DE29818018U1

DE29818018U1 - Circuit arrangement for energy-saving operation of electrical consumers

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Publication number: DE29818018U1
Application number: DE29818018U
Authority: DE
Original assignee: ALBERS FRANZ JOSEF
Current assignee: ALBERS FRANZ JOSEF
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2008-10-10

Description

Schaltungsanordnung zum energiesparenden Betrieb von elektrischen VerbrauchernCircuit arrangement for energy-saving operation of electrical consumers

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum energiesparenden Betrieb von elektrischen Verbrauchern, insbesondere Gasentladungs-Leuchtmitteln, an einer Spannungsquelle, mit einem Spartransformator mit einer Primärwicklung, deren erstes Ende zum Anschluß an die Spannungsquellennetzseite und deren zweites Ende zum Anschluß an die Verbraucherseite vorgesehen ist, und einer mit der Primärwicklung galvanisch gekoppelten Sekundärwicklung, deren erstes Ende am zweiten Ende der Primärwicklung angeschlossen ist und deren zweites Ende auf Masse liegt.The invention relates to a circuit arrangement for the energy-saving operation of electrical consumers, in particular gas discharge lamps, on a voltage source, with an autotransformer with a primary winding, the first end of which is intended for connection to the voltage source mains side and the second end of which is intended for connection to the consumer side, and a secondary winding galvanically coupled to the primary winding, the first end of which is connected to the second end of the primary winding and the second end of which is connected to ground.

Eine solche Schaltungsanordnung wird gewöhnlich zum energiesparenden Dauerbetrieb von elektrischen Verbrauchern und insbesondere von elektrischer Beleuchtung wie Gasentladungs-Leuchtmitteln verwendet, wobei die an den elektrischen Verbrauchern anliegende Spannung aufgrund des Untersetzungsverhältnisses des Spartransformators gewöhnlich um etwa 10% gegenüber der von der Spannungsquelle bereitgestellten Spannung herabgesetzt wird. Mit einer solchen Schaltungs-Such a circuit arrangement is usually used for energy-saving continuous operation of electrical consumers and in particular of electrical lighting such as gas discharge lamps, whereby the voltage applied to the electrical consumers is usually reduced by about 10% compared to the voltage provided by the voltage source due to the reduction ratio of the autotransformer. With such a circuit arrangement

anordnung wird die untere Grenze der üblicherweise im Hinblick auf die Spannungsschwankungen der Spannungsquelle ausgelegten Leistungsbandbreite der elektrischen Verbraucher ausgenutzt, ohne daß es allerdings zu einer merklichen Leistungsreduzierung kommt. Dieser Effekt kann insbesondere bei elektrischen Beleuchtungen mit Gasentladungs-Leuchtmitteln ausgenutzt werden, ohne daß es zu einer merklichen Reduzierung der Lichtintensität kommt. Dabei können nicht unerhebliche Energiespareffekte erzielt werden.This arrangement makes use of the lower limit of the power bandwidth of the electrical consumers, which is usually designed with regard to the voltage fluctuations of the voltage source, without, however, leading to a noticeable reduction in power. This effect can be used in particular in electrical lighting with gas discharge lamps, without leading to a noticeable reduction in light intensity. This can result in significant energy savings.

Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art sind in vielfältiger Form bekannt. Auch wenn zumindest ein Teil der herkömmlichen Schaltungsanordnungen zum energiesparenden Betrieb von elektrischen Verbrauchern wirkungsvoll arbeitet, so besitzen die herkömmlichen Schaltungsanordnungen jedoch einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, welcher beispielsweise bedingt wird durch eine Phasenanschnittstechnik und/oder Unterbrechungen des Laststromes.Circuit arrangements of the type mentioned above are known in many different forms. Even if at least some of the conventional circuit arrangements work effectively for the energy-saving operation of electrical consumers, the conventional circuit arrangements have a relatively complicated structure, which is caused, for example, by phase control technology and/or interruptions in the load current.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Schaltungsanordnung dereingangs genannten Art in ihrem Aufbau zu vereinfachen.It is the object of the invention to simplify the circuit arrangement of the type mentioned at the outset in its structure.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Sekundärwicklung des Spartrafos &eegr; selektiv miteinander in Reihe schaltbare Teilwicklungen aufweist, wobei &eegr; eine ganze Zahl und größer als 1 ist, und eine Schalt- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, die in einem ersten Betriebsmodus sämtliche Teilwicklungen und in einem zweiten Betriebsmodus nur eine erste Gruppe bildende m Teilwicklungen, wobei m eine ganze positive Zahl und größer als O und kleiner als &eegr; ist, miteinander in Reihe schaltet und beim Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zunächst eine Überbrückung parallel zu einer zweiten Gruppe von (n - m) Teilwicklungen schaltet und anschließend die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen von der ersten Gruppe der m Teilwicklungen trennt.This object is achieved in that, in the circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, the secondary winding of the autotransformer η has partial windings that can be selectively connected in series with one another, where η is an integer and greater than 1, and a switching and control device is provided which, in a first operating mode, connects all partial windings and, in a second operating mode, only connects m partial windings forming a first group in series with one another, where m is an integer positive number and greater than 0 and less than η, and when switching from the first to the second operating mode, first connects a bridge in parallel to a second group of (n - m) partial windings and then separates the second group of (n - m) partial windings from the first group of m partial windings.

Demnach sind im ersten Betriebsmodus die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Spartrafos in Reihe geschaltet, so daß die verbraucherseitige Sekundärspannung gegenüber der spannungsquellenseitigen Primärspannung entsprechend dem Untersetzungsverhältnis des Spartransformators um einen bestimmten ersten Wert reduziert ist. Da es sich beim ersten Betriebsmodus in der Regel um den Startbzw. Zuschaltmodus zum Starten bzw. Zuschalten der elektrischen Verbraucher handelt, werden die elektrischen Verbraucher bereits energiesparend und somit sanft gestartet bzw. zugeschaltet. Dies ist insbesondere von Vorteil für standard-Accordingly, in the first operating mode, the primary winding and the secondary winding of the autotransformer are connected in series, so that the consumer-side secondary voltage is reduced by a certain first value compared to the voltage source-side primary voltage in accordance with the reduction ratio of the autotransformer. Since the first operating mode is usually the start or connection mode for starting or connecting the electrical consumers, the electrical consumers are already started or connected in an energy-saving and therefore gentle manner. This is particularly advantageous for standard

mäßige Leuchten mit Gasentladungs-Leuchtmitteln, an die auf diese Weise im Startmodus eine sanfte und somit streßfreie Startspannung angelegt werden kann.moderate lights with gas discharge lamps, to which a gentle and therefore stress-free starting voltage can be applied in the start mode.

Im zweiten Betriebsmodus dagegen ist die verbraucherseitige Sekundärspannung gegenüber der spannungsquellenseitigen Primärspannung um einen zweiten Wert, der größer als der zuvor erwähnte erste Wert im ersten Betriebsmodus ist, und somit stärker als im ersten Betriebsmodus abgesenkt. Demnach kommt im zweiten Betriebsmodus ein größerer Energiespareffekt zum Tragen. Beim zweiten Betriebsmodus handelt es sich daher in der Regel um den Sparbetriebsmodus, da sich hier der beabsichtigte Energieeinspareffekt in vollem Umfang bemerkbar macht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Sekundärwicklung in &eegr; selektiv miteinander in Reihe schaltbare Teilwicklungen unterteilt ist, von denen im zweiten Betriebsmodus nur noch ein Teil, nämlich eine erste Gruppe von m Teilwicklungen, elektrisch wirksam bleibt, während die zweite Gruppe der übrigen (n - m) Teilwicklungen weggeschaltet und somit elektrisch unwirksam ist. Auf diese Weise wird eine weitere Herabsetzung des Untersetzungsverhältnisses des Spartransformators erzielt, was eine weitere Reduzierung der Sekundärspannung zur Folge hat. Dabei ist die Schaltungsanordnung gewöhnlich so ausgelegt, daß im zweiten Betriebsmodus die untere Grenze der üblicherweise im Hinblick auf die Netzspannungsschwankungen ausgelegten Leistungsbandbreite der elektrischen Verbraucher ausgenutzt wird, ohne daß es somit zu einer merklichen Leistungsreduzierung kommt. Dies gilt insbesondere für elektrische Beleuchtungen mit Gasentladungs-Leuchtmitteln, bei denen im zweiten Betriebsmodus mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Energieeinsparungen von 20 - 30% ohne merkliche Absenkung der Lichtintensität erreicht werden können.In the second operating mode, however, the consumer-side secondary voltage is reduced compared to the voltage source-side primary voltage by a second value that is greater than the previously mentioned first value in the first operating mode, and thus more than in the first operating mode. Accordingly, a greater energy-saving effect is achieved in the second operating mode. The second operating mode is therefore generally the economy operating mode, since the intended energy-saving effect is fully noticeable here. According to the invention, this is achieved in that the secondary winding is divided into partial windings that can be selectively connected in series with one another, of which only a part, namely a first group of m partial windings, remains electrically effective in the second operating mode, while the second group of the remaining (n - m) partial windings is switched off and is thus electrically ineffective. In this way, a further reduction in the reduction ratio of the autotransformer is achieved, which results in a further reduction in the secondary voltage. The circuit arrangement is usually designed in such a way that in the second operating mode the lower limit of the power bandwidth of the electrical consumers, which is usually designed with regard to the mains voltage fluctuations, is used without a noticeable reduction in power. This applies in particular to electrical lighting with gas discharge lamps, where in the second operating mode, with the help of the circuit arrangement according to the invention, energy savings of 20 - 30% can be achieved without a noticeable reduction in light intensity.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt darin, daß die Absenkung der Sekundärspannung vom ersten zum zweiten Betriebsmodus ohne Unterbrechung des Laststromes und ohne Phasenanschnittstechnik, sondern nur durch magenetische Induktionsveränderung vorgenommen wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schalt- und Steuereinrichtung zunächst eine Überbrückung parallel zur zweiten Gruppe der (n - m) Teilwicklungen der Sekundärwicklung schaltet und anschließend die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen von der ersten Gruppe der m Teilwicklungen trennt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß gewährleistet, daß der Laststrom von dem im ersten Betriebsmodus von sämtlichen Teilwicklungen gebildeten Pfad auf den im zweiten Betriebsmodus von der ersten Gruppe der m Teilwicklungen gebildeten Pfad ohne Unterbrechung und somit sanft übergeleitet wird. Die für die SpannungsabsenkungAnother significant advantage of the circuit arrangement according to the invention is that the reduction of the secondary voltage from the first to the second operating mode is carried out without interrupting the load current and without phase control technology, but only by changing the magnetic induction. This is achieved according to the invention in that the switching and control device first connects a bridge parallel to the second group of (n - m) partial windings of the secondary winding and then separates the second group of (n - m) partial windings from the first group of m partial windings. In this way, the invention ensures that the load current is transferred from the path formed by all partial windings in the first operating mode to the path formed by the first group of m partial windings in the second operating mode without interruption and thus smoothly. The voltage required for the voltage reduction

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verantwortliche Herabsetzung desUntersetzungsverhältnisses desSpartransformators erfolgt demnach ohne Unterbrechung des Laststromes, wobei aufgrund der besonderen erfindungsgemäßen Maßnahmen bei der Umschaltung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus auch das Auftreten von Lichtbögen in der erfindungsgemäßen Schalt- und Steuereinrichtung verhindert wird, was sich nicht nur vorteilhaft auf die Konstruktion und Lebensdauer der dort verwendeten Schaltmittel, sondern auch auf die Herstellungs- und Wartungskosten auswirkt.The responsible reduction in the reduction ratio of the autotransformer therefore takes place without interrupting the load current, whereby the special measures according to the invention also prevent the occurrence of arcs in the switching and control device according to the invention when switching from the first operating mode to the second operating mode, which not only has a beneficial effect on the design and service life of the switching means used there, but also on the manufacturing and maintenance costs.

Um dieselben Vorteile beim Umschalten vom zweiten in den ersten Betriebsmodus zu erzielen, sollte die Schalt- und Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgeführt sein, daß sie zunächst die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen in Reihe zur ersten Gruppe der m Teilwicklungen und parallel zur Überbrückung schaltet und anschließend die Überbrückung auftrennt.In order to achieve the same advantages when switching from the second to the first operating mode, the switching and control device should preferably be designed in such a way that it first connects the second group of (n - m) partial windings in series with the first group of m partial windings and in parallel with the bridge and then separates the bridge.

Gewöhnlich liegt die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen mit ihrem einen Ende fest auf Masse.Usually the second group of (n - m) partial windings has one end fixed to ground.

Eine gegenwärtig besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß &eegr; = 2 und m = 1 ist, also die Sekundärwicklung des Spartrafos zwei miteinander in Reihe schaltbare Teilwicklungen aufweist. Dabei sollte die erste Teilwicklung mit ihrem ersten Ende am zweiten Ende der Primärwicklung und mit ihrem zweiten Ende über einen ersten Schalter am ersten Ende der zweiten Teilwicklung angeschlossen sein, die zweite Teilwicklung mit ihrem zweiten Ende fest auf Masse liegen, ein zweiter Schalter zwischen dem zweiten Ende der ersten Teilwicklung und Masse geschaltet sein und die Schalt- und Steuereinrichtung die ersten und zweiten Schalter derart steuern, daß im ersten Betriebsmodus der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter geöffnet und im zweiten Betriebsmodus der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter geschlossen ist und beim Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zunächst der zweite Schalter geschlossen und anschließend der erste Schalter geöffnet wird. Für das Umschalten vom zweiten in den ersten Betriebsmodus sollte die Schalt- und Steuereinrichtung so ausgelegt sein, daß sie zunächst den ersten Schalter schließt und anschließend den zweiten Schalter öffnet.A currently particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that η = 2 and m = 1, i.e. the secondary winding of the autotransformer has two partial windings that can be connected in series. In this case, the first partial winding should be connected with its first end to the second end of the primary winding and with its second end via a first switch to the first end of the second partial winding, the second partial winding should be connected with its second end to ground, a second switch should be connected between the second end of the first partial winding and ground and the switching and control device should control the first and second switches in such a way that in the first operating mode the first switch is closed and the second switch is opened and in the second operating mode the first switch is opened and the second switch is closed and when switching from the first to the second operating mode the second switch is closed first and then the first switch is opened. For switching from the second to the first operating mode the switching and control device should be designed in such a way that it first closes the first switch and then opens the second switch.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:

Fig. 1 den Aufbau der Schaltungsanordnung in einer ersten Ausführung mit der Stellung der Schalter im Startmodus (a) und das entsprechende Ersatzschaltbild für den Startmodus (b);Fig. 1 the structure of the circuit arrangement in a first embodiment with the position of the switches in the start mode (a) and the corresponding equivalent circuit diagram for the start mode (b);

Fig. 2 den Aufbau der Schaltungsanordnung der ersten Ausführung mit der Stellung der Schalter im Sparmodus (a) und das entsprechende Ersatzschaltbild für den Sparmodus (b); undFig. 2 the structure of the circuit arrangement of the first embodiment with the position of the switches in the economy mode (a) and the corresponding equivalent circuit diagram for the economy mode (b); and

Fig. 3 den Aufbau derSchaltungsanordnung in einer zweiten Ausführung mit der Stellung der Schalter im Startmodus (a) und das entsprechende Ersatzschaltbild für den Startmodus (b).Fig. 3 the structure of the circuit arrangement in a second embodiment with the position of the switches in the start mode (a) and the corresponding equivalent circuit diagram for the start mode (b).

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Spartransformator T mit einer Primärwicklung w1 und einer Sekundärwicklung w2 auf. Das erste Ende A der Primärwicklung w1 ist mit der Eingangsklemme L elektrisch verbunden, welche zum Anschluß an eine nicht dargestellte Spannungsquelle vorgesehen ist. Mit "Spannungsquelle" ist nicht nur beispielsweise eine Batterie oder ein Spannungserzeugungsgenerator zu verstehen, sondern beispielsweise auch ein Spannungsversorgungsnetz, wie es von den Energieversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das zweite Ende B der Primärwicklung w1 ist mit der Ausgangsklemme L' elektrisch verbunden, welche zum Anschluß an einen nicht dargestellten elektrischen Verbraucher vorgesehen ist. Vorzugsweise eignen sich für die dargestellte Schaltungsanordnung als elektrische Verbraucher eine elektrische Beleuchtung mit Gasentladungs-Leuchtmitteln. Die Sekundärwicklung w2 des Spartransformators T ist mit ihrem einen Ende C an das zweite Ende B der Primärwicklung w1 angeschlossen und liegt mit ihrem anderen Ende F auf Masse, der im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Null-Leiter N gebildet wird.The circuit arrangement shown in Fig. 1 and 2 has an autotransformer T with a primary winding w1 and a secondary winding w2. The first end A of the primary winding w1 is electrically connected to the input terminal L, which is intended for connection to a voltage source (not shown). The term "voltage source" is not only to be understood as a battery or a voltage generator, for example, but also, for example, a voltage supply network as provided by the energy supply companies. The second end B of the primary winding w1 is electrically connected to the output terminal L', which is intended for connection to an electrical consumer (not shown). Electrical lighting with gas discharge lamps is preferably suitable as an electrical consumer for the circuit arrangement shown. The secondary winding w2 of the autotransformer T is connected with one end C to the second end B of the primary winding w1 and is connected with its other end F to ground, which in the embodiment shown is formed by a neutral conductor N.

Wie die Figuren erkennen lassen, besteht die Sekundärwicklung w2 aus einer ersten Teilwicklung w2.1 und einer zweiten Teilwicklung w2.2, wobei das erste Ende C der ersten Teilwicklung w2.1 das an das zweite Ende B der Primärwicklung w1 angeschlossene eine Ende und das zweite Ende F der zweiten Teilwicklung w2.2 das auf Masse N liegende andere Ende der Sekundärwicklung w2 bildet.As the figures show, the secondary winding w2 consists of a first partial winding w2.1 and a second partial winding w2.2, whereby the first end C of the first partial winding w2.1 forms one end connected to the second end B of the primary winding w1 and the second end F of the second partial winding w2.2 forms the other end of the secondary winding w2 connected to ground N.

Das zweite Ende D der ersten Teilwicklung w2.1 der Sekundärwicklung w2 ist mit dem ersten Ende E der zweiten Teilwicklung w2.2 über einen ersten Schalter K2.1 elektrisch verbunden. Ferner ist das zweite Ende D der ersten Teilwicklung w2.1 über einen zweiten Schalter K2.2 an eine Überbrückungsleitung X angeschlossen,The second end D of the first partial winding w2.1 of the secondary winding w2 is electrically connected to the first end E of the second partial winding w2.2 via a first switch K2.1. Furthermore, the second end D of the first partial winding w2.1 is connected to a bridging line X via a second switch K2.2.

die zur Masse N führt. Bei beiden Schaltern K2.1 und K2.2 handelt es sich um Ein/Aus-Schalter, die von einer Steuereinrichtung S bedient werden. Die Steuereinrichtung S weist in den Figuren nicht näher dargestellte Sensoren auf, die u.a. den von der Eingangsklemme L zur Ausgangsklemme L' fließenden Laststrom sowie die an der Eingangsklemme L herrschende Spannung (Netzspannung) U.L überwachen. Dementsprechend enthält die Steuereinrichtung S eine entsprechende Elektronik, die die Schalter K2.1 und K2.2 in Abhängigkeit von der Zeit sowie der an der Eingangsklemme L anliegenden Eingangsspannung (Netzspannung) U.L und des Laststromes in nachfolgend näher beschriebener Weise steuert.which leads to ground N. Both switches K2.1 and K2.2 are on/off switches that are operated by a control device S. The control device S has sensors not shown in detail in the figures, which monitor, among other things, the load current flowing from the input terminal L to the output terminal L' as well as the voltage (mains voltage) U.L at the input terminal L. Accordingly, the control device S contains appropriate electronics that control the switches K2.1 and K2.2 depending on the time as well as the input voltage (mains voltage) U.L at the input terminal L and the load current in the manner described in more detail below.

In Fig. 1 ist der Zustand im Startmodus gezeigt. Hierzu ist der erste Schalter K2.1 geschlossen und der zweite Schalter K2.2 geöffnet, so daß die beiden Teilwicklungen w2.1 und w2.2 miteinander in Reihe geschaltet sind. Demnach wird im Startmodus gemäß Fig. 1 die Sekundärwicklung w2 durch die Reihenschaltung der beiden Teilwicklungen w2.1 und w2.2 gebildet, alsoThe state in start mode is shown in Fig. 1. For this purpose, the first switch K2.1 is closed and the second switch K2.2 is opened, so that the two partial windings w2.1 and w2.2 are connected in series. Accordingly, in start mode according to Fig. 1, the secondary winding w2 is formed by the series connection of the two partial windings w2.1 and w2.2, i.e.

w2 = w2.1 + w2.2 (1)w2 = w2.1 + w2.2 (1)

Somit beträgt im Startmodus das Untersetzungsverhältnis des Spartransformators TThus, in start mode, the reduction ratio of the autotransformer is T

U₁ = w2/(w1 + w2)
= (w2.1 + w2.2)/(w1 + w2.1 + w2) (2) _U1 = w2/(w1 + w2)
= (w2.1 + w2.2)/(w1 + w2.1 + w2) (2)

Dieser Zustand ist schematisch im Ersatzschaltbild von Fig. 1 b dargestellt. Wegen des Untersetzungsverhältnisses &udigr;·| ist im Startmodus die Ausgangsspannung U.L'-j bereits kleiner als die Eingangsspannung U.L, nämlichThis state is shown schematically in the equivalent circuit diagram in Fig. 1 b. Due to the reduction ratio &udigr;·|, the output voltage U.L'-j in the start mode is already smaller than the input voltage U.L, namely

U.L't = U₁ · U.L (3)U.L't = U ₁ · UL (3)

Vorzugsweise kann das Untersetzungsverhältnis im Startmodus mitPreferably, the reduction ratio in start mode can be

Ll₁ = 0,96
gewählt werden ( - es sind aber auch andere Werte denkbar). _Ll1 = 0.96
can be chosen (- but other values are also conceivable).

Im Startmodus wird demnach der elektrische Verbraucher mit der gegenüber der Eingangsspannung (Netzspannung) U.L reduzierten Ausgangsspannung U.L'·,In start mode, the electrical consumer is therefore supplied with the output voltage U.L'· which is reduced compared to the input voltage (mains voltage) U.L.

zugeschaltet bzw. gestartet, wodurch bereits das Zuschalten bzw. Starten energiesparend und somit sanft erfolgt.switched on or started, which means that switching on or starting is energy-saving and therefore gentle.

Nachdem ein vorprogrammiertes Zeitintervall verstrichen ist und außerdem sämtliche Ausgleichsvorgänge im Lastzweig L-L' abgeklungen sind, was die Steuereinrichtung S durch die nicht näher dargestellten Sensoren entsprechend feststellt, schaltet die Steuereinrichtung S die Schaltungsanordnung vom Startmodus gemäß Fig. 1 in einen Sparmodus gemäß Fig. 2 um. Dabei schließt die Steuereinrichtung S zunächst den zweiten Schalter K2.2, wodurch die zweite Teilwicklung w2.2 von der Überbrückungsleitung X überbrückt und die erste Teilwicklung w2.1 der Sekundärwicklung w2 mit ihrem zweiten Ende D auf Masse N gelegt wird. Damit wird der durch die Sekundärwicklung w2 fließende Strom an der zweiten Teilwicklung w2.2 vorbei durch die Überbrückungsleitung X direkt zur Masse L geleitet, während die zweite Teilwicklung w2.2 stromlos wird. Anschließend öffnet die Steuerschaltung S den ersten Schalter K2.1, wodurch die zweite Teilwicklung w2.2 vollständig elektrisch abgekoppelt wird. Demnach wird im Sparmodus gemäß Fig. 2 die Sekundärwicklung w2 nur noch von der ersten Teilwicklung w2.1 gebildet, alsoAfter a pre-programmed time interval has elapsed and all compensation processes in the load branch L-L' have subsided, which the control device S determines accordingly using the sensors not shown in detail, the control device S switches the circuit arrangement from the start mode according to Fig. 1 to an economy mode according to Fig. 2. In doing so, the control device S first closes the second switch K2.2, whereby the second partial winding w2.2 is bridged by the bridging line X and the first partial winding w2.1 of the secondary winding w2 is connected with its second end D to ground N. The current flowing through the secondary winding w2 is thus conducted past the second partial winding w2.2 through the bridging line X directly to ground L, while the second partial winding w2.2 is de-energized. The control circuit S then opens the first switch K2.1, whereby the second partial winding w2.2 is completely electrically decoupled. Accordingly, in the economy mode according to Fig. 2, the secondary winding w2 is only formed by the first partial winding w2.1, i.e.

w2 = w2.1 (4)w2 = w2.1 (4)

Somit beträgt das Untersetzungsverhältnis des Spartransformators T im SparmodusThus, the reduction ratio of the autotransformer T in economy mode is

U₂ = w2/(w1 + w2)
= w2.1/(w1 + w2). (5) _U2 = w2/(w1 + w2)
= w2.1/(w1 + w2). (5)

Ein Vergleich mit Gleichung (2) zeigt, daß im Sparmodus das Untersetzungsverhältnis U₂ des Spartransformators T kleiner als im Startmodus gemäß Fig. 1 ist:A comparison with equation (2) shows that in the economy mode the reduction ratio U ₂ of the autotransformer T is smaller than in the start mode according to Fig. 1:

U₂ = w2.1/(w1 + w2.1) < U₁ = (w2.1 + w2.2)/(w1 + w2.1 + w2.2)
Somit ist auch die Ausgangsspannung im SparmodusU ₂ = w2.1/(w1 + w2.1) < U ₁ = (w2.1 + w2.2)/(w1 + w2.1 + w2.2)
Thus, the output voltage is also in economy mode

U.L'₂ = U₂ ■ U.L (6)U.L' ₂ = U ₂ ■ UL (6)

kleiner als im Startmodus gemäß Fig. 1, alsosmaller than in the start mode according to Fig. 1, i.e.

U.L'₂ < U.L'tU.L' ₂ <U.L't

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Demnach liegt im Sparmodus eine niedrigere Spannung am Verbraucher an als im Startmodus, was zu einer erhöhten Energieeinsparung führt. Als besonders geeignet hat sich ein Wert vonAccordingly, in economy mode, the voltage applied to the consumer is lower than in start mode, which leads to increased energy savings. A value of has proven to be particularly suitable.

U₂ = 0,86-0,91 _U2 = 0.86-0.91

fürdas Untersetzungsverhältnis des Spartransformators Tim Sparmodus erwiesen; es sind jedoch auch andere Werte selbstverständlich möglich. Der zuvor genannte Wert des Untersetzungsverhältnisses U₂ des Spartransformators T hat sich insbesondere als günstig für elektrische Beleuchtungen mit Gasentladungs-Leuchtmitteln erwiesen, wobei Energieeinsparungen von 20 - 30% ohne subjektiv spürbare Herabsetzung der Lichtintensität erzielt werden können.for the reduction ratio of the autotransformer Tim economy mode; however, other values are of course also possible. The previously mentioned value of the reduction ratio U ₂ of the autotransformer T has proven to be particularly favorable for electrical lighting with gas discharge lamps, whereby energy savings of 20 - 30% can be achieved without a subjectively noticeable reduction in the light intensity.

Insbesondere sollte das Untersetzungsverhältnis U₂ des Spartransformators T im Sparmodus so eingestellt werden, daß die untere Grenze der üblicherweise im Hinblick auf die Netzspannungsschwankungen ausgelegten Leistungsbandbreite der elektrischen Verbraucher ausgenutzt wird, ohne daß es somit zu einer merklichen Leistungsreduzierung kommt.In particular, the reduction ratio U ₂ of the autotransformer T should be set in economy mode so that the lower limit of the power bandwidth of the electrical consumers, which is usually designed with regard to the mains voltage fluctuations, is exploited without resulting in a noticeable reduction in power.

Soll vom Sparmodus gemäß Fig. 2 in den Startmodus gemäß Fig. 1 zurückgeschaltet werden, so schließt die Steuereinrichtung S zunächst den ersten Schalter K2.1 und öffnet anschließend den zweiten Schalter K2.2.If the switch is to be switched back from the economy mode according to Fig. 2 to the start mode according to Fig. 1, the control device S first closes the first switch K2.1 and then opens the second switch K2.2.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Sekundärwicklung w2 von zwei selektiv miteinander in Reihe schaltbaren Teilwicklungen w2.1 und w2.2 gebildet. Gleichwohl ist es denkbar, daß die Sekundärwicklung w2 auch aus mehr als zwei Teilwicklungen bestehen kann, die mit Hilfe der Steuereinrichtung S selektiv miteinander in Reihe schaltbar sind. Der Vorteil einer solchen Schaltungsanordnung besteht darin, daß das Untersetzungsverhältnis U₂ für den Sparmodus in Abhängigkeit von den angeschlossenen elektrischen Verbrauchern gewählt und eingestellt werden kann.In the previously described embodiment, the secondary winding w2 is formed by two partial windings w2.1 and w2.2 that can be selectively connected in series. However, it is conceivable that the secondary winding w2 can also consist of more than two partial windings that can be selectively connected in series with the aid of the control device S. The advantage of such a circuit arrangement is that the reduction ratio U ₂ for the economy mode can be selected and set depending on the connected electrical consumers.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die vorliegend beschriebene Schaltungsanordnung in Kombination mit der Schaltungsanordnung gemäß DE-GM 295 08 871.0 aufgebaut und betrieben werden kann, wodurch es möglich wird, im Startmodus eine Ausgangsspannung U.L' für die elektrischen Verbraucher zu erzeugen, die etwa gleich der Eingangsspannung U.L ist, bevor die Ausgangsspannung U.L' dann für den Energiesparbetrieb entsprechend reduziert wird.Finally, it should be noted that the circuit arrangement described here can be constructed and operated in combination with the circuit arrangement according to DE-GM 295 08 871.0, which makes it possible to generate an output voltage U.L' for the electrical consumers in the start-up mode that is approximately equal to the input voltage U.L, before the output voltage U.L' is then reduced accordingly for energy-saving operation.

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Deshalb ist die Lehre der DE-GM 295 08 871.0 auch Bestandteil der vorliegenden Offenbarung. Bei einer solchen weiteren Ausführung ist gemäß Fig. 3 das zweite Ende F der zweiten Teilwicklung w2.2 einerseits über einen dritten Schalter K3.1 mit der Eingangsklemme L und andererseits über einen vierten Schalter K3.2 mit Masse N elektrisch verbunden. Fig. 3 zeigt diese weitere Ausführung im Startmodus, wobei der erste Schalter K2.1 und der dritte Schalter K3.1 geschlossen und der zweite Schalter K2.2 und der vierte Schalter K3.2 geöffnet sind. Hinsichtlich der Wirkungsweise dieses Schaltzustandes wird im übrigen auf die DE-GM 295 08 871.0 verwiesen. Nach Beendigung der Startphase öffnet die Steuereinrichtung S zunächst den dritten Schalter K3.1 und schließt dann den vierten Schalter K3.2, so daß sich die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 nun in einer Zwischenstufe entsprechend dem Startmodus der ersten Ausführung gemäß Fig. 1 befindet. Hinsichtlich der weiteren Funktion und des Umschaltens in den Sparmodus wird auf die zuvor gegebene Beschreibung der ersten Ausführung anhand der Fig. 1 und 2 verwiesen.Therefore, the teaching of DE-GM 295 08 871.0 is also part of the present disclosure. In such a further embodiment, according to Fig. 3, the second end F of the second partial winding w2.2 is electrically connected on the one hand via a third switch K3.1 to the input terminal L and on the other hand via a fourth switch K3.2 to ground N. Fig. 3 shows this further embodiment in start mode, where the first switch K2.1 and the third switch K3.1 are closed and the second switch K2.2 and the fourth switch K3.2 are open. Regarding the operation of this switching state, reference is made to DE-GM 295 08 871.0. After the start phase has ended, the control device S first opens the third switch K3.1 and then closes the fourth switch K3.2, so that the circuit arrangement according to Fig. 3 is now in an intermediate stage corresponding to the start mode of the first embodiment according to Fig. 1. Regarding the further function and switching to the economy mode, reference is made to the previously given description of the first embodiment using Fig. 1 and 2.

Claims

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS

1. Schaltungsanordnung zum energiesparenden Betrieb von elektrischen Verbrauchern, insbesondere Gasentladungs-Leuchtmitteln, an einer Spannungsquelle mit einem Spartransformator (T) mit einer Primärwicklung (w1), deren erstes Ende (A) zum Anschluß an die Spannungsquellenseite (L) und deren zweites Ende (B) zum Anschluß an die Verbraucherseite (L') vorgesehen ist, und einer mit der Primärwicklung (w1) galvanisch gekoppelten Sekundärwicklung (w2), deren erstes Ende (C) am zweiten Ende (D) der Primärwicklung (w1) angeschlossen ist und deren zweites Ende (F) auf Masse (N) liegt, 1. Circuit arrangement for the energy-saving operation of electrical consumers, in particular gas discharge lamps, on a voltage source with an autotransformer (T) with a primary winding (w1), the first end (A) of which is intended for connection to the voltage source side (L) and the second end (B) of which is intended for connection to the consumer side (L'), and a secondary winding (w2) galvanically coupled to the primary winding (w1), the first end (C) of which is connected to the second end (D) of the primary winding (w1) and the second end (F) of which is connected to ground (N),

dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that

die Sekundärwicklung (w2) &eegr; selektiv miteinander in Reihe schaltbare Teilwicklungen (w2.1, w2.2) aufweist, wobei &eegr; eine ganze Zahl und größer als 1 ist, und eine Schalt- und Steuereinrichtung (K2.1, K 2.2, S) vorgesehen ist, die in einem ersten Betriebsmodus (Fig. 1) sämtliche Teilwicklungen (w2.1, w2.2) und in einem zweiten Betriebsmodus (Fig. 2) nur eine erste Gruppe bildende m Teilwicklungen (w2.1), wobei m eine ganze positive Zahl und größer als 0 und kleiner als &eegr; ist, miteinander in Reihe schaltet und beim Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zunächst eine Überbrückung (X) parallel zu einer zweiten Gruppe von (n - m) Teilwicklungen (w2.2) schaltet und anschließend die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen (w2.2) von der ersten Gruppe der m Teilwicklungen (w2.1) trennt.the secondary winding (w2) η has partial windings (w2.1, w2.2) that can be selectively connected in series with one another, where η is an integer and greater than 1, and a switching and control device (K2.1, K 2.2, S) is provided which, in a first operating mode (Fig. 1), connects all partial windings (w2.1, w2.2) and, in a second operating mode (Fig. 2), connects only m partial windings (w2.1) forming a first group, where m is an integer positive and greater than 0 and less than η, and when switching from the first to the second operating mode, first connects a bridge (X) in parallel to a second group of (n - m) partial windings (w2.2) and then separates the second group of (n - m) partial windings (w2.2) from the first group of m partial windings (w2.1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuereinrichtung (K2.1, K2.2, S) beim Umschalten vom zweiten in den ersten Betriebsmodus zunächst die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen (w2.2) in Reihe zur ersten Gruppe der m Teilwicklungen (w2.1) und parallel zur Überbrückung (X) schaltet und anschließend die Überbrückung (X) auftrennt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the switching and control device (K2.1, K2.2, S) when switching from the second to the first operating mode first connects the second group of (n - m) partial windings (w2.2) in series with the first group of m partial windings (w2.1) and parallel to the bridge (X) and then disconnects the bridge (X).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe der (n - m) Teilwicklungen (w2.2) mit ihrem einen Ende (F) fest auf Masse (N) liegt.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the second group of (n - m) partial windings (w2.2) is fixed with its one end (F) to ground (N).

4. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß &eegr; = 2 und M = 1 ist.4. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that η = 2 and M = 1.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilwicklung (w2.1) mit ihrem ersten Ende (C) am zweiten Ende (D) der Primärwicklung (w1) und mit ihrem zweiten Ende (D) über einen ersten Schalter (K2.1) am ersten Ende (E) der zweiten Teilwicklung (w2.2) angeschlossen ist, die zweite Teilwicklung (w2.2) mit ihrem zweiten Ende (F) fest auf Masse (N) liegt, ein zweiter Schalter (K2.2) zwischen dem zweiten Ende (D) der ersten Teilweicklung (w2.1) und Masse (N) geschaltet ist und die Schalt- und Steuereinrichtung (S) die ersten und zweiten Schalter (K2.1, K2.2) derart steuert, daß im ersten Betriebsmodus (Fig. 1) der erste Schalter (K2.1) geschlossen und der zweite Schalter (K2.2) geöffnet und im zweiten Betriebsmodus (Fig. 2) der erste Schalter (K2.1) geöffnet und der zweite Schalter (K2.2) geschlossen ist und beim Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zunächst der zweite Schalter (K2.2) geschlossen und anschließend der erste Schalter (K2.1) geöffnet wird.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the first partial winding (w2.1) is connected with its first end (C) to the second end (D) of the primary winding (w1) and with its second end (D) via a first switch (K2.1) to the first end (E) of the second partial winding (w2.2), the second partial winding (w2.2) is connected with its second end (F) to ground (N), a second switch (K2.2) is connected between the second end (D) of the first partial winding (w2.1) and ground (N) and the switching and control device (S) controls the first and second switches (K2.1, K2.2) in such a way that in the first operating mode (Fig. 1) the first switch (K2.1) is closed and the second switch (K2.2) is opened and in the second operating mode (Fig. 2) the first switch (K2.1) is opened and the second switch (K2.2) is closed and when switching from the first to the second operating mode, the second switch (K2.2) is closed first and then the first switch (K2.1) is opened.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuereinrichtung (S) beim Umschalten vom zweiten in den ersten Betriebsmodus zunächst den ersten Schalter (K2.1) schließt und anschließend den zweiten Schalter (K2.2) öffnet.6. Circuit arrangement according to claims 2 and 5, characterized in that the switching and control device (S) first closes the first switch (K2.1) and then opens the second switch (K2.2) when switching from the second to the first operating mode.