Способ зажигания дуговых ламп Советский патент 1935 года по МПК H05B31/30 

Дуговые лампы на большую силу тока, в особенности применяющиеся для прожекторов, зажигаются обычно тем же способом, который вообще практикуется для зажигания дуговых ламп, а именно, острия электродов сближаются друг с другом до соприкосновения и после этого раздвигаются, причем, как известно, образуется вольтова дуга. Между тем в применении к лампам с очень большой силой тока, например в 200 - 500 ампер и более, подобный способ зажигания обнаруживает известные недостатки. При соприкосновении углей сила тока возрастает до величин, значительно превышающих нормальную силу тока, и кроме того,во время соприкосновения большей частью происходит выгорание углублений в угле, вследствие чего поверхности кратеров получаютнежелательную деформацию. Может происходить также раздробление кончиков углей. Дальнейший недостаток заключается в том, что при обычном до сих пор способе зажигания почти невозможно произвести зажигание в очень короткий промежуток времени. Все более и более строгие требования, предъявляемые

к мощным прожекторам, в особенности предназначающимся для военных целей, заставляют добиваться быстроты зажигания, доходящей до 0,1 секунды, причем Б особенности требуется, чтобы при разрыве вольтовой дуги во время работы (каковой разрыв может, например, происходить при выстреле из тяжелого орудия или вследствие детонации) новое зажигание дуги происходило столь быстро, чтобы исчезновение света было почти незаметно. Осуществление столь быстрого зажигания у ламп с очень большой силой тока при применении обычного способа зажигания связано с рядом затруднений. У подобных ламп угли и угледержатели имеют сами по себе значительный вес, так что по чисто механическим причинам затруднительно быстро передвигать взад и вперед такие большие массы с целью зажигания.

Еще ббльщие затруднения представляются в том случае, если электроды движутся в направляющих электродных головках. В этом случае приходится или двигать вместе с электродами тяжелые электродные головки, что еще более трудно, чем в вышеназванном случае.

или же необходимо передвигать угли в угледержателях. Но так как вследствие необходимого контактного давления уголь может передвигаться в угледержателе лишь с большим трением, то быстрое передвигание с целью зажигания встречает особенно большие препятствия.

Предлагаемое изобретение имеет целью устранить описанные недостатки. Согласно изобретению применяется особый вспомогательный зажигательный электрод, а сила тока зажигаюш,ей дуги выбирается настолько большой, чтобы при отодвигании зажигательного электрода от катода образующаяся между вспомогательным электродом и катодом дуга сама собой перескакивала на главный анод без непосредственного соприкосновения зажигательного электрода с анодом.

На чертеже изображено, в качестве примера, зажигательное устройство, соответствующее изобретению (вид сбоку, частично в разрезе).

Главный анод обозначен буквой а, катод - буквой h и зажигательный электрод-буквой с. Последний легко передвигается в направляющей опоре d и прикреплен к системе штанга. Система штанг е соединена с рычагом / на котором укреплен якорь/ электромагнита/; якорь / оттягивается спиральной пружиной / вверх в изображенное на чертеже положение. На другом конце рычага / укреплен поршень g, плотно входящий в цилиндр g, имеющий отверстие g и представляющий собой воздушный катаракт. Зажигательный электрод с соединен проводником : с положительным зажимом, причем между этим зажимом и зажигательным электродом включено ограничивающее силу тока сопротивление с.

При включении лампы электромагнит/ притягивает свой якорь / вследствие чего зажигательный электрод с отходит от катода Ь, что влечет за собой возникновение вольтовой дуги, которая немедленно перебрасывается на главный анод а, если сила тока в зажигательной цепи достаточно велика. При возвращении якоря / в его первоначальное положение движение зажигательного электрода в конце его хода сильно затормаживается поршнем g, вследствие

чего зажигательный электрод не так сильно ударяет в катод Ь.

В лампах, соответствующих изобретению, не обязательно, чтобы длина зажигающей дуги достигала величины главной дуги, так как зажигание главной дуги Нроисходит и тогда, когда длина вспомогательной дуги составляет всего несколько миллиметров. Объяснение этого явления заключается, по всей вероятHOCTiii, в том, что при достаточно большой силе тока электроны (хотя бы и связанные с массой) выбрасываются из катода, наподобие катодных лучей, перпендикулярно к поверхности катода, независимо от положения зажигательного электрода. Эти электроны попадают на главный анод, вызывая немедленное зажигание. Таким образом, описанный процесс зажигания не следует сравнивать с известными зажигательными приспособлениями у дуговых ламп с обычными небольщими силами тока, у которых пробовали для зажигания дуги прийенять вспомогательный электрод, посредством которого вольтову дугу дотягивали до положительного угля; нельзя его сравнивать также с устройствами, у которых между обоими углями вставлялся зажигательньш стержень, который замыкал угли накоротко и затем приподнимался до тех пор, пока обе образовавшиеся вольтовы дуги не соединялись вместе. При первом из назва 1ных приспособлений зажигание происходит благодаря тому, что вспомогательную дугу вытягивают до тех пор, пока главный анод не начнет омываться вольтовой дугой и вследствие этого примет участие в проведении тока. При этом вспомогательную дугу требуется довести до большой длины, так как в противном случае она оборвется, не дойдя до анода. Совсем другое явление получается при способе согласно изобретению. Например, если расстояние между главными электродами равняется 37 мм, то зажигание, согласно опытным данным заявителя, происходит уже в тот момент, когда длина вспомогательной дуги достигнет величины всего 1-4 мм. Необходимым условием для испускания катодом отрицательного пламени, наподобие катодных лучей, служит определенная достаточно большая сила тока. Величина этой необходимой силы тока зависит отчасти от характера материала электродов, а отчасти от расстояния между главными электродами, так как чем больше это расстояние, тем с большей силой должны выбрасывЕзться электроны для того, чтобы они достигли анода с достаточной скоростью. В качестве примера можно указать на опыты заявителя, которые показали, что при определенном качестве угля и при расстоянии между электродами в 37 мм сила тока вспомогательной дуги, при которой еще можно наблюдать описанное явление, составляет около 40 ампер. При силе тока выше этой величины зажигание всегда наступает, тогда как при более низкой силе тока зажигание становится ненадежным и, наконец, совсем прекращается.

Сила тока зажигания может быть отрегулирована до желаемой величины при помощи реостата. Можно обойтись и совсем без реостата, если тонкий зажигательный электрод, который может состоять из угля, металла или другого проводящего материала, сам по себе обладает достаточно большим сопротивлением. В общем следует так отрегулировать силу тока зажигательной дуги, чтобы она не превышала нормальной силы тока лампы, которая обыкновенно гораздо больше, чем вышеупомянутая минимальная сила тока зажигания. В виду того, что при способе согласно изобретению можно, как указано ниже, осуществить чрезвычайно короткие сроки зажигания, то для ограничения до желаемой степени толчка зажигательного тока можно применить вместо реостата с- реактивную катущку. Если, как в изображенном на чертеже примере, для приведения в движение зажигательного электрода применен включенный в главную цепь электромагнит, то в большинстве случаев самоиндукция последнего достаточна для того, чтобы уменьшить силу зажигательного тока в такой степени, чтобы ток этот был ниже силы тока лампы. Поэтому в лампе соверщенно отсутствует опасный толчок тока при зажигании, который, например, в лампе на 450 ампер может при обычном способе зажигания путем соприкосновения главных электродов превышать нормальную силу тока в полтора раза и более.

Кроме того, предлагаемый способ никогда не обеспечивает от повреждения положительного кратера, вызываемого соприкосновением электродов. Не следует также опасаться и деформации отрицателоного кратера, так как, например, в 450-амперной лампе сила тока зажигания может быть гораздо ниже 450 ампер. Новый способ зажигания дает возможность осуществить таковое в чрезвычайно короткий срок. В виду того, что через зажигательный электрод ток проходит в течение непродолжительного времени, его можно сделать очень тонким и легким. По той же причине не требуется очень толстых подводящих проводников и зажимов. Малый вес вспомогательного электрода и легкая подвижность его в своих направляющих позволяют ему двигаться чрезвычайно быстро, так что время зажигания может быть доведено до 0,2 - 0,1 секунды. При столь коротких промежутках времени зажигания образование дуги во время работы становится почти незаметным для глаза; заметно лишь легкое колебание света. Это обстоятельство дает даже возможность в некоторых случаях применять прожектор без защитного стекла, так как при потухании дуги под действием ветра новое зажигание происходит так быстро, что перерыв почти незаметен. Так как при столь быстрых зажиганиях зажигательному электроду приходится сообщать чрезвычайно скорое движение, то должны быть приняты особые меры, препятствующие слишком сильному удару его в катод. С этой целью применяется приспособление, которое, как описано выше, уменьшает скорость зажигательного электрода перед моментом соприкосновения его с катодом. Это может быть осуществлено разными способами. Если зажигательный электрод приводится в движение электромагнитом, то можно, например, производить его торможение при помощи описанного выше воздушного катаракта g. Если зажигательный электрод приводится в движение электродвигателем, то можно внезапно уменьшать скорость электрода, заторможивая двигатель коротким замыканием, и т. п.

В общем безразлично, в каком положении установлен зажигательный эле