-
Schaltung für nicht mit Glühkathoden versehene Leuchtröhren Für Beleuchtungsanlagen
mit elektrischen Leuchtröhren mit kalten Elektroden, z. B. für Reklamezwecke, sind
verschiedene Anordnungen der Transformatoren -vorgeschlagen worden, die dazu dienen,
die zum Betrieb dieser Leuchtröhren erforderliche Spannung. zu erzeugen. Nach einer
bekannten Methode benutzt man einen einzigen Transformator normaler Bauart für die
ganze Anlage, in welchem Falle die Röhren in einer einzigen Reihe oder in mehreren
parallelen Reihen an den Transformator angeschlossen werden. Gemäß einer anderen
bekannten Methode werden mehrere Streufeldtransformatoren verwendet, und jedem Transformator
wind eine Röhrenreihe oder eine einzige Röhre zugeordnet. Da diese Leuchtröhren
eine stark negative Charakteristik haben, so ist eine Impedanz im Speisekreis erforderlich,
damit die Stromstärke in den Röhren auf dem gewünschten Wert konstant gehalten werden
kann. Dies ist nämlich zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Lichtstärke der
einzelnen Röhren unbedingt notwendig. Die Impedanz wird entweder durch Ohmsche Widerstände
oder bei Verwendung normaler Transformatoren durch Drosselspulen, die an die primäre
oder sekundäre Wicklung des Transformators oder der Transformatoren angeschlossen
sind, odex,: durch Benutzung von Transformatoren mit großer Streuung geschaffen.
Zur Einstellung der Stromstärke werden die Widerstände oder die Drosselspulen oder
die Streuung der Streufeldtransformätoren einstellbar angeordnet.
-
Sämtliche oben angedeuteten Anordnungen leiden an gewissen übelständen.
Sie verursachen nämlich alle einen übermäßig hohen . Effektverbrauch und hohe Herstellungskosten.
Bei Verwendung eines besonderen Transformators für jede Röhre wird die Anschaffung
der Transformatoren teuer, während, wenn man einen gemeinsamen Transformator für
sämtliche oder mehrere Röhren oder Röhrengruppen verwendet, die Kosten der erforderlichen
Hochspannungsleitungen sehr groß werden. Verschiedene Versuche sind daher gemacht
worden, um die Kosten sowohl für die Anläge selbst wie für den Betrieb herabzusetzen.
Ein solcher Vorschlag geht dahin, bei der Verwendung eines Transformators für jede
einzelne Röhre die Transformatoren unmittelbar an oder sogar in den zugehörigen
Röhren anzuordnen, wodurch hie Kosten -der Hochspannungsleitungen auf einen Mindestwert
herabgesetzt werden. Die Kosten für die Beschaffung der Transformatoren bleiben
immer hoch, da jeder einzelne Transformator mit Regelungseinrichtungen nach der
einen
oder andern der oben angedeuteten Methoden versehen werden muß.
Ein anderer Nachteil, der mit den bekannten Schaltungen für Leuchtröhren verknüpft
ist, besteht darin; . daß die erforderliche Einstellung der Strom= stärken zeitraubend
und schwer ist. Es ist weiterhin eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die in Verbindung
mit Gasentladungslampen mit geheizten Elektroden benutzt wird, bei der jeder Gasentladungslampe
ein Transformator zugeordnet ist und bei welcher Anordnung alle zusammengehörigen
Transformatoren mit ihren Primärwicklungen in Reihe geschaltet werden.
-
Diese Anordnung hat in Verbindung mit Gasentladungslampen mit geheizten
Elektroden den Vorteil, daß während des Einbrennvorgangs,, der bei jeder der an
die Transformatorenreihe angeschlossenen Gäsentlädungslampe verschieden abläuft,
durch die genannte Transformatorenschaltung eine Spannungsverschiebung über die
primären Transfü@rmatorenwicklungen -eintritt; dergestalt, daß nach Beendigung des
Einbrennvorgangs an einer oder mehreren Lampen diejenigen Lampen eine höhere Spannung
bekommen, deren Einbrennvorgang noch nicht abgeschlossen ist, wodurch dann der Ablauf
dieses Vorgangs an diesen Lampen beschleunigt wird.
-
Trotz äußerlicher Ähnlichkeit dieser Anordnung mit der nachfolgend
beschriebenen Anordnung der Erfindung bestehen grundsätzlich verschiedene physikalische
Wirkungen in der Anwendung der nachstehend für den Betrieb für nicht mit Glühkathoden
versehenen Leuchtröhren gegenüber der ähnlichen Anordnung für Leuchtröhren mit Glühkathoden.
-
Die vorgenannten bekanntere Einrichtungen zum Betriebe elektrischer
Leuchtröhren mit kalten Elektroden berücksichtigen sämtlich nicht eine Eigenart
elektrischer Entladungsröhren, nämlich die, daß :das Verhältnis von Zünd- zu Brennspannung
sich mehr und mehr dem Wert Eins nähert, je steiler der Anstieg der Spannung im
Nulldurchgang der Wechselspannung ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einer
Änderung der Spannungssteilheit von 475 # roh auf 3,5 # loh Volt/Sek. die Zündspannung
um 300/0 sinkt; :das ist etwa der Betrag, um den die Zündspannung höher liegt als
die Brennspannung (vgl. -S p i e l -h a g e n ; Physikal. Zeitschrift Bd. 34,
1933,
S. 164). Wenn es also gelingt, und dies geschieht durch die nachstehend
beschriebene Anordnung, die Spannungssteilheit im Leuchtröhrenkreis zu vergrößern,
so ist damit eine wesentliche Energieersparnis erreicht.
-
Zweck der Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile durch :eine
Schaltung zu beseitigen, die es ermöglicht, die Hochspannungsleitungen zu vermindern
und die Einstellungsvorrichtungen zu vereinfachen, und die weiter den Vorteil bietet,
das Verhältnis von Zünd- zu Brennspannung zu verkleinern, '= °g so eine Energieersparnis
zu bewirken und .die Herstellung und den Betrieb der Trans-,fo%matoren zu verbilligen.
-
. Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß zwei
oder mehr Transformatoren mit ihren sekundären Wicklungen je an eine besondere Röhre
oder Röhrengruppe angeschlossen und mit ihren primären Wicklungen in Reihe miteinander
verbunden sind. Hierdurch wird es möglich, die Transformatoren mit geschlossenem
magnetischem Eisenkreis und hohem Wirkungsgrad auszuführen, und ferner wird für
die ganze Reihe von Transformatoren oder für jede Reihe, falls mehrere solche vorhanden
sind, nur eine einzige Regelungseinrichtung erforderlich. Da Transformatoren mit
kleinen Eisenverlusten ein praktisch unveränderliches Verhältnis zwischen der primären
undder sekundären Stromstärke innehalten, so wird die: Stromstärke der an jeden
Transformator derselben Reihe angeschlossenen Röhren die gleiche, vorausgesetzt,
daß das Übersetzungsverhältnis der betreffenden Transformatoren das gleiche ist.
Diese unveränderliche sekundäre Stromstärke wird aufrechterhalten; -bis die Sättigungsgrenze
der Transformatoren erreicht ist, und daher kann man Röhren verschiedener Länge
an Transformatoren der gleichen Größe anschließen. Die Reihenschaltung hat nämlich
zur Folge, daß jeder Transformator nur diejenige Spannung und diejenige Energie
aufnimmt, die durch die an ihn angeschlossene Röhre oder die an ihn angeschlossenen
Röhren bedingt ist. Durch entsprechende Bemessung der für sämtliche Transformatoren
erforderlichen primären Spannung im Verhältnis zu der zur Verfügung stehenden N
etzspannung braucht deshalb nur der Mindestwert von Energie verlorenzugehen, der
zur Sicherung eines stabilen Betriebes in- der Regelungseinrichtung verbraucht werden
muß. Die Regelungsvorrichtungen können hierbei aus irgendwelcher bekannten Einrichtung
zur Einstellung der Stromstärke und' zum Ausgleich der für die gesamte Rohrlänge
erforderlichen primären Spannung und der zur Verfügung stehenden Netzspannung bestehen.
Diese Einrichtungen können auf denjenigen Platz verlegt werden, der sich dazu am
besten eignet, und zwar unabhängig von der Verlegung der Transformatoren. In gewissen
Fällen können insbesondere Regelungseinrichtungen entbehrt werden, falls die Energiequelle
von einer dementsprechenden Art ist.
-
Ordnet man gemäß Abb. i, wie beschrieben, die Primärwindungen der
zur Verwendung kommenden Transformatoren in Reihenschaltung
an,
so wird erreicht, daß die Zündspannung der sekundär angeschlossenen Röhren wesentlich
herabgesetzt wird. Dies hat seinen Grund darin, daß die Steilheit der Röhrenspannung
im Nulldurchgang größer ist als bei den bekannten Anordnungen. Diese Tatsache wird
verständlich .durch folgende überlegung Infolge der Unterschiede hinsichtlich der
geometrischen Abmessungen, Fülldrucke, Elektrodenanordnungen u. a., sind die elektrischen
Verhältnisse der einzelnen zu betreibenden Röhren mehr oder weniger, voneinander
verschieden, insbesondere die Höhe der Spannung, bei der die eine oder die andere
Röhre anspricht. Mit anderen Worten: Die von den Einzeltransformatoren gespeisten
Röhren werden in jeder Halbperiode nicht gleichzeitig zünden. Solange noch keine
Röhre in der Anordnung gezündet hat, verteilt sich die Netzspannung gleichmäßig
über -die Primärwicklungen. Sowie jetzt eine Röhre zündet, wird der zugehörige Transformator
sekundär belastet. Die Primärimpedanz des Transformators bricht zusammen; die Folge
ist, daß die Spannung an den anderen Primärwicklungen der noch unbelasteten Transformatoren
sprungartig größer wird. Eine andere Röhre wird zünden, und wieder steigt die Spannung
an den restlichen, leer laufenden Transformatoren augenblicklich an. Nach jedem
Nulldurchgang der Spannung wiederholt sich dies Spiel, daß eine Röhre nach der anderen
zündet, wobei die Reihenfolge von ;den inneren Röhrenverhältnissen abhängt. #Dernachjedesmaligem
Zünden einer Röhre auf die anderen Röhren plötzlich wirkende Spannungsanstieg setzt
erfahrungsgemäß das Verhältnis Zündzu Brennspannung wesentlich herab, eine Erscheinung,
die lediglich bei Gaseniladungsröhren mit kalten Elektroden zu beobachten ist. Oszillographische
Aufnahmen zeigen deutlich, -wie die beschriebene Erscheinung in der vorliegenden
Schaltung zur Wirkung kommt.
-
Die benutzten Regelvorrichtungen üben auf die beschriebenen Erscheinungen
keinen Einfluß aus.
-
In der Zeichnung stellen die Abb. i, z und 3 je eine verschiedene
Ausführungsform der Erfindung dar.
-
In Abb. i ist ein Grundschema ohne Regeleinrichtung dargestellt. Es
bezeichnen hier i, 2, 3 drei getrennte Röhrengruppen, von denen zwei je eine und
die dritte zwei Röhren enthalten, obwohl die Anzahl der jeder Gruppe angeordneten
Röhren beliebig gewählt werden kann. Jede Gruppe wird durch einen besonderen Transformator
q., 5, 6 gespeist, an dessen sekundäre Wicklung die zugehörige Röhre oder Röhrengruppe
'angeschlossen ist. Die Transformatoren, die von normalem Typ sind, d. h. mit geschlossenem
Kreis, sind mit ihren primären Wicklungen in der zu den Netzklemmen 7, 8 führenden
Leitung g in Reihe geschaltet.
-
In Abb.2 und 3 ist das gleiche Schema wie in Abb, i gezeigt, hier
aber sind in deri einzelnen Abbildungen verschiedene Regelungseinrichtungen dargestellt.
-
Abb. 2 zeigt einen Ohmschen Widerstand 13
und Abb. 3 eine Drosselspule
1q. als Regelungsvorrichtung.
-
Auch andere Formen der Regelungsvorrichtung können in Verbindung mit
-den in Reihe geschalteten Röhrentransformatoren verwendet werden, ohne daß vom
Wesen der Erfindung abgewichen wird.
-
Für sämtliche Ausführungsformen gilt, daß das Übersetzungsverhältnis
und die Größe der Transformatoren je nach den Umständen zu wählen sind. Wenn beispielsweise
sämtliche Röhren einer Anlage, z. B. eines Firmenschildes, mit der gleichen Stromstärke
betrieben werden sollen, so werden sämtliche Transformatoren mit dem gleichen übersetzungsverhältnis
ausgeführt. Wenn dagegen gewisse Röhren mit einer anderen Stromstärke als die übrigen
betrieben werden sollen, dann erhalten die für die erstgenannten Röhren bestimmten
Transformatoren ein anderes Übersetzungsverhältnis als die übrigen Transformatoren.
-
Wenn das Schild in Gestalt einzelner Buchstaben ausgeführt ist, so
wird jeder Buchstabe mit einem besonderen Transformator versehen. Man kann hierbei
eine Mehrzahl von verschiedenen Transformatorgrößen wählen, die je nach der verschiedenen
Rohrlänge der einzelnen Buchstaben bemessen sind, und kann hierdurch den verschiedenen
Spannungs-und Leistungsbedürfnissen Rechnung tragen. Diese Bemessung braucht jedoch
nicht ganz genau zu sein; man muß nur dafür sorgen, daß der Transformator für den
zugehörigen Buchstaben genügend kräftig ist, weil jeder Buchstabe die für seinen
Betrieb nötige Span-. nung selbsttätig erhält.
-
Wenn es aus der einen oder anderen Ursache unzweckmäßig ist, einen
Transformator für jeden Buchstaben zu verwenden zufolge der Bauart des Schildes,
oder wenn es unnötig ist, wie z. B. wenn das Schild in Form eines Kastens ausgeführt
ist, und. . zwar so, daßPlatz für den Transformator im Innern oder in der Nähe des
Kastens geschaffen wird, so kann man sich auf eine solche Anzahl von Transformatoren
beschränken, die erforderlich ist, damit die sekundäre Spannung der Transformatoren
.(bedingt durch die Röhrenlänge) höher wird, als aus dem Gesichtspunkt des Getriebes
als zweckmäßig betrachtet @verden kann.