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Einrichtung zum Betriebe von elektrischen Gasentladungslampen und-röhren an
Wechselstrom.
Die Erfindung bezieht sich auf solche an Wechselstrom betriebenen Gasentladungslampen und-röhren, bei denen die Erstzündspannung, die durch die Perioden des Wechselstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt. Dies ist beispielsweise bei elektrischen Gasentladungslampen oder-röhren mit durch die angelegte Spannung selbst geheizten Oxydelektroden und auch bei Verwendung von Alkalimctallelektroden der Fall. Da die Wiederzündspannung innerhalb der Betriebsspannung liegt und nur die Erstzündspannung un- gefähr das Dreifache der Betriebsspannung beträgt, so kann man sich zur Einleitung der Entladung und Durchführung der Zündperiode eines Transformators bedienen, der nach erfolgter Zündung bzw.
Beendigung der Zündperiode selbsttätig oder auch voa Hand abgeschaltet wird.
Die Erfindung beruht in der Erkenntnis, dass zur Herstellung der Erstzündspannung auch ein in bezug auf die Maximalstromstärke weitgehend unterdimensionierter Transformator benutzbar ist, dessen Dauerleistung in KVA nur 1/5 oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum ständigen Aufrechterhalten der Maximalstromstärke und Erstzündspannung der Lampe oder Röhre erforderlich ist. Röhre erforderlich ist.
Eine derartige Unterdimensionierung des Zündtransformators hat man bisher selbst bei den schnell ansprechenden Leuchtröhren mit kalten Blechelektroden nicht in Erwägung gezogen und für praktisch möglich gehalten, weil beim Transformator die Strominduzierung sofort eintritt und der induzierte, hochgespannte Strom bei Unterdimensionierung des Transformators auch sofort eine Gefahr bringende Erwärmung desselben herbeiführt.
Bei solchen elektrischen Leuchtröhren, die zufolge von stark elektronenemittierenden Elektroden einen grossen Unterschied zwischen Erstzündspannung und Wiederzündspannung besitzen, darf nun aber sogar eine Abschaltung des Transformators keineswegs sofort nach der Zündung, sondern erst nach ausreichender Elektronenemission der Elektroden-bei Oxydelektroden, also nach genügender Vorheizung derselben-vorgenommen werden, was frühestens nach Verlauf von mehreren Sekunden, meist erst nach einer halben Minute, oft sogar erst nach etwa einer Minute, der Fall ist.
Diese verhältnismässig lange Zündperiode war naturgemäss noch ein besonderer Grund, den Transformator derartiger langsam zündender Leuchtröhren stets für die Erstzündspannung einzurichten und höchstens nach genügender Elektronenemission bzw. genügender Vorheizung der Oxydelektroden abzuschalten.
Durch eingehende Versuche wurde nun aber festgestellt, dass es dennoch möglich ist, einen unterdimensionierten Hochspamnlngstransformator für die gesamte Dauer der Zündperiode beträchtlich zu überlasten, da ein zu einem Durchschlag führender Erwärmungsgrad, was nicht ohne weiteres vorauszusehen war, tatsächlich erst nach Verlauf von einigen Minuten eintritt.
Auch diese Zeitperiode ist zwar kurz, aber, wie erkannt wurde, noch'ausreichend, um die Zündung der erwähnten elektrischen Leuchtröhren mit stark elektronenemituerendcn Elektroden mit genügender Sicherheit durchzuführen. Um mit besonders grosser Sicherheit einen elektrischen
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Durchschlag des Transformators und jegliche Beschädigung der Leuchtröhrenanlage auszuschliessen, wird der unterdimensionierte Transformator zweckmässig unter die Einwirkung eines selbsttätig gesteuerten Schalters gestellt, der den Transformator jeweils bei vorgenommener Strom- einschaltung nur für die zur Abwicklung der Zündperiode notwendige Sekundenzahl in der
Einschaltstellung belässt.
So kann beispielsweise eine elektrische Leuchtröhre mit durch die angelegte Spannung selbstgeheizten Oxydelektroden, die für 2 Amp. Stromstärke, 220 Volt
Betriebsspannung und 750 Volt Erstzündspannung eingerichtet ist, statt mit einem Transformator von 1'5 KVA Dauerleistung auch mit einem Transformator von 0-2 bis 0'3 KVA Dauerleistung sicher und ohne Schäden für den Transformator in'Betrieb gesetzt werden. Beträgt die Betriebs- spannung der Röhre dagegen z. B. 600 Volt, so liegt die Erstzündspannung bei etwa 2000 Volt.
Bisher hat man für solche Leuchtröhren stets einen grossen Transformator von i KVA ver- wendet ; nunmehr ist jedoch nur ein die Betriebsspannung von 600 Volt liefernder mittlerer
Transformator von 1-2 KVA und ausserdem ein sehr kleiner Hilfs-und Zündtransformator für
1400 Volt und etwa 0-4-0-6 KVA notig. Während jedoch ein Transformator von 1-5 KVA eine Grössenabmessung von etwa 250 X 260 X 160 mm besitzt, hat ein Transformator für 0-2-0-3 KVA nur eine Grössenabmessung von etwa 70X7OX50 iiim. Er nimmt bei der Installation der Lampe oder Röhre daher einen wesentlich kleineren Raum ein und ist natur- gemäss auch wesentlich billiger.
In gleicher Weise wird an Raum und an Kosten gespart, wenn bei einer oberhalb der Netzspannungen liegenden Brenn-oder Betriebsspannung an Stelle eines einzigen, sowohl die Betriebsspannung als auch die Erstzündspannung liefernden sehr grossen Transformators ein nur die Betriebsspannung liefernder mittelgrosser Transformator und noch zusätzlich ein sehr kleiner Hilfstransformator Anwendung findet.
Auf der Zeichnung sind in den Fig. 1-4 vier zur Veranschaulichung des Erfindung- gegenstandes dienende Schaltschemen dargestellt.
Die Fig. 5 zeigt schematisch einen mehrpoligen Schalter in zwei Stellungen.
Die beispielsweise mit Oxydelektroden 1, 2 ausgestattete Gasentladungsröhre 3 besitzt zwei Zuleitungen 4,5, von denen die erstgenannte Leitung 4 unter Zwischenschaltung eines
Schalters 6 und einer Drosselspule 7 an die Netzansohlussklemme 8 herangeführt ist, während die zweite Zuleitung 5 unmittelbar mit der andern Netzanschlussklemme 9 in Verbindung steht.
Zur Herstellung der Erstzündspannung ist ein in bezug auf die Maximalstromstärke unter- dimensionierter Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung 10 einerseits durch eine Leitung 11 an die zur Klemme 8 führende Leitung 4 und anderseits durch eine Leitung 12 an die andere Klemme 9, u. zw. unter Zwischenschaltung eines Schalters 13, angeschlossen ist.
Die Sekundärwicklung 14 ist einerseits durch eine Leitung 15 an das zur Elektrode 1 führende Ende der Leitung 4 und anderseits durch eine Leitung 16 mit dem einen Ende der Drossel- spule 7 verbunden. Bei Inbetriebsetzung der Röhre wird vorerst der Schalter 6 geöffnet und sodann der Transformator 10, 14 durch Schliessung des Schalters 13 eingeschaltet. Der in der
Sekundärspule induzierte, höher gespannte Strom fliesst dann einerseits durch die Leitung 15 zur Elektrode 1 und anderseits über die Leitung 16, Drosselspule 7 und das an die Klemmen 8,9 angeschlossene Netz zur Leitung 5 und damit zur andern Elektrode 2. Da das Netz somit -nicht parallel zur Entladungsstrecke liegt, so kann nicht eintreten, dass die Sekundärspannung, ohne eine Zündung zu veranlassen, in das Netz abwandert.
Sobald durch Wirkung des Transformators die Gasstrecke zwischen den Elektroden 1, 2 ionisiert ist und auch die Oxyd- elektroden 1, 2 genügend erhitzt sind, was in einigen Sekunden der Fall ist, wird vorerst der Schalter 6 eingeschaltet, um die Elektroden 1, 2 auch unmittelbar mit den Netzanschluss-. klemmen 8,9 zu verbinden. Dann erst wird der Schalter 13 geöffnet, so dass die weitere
Speisung der Röhre unter Abschaltung des in bezug auf die Maximalstromstärke unterdimensionierten Transformators 10, 14 erfolgt. Die beiden Schalthebel 6, 13 können zweckmässig zu einem gemeinsam zu betätigenden Schalter vereinigt sein, der durch Federwirkung in die Anfangslage zurückkehrt, in welcher der Schalthebel 6 geschlossen und der Schalthebel 13 geöffnet ist.
Auf diese Weise wird dann mit Sicherheit erreicht, dass der Zünd-bzw. Hilfs- transformator nur einige Sekunden eingeschaltet bleibt und dass er nicht unzulässig erwärmt werden kann. Der gemeinsame Schalter kann auch durch ein, einige Sekunden nach der Ein- schaltung ansprechendes Uhrwerk oder durch einen in die Zuleitungen der Röhre eingebauten Elektromagneten gesteuert werden, der jeweils nach genügender Anheizung der Elektroden und dem damit zusammenhängenden Anstieg der Stromstärke den Schalter in die Anfangslage unter
Abschaltung des Transformators zurückbewegt.
Selbsttätige Schalter für Transformatoren von elektrischen Leuchtröhren sind zwar bereits bekannt, jedoch wirkten diese Schalter nur mit beim Betriebe der Röhren ständig eingeschalteten, normal bemessenen Transformatoren zusammen ; auch sprachen diese Schalter durch Wirkung eines Durchschmelzdrahtes nur ausnahmsweise dann an, wenn im Laufe des Leuchtröhrenbetriebes eine Beschädigung der Röhre oder des Transformators eingetreten war.
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Bei der Schattung nach Fig. 2 ist in der Leitung 5 ein Schalter 17 eingebaut, der mit zwei Kontakten 8, 19 zusammenwirkt. An den Kontakt 18 ist die Anzapfleitung 20 eines eine einzige Spule besitzenden Auto-oder Anzapftransformators. M herangeführt, der beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis 220 : 750 besitzt. Der kleine Windungsteil des Transformators ist durch eine Leitung 22 mit der Zuleitung 4 und der grössere Windungsteil durch eine Leitung 23 mit der Zuleitung 5 verbunden. Ist der Schalter 17 mit dem Kontakt 18 verbunden, so wirkt in bekannter Weise der kleinere Windungsteil des Transformators als Primärwicklung und die gesamte Wicklung des Transformators als Sekundärwicklung, so dass die Röhre alsdann an der höheren Spannung liegt und die Erstzündung eintritt.
Durch Umlegen des Schalters auf den Kontakt 19 kann nach genügender Anheizung der Elektroden diesem die Netzspannung zugeführt werden. Ein Vorteil dieser Schaltung gegenüber derjenigen nach Fig. 1 liegt darin, dass die Sekundärspannung in diesem Falle nicht durch das Netz geht.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die derjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen entspricht, nur dass in diesem Falle die in der Zuleitung 5 liegende Drosselspule 7 unmittelbar auf den Eisenkern des Autotransformators gewickelt ist.
Während bei den Schaltungen nach den Fig. 1-3 beim Anlegen der Netzspannung ein gewisser, wenn auch nicht besonders wesentlicher Leerlaufstrom durch den Transformator fliesst, ist dies bei der Schaltung nach Fig. 4 vollkommen vermieden. Bei dieser Schaltung sind zwei besondere Transformatorwindungen, 94, 25 und ein kippbarer Quecksilberschalter 26 (Fig. 5) vorhanden, der je nach seiner Stellung entweder die Kontakte 27, 29, 30 oder die Kontakte 27, . 38 überbrückt. Die Windung 24 ist einerseits an die Leitung 4 und anderseits an den Kontakt 29 angeschlossen, die Windung 25 dagegen einerseits mit der Leitung 5 und ander-
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zu einem Autotransformator aneinandergeschlossen und gleichzeitig mit den Netzanschlussklemmen 8,9 verbunden.
Die Röhre 3 erhält alsdann die zur Erstzündung erforderliche höhere Spannung. Ist die Zündung eingetreten, so wird der Quecksilberschalter 26 in die untere Kipplage bewegt, in welcher er nur die Kontakte 27, 28 überbrückt. Die Röhre erhält dann nur die Netzspannung bei abgeschalteten Windungen 24, 25. Da zwischen den Kontakten 29 und 30 nunmehr keine Verbindung besteht, so kann kein Lehrlaufstrom durch die Windungen des Transformators fliessen, Auch dieser Quecksilberschalter kann jeweils nach bewirkter Zündung selbsttätig in die Anfangslage zurückbewegt werden. An Stelle des Quecksilberschalters kann naturgemäss auch ein anderer mehrpoliger Schalter Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betriebe von elektrischen Gasentladungslampen und-röhren an Wechselstrom, bei denen die Erstzündspannung die durch die Perioden des Wechselstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt und diese hohe Erstzündspannung durch einen abschaltbaren Transformator erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Herstellung der Erstzündspannung benutzte Transformator in bezug auf die Maximalstromstärke der Lampe oder Röhre weitgehend unterdimensioniert ist, indem seine Dauerleistung in KVA nur 1/5 oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum ständigen Aufrechterhalten der Maximalstromstärke und Erstzündspannung erforderlich ist.
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Device for operating electric gas discharge lamps and tubes
Alternating current.
The invention relates to gas discharge lamps and tubes operated with alternating current, in which the initial ignition voltage considerably exceeds the constant reignition voltage caused by the periods of the alternating current. This is the case, for example, with electric gas discharge lamps or tubes with oxide electrodes that are self-heated by the applied voltage and also when using alkali metal electrodes. Since the re-ignition voltage is within the operating voltage and only the initial ignition voltage is approximately three times the operating voltage, a transformer can be used to initiate the discharge and carry out the ignition period.
End of the ignition period is switched off automatically or by hand.
The invention is based on the knowledge that a transformer that is largely undersized in relation to the maximum current intensity can also be used to produce the initial ignition voltage, the continuous output of which in KVA is only 1/5 or less of the continuous output required to constantly maintain the maximum current and initial ignition voltage of the lamp or tube is required. Tube is required.
Such undersizing of the ignition transformer has not been considered and considered to be practically possible, even with the rapidly responding fluorescent tubes with cold sheet metal electrodes, because the current induction occurs immediately in the transformer and the induced, high-voltage current immediately causes dangerous warming if the transformer is undersized brings about the same.
In the case of such electric fluorescent tubes, which have a large difference between the initial ignition voltage and the re-ignition voltage due to their strong electron-emitting electrodes, the transformer must not be switched off immediately after ignition, but only after sufficient electron emission of the electrodes - in the case of oxide electrodes, i.e. after sufficient preheating of the same -be carried out, which is the case after several seconds at the earliest, usually only after half a minute, often even after about a minute.
This relatively long ignition period was, of course, a special reason to always set up the transformer of such slowly igniting fluorescent tubes for the initial ignition voltage and to switch it off at most after sufficient electron emission or sufficient preheating of the oxide electrodes.
However, through detailed tests it has now been found that it is still possible to considerably overload an undersized high voltage transformer for the entire duration of the ignition period, since a degree of warming leading to a breakdown, which could not be easily foreseen, actually only occurs after a few minutes .
This time period is also short, but, as has been recognized, it is still sufficient to carry out the ignition of the electric fluorescent tubes mentioned with strong electron-emitting electrodes with sufficient reliability. In order to get an electric
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To rule out breakdown of the transformer and any damage to the fluorescent tube system, the undersized transformer is expediently placed under the action of an automatically controlled switch, which only switches the transformer on for the number of seconds necessary to process the ignition period
On position.
For example, an electric fluorescent tube with oxide electrodes, which are self-heated by the applied voltage and which provide a current intensity of 2 amps, 220 volts
Operating voltage and 750 volts initial ignition voltage, instead of using a transformer with 1'5 KVA continuous output, it can also be put into operation safely and without damage to the transformer with a transformer with 0-2 to 0'3 KVA continuous output. On the other hand, if the operating voltage of the tube is z. B. 600 volts, the initial ignition voltage is about 2000 volts.
Up to now, a large transformer of i KVA has always been used for such fluorescent tubes; now, however, only a medium one that supplies the operating voltage of 600 volts
Transformer from 1-2 KVA and also a very small auxiliary and ignition transformer for
1400 volts and about 0-4-0-6 KVA necessary. However, while a transformer of 1-5 KVA has a size of about 250 X 260 X 160 mm, a transformer for 0-2-0-3 KVA only has a size of about 70X7OX50. When installing the lamp or tube, it therefore takes up a much smaller space and is naturally also much cheaper.
In the same way, space and costs are saved if, in the case of a burning or operating voltage above the mains voltage, instead of a single very large transformer supplying both the operating voltage and the initial ignition voltage, a medium-sized transformer supplying only the operating voltage and also a very large transformer small auxiliary transformer is used.
1-4 of the drawing show four circuit diagrams used to illustrate the subject matter of the invention.
Fig. 5 shows schematically a multi-pole switch in two positions.
The gas discharge tube 3, equipped for example with oxide electrodes 1, 2, has two feed lines 4, 5, of which the first-mentioned line 4 with the interposition of one
Switch 6 and a choke coil 7 is brought up to the Netzansohlussklemme 8, while the second supply line 5 is directly connected to the other mains connection terminal 9.
To produce the initial ignition voltage, a transformer is provided that is undersized with regard to the maximum current intensity, the primary winding 10 of which is connected to the line 4 leading to terminal 8 on the one hand and a line 12 to the other terminal 9 and on the other hand through a line 11. zw. With the interposition of a switch 13, is connected.
The secondary winding 14 is connected on the one hand by a line 15 to the end of the line 4 leading to the electrode 1 and on the other hand by a line 16 to one end of the choke coil 7. When the tube is put into operation, the switch 6 is first opened and then the transformer 10, 14 is switched on by closing the switch 13. The Indian
Secondary coil induced, higher voltage current then flows on the one hand through line 15 to electrode 1 and on the other hand via line 16, choke coil 7 and the network connected to terminals 8,9 to line 5 and thus to the other electrode 2. Since the network thus - is not parallel to the discharge path, the secondary voltage cannot migrate into the network without triggering an ignition.
As soon as the gas path between the electrodes 1, 2 is ionized by the action of the transformer and the oxide electrodes 1, 2 are sufficiently heated, which is the case in a few seconds, the switch 6 is switched on for the time being, and the electrodes 1, 2 as well directly to the mains connection. terminals 8,9 to connect. Only then is the switch 13 opened so that the further
The tube is fed while the transformer 10, 14, which is undersized in relation to the maximum current intensity, is switched off. The two switch levers 6, 13 can expediently be combined into a switch which is to be operated jointly and which, by spring action, returns to the starting position in which the switch lever 6 is closed and the switch lever 13 is open.
In this way it is then achieved with certainty that the ignition or. Auxiliary transformer only remains switched on for a few seconds and that it cannot be overheated. The common switch can also be controlled by a clockwork that responds a few seconds after switching on or by an electromagnet built into the supply lines of the tube, which, after sufficient heating of the electrodes and the associated increase in current, lower the switch to its initial position
Shutdown of the transformer moved back.
Automatic switches for transformers of electric fluorescent tubes are already known, but these switches only worked together with normally dimensioned transformers that were constantly switched on when the tubes were in operation; Also, due to the action of a fuse wire, these switches only responded in exceptional cases if the tube or the transformer was damaged in the course of the fluorescent tube operation.
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In the case of the shading according to FIG. 2, a switch 17 is installed in the line 5 which interacts with two contacts 8, 19. The tap line 20 of an auto or tap transformer having a single coil is connected to the contact 18. M brought up, for example, has a transmission ratio of 220: 750. The small winding part of the transformer is connected by a line 22 to the supply line 4 and the larger winding part is connected to the supply line 5 by a line 23. If the switch 17 is connected to the contact 18, the smaller winding part of the transformer acts in a known manner as the primary winding and the entire winding of the transformer as the secondary winding, so that the tube is then at the higher voltage and the first ignition occurs.
By moving the switch to contact 19, the mains voltage can be supplied to the electrodes after the electrodes have been sufficiently heated. An advantage of this circuit over that according to FIG. 1 is that the secondary voltage does not go through the network in this case.
FIG. 3 shows a circuit which essentially corresponds to that according to FIG. 2, except that in this case the choke coil 7 located in the supply line 5 is wound directly onto the iron core of the autotransformer.
While in the circuits according to FIGS. 1-3 a certain, if not particularly significant, no-load current flows through the transformer when the mains voltage is applied, this is completely avoided in the circuit according to FIG. In this circuit there are two special transformer windings, 94, 25 and a tiltable mercury switch 26 (FIG. 5), which, depending on its position, either the contacts 27, 29, 30 or the contacts 27,. 38 bridged. The turn 24 is connected on the one hand to the line 4 and on the other hand to the contact 29, the turn 25 on the other hand to the line 5 and on the other.
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connected together to form an autotransformer and at the same time connected to the mains connection terminals 8,9.
The tube 3 then receives the higher voltage required for initial ignition. If the ignition has occurred, the mercury switch 26 is moved to the lower tilted position, in which it only bridges the contacts 27, 28. The tube then only receives the mains voltage when the windings 24, 25 are switched off. Since there is now no connection between the contacts 29 and 30, no idle current can flow through the windings of the transformer.This mercury switch can also automatically return to its initial position after the ignition has been effected will. Instead of the mercury switch, another multi-pole switch can naturally also be used.
PATENT CLAIMS:
1. Device for operating electric gas discharge lamps and tubes with alternating current, in which the initial ignition voltage considerably exceeds the constant re-ignition voltage caused by the periods of the alternating current and this high initial ignition voltage is achieved by a transformer that can be switched off, characterized in that the transformer used to produce the initial ignition voltage Transformer is largely undersized in relation to the maximum current of the lamp or tube, in that its continuous output in KVA is only 1/5 or less of the continuous output that is required to constantly maintain the maximum current and initial ignition voltage.