Statische Untersuchungen an Wechselstrom

Einige Meinungen besagen, daß die Frequenz des Stromes eine Auswirkung auf die Lampenlebensdauer habe. Um hierüber Aussagen treffen zu können werden Messungen bei unterschiedlichen Frequenzen vorgenommen.

Die rechnerische Bestimmung der Zeitkonstante bzw. thermischen Trägheit des Glühfadens, welcher durch den Wechselstrom einer schwellenden thermischen Belastung unterworfen wird, ist schwierig zu bestimmen. Problematisch ist vor allem der komplexe Mechanismus des Wärme(ab)transportes durch das Gasgemisch in Wendelnähe.

Theoretisch nimmt der Temperaturverlauf, entsprechend dem Verlauf der elektrischen Leistung, eine $\sin^2(t)$ -Form an. Bei genügend hohen Frequenzen kann der Faden nicht mehr auskühlen und wird von der nachfolgenden Halbwelle wieder aufgeheizt. Praktisch zeigen Messungen an einer HS3 mit einem Phototransistor (TIL81), daß der Faden ab ca. 6Hz dem Verlauf der elektrischen Leistung nicht mehr folgt, der $\sin^2(t)$ wird zur Aneinanderreihung von $\sin^2(t)$ -Halbwellen. Ab ca. 50Hz kann der Faden nur noch zu ca. 12% und bei ca. 400Hz gerade noch meßbar dem elektrischen Leistungsverlauf folgen. Einen ersten, ungefähren Überblick gibt das Bild 3.20. Die Achsenskalierung, besonders die der Zeitachse, sind willkürlich, es dient nur zum groben Überblick.^3.26 Irgendwann werden Meßwerte nachgeliefert.

**Bild 3.20:** Skizze der Abhängigkeit des Lichtstromverlaufes bei Wechselspannung
$\begin{figure}\centering \includegraphics[width=8cm]{Meszwerte/Birnen/VersuchT_von_f} \end{figure}$

Testweise wird eine HS3 bei Wechselspannung betrieben. Frequenz und Effektivwert werden variiert. Der Lichtstrom wird mit einem im IR empfindlichen Phototransistor (TIL81) aufgefangen. Der TLI81 hängt an einer Gleichspannungsquelle und einem Oszilloskop. Bild 3.20 gibt den Kurvenverlauf hinreichend genau wieder.

Die Wechselströme werden an einem selbstgebauten Funktionsgenerator (XR2206) mit einem nachgeschalteten Leistungsverstärker (TDA7294) erzeugt. Der AD-Wandler ist für diese Messungen zu träge. Eine einfache Vollweggleichrichtung ist zu ungenau und ermöglicht keine Potentialtrennung (die RTX ist nicht differentiell). Eine potentialgetrennte Gleichrichtung hier zu aufwendig. Folglich werden die Meßpunkte mit den normalen Meßgeräten erfaßt.

Die Testlampen weisen je nach Frequenz unterschiedliche Leistungsaufnahmen auf (vgl. Tabelle 3.12).

**Tabelle 3.12:** Stromaufnahme [A] zu Versuchsbeginn bei Wechselspannungsmessung
Testlampe		6V		7,5V		Schwärzung
	[Hz]		$\approx$		$\approx$
17	50	0,411	0,416	0,461	0,467	s2
18	50	0,413	0,419	0,461	0,469	s1
24	100	0,41	0,417	0,457	0,465	s1
25	100	0,415	0,425	0,464	0,475	s2
26	200	0,413	0,421	0,462	0,469	s2
27	200	0,41	0,419	0,459	0,467	s3
15	400	0,414	-	0,463	0,471	s4
16	400	0,412	-	0,460	0,467	s4
28	400	0,413	0,421	0,462	0,469	-
29	400	0,4	0,407	0,448	0,455	s1

Die Meßgeräte sind in in dem Frequenzbereich hinreichend genau (vgl. Seite

ff.). Damit alleine kann also die Abweichung nicht erklärt werden. Der Shunt (1 Manganin, Isabellenhütte) dürfte eine zu vernachlässigende Induktivität haben. Vorerst wird die Abweichung, da kleiner als 2%, nicht weiter berücksichtigt. Die Testlampen 28 und 29 sind nach 1,4 bzw. 19,4h durch eine Fehlbedienung verstorben.

Allen bei Wechselspannnung betriebenen Lampen ist eine stärkere Schwarzfärbung als der bei Gleichstrom gemeinsam. Auch bei dem Betrieb an Wechselspannung kommen Wicklungsverschweißer vor.

Der einzig auffällige Unterschied zu den Gleichspannungsmessungen ist die stärkere Schwärzung des Glaskolbens.