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Transformator für Qnecksilberdampfanlagen.
Transformatoren für Quecksilberdampflampen arbeiten zur Zeit noch durchwegs mit gesonderter Kathodendrosselspule und mit gewissen, mindestens für den Zündkurzsehluss unentbehrlichen Hilfseinrichtungen, Umschaltungen, Widerständen usw. Gemäss der Erfindung wird ein dem Tranformator eingegliederter, magnetischer Nebenschlusskern erstens dazu benutzt, um die Kathodendrosselspule, die auf ihn aufgebracht wird, auf einen Bruchteil ihrer gewohnten Grösse zu verkleinern, und zweitens, um ohne jede Zusatzeinriehtung, also ohne Hilfsanoden, Widerstände usw. das Zünden der Lampe durch einen Kurzschluss der Kathode entweder mit der einen oder zugleich mit beiden Anoden bei Gleichrichtern bzw. des Brenners bei Quarzlampen zu ermöglichen, ohne dabei das Auftreten eines übermässig hohen Stromes befürchten zu müssen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen als Beispiel zwei Ausführungsformen für Einphasenstrom, Fig. 3 und 4 zeigen die Erweiterung dieser Anordnung für Mehrphasenstrom in Oberansicht und Teilschnitt. Die gleichen Einzelheiten sind in den Abbildungen mit gleichen Zahlen bezeichnet.
Auf dem einen Schenkel 1, 2 eines Kerntransformators 1, 2,3, 4 ist die Primär-oder Hauptspule 5 aufgebracht, während auf dem andern Schenkel 3, 4 die Anoden-oder Sekundärspulen 6,6 aufgesetzt sind.
Seitlich angefügt an den Schenkel 3, 4 des Hauptkernes, der die Anodenspulen trägt, ist der Nebenschlusskern 8, 9, 10 ; der bei 8 und 10 Luftzwischenraum hat. Auf dem Mittelschenkel 9 dieses Kernes, der zwischen die Anodenspulen greift, ist die Kathodendrosselspule 11 angebracht. Die elektrische Schaltung ist die übliche : Der Transformator ist an den beiden Stellen a, d. h. zwischen der Primärspule 5 und den beiden Sekundärspulen 6 an das Netz angeschlossen, während die von den Spulen 6 ausgehenden Leitungen b nach den beiden Anoden führen und die von der Drosselspule 11 ausgehende Leitung c mit der Kathode der Quecksilberdampflampe verbunden ist.
Der Luftspalt zwischen Haupt-und Nebensehlusskern bei 8 und 10 und der Nebenschlusskern selbst wird derart bemessen, dass schon bei einem Strom gleich dem zwei-bis sechsfachen Normalstrom des Apparates die der magnetisierenden Kraft der Primärspule entgegengeriehtete Kraft der Anodenspulen sich über den Nebenkern hinweg frei auswirken kann. Geschieht dieses, so hat der Streukern, was zu betonen ist, ausser dem primär erzeugten Kraftfluss auch den ihm entgegengerichteten sekundären in gleicher Richtung und Stärke mit aufzunehmen.
Bei Sparschaltung des Transformators kommt die Nullspannung an den Abnahmeklemmen der Sekundärspulen dadurch zustande, dass die Primär-und Sekundärspulen-gleiche Windungszahlen angenommen-gleiche, einander entgegengerichtete Spannungen zeigen, welche Spannungen sich für die Abnahmeklemmen zu Null addieren, weil die Spulen bei Sparschaltung hintereinandergeschaltet liegen. Diese Spannungslosigkeit beim Kurzschluss der äusseren Sekundärabnahmeklemmen besteht aber nicht nur für den ganzen Transformator, sondern auch einzeln für jede Phase, gegen die Mitte bzw. den Sternpunkt betrachtet, was für die Erfindung wesentlich ist.
Nach dem Zündkurzschluss während der sogenannten Einbrennzeit, d. h. der Zeit, die bis zum Erreichen normaler Spannung-und Stromverhältnisse vergeht, geht mit allmählich abnehmendem Strom der Magnetfluss der Sekundärwicklung mehr und mehr zurück, bis er durch Null in umgekehrte Richtung übergeht. Von da ab summieren sich-wie bei jedem Sparschaltungstransformator überhapptdie sekundär induzierten Spannungen positiv zur Netzspannung hinzu, bis endlich die betriebsgerechte Lichtbogenspannung erreicht ist.
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Die Wirkungsweise des Transfromators sei an einem Zahlenbeispiel näher erläutert. Angenommen, der Transformator soll eine Quarzlampe von 220 Volt, 4'5 Amp., Betriebsstrom speisen : Vor der Zündung ergibt sich ein Leerlaufstrom von ca. 0'3 Amp. und, bei gleicher Primär-und Sekundärwindungszahl, eine Spannung von 440 Volt an den Anoden des Brenners entsprechend 220 Volt zwischen je einer Anode und dem Mittelpunkt der Primärspule, d. h. der Kathode.
Wird nun durch Kurzschluss einer oder beider Anoden mit der Kathode der Brenner gezündet, so ergibt sich sofort nach dem Zünden zwischen Anode und Kathode nur eine Spannung von etwa 80 Volt, weil den Sekundärspulen nicht wie bei einem gewöhnlichen Transformator der Primärkraftlinienfluss aufgezwungen wird, sondern weil ihnen gestattet ist, sich ihr eigenes, dem primären entgegenlaufendes Magnetfeld auszubilden, vermöge dessen sie eine Spannung annehmen, die der der Primärspule entgegengerichtet ist. Es ergibt sich infolgedessen ein Zündstrom, der nicht über 10 bis 15 Amp. hinausgeht, während der Zündstrom bei einem gewöhnlichen Transformator wegen der hohen Spannung von ca. 440 Volt an den Anoden eine ganz unverträgliche Höhe erreichen würde, dies umso mehr, als die Sekundärspulen ja ihrerseits selbst auch unmittelbar mit der Netzspannung verbunden sind.
Die Primär-und Sekundärkraftlinien weichen einander gewissermassen auf dem Nebenwege aus, durch dessen richtige Bemessung unter Berücksichtigung aller Kraftlinienfelder es der Konstrukteur in der Hand hat, die Charakteristik des Transformators festzulegen, d. h. anzuordnen, bis zu welchem Grade die beiderseitigen Kraftlinien sich ausweichen bzw. sich unterstützen sollen.
In obigem Beispiel tritt mit fortschreitender Erwärmung des Brenners infolge des dabei abnehmenden Stromes bei zirka 8 Amp. Primärstrom entsprechend zirka 9 Amp. Kathoden (Gleich) strom der bemerkenswerte Punkt ein, wo die Sekundärspulen völlig spannung-, daher wirkungslos sind. In diesem Zeitpunkt liegt einfach die Netzspannung von 220 Volt direkt an den Anoden des Brenners ; die Primärspule hat keine andere Aufgabe, als diese Spannung für die Kathode des Brenners in zwei Hälften von je 110 Volt zu teilen.
Bei weiter fortschreitendem Einbrennen, also weiter abnehmendem Strom, kommt der Streunebenweg mehr und mehr ausser Wirkung. Der Druck der Primärkraftlinien überwindet den Gegendruck der Sekundärlinien und die Sekundärspulen gewinnen mehr und mehr Zusatzspannung. Schliesslich stellen sieh etwa 360 = 2 x 180 Volt an den Brennerpolen ein, anstatt 440, weil auch bei dem Endstrom von 4'5 Amp. primär, auf den sich der Transformator schliesslich einstellt, der Nebenweg immer noch einen gewissen Teil der Kraftlinien durchlässt, was für den guten Gang der Lampe nur erwünscht ist, indem dadurch eine Beruhigungswirkung wie bei einem Vorschaltwiderstand erzielt wird.
In ganz ähnlicher Weise wie für Einphasenstrom lässt sich die Anordnung auch für Mehrphasenstrom treffen, indem der Nebenschlusskern etwa in sternförmiger Gruppierung, wie in Fig. 3 in Aufsicht und Fig. 4 in Teilschnitt angegeben, stets einen (zentralen) Schenkel 9 mehr erhält, als Phasen benutzt werden. Auf diesen Zentralschenkel wird stets die Kathodendrosselspule aufgebracht, die natürlich um so kleiner sein kann, je mehr Phasen gleichzeitig arbeiten, und die unter Umständen, wenn nicht besonders ebener Gleichstrom verlangt wird, schon bei gewöhnlichem Drehstrom, also bei drei Phasen, fortfallen kann, so dass dann nur der Nebenschlusskern 8, 9 in Wirkung bleibt. Die Buchstaben a, bund c kennzeichnen wieder die Leitungen, die zum Netz, zu den Anoden und zur Kathode führen, während mit aO die zum Nullpunkt des Systems führende Anschlussleitung bezeichnet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Transformator für Quecksilberdampflampen mit getrennt liegenden Primär-und Sekundärspulen, besonders für Sparschaltung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens bei Queksilberdampflampen erforderliche Drosselspule auf dem zentralen Teil eines bei Einphasenstrom dreischenkeligen Nebenschlusskernes angeordnet ist, welcher mit Luft-Streuzwischenraum an den Hauptkern angesetzt ist.