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Einrichtung zum Betriebe von elektrischen Gasentladungslampen und-röhren an
Wechselstrom.
Die Erfindung bezieht sich auf solche an Wechselstrom betriebenen Gasentladungslampen und-röhren, bei denen die Erstzündspannung, die durch die Perioden des Wechselstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt. Dies ist beispielsweise bei elektrischen Gasentladungslampen oder-röhren mit durch die angelegte Spannung selbst geheizten Oxydelektroden und auch bei Verwendung von Alkalimctallelektroden der Fall. Da die Wiederzündspannung innerhalb der Betriebsspannung liegt und nur die Erstzündspannung un- gefähr das Dreifache der Betriebsspannung beträgt, so kann man sich zur Einleitung der Entladung und Durchführung der Zündperiode eines Transformators bedienen, der nach erfolgter Zündung bzw.
Beendigung der Zündperiode selbsttätig oder auch voa Hand abgeschaltet wird.
Die Erfindung beruht in der Erkenntnis, dass zur Herstellung der Erstzündspannung auch ein in bezug auf die Maximalstromstärke weitgehend unterdimensionierter Transformator benutzbar ist, dessen Dauerleistung in KVA nur 1/5 oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum ständigen Aufrechterhalten der Maximalstromstärke und Erstzündspannung der Lampe oder Röhre erforderlich ist. Röhre erforderlich ist.
Eine derartige Unterdimensionierung des Zündtransformators hat man bisher selbst bei den schnell ansprechenden Leuchtröhren mit kalten Blechelektroden nicht in Erwägung gezogen und für praktisch möglich gehalten, weil beim Transformator die Strominduzierung sofort eintritt und der induzierte, hochgespannte Strom bei Unterdimensionierung des Transformators auch sofort eine Gefahr bringende Erwärmung desselben herbeiführt.
Bei solchen elektrischen Leuchtröhren, die zufolge von stark elektronenemittierenden Elektroden einen grossen Unterschied zwischen Erstzündspannung und Wiederzündspannung besitzen, darf nun aber sogar eine Abschaltung des Transformators keineswegs sofort nach der Zündung, sondern erst nach ausreichender Elektronenemission der Elektroden-bei Oxydelektroden, also nach genügender Vorheizung derselben-vorgenommen werden, was frühestens nach Verlauf von mehreren Sekunden, meist erst nach einer halben Minute, oft sogar erst nach etwa einer Minute, der Fall ist.
Diese verhältnismässig lange Zündperiode war naturgemäss noch ein besonderer Grund, den Transformator derartiger langsam zündender Leuchtröhren stets für die Erstzündspannung einzurichten und höchstens nach genügender Elektronenemission bzw. genügender Vorheizung der Oxydelektroden abzuschalten.
Durch eingehende Versuche wurde nun aber festgestellt, dass es dennoch möglich ist, einen unterdimensionierten Hochspamnlngstransformator für die gesamte Dauer der Zündperiode beträchtlich zu überlasten, da ein zu einem Durchschlag führender Erwärmungsgrad, was nicht ohne weiteres vorauszusehen war, tatsächlich erst nach Verlauf von einigen Minuten eintritt.
Auch diese Zeitperiode ist zwar kurz, aber, wie erkannt wurde, noch'ausreichend, um die Zündung der erwähnten elektrischen Leuchtröhren mit stark elektronenemituerendcn Elektroden mit genügender Sicherheit durchzuführen. Um mit besonders grosser Sicherheit einen elektrischen
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Durchschlag des Transformators und jegliche Beschädigung der Leuchtröhrenanlage auszuschliessen, wird der unterdimensionierte Transformator zweckmässig unter die Einwirkung eines selbsttätig gesteuerten Schalters gestellt, der den Transformator jeweils bei vorgenommener Strom- einschaltung nur für die zur Abwicklung der Zündperiode notwendige Sekundenzahl in der
Einschaltstellung belässt.
So kann beispielsweise eine elektrische Leuchtröhre mit durch die angelegte Spannung selbstgeheizten Oxydelektroden, die für 2 Amp. Stromstärke, 220 Volt
Betriebsspannung und 750 Volt Erstzündspannung eingerichtet ist, statt mit einem Transformator von 1'5 KVA Dauerleistung auch mit einem Transformator von 0-2 bis 0'3 KVA Dauerleistung sicher und ohne Schäden für den Transformator in'Betrieb gesetzt werden. Beträgt die Betriebs- spannung der Röhre dagegen z. B. 600 Volt, so liegt die Erstzündspannung bei etwa 2000 Volt.
Bisher hat man für solche Leuchtröhren stets einen grossen Transformator von i KVA ver- wendet ; nunmehr ist jedoch nur ein die Betriebsspannung von 600 Volt liefernder mittlerer
Transformator von 1-2 KVA und ausserdem ein sehr kleiner Hilfs-und Zündtransformator für
1400 Volt und etwa 0-4-0-6 KVA notig. Während jedoch ein Transformator von 1-5 KVA eine Grössenabmessung von etwa 250 X 260 X 160 mm besitzt, hat ein Transformator für 0-2-0-3 KVA nur eine Grössenabmessung von etwa 70X7OX50 iiim. Er nimmt bei der Installation der Lampe oder Röhre daher einen wesentlich kleineren Raum ein und ist natur- gemäss auch wesentlich billiger.
In gleicher Weise wird an Raum und an Kosten gespart, wenn bei einer oberhalb der Netzspannungen liegenden Brenn-oder Betriebsspannung an Stelle eines einzigen, sowohl die Betriebsspannung als auch die Erstzündspannung liefernden sehr grossen Transformators ein nur die Betriebsspannung liefernder mittelgrosser Transformator und noch zusätzlich ein sehr kleiner Hilfstransformator Anwendung findet.
Auf der Zeichnung sind in den Fig. 1-4 vier zur Veranschaulichung des Erfindung- gegenstandes dienende Schaltschemen dargestellt.
Die Fig. 5 zeigt schematisch einen mehrpoligen Schalter in zwei Stellungen.
Die beispielsweise mit Oxydelektroden 1, 2 ausgestattete Gasentladungsröhre 3 besitzt zwei Zuleitungen 4,5, von denen die erstgenannte Leitung 4 unter Zwischenschaltung eines
Schalters 6 und einer Drosselspule 7 an die Netzansohlussklemme 8 herangeführt ist, während die zweite Zuleitung 5 unmittelbar mit der andern Netzanschlussklemme 9 in Verbindung steht.
Zur Herstellung der Erstzündspannung ist ein in bezug auf die Maximalstromstärke unter- dimensionierter Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung 10 einerseits durch eine Leitung 11 an die zur Klemme 8 führende Leitung 4 und anderseits durch eine Leitung 12 an die andere Klemme 9, u. zw. unter Zwischenschaltung eines Schalters 13, angeschlossen ist.
Die Sekundärwicklung 14 ist einerseits durch eine Leitung 15 an das zur Elektrode 1 führende Ende der Leitung 4 und anderseits durch eine Leitung 16 mit dem einen Ende der Drossel- spule 7 verbunden. Bei Inbetriebsetzung der Röhre wird vorerst der Schalter 6 geöffnet und sodann der Transformator 10, 14 durch Schliessung des Schalters 13 eingeschaltet. Der in der
Sekundärspule induzierte, höher gespannte Strom fliesst dann einerseits durch die Leitung 15 zur Elektrode 1 und anderseits über die Leitung 16, Drosselspule 7 und das an die Klemmen 8,9 angeschlossene Netz zur Leitung 5 und damit zur andern Elektrode 2. Da das Netz somit -nicht parallel zur Entladungsstrecke liegt, so kann nicht eintreten, dass die Sekundärspannung, ohne eine Zündung zu veranlassen, in das Netz abwandert.
Sobald durch Wirkung des Transformators die Gasstrecke zwischen den Elektroden 1, 2 ionisiert ist und auch die Oxyd- elektroden 1, 2 genügend erhitzt sind, was in einigen Sekunden der Fall ist, wird vorerst der Schalter 6 eingeschaltet, um die Elektroden 1, 2 auch unmittelbar mit den Netzanschluss-. klemmen 8,9 zu verbinden. Dann erst wird der Schalter 13 geöffnet, so dass die weitere
Speisung der Röhre unter Abschaltung des in bezug auf die Maximalstromstärke unterdimensionierten Transformators 10, 14 erfolgt. Die beiden Schalthebel 6, 13 können zweckmässig zu einem gemeinsam zu betätigenden Schalter vereinigt sein, der durch Federwirkung in die Anfangslage zurückkehrt, in welcher der Schalthebel 6 geschlossen und der Schalthebel 13 geöffnet ist.
Auf diese Weise wird dann mit Sicherheit erreicht, dass der Zünd-bzw. Hilfs- transformator nur einige Sekunden eingeschaltet bleibt und dass er nicht unzulässig erwärmt werden kann. Der gemeinsame Schalter kann auch durch ein, einige Sekunden nach der Ein- schaltung ansprechendes Uhrwerk oder durch einen in die Zuleitungen der Röhre eingebauten Elektromagneten gesteuert werden, der jeweils nach genügender Anheizung der Elektroden und dem damit zusammenhängenden Anstieg der Stromstärke den Schalter in die Anfangslage unter
Abschaltung des Transformators zurückbewegt.
Selbsttätige Schalter für Transformatoren von elektrischen Leuchtröhren sind zwar bereits bekannt, jedoch wirkten diese Schalter nur mit beim Betriebe der Röhren ständig eingeschalteten, normal bemessenen Transformatoren zusammen ; auch sprachen diese Schalter durch Wirkung eines Durchschmelzdrahtes nur ausnahmsweise dann an, wenn im Laufe des Leuchtröhrenbetriebes eine Beschädigung der Röhre oder des Transformators eingetreten war.
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Bei der Schattung nach Fig. 2 ist in der Leitung 5 ein Schalter 17 eingebaut, der mit zwei Kontakten 8, 19 zusammenwirkt. An den Kontakt 18 ist die Anzapfleitung 20 eines eine einzige Spule besitzenden Auto-oder Anzapftransformators. M herangeführt, der beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis 220 : 750 besitzt. Der kleine Windungsteil des Transformators ist durch eine Leitung 22 mit der Zuleitung 4 und der grössere Windungsteil durch eine Leitung 23 mit der Zuleitung 5 verbunden. Ist der Schalter 17 mit dem Kontakt 18 verbunden, so wirkt in bekannter Weise der kleinere Windungsteil des Transformators als Primärwicklung und die gesamte Wicklung des Transformators als Sekundärwicklung, so dass die Röhre alsdann an der höheren Spannung liegt und die Erstzündung eintritt.
Durch Umlegen des Schalters auf den Kontakt 19 kann nach genügender Anheizung der Elektroden diesem die Netzspannung zugeführt werden. Ein Vorteil dieser Schaltung gegenüber derjenigen nach Fig. 1 liegt darin, dass die Sekundärspannung in diesem Falle nicht durch das Netz geht.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die derjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen entspricht, nur dass in diesem Falle die in der Zuleitung 5 liegende Drosselspule 7 unmittelbar auf den Eisenkern des Autotransformators gewickelt ist.
Während bei den Schaltungen nach den Fig. 1-3 beim Anlegen der Netzspannung ein gewisser, wenn auch nicht besonders wesentlicher Leerlaufstrom durch den Transformator fliesst, ist dies bei der Schaltung nach Fig. 4 vollkommen vermieden. Bei dieser Schaltung sind zwei besondere Transformatorwindungen, 94, 25 und ein kippbarer Quecksilberschalter 26 (Fig. 5) vorhanden, der je nach seiner Stellung entweder die Kontakte 27, 29, 30 oder die Kontakte 27, . 38 überbrückt. Die Windung 24 ist einerseits an die Leitung 4 und anderseits an den Kontakt 29 angeschlossen, die Windung 25 dagegen einerseits mit der Leitung 5 und ander-
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zu einem Autotransformator aneinandergeschlossen und gleichzeitig mit den Netzanschlussklemmen 8,9 verbunden.
Die Röhre 3 erhält alsdann die zur Erstzündung erforderliche höhere Spannung. Ist die Zündung eingetreten, so wird der Quecksilberschalter 26 in die untere Kipplage bewegt, in welcher er nur die Kontakte 27, 28 überbrückt. Die Röhre erhält dann nur die Netzspannung bei abgeschalteten Windungen 24, 25. Da zwischen den Kontakten 29 und 30 nunmehr keine Verbindung besteht, so kann kein Lehrlaufstrom durch die Windungen des Transformators fliessen, Auch dieser Quecksilberschalter kann jeweils nach bewirkter Zündung selbsttätig in die Anfangslage zurückbewegt werden. An Stelle des Quecksilberschalters kann naturgemäss auch ein anderer mehrpoliger Schalter Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betriebe von elektrischen Gasentladungslampen und-röhren an Wechselstrom, bei denen die Erstzündspannung die durch die Perioden des Wechselstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt und diese hohe Erstzündspannung durch einen abschaltbaren Transformator erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Herstellung der Erstzündspannung benutzte Transformator in bezug auf die Maximalstromstärke der Lampe oder Röhre weitgehend unterdimensioniert ist, indem seine Dauerleistung in KVA nur 1/5 oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum ständigen Aufrechterhalten der Maximalstromstärke und Erstzündspannung erforderlich ist.