen — von der Stromstärke unabhängig seien. Was die mitgeteilten Zahlen anhelangt, so ist zu berücksichtigen, daß wir sie nur als Näherungswerte anseLen dürfen, weil die Messung so hoher Temperaturen, wie sic bei dem Lichtbogen auftreten, mit großen experimentellen Schwierigkeiten verknüpft ist. Da die Beobachtung Violles, daß die Temperaturen an den Elektroden von der Stromstärke unabhängig sind, auch von anderen Forschern bestätigt wird, so wollen wir sie als erwiesen ansehen. Leicht erklärt ist diese Beob achtung durch die Annahme, daß im Krater die Verdampfungstemperatur der Kohle herrscht, eine Annahme, der viele Autoren Ausdruck gegeben haben. Allerdings muß gleich hinzugefügt werden, daß Fitzgerald und Wilson auf Grund theoretischer Erwägungen zu dem Resultate gelangten, daß die Temperatur der positiven Elektrode noch lange nicht ausreiche, die Kohle in den gasförmigen Zustand überzufiihren. Was die Temperatur an der negativen Elektrode anbelangt, die nach Violle 2700° beträgt, so habe ich zufällig gefunden, daß sie die maximale Temperatur ist, die man hei der Verbrennung reinen Kohlenstoffs in atmo sphärischer Luft erzielen kann. Scbliessen wir uns der Ansicht an, daß an der Krateroberfläche die Ver dampfungstemperatur der Kohle herrsche. Wir können dann einige Erfahrungs- thatsachen leicht erklären: ' Bekanntlich wächst die Lichtemission eines Körpers sehr stark mit der Temperatur an. Ferner sendet der Krater ca. 85°/ 0 des Lichtes aus, das nns eine Bogenlampe spendet 2 ). Endlich ist die Lichtansbeute bei derselben Bogen länge und demselben Aufwand von elektrischer Energie um so günstiger, je flacher der Krater und einen je größeren Durchmesser er hat. Da wir die Lichtemission pro 1 mm 2 Krateroberfläche durch Steigerung der Stromstärke nichtv ergrößern können, weil die Temperatur konstant ist, so hängt die Oekonomie einer Bogenlampe nur von der Gestalt und der Oberflächengröße des Kraters ab. Gestalt und Oberflächengröße des Kraters siud hauptsächlich durch die Stromstärke bedingt; aber hei gegebenen Durchmesser d£f positiven Kohle kommen wir über eine gewisse Größe der Krateroberfläche nicht hinaus Es giebt also für jeden Durchmesser der positiven Kohle eine gewisse günstigste Stromstärke, wenn man im Verhältnis zur aufgewendeten elektrischen Energie eine möglichst große Lichtmenge erzielen will. Eine Steigerung der Stromstärke hat unter Umständen nur'einen siärkeren Abbrand zur Folge. Die Lichtausbeute pro 1 Watt verbrauchter Energie ist günstiger hei Verwendung dünner Kohlenstifte als bei Benutzung dicker Elektroden. Denn bei Steigerung der Stromstärke von etwa 5 Ampere auf 10 Ampere bei denselben Kohlenstiften vergrößert sich die Krateroberfläche verhältnismäßig wenig, d. h. bei zwei 5-Ampere-Lampen ist die Summe der beiden Krateroberflächen größer als bei einer 10-Ampere-Lampe. Demnach müssen zwei 5-Ampere-Lampen mehr Licht aussenden als eine 10-Ampere-Lampe. Nun ist aber zu berücksichtigen, daß die negative Kohle einen Teil des von der positiven Kohle ausgehenden Lichtes weguimmt und dieser Verlust bei zwei Lampen offenbar größer ist als bei einer Lampe. Immerhin aber dürften Kohienstifte mit kleinerem Durch messer den Vorzug' verdiennn Die folgende Tabelle giebt einig'e von Jean Rey angeführte Messungen wieder. Amp. j Volt. Kohlen von 21 und 13 mm Lichteinheiten pro Watt Kohlen von 14 und s mm Lichteinheiten pro Watt. 20 44 0,7 1,92 25 44 0,68 2,43 PO I 45 0,72 2,72 35 46 1,34 3,03 ') Violle, Compt. rend. 119, p. 940, 1894; Beibl. 19, p. 258, 1895. Die Frage, oh eine Temperaturdifierenz zwischen Anode und Kathode, die beim Kohlenliehtbogen ca. 800° beträgt auch bei Metallelektroden besteht, scheint nur für Quecksilber näher untersucht woiden zu sein. Arons 3 stellte einen Lichtbogen zwischen Que: ksilberelektroden im luftverdüunten Baume her und fand eine Ungleichheit im Sinne des Kohleniichtbogens. Eine andere interessante Beobachtung über die Temperatur des Metall lichtbogens machte Violle Er brachte ein dünnes Kohlenstäbchen in den zwischen Zinkelektroden hergestellten Lichtbogen ; das Stäbchen wurde dünuer und dünner und glänzte, auf einen Faden reduziert, bellweiß. Die Temperatur des Kohlenfadens überstieg also den Siedepunkt des Zinks, der bei 930° liegt, um ein Bedeutendes 4 ). Ist ein Lichtbogen zwischen Metallelektroden he-gestellt, so verdampfen die Elektroden an ihren Enden Dauert der Lichtbogen einige Zeit, so werden auch dickere Elektroden in der Nähe der Enden flüssig, indem von den Elek trodenspitzen aus Wärme nach den benachbarten Schichten fließt. Hierdurch wird das Abreißen des Lichtbogens beschleunigt. (Versuch mit EiseDelektroden) Wie wir gesehen haben, höhlt sich bei ruhig brennendem Lichtbogen die positive Kohle kraterförmig aus, während sich die negative Kohle zuspitzt. Ist aber die Stromstärke für die Lichtbogenlänge zu stark, so spitzen sich beide Kohlen von den Enden aus weiter zu; ferner bildet sich auf der negativen Elektrode ein pilzariiger Ansatz. Der „Pilz“ dürfte folgendermaßen zustande kommen. In dem Lichtbogen fliegen Kohlenpartikelchen von der Anode zur Kathode, und zwar in um so größerer Menge, je stärker der Strom ist Wenn der Lichtbogen im Verhältnis zur Stromstärke zu kleiu ist, so werden auf dem Wege von der Anode zur Kathode nur verhältnismäßig wenige Kohlenatome sich mit Sauerstoff verbinden, so daß also ein dichter Regen von Kohlenteilchen auf die Kathode fällt. So kommt es zu einer Anhäufung von Kohle auf der negativen Spitze. Die Pilzbildung ist also auf einen Mangel an Sauei Stoff zurückzuführen. Dies geht auch aus den Untersuchungen Herzfelds 5 ) hervor, der einen Lichtbogen in einer 18 mm weiten Glasröhre bei sehr beschränkter Luftzufuhr brennen ließ und hierbei jedesmal die Pilzbildung beobachtete. Aus andern Versuchen Herzfelds kann man den Schluß ziehen, daß die von der Anode zur Kathode geschleuderten Kohlenteilchen eine elektrische Ladung haben und daß nur verhältnismäßig wenige Kohienpartikelcben sich von der Kathole zur Anode hin bewegen. Der Materialverbrauch an der positiven Kohle oder, wie man gewöhnlich nicht ganz zutreffend sagt, der Abbrand der positiven Kohle besteht aus dem Teile, der an der Krateroherfläche verdampft und dem Teile, der in der nächsten Umgebung des Kraters verbrennt (ohne erst zu verdampfen). Beide Teile hängen von der Menge elektrischer Energie ab, die in der Nähe des Kraters in Wärme umgesetzt wird. Den Verbrauch infolge des Oxydationsprozesses — den wirklichen Abbrand — können wir dadurch, daß wir den Zutritt der Luft einschränken, verringern (Dauerbrandlampen). Berechnet man den „Abbrand“, der der Verdampfung entspricht, unter den Annahmen, daß die Kohle vierwertig ist und daß daher ein Atom Kohlenstoff s ) In unseren Bogenlampen werden nur 8—10% der verbrauchten elektrischen Energie in sichtbare Strahlen umgewandelt. 3 ) Wied. Ann. 1896, 58, p. 78. *) Die Zinkdämpfe verlassen die Elektrode (oder Elektroden) mit der Temperatur 980° und werden im Lichtbogen selbst, in dem elektrische Energie in Wärme umgesetzt wird, wegen der geringen Wärmecapacität der Gase noch weiter erhitzt. 6 ) Wied. Ann. 1897, 298, p. 435.