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nennt man diejenige Form des elektrischen Lichts, bei der als Quelle
[* 4] des Lichts der Davysche Lichtbogen
(s. Bogen,
[* 5] elektrischer) dient. Als Material für die Kohlenstäbe wandte Davy Holzkohle, und zwar Zeichenkohlestäbchen
von etwa 25 mm Länge und 4 mm Durchmesser an, die sehr rasch verbrannten. Eine bedeutende Verbesserung war es daher, daß
Foucault 1844 dieselben durch harte Graphitkohlenstäbe, geschnitten aus dem Graphitansatz innerhalb der Gasretorten, ersetzte,
die bedeutend länger aushielten. Heute benutzt man ausnahmslos künstliche Kohle, deren Herstellung nach
einer großen Zahl mehr oder weniger voneinander verschiedener Verfahren erfolgt, die aber von dem ursprünglichen, 1846 von
Staite angegebenen, nach welcher Kohlenpulver mit Sirup zu einem Teig angemacht und
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die daraus gepreßten Stifte nach intensivem Glühen in Zuckerlösung abgekühlt wurden, sich principiell nicht allzuviel unterscheiden,
wenn auch das Resultat je nach dem angewendeten Verfahren und der mehr oder minder großen Sorgfalt bei der Herstellung ein
sehr verschiedenes sein kann. Auf die Güte der Stifte kommt sehr viel an, mehr fast als auf die Konstruktion
der Lampe
[* 7] selbst; wenigstens vermag mit minderwertigen Stiften auch die beste Lampe nicht zu brennen. Als positive Kohle verwendet
man durchgängig sog. Dochtkohle, eine Kohle, die einen von einer glasartigen Substanz gebildeten Docht enthält, der sich
in der hohen Temperatur verflüchtigt und dessen Anwendung das Licht
[* 8] ruhiger macht, während als negative
(gewöhnlich die untere) Kohle Homogenkohle von etwa nur dem halben Durchmesser der obern dient.
Die Existenz des Bogens ist aber an die Bedingung geknüpft, daß die Entfernung der Kohlen eine ganz bestimmte, der Stromstärke
entsprechende sei. Die Bogenlampe bedarf daher eines Mechanismus zur Einstellung und Erhaltung dieser Entfernung,
die sich infolge des Abbrandes beständig zu vergrößern strebt. Die Konstruktion eines solchen Mechanismus wollte lange
nicht gelingen. Erst 1848 gelang es Foucault in Verbindung mit dem Pariser Mechaniker Duboscq, eine brauchbare Lampe zu konstruieren.
Diese, aus einem Uhrwerke für den Nachschub und einem eben solchen für das Auseinanderziehen der Kohlen
bestehend, beide gesteuert durch einen vom Lampenstrom umflossenen Magneten, der je nach Bedürfnis das eine oder das andere
losläßt, oder aber beide sperrt, bildete einen zwar vorzüglichen, aber doch auch so komplizierten und darum teuern und
empfindlichen Apparat, daß auch jetzt an eine allgemeine Einführung des neuen Lichts noch nicht zu denken
war, dessen Anwendung vielmehr zunächst nur auf die Leuchtturmbeleuchtung beschränkt blieb. Es folgten eine große Zahl
von Konstruktionen, die jedoch, obgleich bereits die unmittelbar darauf folgende, die von Serrin, ganz bedeutend einfacher
war, trotzdem nicht allzuviel zur Verbreitung des Lichts beitrugen, weil es zunächst nicht gelingen wollte,
mehrere Lampen
[* 9] in einem und demselben, von einer Stromquelle aus gespeisten Stromkreise unterzubringen, ohne daß dieselben
sich gegenseitig störten; mit einem Worte: die Teilung der bis dahin allein angewendeten, für allgemeine Zwecke aber nicht
wohl brauchbaren, jedes für sich allein durch eine besondere Maschine
[* 10] gespeisten starken Lichter in mehrere
entsprechend kleinere wollte nicht gelingen. Es lag dies in der Hauptsache daran, daß man, wie dies Foucault gethan hatte,
als Strom zur Erregung des den Nachschub bewirkenden Elektromagneten in allen Fällen den der Lampe selbst benutzte, die Lampe
also, wie man heute sagt, als Hauptstromlampe konstruierte.
Eine solche giebt beistehende schematische Skizze
[* 6]
Fig. 1. Der bei K1 eintretende Strom umkreist den
Elektromagneten M, geht durch die Führungsrollen R des obern Kohleträgers auf diesen über, bildet bei B den Bogen und kehrt
durch den vom Gehäuse isolierten untern Kohleträger E über Klemme K2 zurück. An dem als Anker
[* 11] dienenden,
durch sein Gewicht abwärts, durch den Magneten aufwärts gezogenen, in D drehbaren Hebel
[* 12]
H ist mittels des Zapfens C der SaladinscheKlemmring S angelenkt (s. Schaltwerk), der, solange der Hebel gehoben, den Stab
[* 13] A festhält.
Senkt sich aber dieser infolge Abnahme der Stromstärke und folglich auch des Magnetismus,
[* 14] so legt sich
S mit seinem untern Ansatz auf das Gestell auf und läßt den Stab durchgleiten, bis mit zunehmender Stromstärke der Hebel abermals
gehoben, der Stab wieder festgehalten wird. Da die Nachstellung erfolgt, sobald der Magnetismus oder die demselben proportionale
Stromstärke infolge des durch den Abbrand vergrößerten Widerstandes unter ihr normales Maß herabgeht,
so ist, wie leicht ersichtlich, die Stromstärke das durch den Mechanismus konstant erhaltene Element.
Ordnet man derartige Lampen in Parallelschaltung
[* 15] (s. d.) an, teilt also den Strom in ebensoviele Zweige, als Lampen vorhanden,
die von ebensoviel Teilströmen des Gesamtstroms, zu welchem sie sich an den Klemmen der Maschine vereinigen,
durchflossen werden, und sorgt außerdem durch die Schaltung der Magnete dieser letztern dafür, daß die Spannung an den Klemmen
derselben konstant erhalten wird, wendet also eine Gleichspannmaschine (s. d.) an, so sind dieselben sehr wohl zu gebrauchen
und werden heute so gebraucht.
Für Hintereinander- oder Reihenschaltung (s. d.), die man damals
allein anwendete, sind sie allerdings ganz ungeeignet, weil absolut keine Garantie dafür vorhanden ist, daß die Bogenlänge,
um die es sich doch allein handelt, ungeändert bleibt, oder vielmehr nach Vergrößerung durch den Abbrand wieder auf das
richtige Maß zurückgeführt wird. Denkt man sich nämlich durch raschern Abbrand ihrer Kohlen, oder auch
durch ein Abbrechen derselben an einer der Lampen den Zwischenraum zwischen den Kohlen so groß geworden, daß ein Regulieren
eintritt, so regulieren gleichzeitig auch alle übrigen, trotzdem bei ihnen die Zeit hierfür noch nicht gekommen ist, denn,
da derselbe Strom alle Lampen hintereinander durchfließt, so ist die Stromstärke überall die gleiche
und alle Lampen lassen daher gleichzeitig ihren Hebel fallen und den Kohleträger durchgleiten, bis wieder die entsprechende
Stromstärke erreicht ist, bei der, wieder bei allen gleichzeitig, der Klemmring wieder faßt, und der Stab, und damit auch
die Kohle, aufs neue festgehalten wird.
Die Lampen stören einander also gegenseitig; reguliert eine, so folgen sofort alle übrigen, diese werden
also überreguliert: ihre Bogenlänge wird zu kurz und sie brennen infolgedessen schlecht. Bei Parallelschaltung dagegen reguliert
jede Lampe für sich ihren Strom, und wenn durch die Maschine außerdem auch noch die den Strom erzeugende Spannung an den Enden
der Zweige konstant erhalten wird, so muß auch der Quotient beider, der Widerstand des betreffenden Zweiges
und damit die diesen bedingende Bogenlänge konstant bleiben. Da man aber, wie erwähnt, damals nur Reihenschaltung anwendete,
übrigens auch noch keine Gleichspannmaschinen kannte, so brachte eine Lösung der Aufgabe erst die von der Firma Siemensu.
Halske ausgeführte von Hefner-Altenecksche Differential- oder besser Differenzlampe, die bei Gelegenheit
der Berliner
[* 16] Gewerbeausstellung (1879) die Kaisergalerie beleuchtete.
Heute wendet man neben der Differenzlampe und der bereits besprochenen Hauptstromlampe als dritte Form noch die Nebenschlußlampe
an, und da die Differenzlampe eine Vereinigung der Principien der beiden andern bildet, so möge zunächst die Nebenschlußlampe
kurz besprochen werden. Eine solche giebt, ebenso schematisiert wie die Hauptstromlampe, die nebenstehende Skizze
[* 17]
Fig. 2. Die
Einrichtung ist insofern eine Umkehrung der Hauptstromlampe, als die den Magneten entgegenwirkende Kraft
[* 18] - hier eine Feder
F - jetzt aufwärts und dieser selbst abwärts wirkt.
Derselbe liegt aber nicht mehr im Hauptstromkreise, wird vielmehr von einem Zweigstrome umflossen, liegt also, wie man sich
ausdrückt, im Nebenschlusse, und der Magnetismus ist infolgedessen proportional der Stromstärke in diesem.
Steigt nun mit dem Abbrande der Unterschied der Spannung an den Enden des Bogens, so steigt zwar wie bei der Hauptstromlampe
auch der Widerstand und fällt infolgedessen die Stromstärke des Bogens; diese ist aber hier ohne Einfluß auf den Mechanismus.
Gleichzeitig steigt aber die Stromstärke im Nebenschlusse, die nach dem Ohmschen Gesetze proportional
der sie erzeugenden Spannung ist, und der infolgedessen ebenfalls steigende Magnetismus zieht den Hebel abwärts und läßt
den Stab A durchgleiten, bis er nach Wiederherstellung der richtigen Bogenlänge infolge des mit der abnehmenden Spannung ebenfalls
wieder abnehmenden Magnetismus aufs neue erfaßt und festgehalten wird.
In der Differenzlampe endlich, die, wieder in derselben Weise schematisiert, in
[* 17]
Fig. 3 gegeben ist, wirkt auf den durch eine
Feder nur ausbalancierten Hebel H nach beiden Richtungen hin je ein Magnet M1 und M2, von denen der erste, wie bei der
Hauptstromlampe, vom Hauptstrome, der letztere, wie bei der Nebenschlußlampe, von einem Zweigstrome umflossen wird, und deren
Magnetismus daher: der von M1 proportional der Stromstärke des Bogens, der von M2 dagegen proportional der Stromstärke
des Zweiges ist oder, bei dem unveränderlichen Widerstände desselben, auch der ihn erzeugenden Spannung, d. i. der
Spannung des Bogens.
Die Wicklungen sind nun so bemessen, daß bei ruhigem Brennen die Wirkungen beider Magnete sich gegenseitig aufheben, der Hebel
zwischen beiden, durch die Feder getragen, sich in Ruhe befindet und der Klemmring den StabA in seiner Lage festhält. Durch
Abbrand wird der Bogen länger und die Stromstärke geringer, während umgekehrt die Spannung steigt. Es
überwiegt infolgedessen der im Nebenschlüsse liegende Magnet M2; mit der Differenz der Wirkungen beider zieht er den
Hebel abwärts, der Ring öffnet sich und läßt den Stab durchgleiten, der entstandene Fehler wird korrigiert. Da in der Ruhestellung
beide Magnete die gleiche Wirkung haben, so müssen Spannung und Stromstärke des Bogens, von denen sie abhängig
sind, in einem festen, durch die Wicklungen bestimmten Verhältnisse zueinander stehen, d. h.
der Widerstand
des Bogens ist es, der von dem Mechanismus der Lampe konstant erhalten wird, während dies, wie bereits hervorgehoben,
bei der Hauptstromlampe die Stromstärke, und bei der Nebenschlußlampe, wie leicht ersichtlich, die Spannung
ist.
Die Differenzlampe eignet sich am besten für Hintereinander- oder Reihenschaltung, die für die Anwendung von Bogenlicht für
sich allein die einfachste und billigste ist; für Parallelschaltung mit Glühlicht
[* 19] dagegen wird meist die einfachere Nebenschlußlampe,
seltener die Hauptstromlampe benutzt, die wiederum für Einzellichter vorzugsweise angewendet wird.
Litteratur. Die beste Übersicht über die verschiedenen Konstruktionen giebt ein in der Elektrotechnischen Zeitschrift, 1889,
S. 308 u. 330, auszüglich wiedergegebener Vortrag von Silv. Thompson in der Society of arts, neben dem noch der Aufsatz von
Uppenborn, «Lichtbogen und Bogenlicht» im «Centralblatt
für Elektrotechnik», 1888, S. 102, genannt werden möge.
Das ganze Gebiet der elektrischen Beleuchtung
[* 20] in populärer Behandlung geben Bd. 3 u. 11 von Hartlebens Elektrotechnischer Bibliothek: Urbanitzky, «Das elektrische Licht»
(3. Aufl., Wien
[* 21] 1890) und «Die elektrischen Beleuchtungsanlagen, mit besonderer Rücksicht
auf ihre praktische Ausführung» (2. Aufl., ebd. 1883).