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Vorrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Wechselstrom für gasgefüllte Leuchtröhren, z. B.
Neonröhren od. dgl.
Es ist bereits eine Vorrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Wechselstrom für Leuchtröhren, z. B. Neonröhren od. dgl., bekannt, bei welcher der Schwinganker eines üblichen Hammerunterbrechers unmittelbar vom Wechselfeld des die Leuchtröhre speisenden Hochspannungstransformators betätigt wird und den Hauptstrom vermittels eines in Serie zur Transformator-Primärwicklung geschalteten Unterbrecherkontaktes steuert. Mit Rücksicht darauf, dass sowohl das Wechselfeld des Transformators von dessen jeweiliger Belastung abhängig ist, als auch die starke mechanische Dämpfung der Ankerschwingungen die Ungleichheiten der Erregerstösse nicht auszugleichen vermag, ergeben sich auch unregelmässige Schwingungen des Ankers, was ein unruhiges flackerndes Aufleuchten der Leuchtröhre zur Folge hat.
Der im Hauptstromkreis gelegene Unterbrecherkontakt muss in der Ruhestellung geschlossen sein, damit die Vorrichtung beim Einschalten überhaupt in Tätigkeit tritt. Da weiters der Kontaktsehluss während eines Grossteiles jeder Ankerschwingung anhält, ist die Primärwicklung zur Erzielung einer grossen Selbstinduktion mit sehr vielen Windungen auszustatten, um das Entstehen von exzessiv hohen Strömen zu unterdrücken. Sowohl die hohe Selbstinduktion als auch das am Schluss der Ankerschwingungen langsam vor sich gehende Öffnen und Schliessen des Unterbrecherkontaktes begünstigen das Entstehen von Kontaktfunken und Lichtbogen, welche ebenfalls den Gleichgang der Vorrichtung beeinträchtigen und daher durch Überbruckungskondensatoren unmöglich gemacht werden mussten.
Es wurde weiters ein als Summer für Tonfrequenz oder Ticker verwendeter Unterbrecher vorgeschlagen, dessen Elektromagnet in einem eigenen Unterbrecherstromkreis angeordnet ist, dessen Schwinganker aber gleichzeitig die periodische Schaltung des Unterbreeherstromkreises und des Hauptstromkreises vornimmt. Abgesehen davon, dass der Schwinganker nur indirekt zur Wirkung kommt, indem er zwei je den beiden Kreisen angehörende Kontaktfedern betätigt, ist die bekannte Vorrichtung überdies bloss zur Verarbeitung ganz geringfügiger Leistungen, wie solche für Mess-und Signalzwecke gerade erforderlich sind, gedacht und ausgestaltet gewesen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nun eine Vorrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Wechselstrom für gasgefullte Leuchtröhren od. dgl., welche bei einfachster Bauart sämtliche Mängel der für diesen Zweck bekannten Vorrichtungen beseitigt, indem der Unterbrecher nach Art des letzterwähnten Summers als ein in einem eigenen Unterbrecherstromkreis gelegenes, aber den Hauptstromkreis steuerndes Relais ausgebildet ist, dessen beiden Kreisen angehörender Schwinganker gesonderte Kontakte zur periodischen Schaltung des Unterbrecher- und Hauptstromkreises trägt und aus einer frei schwingenden Zunge besteht.
Hiedurch ist es möglich, den Unterbrecher räumlich getrennt vom Hochspannungstransformator anzuordnen und die Hochspannungsleitung auf das geringste Ausmass herabzusetzen.
Auf der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 ein Schaltungssehema der Vorrichtung, Fig. 2 den Unterbrecher in Draufsicht, teilweise im Schnitt mit einem angeschalteten Hochspannungstransformator im Längsschnitt nach der ersten AusfÜhrungsform, Fig. 3 den schematisch gezeichneten Unterbrecher in Draufsicht bzw. im Schnitt nach der zweiten Ausführungsform, Fig. 4 die Unterbrecherzunge in Draufsicht und Fig. 5 in Seitenansicht, Fig. 6 veranschaulicht eine schematische Gesamtubersicht der dritten Ausführungsform im Sehaubild.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Wechselstrom für gasgefullte Leuchtröhren, z. B. Neonröhren od. dgl. nach den Fig. 1 und 2 besteht aus einem auf einer Grundplatte 1 angeordnetem Unterbrecher, der eine einseitig zwischen Backen 2 eingespannte, aber ansonsten frei schwingbare, federnde Ankerzunge 3, zweckmässig aus Stahlblech, aufweist.
Um nicht zu vermeidende Ungleichmässigkeiten in der Bearbeitung der Backen 2, insbesondere durch fehlerhafte Ausbildung der Ernten unschädlich zu machen, zufolge welcher sich beim Ausschlag der Ankerzunge 3 nach der einen und andern Seite verschiedene wirksame Längen und somit unreine Schwingungen ergeben würden, sind zwischen den Backen 2 der Ankerzunge 3 Einlagen 4 aus elastischem oder nachgiebigem Material vorgesehen.
Die Einlagen 4 legen sich beim Zusammenziehen der Backen 2 durch die Klemmschraube 5 gleichmässig satt an die Ankerzunge 3 an und halten deren Ende unverrückbar fest. Das eingespannte Ende der Ankerzunge 3 ist vermittels eines Leiterstücke 6 an die Klemme 7 des einen Speisekabels 8 angeschlossen.
In diesem Falle sind die Einlagen 4 vorteilhafterweise selbst aus einem Isolationsmaterial verfertigt, doch könnten für diesen Zweck auch neben den Einlagen 4 gesonderte Plättchen vorgesehen sein, welche die Ankerzunge 3 gegenüber den Backen 2 elektrisch isolieren. In der Nähe der Einspannstelle ist auf der Ankerzunge 3 ein starrer Hauptkontaktknopf 9 sowie weiters eine mit einem Kontaktknopf 10 versehene, federnde Unterbrecherzunge 11 befestigt, von denen dem Kontaktknopf 9 eine im Bock 12 der Grundplatte 1 verstellbare Kontaktschraube 13 zugeordnet ist, wogegen dem Kontaktknopf 10 der
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wird durch einen seitlich gegen ihr freies Ende wirkenden Elektromagnet 16 in Schwingungen versetzt, welcher einerseits durch die Leitung 17 an die Klemme 18 des andern Speisekabels 19,
anderseits über die Leitung 20 und den Bock 14 an die Kontaktschraube 15 angeschaltet ist. Der Elektromagnet 16 ist in einer solchen Entfernung von der Ankerzunge. 3 angeordnet, dass sie zwar frei ausschwingen, hiebei aber dem Pol doch nicht so nahe kommen kann, um an letzterem kleben zu bleiben.
Der zum Betriebe der Leuchtröhre erforderliche Hoehspannungtransformator, welcher zufolge der vom Unterbrecher hervorgerufenen Stromstösse und deren Kurvenform als Hochfrequenztrans- formator wirkt, ist in einem topfförmigen Gehäuse 21 eingeschlossen und besitzt einen am Deckel S starr befestigten, lamellierten Eisenkern 23, um den die als Röhrenspulen ausgebildete sekundäre Ober- spannungswicklung 24 und die primäre Unterspannungswieklung 25 konzentrisch angeordnet sind. Die Enden der Primärwicklung 25 sind durch den Deekel 22 des Transformatorgehäuses M Inndurchgeführt
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Sekundärwicklung 24 die Drähte der Leuchtröhre angeschlossen werden.
Die bei Niederfrequenztrans- formatoren wegen des hohen Verluststreufeldes abgelehnte aussenseitige Anordnung der Unterspannungsspule 25 zieht aber gerade bei einem Hochfrequenztransformator eine günstige Ausbildung des Streufeldes nach sich und erleichtert im übrigen auch die Zerlegbarkeit des Transformators. Da weiters die innenseitig gelegene Oberspannungsspule 24 eine kleinen Durchmesser erhält, lassen sieh einerseits die erforderlichen vielen tausend Windungen leichter maschinell wickeln als auf einem grossen Durchmesser, anderseits wird überdies eine wesentliche Ersparnis an Windungslänge des teueren, dünnen Drahtes erzielt.
Gemäss Fig. 3 weist der Unterbrecher ausser dem Hauptkontaktknopf 9 und der Kontaktschraube 13 auch auf der andern Seite der Ankerzunge einen Hauptkontaktknopf 9'und eine im Bocke 12'gelagerte Kontaktschraube 131 auf, von denen die letztere durch eine Leiterbrüeke 30 mit dem Bock 12 der Kontaktschrauber verbunden ist. Der Zweck dieser Anordnung ist, die Frequenz des zu erzeugenden Wechselstromes gegenüber der Vibrationsfrequenz der Ankerzunge 3 zu verdoppeln, da bei jeder halben Schwingung
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erzielt wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
In der Ruhestellung berührt die Unterbrecherzunge 11 ihre Kontaktschraube 15, was zur Folge hat, dass der durch Leiter 6, unteren Teil der Ankerzunge 3, Unterbrecherzunge 11, Kontaktschraube 15, Leitung 20, Elektromagnet 16 und Leitung 17 gebildete Unterbrecherstromkreis geschlossen an der Speiseleitung 8, 19 liegt, wogegen der im Primärstromkreis des Hochspannungstransformators eingeschaltete Hauptkontakt 9, 1. 3 unterbrochen ist.
Wird nun der Strom eingeschaltet, so bringt der erregte Elektromagnet 16 die Ankerzunge 3 zum Schwingen, wobei einerseits die Ankerzunge 3 in der Stellung a (Fig. 4) an die Kontaktschraube 13 anschlägt und der Primärstromkreis über Speisekabel 8, Leitung 6, unteren
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von der Kontaktschraube 15 abgehoben wird. Sobald die Ankerzunge-3 den Hauptkontakt 9. j sehliesst, hat sie aber noch nicht ihren vollen Ausschlag erzielt, vielmehr schwingt das oberhalb des Kontaktknopfes 9 befindliche freie Zungenende über die Stellung a in die äusserste Stellung a' (Fig. 4) weiter, bis dort durch die elastischen Kräfte der Ankerzunge die Umkehr der Bewegung erfolgt.
Während des Zeitraumes, in dem das freie Zungenende zwischen den Stellungen a und a'bis zur abermaligen Erreichung des Stellung a seine Eigenschwingung vollführt, herrscht am Hauptkontakt 9, z ein hoher
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schraube 18 trifft und sich auf mit grosser Geschwindigkeit von ihr wieder abhebt, wird einerseits das
Entstehen von Kontaktfunken hinangehalten, anderseits nur eine so kurze Berührung erzielt, als dies zum
Aufbau des magnetischen Feldes im Hochspannungstransformator 24, 25 gerade erforderlich ist.
Durch entsprechende Einregelung der Kontaktschraube 1.') und allenfalls der Kontaktschraube 15 kann man die Eigenschwingungszahl der Ankerzunge 3, sowie deren Amplitude und in weiterer Folge die Berührung- zeit und den Kontaktdruck des Hauptkontaktes 9, J3 auf den günstigsten Wert einstellen. Da die Ankerzunge 3 mit ihrer Eigenschwingungszahl frei schwingt, wird der Energieverbrauch zu ihrem Antriebe möglichst weitgehend verringert, weshalb der Unterbrecherstromkreis und die in ihm befindlichen Kontakte 10, 15 nur für geringe Ströme dimensioniert sein müssen.
Die zur Erzielung eines ruhigen Leuchten der Leuchtröhre notwendige Periodenzahl des Wechselstromes erfordert eine entsprechend hohe Schwingungszahl der Ankerfeder 3. Anderseits kann man aber die Periodenzahl nicht beliebig steigern, weil bei den hiebei sich ergebenden kurzen Kontaktberührungszeiten das magnetische Feld des Hochspannungstransformators 24, 2. 5 sich nicht genügend aufbauen könnte und überdies der Abstand der Kontakte wegen der kleinen Amplitude der Ankerzunge : J zu gering würde.
Um nun trotzdem für die gewünschte Schwingungszeit die Ankerfeder 3 möglichst kurz halten zu können, ist ihr Querschnitt an der Einspannstelle durch Anordnung eines Loches : 31 geschwächt (Fig. 5), weil die Schwingungsdauer von der Länge im direkten, von der Federstärke aber im umgekehrten Verhältnis abhängig ist. Zum gleichen Zweck könnte auf dem freien Ende der Ankerzunge 3 ein verschiebbares Gewicht vorgesehen sein.
Die überaus kurze Dauer der Stromimpulse, welche bei der periodischen Schliessung des Hauptkontaktes 9, 13 im Transformator : 24, 25 auftreten, ermöglicht die Primärwicklung 25 im Verhältnis zu bekannten Unterbrechen mit kleiner Selbstinduktion auszustatten, indem der Strom während der geringen Zeitdauer seiner Wirksamkeit nicht seinen vollen, den Widerständen im Primärkreis entsprechenden Wert erreichen kann. Infolge der kleinen Selbstinduktion wird aber auch die Funken-oder Lichtbogenbildung am Hauptkontakt 9, 1 : 3 unterbleiben, ohne dass Überbruckungskondensatoren vorgesehen sein müssen, falls die Vorrichtung durch niedergespannten Gleichstrom gespeist wird.
Soll die Vorrichtung an höhere Spannungen, z. B. übliche Netzspannungen, angeschlossen werden, so müssen sowohl der Unterbreeherkontakt 11, 15 wie auch der Hauptkontakt 9, 1. 3 durch je einen
Kondensator. 32 bzw. 3. 3 überbrückt sein, wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, wobei zum letzteren Kondensator-33 zweckmässig ein ohmscher Widerstand-M parallel geschaltet werden kann.
Die in Fig. 6 veranschaulichte dritte Ausführungsform ist für Anlagen mit grossen Beleuchtung- strecken geeignet. Soweit Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 vorliegt, werden nachfolgend des leichteren Verständnisses halber gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Elektro- magnet 16 ist durch einen zweispuligen Elektromagnet 60 ersetzt, vor dessen langgestrecktem Polsystem 61 ausser der Ankerzunge'3 noch zwei weitere, ebenfalls zwischen den Backen 2 eingespannte Ankerzungen. 3 a,
3 b spielen, welche zwar keine Unterbrecherzungen 11 tragen, ansonsten aber vollkommen gleich wie die Ankerzunge. 3 ausgebildet sind.
Die dem Hauptkontaktknopfe 9 o, 9 b der Ankerzungen. 3 a,.'1 b gegen- überliegenden Kontaktschrauben 1,) a, 13 b sind je über ein Verbindungskabel 27 a, 27 b mit der Primär- wicklung 25 a, 25 b von parallel zum Transformator 23, 24, 25 geschalteten Transformatoren 23 a, 24 a, 25 a und 23 b, 24 b, 25 b verbunden, wogegen das andere Ende der Primärwicklungen 25 a, 25 b an dem gemeinsamen Verbindungskabel 26 angeschlossen ist. Wird der Unterbrecherstromkreis geschlossen, so beginnen die Ankerzungen 3 a, ) b mit der Ankerzunge 3 gemeinsam mitzuschwingen, weil sie nahezu gleiche Eigenschwingungszahlen aufweisen.
Durch Verstellung der Kontaktschrauben 7. 3, 7. 3 a, 7-3 b können etwaige Abweichungen in dieser Hinsicht beseitigt und vollkommener Synchronismus aller Ankerzungen 3, 3 a, 3 b erzielt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Wechselstrom für gasgefüllte Leuchtröhren od. dgl. durch einen den Speisestrom formenden, elektromechanischen Unterbrecher, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Unterbrecher als ein in an sich bekannter Weise in einem eigenen Unterbrecherstrom- kreis gelegenes aber den Hauptstromkreis steuerndes Relais ausgebildet ist, dessen beiden Kreisen angehörender Schwinganker aus einer ihrer ganzen Länge nach freischwingenden federnden Zunge z. B. aus Stahlblech mit änderbarer Eigenschwingungszahl besteht.