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Einrichtung zur Regelung von elektrischen Weehselstrom-Bühnenbeleuehtungsanlagen.
In Bühnenbeleuchtungsanlagen ist es vielfach erwünscht, die Lichtstärke der Beleuchtung- einrichtungen in möglichst weiten Grenzen regeln zu können. Bisher hat man in Wechselstromanlagen zu diesem Zweck Regeltransformatoren verwendet. Die gestellte Regelaufgabe lässt sich durch dieses Mittel zwar lösen, jedoch sind die Regelapparate verhältnismässig umfangreich und schwer- fällig in der Bedienung.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist vorgeschlagen worden, gesteuerte Entladungs- strecken, insbesondere gittergesteuerte Quecksilberdampfentladungsgefässe für die Regelung zu ver- wenden. In Reihe mit dem Regelstromkreis wird eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule geschaltet, in deren Gleichstromkreis die steuerbaren Entladungsstrecken liegen. Je nach dem Grad I der Aussteuerung der Entladungsstrecken erzeugt die Drosselspule in dem Regelstromkreis einen mehr oder weniger grossen Spannungsabfall und ändert dadurch die der Beleuchtungsanlage zugeführte
Spannung.
Ein Nachteil dieser Regelanordnung besteht darin, dass der Regelbereich begrenzt ist und vor allen Dingen von der Grösse der Belastung abhängig ist ; denn der Spannungsabfall einer
Seriendrosselspule ist abhängig von der Grösse des den Transformator durchfliessenden Stromes.
Gegenstand der Erfindung ist eine ebenfalls mit steuerbaren Entladungsstrecken arbeitende
Regeleinrichtung, bei der der Nachteil des begrenzten und von der Belastung abhängigen Regelbereiches vermieden ist. Gemäss der Erfindung ist die Beleuchtungsanlage über gegensinnigparallel geschaltete Entladungsstrecken und eine mit diesen in Reihe geschaltete Drosselspule an die speisende Wechsel- stromquelle angeschlossen. Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, dass ausser den Entladungsgefässen nur Apparate mit verhältnismässig kleinen Abmessungen notwendig sind.
Wesentlich bei der Erfindung ist die mit den Entladungsgefässen in Reihe geschaltete Drosselspule, durch die bei teilausgesteuerten Entladungsstreeken Tonbildungen an den Beleuchtungskörpern ver- mieden werden. Erst durch diese Drosselspule wird es möglich, die in derartigen Anlagen bisher ver- wendeten Seriendrosselspulen, in deren Gleichstromkreis die Entladungsstrecken geschaltet waren, zu vermeiden. Die gemäss der Erfindung angewendete Drosselspule dient dazu, die bei Teilaussteuerung auftretenden hochfrequenten Ströme abzudrosseln, so dass im wesentlichen nur die Grundwelle des Wechselstromes der Beleuchtungsanlage zugeführt wird.
Die Drosselspule wird gemäss der Erfindung nach Art einer Hochfrequenzdrosselspule ausgebildet und derart bemessen, dass sie bei Vollast für die Grundwelle der Wechselspannung einen Spannungsabfall erzeugt, der kleiner ist als 10% der
Gesamtspannung.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die zur Drosselung der Oberwellen dienende Seriendrosselspule auch mit einer Sekundärwicklung ausgerüstet werden, an die die zu regelnden Beleuchtungsstromkreise angeschlossen sind. Die Drosselspule wirkt in diesem Falle als
Transformator, und die Induktivität des Transformators übernimmt die Drosselwirkung. Der Trans- formator kann dabei gegebenenfalls auch als Spartransformator ausgebildet sein. Diese Regel- anordnung bringt für die Entladungsgefässe eine wesentliche Verbilligung, weil der Stromkreis, in den die Entladungsstreeken geschaltet sind, für eine andere, u. zw. eine mehr oder weniger höhere Spannung bemessen werden kann als die Stromkreise, in denen die Beleuchtungskörper liegen.
Man kann beispiels- weise die Beleuehtungsstromkreise für eine Spannung von 120 Volt und die Stromkreise der Ent- ladungsstrecken für Spannungen in der Grössenordnung von 500-1000 Volt bemessen.
Bei grösseren Beleuchtungsanlagen ist es zweckmässig, mehrere Regelstromkreise zu verwenden und diesen je besondere Gruppen von steuerbaren Entladungsgefässen zuzuordnen. Je zwei zu einem
Stromkreis gehörige Entladungsgefässe in Antiparallelschaltung werden dabei zweckmässig mit der zugehörigen Drosselspule zu einem geschlossenen Apparat zusammengebaut, in dem auch die für die
Steuerung der Entladungsgefässe dienenden Einrichtungen, wie Gittertransformatoren u. dgl., unter- zubringen sind. Je nach der Grösse der Gesamtanlage können dann mehrere solcher Apparate zu einem geschlossenen Regelaggregat zusammengefasst werden.
Bei mehreren Regelstromkreisen kann entweder jedem Stromkreis ein Kathodenpaar zugeordnet werden, oder es werden mehrere Entladungsstrecken in einem gemeinsamen Entladungsgefäss mit gemeinsamer Kathode vereinigt. In diesem Falle können beispielsweise zwei dreianodige Gefässe in Antiparallelschaltung für drei getrennte Regelstromkreise verwendet werden. Die einander entsprechenden Gitterpaare sind dann unabhängig voneinander zu steuern. Die Gesamtanlage wird dadurch wesentlich vereinfacht und verbilligt.
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Eine weitere Vereinfachung der Regeleinrichtung kann bei einer grösseren Anzahl von Regel- stromkreisen dadurch erzielt werden, dass die Drosselspulen einen zusammenhängenden Eisenkörper erhalten. Wenn die Drosselspule keine Sekundärwicklung hat, so können die Spulen dabei auf einem gemeinsamen Eisenkern aufgewickelt werden. Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Beleuchtungsstromkreise in den Sekundärkreis der Drosselspule geschaltet sind, muss dagegen jeder
Drosselspule ein für sich geschlossener Eisenkreis zugeordnet werden, damit keine gegenseitige Be- einflussung der Stromkreise stattfindet.
Eine wesentliche Verbesserung der Beleuehtungsverhältnisse ergibt sieh, wenn die die Beleuchtungsanlagen steuernde Regeleinrichtung derart ausgebildet wird, dass die gesteuerten Gas-oder Dampfentladungsstrecken, welche in dem Beleuchtungsstromkreis liegen, mit voller Aussteuerung arbeiten, wenn den Beleuchtungskörpern eine ihrer vollen Lichtstärke entsprechende Spannung zugeführt wird.
Durch Versuche wurde nämlich festgestellt, dass eine Glühlampe bei Betrieb mit einer Spannungskurve von der Form, wie sie bei Teilaussteuerung von Gasentladungsgefässen vorhanden ist, bei hoher Temperatur des Glühfadens, also bei voller Beleuehtungsstärke, flimmert, während sie bei derselben Form der Spannungskurve bei niedriger Temperatur des Glühfadens nicht flimmert.
Eine Glühlampe ist also bei hoher Glühfadentemperatur wesentlich flimmerempfindlieher als bei niedriger Glühfadentemperatur. Wenn die Regeleinrichtung für die Beleuchtungsanlage gemäss der Erfindung derart ausgebildet ist, dass bei voller Beleuchtungsstärke auch mit voller Aussteuerung oder zumindest mit annähernd voller Aussteuerung der Entladungsgefässe gearbeitet wird, so ist flimmerfreier Betrieb im ganzen Bereich der Beleuchtungsstärke der Glühlampen zwischen 0 und 100% gewährleistet.
Von der beschriebenen Ausgestaltung der Regeleinrichtungen der Entladungsstreeken kann mit Vorteil auch für andere Beleuchtungsanlagen Gebrauch gemacht werden, bei denen die Beleuchtungskörper über steuerbare Gas-oder Dampfentladungsstrecken aus einer Wechselstromquelle mit einem Strom versorgt werden, der aus Stromimpulsen steuerbarer Zeitdauer besteht unabhängig davon, ob diese Impulse wechselnde oder gleiche Richtung haben.
Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist die Ausbildung der für die Steuerung der Entladungsstrecken verwendeten Hilfseinrichtungen. Diese müssen so ausgebildet sein, dass an den Steuergitter der für die Regelung verwendeten gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefässe schroff ansteigende Potentialänderungen erzeugt werden ; denn nur dann hat man die Gewähr, dass unabhängig von der Betriebsdauer der verwendeten Entladungsgefässe bei einer bestimmten Stellung der Steuerorgane stets der gleiche Aussteuerungsgrad erreicht wird. Auch beim Auswechseln eines verbrauchten Entladungsgefässes wird in dem Regelvorgang dann keine Störung eintreten.
Obwohl die Erfindung für Bühnenbeleuehtungsanlagen von besonderer Bedeutung ist, kann sie auch für die Regelung anderer Beleuchtungsanlagen, beispielsweise für Saalbeleuehtungsanlagen oder auch für Strassenbeleuehtungsanlagen, verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Regelung von elektrischen Wechselstrom-Buhnenbeleuchtungsanlagen mit Hilfe von Gas-oder Dampfentladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungskreise über gegensinnig parallel geschaltete Entladungsstrecken und eine mit diesen in Reihe geschaltete Drosselspule an die speisende Weehselstromquelle angeschlossen sind.