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Schaltung zum Speisen von Verbrauchsgeräten, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebs- spannung ist.
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zum Speisen von Verbrauchsgeräten, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebsspannung ist (z. B. Leuchtröhren) und die mit Hilfe eines Transformators gespeist werden.
Bei einer derartigen Schaltung ist es erforderlich, dass die Spannung an dem Verbrauchsgerät bei einer Unterbrechung der Belastung selbsttätig erhöht wird. Bei einem Gleichstromapparat erzielt man diese Erhöhung durch Vorschaltung eines Widerstandes ; dieser verursacht einen Spannungsabfall, der bei Unterbrechung der Belastung verschwindet.
Bei einem Wechselstromapparat kann statt eines Widerstandes eine Reaktanz angewendet werden.
Dies kann z. B. so geschehen, dass ein Transformator mit einem grossen Streufeld verwendet wird. Dies bringt aber eine wesentliche Vergrösserung des Transformators mit sich.
Da der Magnetisierungsstrom des Transformators gegen dessen Belastungsstrom klein ist und für die Wirkung dieser Vorrichtung keine Bedeutung hat, handelt es sich im vorliegenden Fall, ebenso wie bei dem Gleichstromapparat, im Wesen um eine einfache Reihenschaltung. Auch erzielt man den Spannungsverlust wohl durch Anwendung einer negativen Reaktanz, mit andern Worten : durch Vorschaltung eines Kondensators. Die Wirkung desselben auf den Verbrauchsapparat entspricht derjenigen einer positiven Reaktanz. Die Prinzipschaltung ist in Fig. 1 dargestellt.
Gemäss der Erfindung wird ein Transformator mit primär vorgeschaltetem Reihenkondensator benutzt, der derart bemessen ist, dass der Leerlaufstrom der Leerlaufspannung voreilt und um so viel stärker als der Belastungsstrom ist, dass bei Leerlauf eine starke Sättigung des Transformatorkernes erfolgt.
Die Prinzipschaltung nach Fig. 1 trifft nun nicht mehr zu, da der Magnetisierungsstrom gegen den Betriebsstrom nicht mehr klein ist. Es gilt nun die Schaltung nach Fig. 2. Bei Belastung wird der Transformator durch den Verbrauchsapparat gemäss der Voraussetzung auf einer viel niedrigeren Spannung gehalten, so dass der Transformator dann nicht mehr so stark gesättigt ist und der Magnetisierungszweig der Prinzipsehaltung vernachlässigt werden kann.
Die Prinzipschaltung wirkt bei Belastung also genau so wie jene gemäss Fig. 1 der bekannten Vorrichtung.
Bei Leerlauf wird der Belastungskreis der Sehaltanordnung nach Fig. 2 unterbrochen und es bleibt also nur die Reihenschaltung der Kapazitanz mit der Magnetisierungsreaktanz übrig. Diese bilden zusammen einen Schwingungskreis, durch den bei Leerlauf die Spannung an der Magnetisierungsreaktanz, d. h. die Transformatorspannung, höher als die Netzspannung wird. Welche Rolle hiebei die Sättigung des Transformators spielt, wird später erklärt.
Es ist klar, dass der Kondensator bei der Vorrichtung nach der Erfindung in den Primärkreis und nicht in den Sekundärkreis geschaltet werden muss. Denn in letzterem Falle würde ja bei Unterbrechung der Belastung kein Sehwingungskreis übrigbleiben, so dass auch die Spannung an der primären Transformatorwicklung nicht über die Netzspannung erhöht würde. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist den bekannten gegenüber mehrere Vorteile auf, die in folgendem angeführt und erklärt werden ; gleichzeitig erfüllt die Vorrichtung auch die bereits erwähnte Bedingung, dass die Spannung an den Klemmen
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des Verbrauchsgerätes bei Aussetzen der Belastung selbsttätig erhöht wird.
Bei den bekannten Vorrichtungen geschieht dies ausschliesslich dadurch, dass die Vorrichtung bei Belastung einen Spannungsabfall zwischen dem Netz und den Anschlüssen an die primäre Transformatorwicklung verursacht, der bei Leerlauf verschwindet.
Bei der neuen Vorrichtung wird dagegen ein grosser Teil der erforderlichen selbsttätigen Spannungserhöhung dadurch erzielt, dass die Vorrichtung bei Leerlauf eine Spannungserhöhung verursacht, die bei Belastung nicht besteht.
Bei der weiteren Betrachtung wird angenommen, dass die Schaltung zum Betrieb von Leuchtröhren angewendet wird, obwohl sich die gleichen Vorteile natürlich auch bei der Speisung anderer Verbrauchsapparate erzielen lassen, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebsspannung ist.
Beim Bau des Transformators wird dessen Grösse durch den erforderlichen Vollaststrom und die Leerlaufspannung bestimmt. Es ist hiebei vorteilhaft, eine möglichst grosse Leerlaufinduktion im Blech zu haben. Auf die in der Beschreibung angegebene Weise wird eine viel höhere Leerlaufinduktion erzielt, als dies bei den bekannten Schaltungen möglich ist. Dadurch kann die nach den Vorschriften zulässige Höchstzündspannung) die für die grösste Länge des Lichtbogens massgebend ist, mit einem viel kleineren
Kerndurchschnitt erreicht werden. Der Transformator wird aber billiger. Zwar treten höhere Leerlaufverluste auf, doch braucht man diese bei der Erwärmung nicht zu berücksichtigen, da der Leerlaufzustand ja nur vorübergehend auftritt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine selbsttätige Regelung der Leerlaufspannung erzielt wird, wodurch diese, unabhängig von den Schwankungen der Netzspannung, einen konstanten Wert beibehält.
Bei den bekannten Vorrichtungen mit nicht hocbgesättigtem Kern ist die Leerlaufspannung der
Netzspannung proportional und folgt also allen Schwankungen derselben. Gemäss den Vorschriften darf die der höchsten Netzspannung entsprechende Leerlaufspannung einen festgesetzten Höchstwert nicht überschreiten. Anderseits soll die Röhrenlänge so gewählt werden, dass der Bogen auch bei der niedrigsten Netzspannung immer wieder gezündet werden kann. Wenn man annimmt, dass die Netz- spannung Schwankungen von z. B. 10% aufweist, so wird die Röhrenlänge, die an den Transformator
EMI2.1
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In Fig. 5 ist eine Schaltung nach der Erfindung angegeben. Hiebei ist mit T ein Transformator mit einem aus legiertem Blech gebildeten Kern bezeichnet, in dem die magnetische Induktion z. B. 13.000 bis 15.000 beträgt. In Reihe mit der Primärwicklung des Transformators ist ein veränderlicher Konden- sator geschaltet, dessen Kapazität so gross gewählt ist, dass der Betriebsstrom die gewünschte Grösse hat.
V ist das Verbrauchsgerät.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist der Kurzschlussstrom wenig grösser als der Vollast- strom. Der Transformator ist also ohne weiteres unempfindlich gegen Kurzschluss. Gefährlicher ist dagegen ein Leerlauf, der z. B. infolge Röhrenbruch auftreten kann. Durch die hohe Sättigung und den grossen Leerlaufstrom könnte der Transformator zu stark erwärmt werden. Dank der Tatsache, dass der Leerlaufstrom grösser ist als der Kurzschlussstrom, ist es leicht, den Transformator durch Anbringung einer Schmelzsicherung im Primärkreis ausreichend zu sichern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Speisen von Verbrauchsapparaten, bei denen die Zündspannung höher ist als die Betriebsspannung, wie z. B. Leuchtröhren, bei denen die Speisung mit Hilfe eines Transformators und eines Reihenkondensators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator primär vorgeschaltet ist, während der Transformator und der Kondensator derart bemessen sind, dass der Leerlauf- strom der Leerlaufspannung voreilt und um so viel stärker als der Belastungsstrom ist, dass bei Leerlauf eine starke Sättigung des Transformatorkernes erfolgt.