EP0279253A1 - Ballast device for gas discharge lamps - Google Patents

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Publication number
EP0279253A1
EP0279253A1 EP88101319A EP88101319A EP0279253A1 EP 0279253 A1 EP0279253 A1 EP 0279253A1 EP 88101319 A EP88101319 A EP 88101319A EP 88101319 A EP88101319 A EP 88101319A EP 0279253 A1 EP0279253 A1 EP 0279253A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grain
sheet metal
yoke parts
core
height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88101319A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Tschuk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAGNETEK MAY & CHRISTE GMBH
Original Assignee
Magnetek May & Christe GmbH
MAY AND CHRISTE GmbH TRANSFORMATORENWERKE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magnetek May & Christe GmbH, MAY AND CHRISTE GmbH TRANSFORMATORENWERKE filed Critical Magnetek May & Christe GmbH
Publication of EP0279253A1 publication Critical patent/EP0279253A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
    • H01F38/10—Ballasts, e.g. for discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a ballast for gas discharge lamps or the like inductive device with winding axes of the coils which are perpendicular to the longitudinal direction of the device and a core package layered in the longitudinal direction of the device with core shapes E / E, U / T, E / I etc. and with a main leg, two outer legs and two Yoke parts, the core sheets being punched from grain-oriented sheet such that the main flow in the main leg is punched in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, that the main flow in the main leg is in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, and the height of the yoke parts is approximately equal to that Is half the width of the main leg.
  • ballast is known from DE-PS 22 44 403. Although the use of grain-oriented sheet metal is not expressly mentioned there, it is probably obvious in terms of saving expensive core sheet material.
  • CH.PS 477 075 has also made an induction device known, the jacket part of which is made up of two half-shells, consisting of laminated cores made of sheet metal strips extending in the longitudinal and circumferential directions. The metal strips are provided with slots at the ends, which run inwards from the stone edges.
  • Such core shapes are used with electrical sheet according to DIN 40600, the so-called cold-rolled sheet. With regard to the magnetization, there is approximately the same saturation induction along and across the rolling direction in these core sheets. Such core shapes are therefore exposed to the same specific material stress with regard to induction practically over the entire magnetic circuit through appropriate dimensioning of the main leg, the outer legs and the yoke parts.
  • KVG conventional ballasts
  • VVG low-loss ballasts
  • the intrinsic losses of 40 ... 50% could be economically reduced by increasing the overall length of the ballast for the same cross-section and, in addition, electrical sheets with low specific wattage loss (1.1 ... 1.35 W / kg ) were used.
  • VVG low-loss ballasts
  • the transverse magnetization in at least one yoke part of the ballasts requires a very large amount of magnetization is that hardly noticeably expresses the current-voltage characteristic curve that also determines the functioning of the lamp; due to the relatively low percentage of transverse magnetization In the entire magnetic circuit, the characteristic curve in the saturation region is mainly determined by the transverse magnetization due to the need for magnetization in the transverse direction.
  • the transverse magnetization is about ten times greater than the longitudinal magnetization; in addition, the saturation induction for the transverse magnetization is slightly less than that of the cold-rolled sheets previously used.
  • the invention has for its object to provide a ballast of the type described above, in which the overall length is minimized with constant cross-sectional dimensions and thus constant overall height and thus construction volume and losses are reduced and costly active material is saved.
  • strips of likewise grain-oriented sheet metal are arranged flat on the surfaces of at least the yoke parts which are magnetized transversely to the magnetic preferred direction in such a way that their magnetic preferred direction runs in the direction of flow.
  • a proportion of about 0.70 to 0.85 as the height of the layered yoke parts and a part of about 0.30 to 0.15 as the height of the are advantageous Sheet metal yoke parts provided.
  • the overall height compared to the conventional structural design of ballasts is now obtained while maintaining the same size winding window, whereby the overall length of the ballast is minimized by the possible higher specific material stress with regard to magnetic induction of 20 ... 30%. While maintaining the same specific properties of the ballasts compared to conventional ballasts, the overall length is reduced by 30 ... 40%. Costly active material is saved, both with regard to the grain-oriented sheets and with regard to the winding material copper.
  • the inherent losses of the ballast according to the invention can be significantly reduced compared to a ballast of conventional design while maintaining the same construction volume.
  • gas discharge lamps are a generator of harmonics due to their negative current-voltage characteristic.
  • the third harmonic is particularly pronounced due to the approximately rectangular curve shape of the lamp voltage.
  • the harmonic components are limited in national / international standards (third Harmonics approx. 25 ... 27% with a lamp power factor of 0.9).
  • the ballast according to the invention By designing the ballast according to the invention with grain-oriented sheet metal strips flat on at least the yoke parts magnetized transversely to the magnetic preferred direction, the working characteristic is linearized in the unsaturated region and thus an additional generation of third harmonics is prevented from the outset.
  • Slits extending in the magnetic preferred direction can advantageously be arranged in the flat sheet metal strips in the region of the exit of the main flow from the main leg. As a result, the losses, in particular the additional losses of the iron losses of the magnetic core, can be further reduced.
  • the core sheets made of grain-oriented sheet metal are preferably and particularly advantageously E- and I-shaped core sheets.
  • the core package is arranged in an essentially U-shaped base plate and covered by an essentially U-shaped plate hood.
  • the base plate and / or the sheet metal hood can be formed from grain-oriented sheet metal with a magnetic preferred direction transverse to the layering direction of the core package and can thus be integrated directly into the magnetic circuit of the ballast according to the invention.
  • ballast circuit Another advantageous embodiment of the ballast circuit according to the invention is that the Outer surfaces of the legs of the floor panel are flush with the outer surfaces of the outer legs and that the legs of the sheet metal hood overlap the legs of the floor panel and overlap joints in the outer legs. With this, the leakage flows escaping from the floor panel and the sheet metal hood can be reduced to a minimum.
  • three or more sheet metal strips are expediently arranged one above the other on the surfaces of at least the yoke parts magnetized transverse to the preferred magnetic direction.
  • the core package 1 shows an example of a core package 1 layered in the longitudinal direction of the device.
  • the winding axis of the coil 2 is perpendicular to the longitudinal direction of the device.
  • the core package 1 has a width B and a height H. It has a main leg 3, two outer legs 4 and two yoke parts 5.
  • the longitudinally layered core sheets of the core package 1 are punched out of grain-oriented sheet metal in such a way that the main flow ⁇ H in the main leg 3 runs in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet metal.
  • the preferred magnetic direction is indicated by three double-headed arrows.
  • grain-oriented sheet metal strips 6 are arranged flat so that their magnetic preferential direction (indicated by three double-pointed arrows) runs in the direction of the flow in the yoke parts 5. Slots 7 extending in the magnetic preferred direction can be arranged in the sheet metal strip 6 in the region of the exit of the main flow ⁇ H from the main leg 3.
  • the yoke parts 5 have a height h which is approximately equal to half the width 2a of the main leg.
  • the height h 1 is about 0.70 to 0.85 and the height h 2 is about 0.30 to 0.15 the height h.
  • Three or more sheet metal strips 6 are preferably provided on the respective surface of the yoke part 5.
  • Curve a shows the magnetization requirement in the direction of rolling, i.e. Parts of the core package 1 magnetized in the preferred magnetic direction
  • curve b shows the typically pronounced magnetization requirement in the 90 ° transverse to the rolling direction, i.e. Parts of the core package 1 which are magnetized transversely to the preferred magnetic direction.
  • Curve b clearly shows the pronounced non-linear course in the initial area, i.e. in the unsaturated area.
  • the location of the magnetic energy is known to be mainly in the air gap.
  • the relationship between inductor voltage and inductor current is linear, as shown in curve A.
  • This characteristic curve is shown in FIG. 3 as characteristic curve D.
  • the characteristic curve D also shows that due to the clearly pronounced non-linearity of the magnetization requirement as a function of the magnetic induction B, there is already a deviation from the linearity in the initial region of the working characteristic curve.
  • a better control of the working characteristic would be based on a yoke reinforcement known from transformer construction can be reached, as is shown by the characteristic curve C in FIG. 3.
  • the characteristic C also maintains the non-linearity in the initial area due to the large magnetization requirement of approximately 0.3 ... 0.4 A in the magnetized parts transverse to the preferred direction.
  • the characteristic curve B in FIG. 3 now shows a characteristic curve for a ballast with the dimensions of the laminated core 1 according to the invention with grain-oriented laminated strips 6 applied flat to the yoke parts 5 which are magnetized transversely to the magnetic preferred direction.
  • the arrangement according to the invention of a mixing core in the yoke area also maintains the linearity in the initial area of the current-voltage characteristic of the choke. This can be explained from the fact that in the initial region of the magnetization the flux runs through the grain-oriented sheet metal strips 6 arranged parallel to the yoke parts 5 magnetized transversely to the magnetic preferred direction, i.e. find the path with the least magnetic resistance.
  • FIG. 4 shows a section through a core package which is layered from E- and E-shaped core sheets
  • FIG. 5 shows a section through a core package which is layered from U- and T-shaped core sheets.
  • the two yoke parts 5 are magnetized transversely to the magnetic preferred direction, so that the metal strips 6 are arranged on both yoke parts 5.
  • FIG. 6 shows a section through the core package of a preferred exemplary embodiment of the ballast.
  • the core sheets E- and I-shaped core sheets In the yoke part 5 formed by the I-shaped core sheets, the flow here runs in the direction of the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, so that no sheet metal strips are provided here.
  • the base plate 8 and / or the sheet metal hood 9 can optionally be formed from grain-oriented sheet metal with a magnetic preferred direction transverse to the layering direction of the core package 1.
  • the thickness of the base plate 8 and / or the sheet metal hood 9 represents part of the height h of the yoke parts 5.
  • the outer surfaces of the legs of the floor panel 8 are flush with the outer surfaces of the outer legs 4, and the legs of the sheet metal hood 9 overlap the legs of the floor panel 8 and overlap butt joints 10 in the outer legs 4. This can be done so that from the floor panel 8 and sheet metal hood 9 leakage flows are reduced to a minimum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

A ballast device for gas discharge lamps or a similar inductive device, has a winding axis of the coil (2) at right angles to the longitudinal direction of the device and a layered core stack (1), in the longitudinal direction of the device, having a main limb (3), two outer limbs (4) and two yoke parts (5). In order to minimise the installed length (L) and thus to reduce the installed volumes and losses with such a ballast device, with a constant core cross-section and thus a constant installed height (H), the core plates are stamped from a grain-oriented sheet such that the main flux ( PHI H) in the main limb (3) runs in the magnetically preferred direction of the grain- oriented plate, the height (h) of the yoke parts (5) is approximately equal to half the width (2a) of the main limb (3) and, on the surfaces, at least the sheet strips (6) whose grain is oriented at right angles to the magnetically preferred direction of the magnetised yoke parts (5) are arranged in a flat manner such that their magnetically preferred direction runs in the flux direction. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen oder dergleichen induktives Gerät mit senkrecht zur Gerätelängsrichtung stehenden Wickelachsen der Spulen und in Gerätelängsrichtung geschichtetem Kernpaket mit Kernformen E/E, U/T, E/I usw. und mit einem Hauptschenkel, zwei Außenschenkeln und zwei Jochteilen, wobei die Kernbleche derart aus kornorientiertem Blech gestanzt sind, daß der Hauptfluß im Hauptschenkel in der magnetischen Vorzugsrichtung des kornorientiertem Blech gestanzt sind, daß der Hauptfluß im Hauptschenkel in der magnetischen Vorzugsrichtung des kornorientierten Bleches verläuft, und wobei die Höhe der Jochteile etwa gleich der Hälfte der Breite des Hauptschenkels ist.The invention relates to a ballast for gas discharge lamps or the like inductive device with winding axes of the coils which are perpendicular to the longitudinal direction of the device and a core package layered in the longitudinal direction of the device with core shapes E / E, U / T, E / I etc. and with a main leg, two outer legs and two Yoke parts, the core sheets being punched from grain-oriented sheet such that the main flow in the main leg is punched in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, that the main flow in the main leg is in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, and the height of the yoke parts is approximately equal to that Is half the width of the main leg.

Ein derartiges Vorschaltgerät ist durch die DE-PS 22 44 403 bekannt geworden. Der Einsatz von kornorientiertem Blech ist dort zwar nicht ausdrücklich erwähnt, im Hinblick auf die Einsparung von kostspieligem Kernblechmaterial jedoch wohl naheliegend.Such a ballast is known from DE-PS 22 44 403. Although the use of grain-oriented sheet metal is not expressly mentioned there, it is probably obvious in terms of saving expensive core sheet material.

Durch die CH.PS 477 075 ist weiter ein Induktionsgerät bekannt geworden, dessen Mantelteil aus zwei Halbschalen, bestehend aus Blechpaketen aus sich in Längs- und Umfangsrichtung erstreckenden Blechstreifen, aufgebaut ist. Die Blechstreifen sind an den Enden mit Schlitzen versehen, die von den Steinkanten einwärts verlaufen.CH.PS 477 075 has also made an induction device known, the jacket part of which is made up of two half-shells, consisting of laminated cores made of sheet metal strips extending in the longitudinal and circumferential directions. The metal strips are provided with slots at the ends, which run inwards from the stone edges.

Bekannte Kernformen für Drosselspulen, bei denen die Wickelachsen der Spulen senkrecht zu der Längsrichtung der Geräte stehen, wie z.B. E/E, U/T oder E/I, sind aus dem Buch Dr.-Ing. C.H. Sturm, Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungsentladungslampen, Seiten 218 und 219 bekannt geworden.Known core shapes for choke coils, in which the winding axes of the coils are perpendicular to the longitudinal direction of the devices, such as E / E, U / T or E / I are from the book Dr.-Ing. C.H. Sturm, ballasts and circuits for low voltage discharge lamps, pages 218 and 219 become known.

Derartige Kernformen werden mit Elektroblech gemäß DIN 40600 dem sogenannten kaltgewalzten Blech, eingesetzt. Bezüglich der Magnetisierung herrscht bei diesen Kernblechen längs und quer zur Walzrichtung etwa gleichgroße Sättigungsinduktion. Daher sind derartige Kernformen praktisch über den gesamten magnetischen Kreis durch entsprechende Dimensionierung des Hauptschenkels, der Außenschenkel und der Jochteile gleicher spezifischer Materialbeanspruchung hinsichtlich der Induktion ausgesetzt. Um mit solchen Kernformen wirtschaftliche Systeme zu erreichen, hat sich in denletzten Jahren der Trend gezeigt, die Eigenverluste der Vorschaltgeräte zu reduzieren. Dies hat, ausgehend von den konventionellen Vorschaltgeräten (KVG), zu Vorschaltgeräten mit herabgesetzen Eigenverlusten, den sogenannten verlustarmen Vorschaltgeräten (VVG) geführt.Such core shapes are used with electrical sheet according to DIN 40600, the so-called cold-rolled sheet. With regard to the magnetization, there is approximately the same saturation induction along and across the rolling direction in these core sheets. Such core shapes are therefore exposed to the same specific material stress with regard to induction practically over the entire magnetic circuit through appropriate dimensioning of the main leg, the outer legs and the yoke parts. In order to achieve economical systems with such core forms, there has been a trend in recent years to reduce the self-losses of the ballasts. Based on the conventional ballasts (KVG), this has led to ballasts with reduced internal losses, the so-called low-loss ballasts (VVG).

Gegenüber den konventionellen Vorschaltgeräten konnten die Eigenverluste von 40 ... 50% dadurch wirtschaftlich reduziert werden, daß bei gleichem Querschnitt die Baulänge des Vorschaltgerätes vergrößert wurde und darüber hinaus Elektrobleche mit geringem spezifischen Wattverlust (1,1 ... 1,35 W/kg) zum Einsatz gelangten.Compared to conventional ballasts, the intrinsic losses of 40 ... 50% could be economically reduced by increasing the overall length of the ballast for the same cross-section and, in addition, electrical sheets with low specific wattage loss (1.1 ... 1.35 W / kg ) were used.

Bei derartigen verlustarmen Vorschaltgeräten (VVG), die in großen Mengen in den Leistungsstufen 36 W und 58 W für moderne stabförmige Leuchtstofflampen mit dem Rohrdurchmesser 26 mm hergestellt werden, entfallen von den Gesamtverlusten des Vorschaltgerätes etwa 75 .... 80% auf die Kupferwicklung und der Rest auf den magnetischen Eisenkreis, d.h. das Kernpaket.With such low-loss ballasts (VVG), which are produced in large quantities in the power levels 36 W and 58 W for modern rod-shaped fluorescent lamps with a tube diameter of 26 mm, about 75 ... 80% of the total losses of the ballast are due to the copper winding and the rest on the magnetic iron circle, ie the core package.

Der Versuch, noch hochwertigere Elektrobleche, nämlich kornorientierte Bleche mit magnetischer Vorzugsrichtung, einzusetzen, hat bei gleicher Kernform keine wesentlichen Vorteile gebracht, weil bei der erwähnten Aufteilung der Wicklungs- und Eisenverluste der Einsatz des kostspieligen kornorientierten Bleches in den Gesamtverlusten kaum zu Buche schlägt. Es ist nämlich festzustellen, daß bei kornorientiertem Blech eine höhere Materialbeanspruchung bezüglich der magnetischen Induktion von etwa 20 ... 30% in magnetischer Vorzugsrichtung möglich ist, daß jedoch bei den bekannten Kernformen durch die Quermagnetisierung in wenigstens einem Jochteil der Vorschaltgeräte ein sehr großer Magnetisierungsbedarf erforderlich ist, der die für die Arbeitsweise der Lampe mitbestimmende Stromspannungskennlinie kaum merklich ausprägt; durch den relativ geringen prozentualen Anteil der Quermagnetisierung im gesamten magnetischen Kreis wird durch den Magnetisierungsbedarf in Querrichtung die Kennlinie im Sättigungsbereich hauptsächlich eben durch die Quermagnetisierung bestimmt. Die Quermagnetisierung ist gegenüber der Längsmagnetisierung etwa zehnmal größer; darüber hinaus ist die Sättigungsinduktion für die Quermagnetisierung geringfügig geringer als bei den bisher eingesetzten kaltgewalzten Blechen.Attempting to use even higher quality electrical sheets, namely grain-oriented sheets with a preferred magnetic direction, did not bring any significant advantages with the same core shape, because with the aforementioned division of the winding and iron losses, the use of the costly grain-oriented sheet hardly has any impact on the overall losses. It is to be noted that with grain-oriented sheet metal a higher material stress with respect to the magnetic induction of about 20 to 30% in the preferred magnetic direction is possible, but that with the known core shapes the transverse magnetization in at least one yoke part of the ballasts requires a very large amount of magnetization is that hardly noticeably expresses the current-voltage characteristic curve that also determines the functioning of the lamp; due to the relatively low percentage of transverse magnetization In the entire magnetic circuit, the characteristic curve in the saturation region is mainly determined by the transverse magnetization due to the need for magnetization in the transverse direction. The transverse magnetization is about ten times greater than the longitudinal magnetization; in addition, the saturation induction for the transverse magnetization is slightly less than that of the cold-rolled sheets previously used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem bei gleichbleibenden Querschnittsmaßen und somit gleichbleibender Bauhöhe die Baulänge minimiert ist und somit Bauvolumen wie auch Verluste reduziert sind und kostspieliges Aktivmaterial eingespart wird.The invention has for its object to provide a ballast of the type described above, in which the overall length is minimized with constant cross-sectional dimensions and thus constant overall height and thus construction volume and losses are reduced and costly active material is saved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Oberflächen wenigstens der quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteile Streifen aus ebenfalls kornorientiertem Blech planflächig derart angeordnet sind, daß deren magnetische Vorzugsrichtung in Flußrichtung verläuft.This object is achieved in that strips of likewise grain-oriented sheet metal are arranged flat on the surfaces of at least the yoke parts which are magnetized transversely to the magnetic preferred direction in such a way that their magnetic preferred direction runs in the direction of flow.

Vorteilhaft ist dabei von der Höhe der Jochteile ein Anteil von etwa 0,70 bis 0,85 als Höhe der geschichteten Jochteile und ein Anteil von etwa 0,30 bis 0,15 als Höhe der Blechstreifenjochteile vorgesehen.Of the height of the yoke parts, a proportion of about 0.70 to 0.85 as the height of the layered yoke parts and a part of about 0.30 to 0.15 as the height of the are advantageous Sheet metal yoke parts provided.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vorschaltgeräts mit Mischkernkombination wird die Bauhöhe gegenüber der herkömmlichen konstruktiven Ausgestaltung von Vorschaltgeräten nunmehr unter Beibehaltung gleichgroßer Wickelfenster erhalten, wodurch durch die mögliche höhere spezifische Materialbeanspruchung bezüglich der magnetischen Induktion von 20 ... 30% die Baulänge des Vorschaltgerätes minimiert wird. Unter Beibehaltung gleicher spezifischer Eigenschaften der Vorschaltgeräte gegenüber herkömmlichen Vorschaltgeräten wird die Baulänge um 30 ... 40% reduziert. Kostspieliges Aktivmaterial wird eingespart, sowohl bezüglich der kornorientierten Bleche als auch bezüglich des Wickelmaterials Kupfer.Due to the inventive design of the ballast with mixed core combination, the overall height compared to the conventional structural design of ballasts is now obtained while maintaining the same size winding window, whereby the overall length of the ballast is minimized by the possible higher specific material stress with regard to magnetic induction of 20 ... 30%. While maintaining the same specific properties of the ballasts compared to conventional ballasts, the overall length is reduced by 30 ... 40%. Costly active material is saved, both with regard to the grain-oriented sheets and with regard to the winding material copper.

Andererseits können unter Beibehaltung des gleichen Bauvolumens die Eigenverluste des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes gegenüber einem Vorschaltgerät konventioneller Bauweise noch erheblich weiter reduziert werden.On the other hand, the inherent losses of the ballast according to the invention can be significantly reduced compared to a ballast of conventional design while maintaining the same construction volume.

Bekanntlich sind Gasentladungslampen aufgrund ihrer negativen Stromspannungskennlinie ein Erzeuger von Oberschwingungen. Besonders die dritte Oberschwingung ist aufgrund der etwa rechteckförmigen Kurvenform der Lampenspannung besonders ausgeprägt. Um Netzrückwirkungen durch Oberschwingungen des Lampenstromes zu vermeiden, insbesondere bezüglich der dritten Oberschwingung beim Überschreiten bestimmter Grenzwerte eine Überlastung des Nulleiters im Drehstromnetz, der praktisch im Querschnitt auf 80% reduziert werden kann, zu vermeiden, sind die Oberschwingungsanteile in nationalen/­internationalen Normen limitiert (dritte Oberschwingung etwa 25 ... 27% bei einem Leistungsfaktor der Lampe von 0,9). Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vorschaltgeräts mit kornorientierten Blechstreifen planflächig auf wenigstens den quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteilen wird die Arbeitskennlinie im ungesättigten Bereich linearisiert und damit eine zusätzliche Erzeugung von dritten Oberschwingungen von vornherein unterbunden.It is known that gas discharge lamps are a generator of harmonics due to their negative current-voltage characteristic. The third harmonic is particularly pronounced due to the approximately rectangular curve shape of the lamp voltage. In order to avoid mains interference caused by harmonics of the lamp current, especially with regard to the third harmonic when certain limit values are exceeded, overloading the neutral in the three-phase network, which can practically be reduced in cross-section to 80%, the harmonic components are limited in national / international standards (third Harmonics approx. 25 ... 27% with a lamp power factor of 0.9). By designing the ballast according to the invention with grain-oriented sheet metal strips flat on at least the yoke parts magnetized transversely to the magnetic preferred direction, the working characteristic is linearized in the unsaturated region and thus an additional generation of third harmonics is prevented from the outset.

In den planflächig angeordneten Blechstreifen im Bereich des Austritts des Hauptflusses aus dem Hauptschenkel können vorteilhaft in der magnetischen Vorzugsrichtung verlaufende Schlitze angeordnet werden. Hierdurch können die Verluste, insbesondere die Zusatzverluste der Eisenverluste des Magnetkernes weiter reduziert werden.Slits extending in the magnetic preferred direction can advantageously be arranged in the flat sheet metal strips in the region of the exit of the main flow from the main leg. As a result, the losses, in particular the additional losses of the iron losses of the magnetic core, can be further reduced.

Vorzugsweise und besonders vorteilhaft sind die Kernbleche aus kornorientiertem Blech E- und I-förmige Kernbleche.The core sheets made of grain-oriented sheet metal are preferably and particularly advantageously E- and I-shaped core sheets.

Entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes ist das Kernpaket in einem im wesentlichen U-förmigen Bodenblech angeordnet und von einer im wesentlichen U-förmigen Blechhaube abgedeckt. Das Bodenblech und/oder die Blechhaube können dabei aus kornorientiertem Blech mit magnetischer Vorzugsrichtung quer zur Schichtungsrichtung des Kernpakets ausgebildet und damit unmittelbar in den magnetischen Kreis des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes integriert sein.According to a development of the ballast according to the invention, the core package is arranged in an essentially U-shaped base plate and covered by an essentially U-shaped plate hood. The base plate and / or the sheet metal hood can be formed from grain-oriented sheet metal with a magnetic preferred direction transverse to the layering direction of the core package and can thus be integrated directly into the magnetic circuit of the ballast according to the invention.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorschaltkreises besteht darin, daß die Außenflächen der Schenkel des Bodenblechs bündig mit den Außenflächen der Außenschenkel sind und daß die Schenkel der Blechhaube die Schenkel des Bodenblechs überlappen und Stoßstellen in den Außenschenkeln übergreifen. Hiermit lassen sich die aus dem Bodenblech und der Blechhaube nach außen austretenden Streuflüsse auf ein Minimum bringen.Another advantageous embodiment of the ballast circuit according to the invention is that the Outer surfaces of the legs of the floor panel are flush with the outer surfaces of the outer legs and that the legs of the sheet metal hood overlap the legs of the floor panel and overlap joints in the outer legs. With this, the leakage flows escaping from the floor panel and the sheet metal hood can be reduced to a minimum.

Schließlich sind zweckmäßig drei oder mehr Blechstreifen (mit einer Dicke von je 0,35 mm) übereinander auf den Oberflächen wenigstens der quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteile angeordnet.Finally, three or more sheet metal strips (each with a thickness of 0.35 mm) are expediently arranged one above the other on the surfaces of at least the yoke parts magnetized transverse to the preferred magnetic direction.

Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

  • Fig. 1 eine schematische Darstellung des Kernpakets eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts in perspektivischer Ansicht,
  • Fig. 2 eine Darstellung von Magnetisierungskurven kornorientierten Blechs in Walzrichtung und 90° quer zur Walzrichtung,
  • Fig. 3 eine Darstellung von Kennlinien einer Drosselspule,
  • Fig. 4 eine Darstellung des Kernaufbaus eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts aus EE-­Blechen,
  • Fig. 5 eine Darstellung des Kernaufbaus eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts aus UT-­Blechen, und
  • Fig. 6 eine Darstellung des Kernaufbaus eines bevorzugten erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts aus EI-Blechen mit Bodenblech und Blechhaube.
The invention is explained below using exemplary embodiments and with reference to the drawings. Show in the drawings
  • 1 is a schematic representation of the core package of a ballast according to the invention in a perspective view,
  • 2 shows a representation of magnetization curves of grain-oriented sheet metal in the rolling direction and 90 ° transverse to the rolling direction,
  • 3 shows a characteristic curve of a choke coil,
  • 4 shows a representation of the core structure of a ballast according to the invention made of EE sheets,
  • 5 shows a representation of the core structure of a ballast according to the invention made of UT sheets, and
  • Fig. 6 is an illustration of the core structure of a preferred ballast according to the invention from EI sheets with base plate and sheet metal hood.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines in Gerätelängsrichtung geschichteten Kernpakets 1 dargestellt. Die Wickelachse der Spule 2 steht senkrecht zur Gerätelängsrichtung. Das Kernpaket 1 hat eine Breite B und eine Höhe H. Es weist einen Hauptschenkel 3, zwei Außenschenkel 4 und zwei Jochteile 5 auf. Die längsgeschichteten Kernbleche des Kernpakets 1 sind derart aus kornorientiertem Blech gestanzt, daß der Hauptfluß ØH im Hauptschenkel 3 in der magnetischen Vorzugsrichtung des kornorientierten Bleches verläuft. Die magnetische Vorzugsrichtung ist durch drei doppelspitzige Pfeile angedeutet.1 shows an example of a core package 1 layered in the longitudinal direction of the device. The winding axis of the coil 2 is perpendicular to the longitudinal direction of the device. The core package 1 has a width B and a height H. It has a main leg 3, two outer legs 4 and two yoke parts 5. The longitudinally layered core sheets of the core package 1 are punched out of grain-oriented sheet metal in such a way that the main flow Ø H in the main leg 3 runs in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet metal. The preferred magnetic direction is indicated by three double-headed arrows.

Auf den Oberflächen der quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteile 5 sind kornorientierte Blechstreifen 6 planflächig derart angeordnet, daß deren magnetische Vorzugsrichtung (angedeutet durch drei doppelspitzige Pfeile) in Richtung des Flusses in den Jochteilen 5 verläuft. In den Blechstreifen 6 können im Bereich des Austritts des Hauptflusses ØH aus dem Hauptschenkel 3 in der magnetischen Vorzugsrichtung verlaufende Schlitze 7 angeordnet sein.On the surfaces of the yoke parts 5 magnetized transversely to the magnetic preferential direction, grain-oriented sheet metal strips 6 are arranged flat so that their magnetic preferential direction (indicated by three double-pointed arrows) runs in the direction of the flow in the yoke parts 5. Slots 7 extending in the magnetic preferred direction can be arranged in the sheet metal strip 6 in the region of the exit of the main flow Ø H from the main leg 3.

Die Jochteile 5 weisen eine Höhe h auf, welche etwa gleich der Hälfte der Breite 2a des Hauptschenkels ist. Die Höhe h der Jochteile 5 setzt sich zusammen aus einer Höhe h₁ der geschichteten Jochteile und einer Höhe h₂ der Blechstreifenjochteile: h = h₁ + h₂. Zweckmäßig beträgt die Höhe h₁ etwa 0,70 bis 0,85 und die Höhe h₂ etwa 0,30 bis 0,15 der Höhe h. Vorzugsweise sind jeweils drei oder mehr Blechstreifen 6 auf der jeweiligen Oberfläche des Jochteils 5 vorgesehen.The yoke parts 5 have a height h which is approximately equal to half the width 2a of the main leg. The height h of the yoke parts 5 is composed of a height h 1 of the layered yoke parts and a height h 2 of the sheet metal strip yoke parts: h = h 1 + h 2. Appropriately, the height h 1 is about 0.70 to 0.85 and the height h 2 is about 0.30 to 0.15 the height h. Three or more sheet metal strips 6 are preferably provided on the respective surface of the yoke part 5.

In dem Diagramm Fig. 2 sind Magnetisierungskurven B = f(H) für den Aufbau des Kernpakets 1 aus kornorientierten Blechen dargestellt. Die Kurve a zeigt den Magnetisierungsbedarf in den in Walzrichtung, d.h. in der magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Teilen des Kernpakets 1, während die Kurve b den typisch ausgeprägten Magnetisierungsbedarf in den 90° quer zur Walzrichtung, d.h. quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Teilen des Kernpakets 1 zeigt. In der Kurve b ist deutlich der ausgeprägt nichtlineare Verlauf im Anfangsbereich d.h. im ungesättigten Bereich, zu erkennen.The diagram in FIG. 2 shows magnetization curves B = f (H) for the construction of the core package 1 from grain-oriented sheets. Curve a shows the magnetization requirement in the direction of rolling, i.e. Parts of the core package 1 magnetized in the preferred magnetic direction, while curve b shows the typically pronounced magnetization requirement in the 90 ° transverse to the rolling direction, i.e. Parts of the core package 1 which are magnetized transversely to the preferred magnetic direction. Curve b clearly shows the pronounced non-linear course in the initial area, i.e. in the unsaturated area.

In dem Diagramm Fig. 3 sind die bekannten gescherten Kennlinie einer Drossel B = f(I·W) bzw. UDr = f(IDR) dargestellt. Der Sitz der magnetischen Energie ist bekanntlich hauptsächlich im Luftspalt. Der Zusammenhang zwischen Drosselspannung und Drosselstrom ist dabei linear, wie in Kurve A dargestellt. Bei Verwendung kornorientierten Bleches für das Blechpaket 1 mit der bekannten Dimensionierung von Form, Höhe, Breite und Länge des Blechpakets wird hinsichtlich der Aussteuerung der Kennlinie praktisch kein Vorteil erreicht, weil durch die nahezu gleichgroße Sättigungsinduktion bei der Quermagnetisierung etwa die gleiche Form der Kennlinie erzielt wird wie beim Aufbau mit herkömmlichem kaltgewalzten Elektroblech. Diese Kennlinie ist in Fig. 3 als Kennlinie D dargestellt. Die Kennlinie D läßt auch erkennen, daß aufgrund der deutlich ausgeprägten Nichtlinearität des Magnetisierungsbedarfs in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion B bereits im Anfangsbereich der Arbeitskennlinie eine Abweichung von der Linearität gegeben ist.3 shows the known sheared characteristic of a choke B = f (I · W) or U Dr = f (I DR ). The location of the magnetic energy is known to be mainly in the air gap. The relationship between inductor voltage and inductor current is linear, as shown in curve A. When using grain-oriented sheet metal for the laminated core 1 with the known dimensioning of shape, height, width and length of the laminated core, practically no advantage is achieved with regard to the control of the characteristic curve, because approximately the same shape of the characteristic curve is achieved by the almost identical saturation induction during transverse magnetization as with the construction with conventional cold-rolled electrical sheet. This characteristic curve is shown in FIG. 3 as characteristic curve D. The characteristic curve D also shows that due to the clearly pronounced non-linearity of the magnetization requirement as a function of the magnetic induction B, there is already a deviation from the linearity in the initial region of the working characteristic curve.

Eine bessere Aussteuerung der Arbeitskennlinie wäre anhand einer aus dem Transformatorenbau bekannten Jochverstärkung erreichbar, wie es die Kennlinie C in Fig. 3 zeigt. Auch bei der Kennlinie C bleibt die Nichtlinearität im Anfangsbereich aufgrund des großen Magnetisierungsbedarfes in den quer zur Vorzugsrichtung magnetisierten Teilen von etwa 0,3 ... 0,4 A erhalten.A better control of the working characteristic would be based on a yoke reinforcement known from transformer construction can be reached, as is shown by the characteristic curve C in FIG. 3. The characteristic C also maintains the non-linearity in the initial area due to the large magnetization requirement of approximately 0.3 ... 0.4 A in the magnetized parts transverse to the preferred direction.

Die Kennlinie B in Fig. 3 zeigt nun eine Kennlinie für ein Vorschaltgerät mit den Abmessungen des Blechpakets 1 gemäß der Erfindung mit auf die quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteile 5 planflächig aufgebrachten kornorientierten Blechstreifen 6. Hier ist nicht nur eine Erhöhung der spezifischen Materialbeanspruchung von 25 ... 30% erzielbar, sondern durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Mischkernes im Jochbereich ist auch im Anfangsbereich der Stromspannungskennlinie der Drossel die Linearität erhalten. Dies läßt sich daraus erklären, daß im Anfangsbereich der Magnetisierung der Fluß durch die parallel zu den quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteilen 5 angeordneten kornorientierten Blechstreifen 6 verläuft, d.h. sich den Weg mit dem geringsten magnetischen Widerstand sucht.The characteristic curve B in FIG. 3 now shows a characteristic curve for a ballast with the dimensions of the laminated core 1 according to the invention with grain-oriented laminated strips 6 applied flat to the yoke parts 5 which are magnetized transversely to the magnetic preferred direction. Here there is not only an increase in the specific material stress of 25 ... 30% achievable, but the arrangement according to the invention of a mixing core in the yoke area also maintains the linearity in the initial area of the current-voltage characteristic of the choke. This can be explained from the fact that in the initial region of the magnetization the flux runs through the grain-oriented sheet metal strips 6 arranged parallel to the yoke parts 5 magnetized transversely to the magnetic preferred direction, i.e. find the path with the least magnetic resistance.

Während infolge der Nichtlinearität der Kennlinien C und D im Vorschaltgerät zusätzlich insbesondere dritte Oberschwingungen erzeugt werden, die sich zum Nachteil der der Leuchtstofflampe addieren und damit die zulässigen Grenzwerte überschritten werden können, ist bei der Kennlinie B diese Nichtlinearität im Anfangsbereich praktisch nicht vorhanden. Durch die erwähnte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vorschaltgeräts wird vielmehr durch die lineare Ausbildung der Arbeitskennlinie B eine zusätzliche Erzeugung von dritten Oberschwingungen von vornherein unterbunden.While, due to the non-linearity of the characteristic curves C and D, third harmonics are additionally generated in the ballast, which add to the disadvantage of that of the fluorescent lamp and can thus exceed the permissible limit values, this non-linearity is practically non-existent in the initial range for characteristic curve B. Rather, the aforementioned inventive design of the ballast prevents the additional generation of third harmonics from the outset by the linear design of the working characteristic curve B.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein Kernpaket, das aus E- und E-förmigen Kernblechen geschichtet ist, während Fig. 5 einen Schnitt durch ein Kernpaket zeigt, das aus U- und T-förmigen Kernblechen geschichtet ist. In beiden Fällen sind die beiden Jochteile 5 quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisiert, so daß auf beiden Jochteilen 5 die Blechstreifen 6 angeordnet sind.FIG. 4 shows a section through a core package which is layered from E- and E-shaped core sheets, while FIG. 5 shows a section through a core package which is layered from U- and T-shaped core sheets. In both cases, the two yoke parts 5 are magnetized transversely to the magnetic preferred direction, so that the metal strips 6 are arranged on both yoke parts 5.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch das Kernpaket eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Vorschaltgeräts. Hier sind die Kernbleche E- und I-förmige Kernbleche. In dem von den I-förmigen Kernblechen gebildeten Jochteil 5 verläuft hier der Fluß in Richtung der magnetischen Vorzugsrichtung des kornorientierten Bleches, so daß hier keine Blechstreifen vorgesehen sind.6 shows a section through the core package of a preferred exemplary embodiment of the ballast. Here are the core sheets E- and I-shaped core sheets. In the yoke part 5 formed by the I-shaped core sheets, the flow here runs in the direction of the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, so that no sheet metal strips are provided here.

Das Kernpaket nach Fig. 6 ist weiter in einem im wesentlichen U-förmigen Bodenblech 8 angeordnet und von einer im wesentlichen U-förmigen Blechhaube 9 abgedeckt. Das Bodenblech 8 und/oder die Blechhaube 9 können gegebenenfalls aus kornorientiertem Blech mit magnetischer Vorzugsrichtung quer zur Schichtungsrichtung des Kernpakets 1 ausgebildet sein. In diesem Falle stellt die Dicke des Bodenblechs 8 und/oder der Blechhaube 9 einen Teil der Höhe h der Jochteile 5 dar.6 is further arranged in an essentially U-shaped base plate 8 and covered by an essentially U-shaped plate hood 9. The base plate 8 and / or the sheet metal hood 9 can optionally be formed from grain-oriented sheet metal with a magnetic preferred direction transverse to the layering direction of the core package 1. In this case, the thickness of the base plate 8 and / or the sheet metal hood 9 represents part of the height h of the yoke parts 5.

Vorzugsweise sind die Außenflächen der Schenkel des Bodenblechs 8 bündig mit den Außenflächen der Außenschenkel 4, und die Schenkel der Blechhaube 9 überlappen die Schenkel des Bodenblechs 8 und übergreifen Stoßstellen 10 in den Außenschenkeln 4. Hiermit läßt sich erreichen, daß aus Bodenblech 8 und Blechhaube 9 austretende Streuflüsse auf ein Minimum gebracht sind.Preferably, the outer surfaces of the legs of the floor panel 8 are flush with the outer surfaces of the outer legs 4, and the legs of the sheet metal hood 9 overlap the legs of the floor panel 8 and overlap butt joints 10 in the outer legs 4. This can be done so that from the floor panel 8 and sheet metal hood 9 leakage flows are reduced to a minimum.

Claims (6)

1. Vorschaltgerät für Gasentladungslampen oder dergleichen induktives Gerät mit senkrecht zur Gerätelängsrichtung stehenden Wickelachsen der Spulen (2) und in Gerätelängsrichtung geschichtetem Kernpaket (1) mit Kernformen E/E, U/T, E/I usw. und mit einem Hauptschenkel (3), zwei Außenschenkeln (4) und zwei Jochteilen (5), wobei
die Kernbleche derart aus kornorientiertem Blech gestanzt sind, daß der Hauptfluß (ØH) im Hauptschenkel (3) in der magnetischen Vorzugsrichtung des kornorientierten Bleches verläuft, und wobei
die Höhe (h) der Jochteile (5) etwa gleich der Hälfte der Breite (2a) des Hauptschenkels (3) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Oberflächen wenigstens der quer zur magnetischen Vorzugsrichtung magnetisierten Jochteile (5) Streifen (6) aus ebenfalls kornorientiertem Blech planflächig derart angeordnet sind, daß deren magnetische Vorzugsrichtung in Flußrichtung verläuft.1. Ballast for gas discharge lamps or similar inductive device with winding axes of the coils (2) perpendicular to the longitudinal direction of the device and core package (1) layered in the longitudinal direction of the device with core shapes E / E, U / T, E / I etc. and with a main leg (3) , two outer legs (4) and two yoke parts (5), wherein
the core sheets are punched out of grain-oriented sheet such that the main flow (Ø H ) in the main leg (3) runs in the magnetic preferred direction of the grain-oriented sheet, and wherein
the height (h) of the yoke parts (5) is approximately equal to half the width (2a) of the main leg (3),
characterized in that on the surfaces of at least the yoke parts (5) magnetized transversely to the magnetic preferential direction, strips (6) of likewise grain-oriented sheet metal are arranged flat so that their preferential magnetic direction runs in the direction of flow. 2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß von der Höhe (h) der Jochteile (5) ein Anteil von etwa 0,70 bis 0,85 als Höhe (h₁) der geschichteten Jochteile und ein Anteil von etwa 0,30 bis 0,15 als Höhe (h₂) der Blechstreifenjochteile (6) vorgesehen ist.2. Ballast according to claim 1,
characterized in that of the height (h) of the yoke parts (5) a portion of about 0.70 to 0.85 as the height (h₁) of the layered yoke parts and a portion of about 0.30 to 0.15 as the height (h₂ ) the sheet metal strip yoke parts (6) is provided. 3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in den planflächig angeordneten Blechstreifen (6) im Bereich des Austritts des Hauptflusses (ØH) aus dem Hauptschenkel (3) in der magnetischen Vorzugsrichtung verlaufende Schlitze (3) angeordnet sind.3. ballast according to claim 1 or 2,
characterized in that in the flat sheet metal strip (6) in the area of the outlet of the main flow (Ø H ) from the main leg (3) in the magnetic preferred direction slots (3) are arranged. 4. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kernpaket (1) in einem im wesentlichen U-förmigen Bodenblech (8) angeordnet und von einer im wesentlichen U-förmigen Blechhaube (9) abgedeckt ist.4. Ballast according to one of the preceding claims,
characterized in that the core package (1) is arranged in an essentially U-shaped base plate (8) and is covered by an essentially U-shaped plate hood (9). 5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenblech (8) und/oder die Blechhaube (9) aus kornorientiertem Blech mit magnetischer Vorzugsrichtung quer zur Schichtungsrichtung des Kernpakets (1) ausgebildet sind.5. Ballast according to claim 4,
characterized in that the base plate (8) and / or the sheet metal hood (9) are formed from grain-oriented sheet metal with a magnetic preferred direction transverse to the layering direction of the core package (1). 6. Vorschaltgerät nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Schenkel des Bodenblechs (8) bündig mit den Außenflächen der Außenschenkel (4) sind, und daß die Schenkel der Blechhaube (9) die Schenkel des Bodenblechs (8) überlappen und Stoßstellen (10) in den Außenschenkeln (4) übergreifen.6. Ballast according to claim 4 or 5,
characterized in that the outer surfaces of the legs of the floor plate (8) are flush with the outer surfaces of the outer legs (4), and in that the legs of the sheet metal hood (9) overlap the legs of the floor plate (8) and joints (10) in the outer legs ( 4) spread.
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