<Desc/Clms Page number 1>
Schaltung zum Speisen von Verbrauchsgeräten, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebs- spannung ist.
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zum Speisen von Verbrauchsgeräten, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebsspannung ist (z. B. Leuchtröhren) und die mit Hilfe eines Transformators gespeist werden.
Bei einer derartigen Schaltung ist es erforderlich, dass die Spannung an dem Verbrauchsgerät bei einer Unterbrechung der Belastung selbsttätig erhöht wird. Bei einem Gleichstromapparat erzielt man diese Erhöhung durch Vorschaltung eines Widerstandes ; dieser verursacht einen Spannungsabfall, der bei Unterbrechung der Belastung verschwindet.
Bei einem Wechselstromapparat kann statt eines Widerstandes eine Reaktanz angewendet werden.
Dies kann z. B. so geschehen, dass ein Transformator mit einem grossen Streufeld verwendet wird. Dies bringt aber eine wesentliche Vergrösserung des Transformators mit sich.
Da der Magnetisierungsstrom des Transformators gegen dessen Belastungsstrom klein ist und für die Wirkung dieser Vorrichtung keine Bedeutung hat, handelt es sich im vorliegenden Fall, ebenso wie bei dem Gleichstromapparat, im Wesen um eine einfache Reihenschaltung. Auch erzielt man den Spannungsverlust wohl durch Anwendung einer negativen Reaktanz, mit andern Worten : durch Vorschaltung eines Kondensators. Die Wirkung desselben auf den Verbrauchsapparat entspricht derjenigen einer positiven Reaktanz. Die Prinzipschaltung ist in Fig. 1 dargestellt.
Gemäss der Erfindung wird ein Transformator mit primär vorgeschaltetem Reihenkondensator benutzt, der derart bemessen ist, dass der Leerlaufstrom der Leerlaufspannung voreilt und um so viel stärker als der Belastungsstrom ist, dass bei Leerlauf eine starke Sättigung des Transformatorkernes erfolgt.
Die Prinzipschaltung nach Fig. 1 trifft nun nicht mehr zu, da der Magnetisierungsstrom gegen den Betriebsstrom nicht mehr klein ist. Es gilt nun die Schaltung nach Fig. 2. Bei Belastung wird der Transformator durch den Verbrauchsapparat gemäss der Voraussetzung auf einer viel niedrigeren Spannung gehalten, so dass der Transformator dann nicht mehr so stark gesättigt ist und der Magnetisierungszweig der Prinzipsehaltung vernachlässigt werden kann.
Die Prinzipschaltung wirkt bei Belastung also genau so wie jene gemäss Fig. 1 der bekannten Vorrichtung.
Bei Leerlauf wird der Belastungskreis der Sehaltanordnung nach Fig. 2 unterbrochen und es bleibt also nur die Reihenschaltung der Kapazitanz mit der Magnetisierungsreaktanz übrig. Diese bilden zusammen einen Schwingungskreis, durch den bei Leerlauf die Spannung an der Magnetisierungsreaktanz, d. h. die Transformatorspannung, höher als die Netzspannung wird. Welche Rolle hiebei die Sättigung des Transformators spielt, wird später erklärt.
Es ist klar, dass der Kondensator bei der Vorrichtung nach der Erfindung in den Primärkreis und nicht in den Sekundärkreis geschaltet werden muss. Denn in letzterem Falle würde ja bei Unterbrechung der Belastung kein Sehwingungskreis übrigbleiben, so dass auch die Spannung an der primären Transformatorwicklung nicht über die Netzspannung erhöht würde. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist den bekannten gegenüber mehrere Vorteile auf, die in folgendem angeführt und erklärt werden ; gleichzeitig erfüllt die Vorrichtung auch die bereits erwähnte Bedingung, dass die Spannung an den Klemmen
<Desc/Clms Page number 2>
des Verbrauchsgerätes bei Aussetzen der Belastung selbsttätig erhöht wird.
Bei den bekannten Vorrichtungen geschieht dies ausschliesslich dadurch, dass die Vorrichtung bei Belastung einen Spannungsabfall zwischen dem Netz und den Anschlüssen an die primäre Transformatorwicklung verursacht, der bei Leerlauf verschwindet.
Bei der neuen Vorrichtung wird dagegen ein grosser Teil der erforderlichen selbsttätigen Spannungserhöhung dadurch erzielt, dass die Vorrichtung bei Leerlauf eine Spannungserhöhung verursacht, die bei Belastung nicht besteht.
Bei der weiteren Betrachtung wird angenommen, dass die Schaltung zum Betrieb von Leuchtröhren angewendet wird, obwohl sich die gleichen Vorteile natürlich auch bei der Speisung anderer Verbrauchsapparate erzielen lassen, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebsspannung ist.
Beim Bau des Transformators wird dessen Grösse durch den erforderlichen Vollaststrom und die Leerlaufspannung bestimmt. Es ist hiebei vorteilhaft, eine möglichst grosse Leerlaufinduktion im Blech zu haben. Auf die in der Beschreibung angegebene Weise wird eine viel höhere Leerlaufinduktion erzielt, als dies bei den bekannten Schaltungen möglich ist. Dadurch kann die nach den Vorschriften zulässige Höchstzündspannung) die für die grösste Länge des Lichtbogens massgebend ist, mit einem viel kleineren
Kerndurchschnitt erreicht werden. Der Transformator wird aber billiger. Zwar treten höhere Leerlaufverluste auf, doch braucht man diese bei der Erwärmung nicht zu berücksichtigen, da der Leerlaufzustand ja nur vorübergehend auftritt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine selbsttätige Regelung der Leerlaufspannung erzielt wird, wodurch diese, unabhängig von den Schwankungen der Netzspannung, einen konstanten Wert beibehält.
Bei den bekannten Vorrichtungen mit nicht hocbgesättigtem Kern ist die Leerlaufspannung der
Netzspannung proportional und folgt also allen Schwankungen derselben. Gemäss den Vorschriften darf die der höchsten Netzspannung entsprechende Leerlaufspannung einen festgesetzten Höchstwert nicht überschreiten. Anderseits soll die Röhrenlänge so gewählt werden, dass der Bogen auch bei der niedrigsten Netzspannung immer wieder gezündet werden kann. Wenn man annimmt, dass die Netz- spannung Schwankungen von z. B. 10% aufweist, so wird die Röhrenlänge, die an den Transformator
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
In Fig. 5 ist eine Schaltung nach der Erfindung angegeben. Hiebei ist mit T ein Transformator mit einem aus legiertem Blech gebildeten Kern bezeichnet, in dem die magnetische Induktion z. B. 13.000 bis 15.000 beträgt. In Reihe mit der Primärwicklung des Transformators ist ein veränderlicher Konden- sator geschaltet, dessen Kapazität so gross gewählt ist, dass der Betriebsstrom die gewünschte Grösse hat.
V ist das Verbrauchsgerät.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist der Kurzschlussstrom wenig grösser als der Vollast- strom. Der Transformator ist also ohne weiteres unempfindlich gegen Kurzschluss. Gefährlicher ist dagegen ein Leerlauf, der z. B. infolge Röhrenbruch auftreten kann. Durch die hohe Sättigung und den grossen Leerlaufstrom könnte der Transformator zu stark erwärmt werden. Dank der Tatsache, dass der Leerlaufstrom grösser ist als der Kurzschlussstrom, ist es leicht, den Transformator durch Anbringung einer Schmelzsicherung im Primärkreis ausreichend zu sichern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Speisen von Verbrauchsapparaten, bei denen die Zündspannung höher ist als die Betriebsspannung, wie z. B. Leuchtröhren, bei denen die Speisung mit Hilfe eines Transformators und eines Reihenkondensators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator primär vorgeschaltet ist, während der Transformator und der Kondensator derart bemessen sind, dass der Leerlauf- strom der Leerlaufspannung voreilt und um so viel stärker als der Belastungsstrom ist, dass bei Leerlauf eine starke Sättigung des Transformatorkernes erfolgt.
<Desc / Clms Page number 1>
Circuit for supplying power to consumer devices where the ignition voltage is higher than the operating voltage.
The invention relates to circuits for feeding consumer devices in which the ignition voltage is higher than the operating voltage (e.g. fluorescent tubes) and which are fed with the aid of a transformer.
With such a circuit it is necessary that the voltage on the consumer device is automatically increased when the load is interrupted. With a direct current apparatus, this increase is achieved by connecting a resistor upstream; this causes a voltage drop, which disappears when the load is interrupted.
In an alternating current apparatus, a reactance can be used instead of a resistor.
This can e.g. B. happen so that a transformer with a large stray field is used. However, this entails a significant increase in the size of the transformer.
Since the magnetizing current of the transformer is small compared to its load current and is of no importance for the operation of this device, in the present case, as in the case of the direct current apparatus, it is essentially a simple series circuit. The voltage loss can also be achieved by using a negative reactance, in other words: by connecting a capacitor upstream. Its effect on the consuming apparatus corresponds to that of a positive reactance. The basic circuit is shown in FIG.
According to the invention, a transformer with a series capacitor connected primarily upstream is used which is dimensioned such that the no-load current leads the no-load voltage and is so much stronger than the load current that the transformer core is heavily saturated when the load is idle.
The basic circuit according to FIG. 1 no longer applies, since the magnetizing current is no longer small in relation to the operating current. The circuit according to FIG. 2 now applies. When the load is applied, the transformer is kept at a much lower voltage by the appliance according to the prerequisite, so that the transformer is no longer saturated and the magnetization branch of the principle can be neglected.
When loaded, the basic circuit works exactly like that according to FIG. 1 of the known device.
When idling, the load circuit of the holding arrangement according to FIG. 2 is interrupted and only the series connection of the capacitance with the magnetization reactance remains. These together form an oscillating circuit through which the voltage at the magnetization reactance, i.e. H. the transformer voltage becomes higher than the mains voltage. The role played by the saturation of the transformer will be explained later.
It is clear that the capacitor in the device according to the invention has to be switched into the primary circuit and not into the secondary circuit. Because in the latter case, if the load were to be interrupted, no visual oscillation circuit would remain, so that the voltage on the primary transformer winding would not be increased above the mains voltage either. The device according to the invention has several advantages over the known ones, which are listed and explained in the following; at the same time, the device also fulfills the already mentioned condition that the voltage at the terminals
<Desc / Clms Page number 2>
of the consumer device is automatically increased when the load is suspended.
In the case of the known devices, this occurs exclusively in that the device causes a voltage drop between the network and the connections to the primary transformer winding when it is loaded, which voltage drop disappears when it is idle.
With the new device, on the other hand, a large part of the required automatic voltage increase is achieved in that the device causes an increase in voltage when idling which does not exist when under load.
In further consideration it is assumed that the circuit is used to operate fluorescent tubes, although the same advantages can of course also be achieved when feeding other appliances where the ignition voltage is higher than the operating voltage.
When the transformer is built, its size is determined by the required full load current and the no-load voltage. It is advantageous here to have the largest possible no-load induction in the sheet metal. In the manner indicated in the description, a much higher no-load induction is achieved than is possible with the known circuits. As a result, the maximum ignition voltage permitted by the regulations, which is decisive for the greatest length of the arc, can be much smaller
Core average can be achieved. But the transformer is cheaper. Although there are higher idle losses, these do not need to be taken into account when warming up, since the idle state only occurs temporarily.
Another advantage is that the device according to the invention achieves automatic control of the open circuit voltage, so that it maintains a constant value regardless of the fluctuations in the mains voltage.
In the known devices with a non-saturated core, the open circuit voltage is the
Line voltage is proportional and thus follows all fluctuations in the same. According to the regulations, the no-load voltage corresponding to the highest mains voltage must not exceed a specified maximum value. On the other hand, the tube length should be chosen so that the arc can be ignited again and again even at the lowest mains voltage. If one assumes that the mains voltage fluctuates from z. B. 10%, the tube length that is connected to the transformer
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
<Desc / Clms Page number 3>
In Fig. 5 a circuit according to the invention is shown. Hiebei a transformer with a core formed from alloy sheet metal is designated with T, in which the magnetic induction z. B. 13,000 to 15,000. A variable capacitor is connected in series with the primary winding of the transformer, the capacity of which is selected to be so large that the operating current has the desired level.
V is the consuming device.
In the device according to the invention, the short-circuit current is a little greater than the full load current. The transformer is therefore insensitive to short circuits without further ado. On the other hand, idling is more dangerous. B. can occur as a result of a broken pipe. Due to the high saturation and the large no-load current, the transformer could be heated too much. Thanks to the fact that the no-load current is greater than the short-circuit current, it is easy to adequately protect the transformer by installing a fuse in the primary circuit.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit for feeding consumer appliances in which the ignition voltage is higher than the operating voltage, such as B. fluorescent tubes in which the supply takes place with the aid of a transformer and a series capacitor, characterized in that the capacitor is primarily connected upstream, while the transformer and the capacitor are dimensioned such that the no-load current leads the no-load voltage and so much more than the load current is that there is strong saturation of the transformer core when idling.