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Schaltung zum Parallelbetrieb mehrerer Gas- und Metalldampfentladungsröhren
Gas- und Metalldampfentladungsröhren, welche für Beleuchtung und Reklame hergestellt werden, müssen infolge ihrer negativen Spannungscharakteristik an Begrenzungswiderständen betrieben werden.
Da die Zündspannung dieser Röhren höher ist als ihre Brennspannung, müssen diese Widerstände im Be- trieb die Differenzspannung aufnehmen. Man kann zu diesem Zweck ohmsche (Wirk-) Widerstände ver- wenden. Diese in Serie mit den Entladungsröhren liegenden Widerstände haben jedoch den Nachteil, dass sie Wirkleistung aufnehmen, die in Wärme umgewandelt wird und verlorengeht. Zur Beseitigung dieses
Nachteiles werden im allgemeinen Blindwiderstände (Induktivitäten oder Kapazitäten) als Vorwiderstände verwendet, üblicherweise Drosseln. Diese verbrauchen zwar keine Wirkleistung, belasten jedoch das Netz und die stromführenden Leitungen mit einer Scheinleistung. Um diesem Übel abzuhelfen, muss mittels
Kapazitäten der induktive Blindstrom kompensiert werden, was einen an und fur sich sehr hohen Aufwand bedeutet.
Dieser steigt noch wesentlich, wenn die Zündspannung der Röhren höher ist als die Netzspan- nung, wie es bei den meisten Gas- und Metalldampfentladungsröhren der Fall ist.
Meistens werden in diesem Fall sogenannte Streufeldtransformatoren zum Betrieb der Röhren verwendet. Um mehrere Röhren zu betreiben, wird der Streufeldtransformator für eine Spannung von einigen tausend Volt ausgeführt und die in Serie geschalteten Röhren an die hohe Spannung angeschlossen. Dieser Transformator stellt an seiner sekundären Seite infolge seiner Streuinduktivität einen induktiven Blindwiderstand dar und begrenzt durch diesen den Entladungsstrom. Die auftretende Blindleistung verursacht einen ungünstigen Leistungsfaktor, welcher durch kapazitive Kompensation verbessert werden muss. Die Serienschaltung von Entladungsröhren hat obendrein den Nachteil, dass bei ausfall einer Entladungsröhre sämtliche andern in Serie befindlichen Röhren ebenfalls stromlos werden.
Es ist weiters die Verwendung eines Hochspannungstransformators bekannt, an welchen die Entladungsröhren über einen Serienkondensator angeschlossen werden. Diese Schaltung erlaubt den Anschluss mehrerer Entladungsröhren in Parallelschaltung an einen Transformator unter Verwendung von jeweils einem Serienkondensator pro Röhre, wodurch die Störanfälligkeit der Anlage vermindert wird, da keine so hohe Spannung wie bei der Serienschaltung von mehreren Systemen zur Anwendung kommen muss. Ein erheblicher Nachteil dieser Schaltung ist jedoch, dass die Kathoden der Entladungsröhren durch den bei jeder Periode des Wechselstroms auftretenden Ladestrom der Kondensatoren impulsweise stark überlastet werden. Ausserdem verursacht der jeweilige Aufladestrom ein unruhiges, flackerndes Brennen der Röhren.
Es ist auch schon bekannt, mit den Kondensatoren Drosseln in Serie zu schalten, so dass gleich der kapazitive mit dem induktiven Blindstrom kompensiert und der Aufladeimpuls der Kondensatoren abgeschwächt wird. Bei dieser Art der Schaltung wird wieder der Aufwand sehr gross, da zum Betrieb der Röhren eine höhere Spannung als die übliche Netzspannung verwendet werden muss und so auf jeden Fall noch ein Transformator dazukommt.
Erfindungsgemäss werden diese Mängel der bekannten Schaltungen dadurch behoben, dass an die Sekundärwicklung eines Transformators, welche als Streuinduktivität ausgebildet ist, Einheiten aus kapazitiven Blindwiderständen und den über sie betriebenen Entladungsröhren parallelgeschaltet sind. Das Wesentliche bei dieser Schaltung besteht darin, dass die Blindwiderstände sich zu gleichen Teilen auf die
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Kondensatoren und auf die Streuinduktivität des Transformators aufteilen. Dadurch wird es mit einfachen Mitteln-möglich, den Leistungsfaktor günstig zu halten ; die Schaltung braucht daher nicht noch getrennt kompensiert zu werden.
Da die induktive Wicklung des Transformators kapazitiv belastet wird, braucht bei dieser Schaltung der Transformator, im Gegensatz zu den Streufeldtransformatoren, wie sie bei den i Neonanlagen sonst verwendet werden, nur für die effektive Wirkleistung ausgelegt zu werden. Diese
Neontransformatoren müssen dagegen sowohl für die Wirk- als auch für die Blindleistung, welche bis zu 50% der Wirkleistung ausmachen kann, berechnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der induktive Blindstrom der Sekundärwicklung mit den an den Entladungsröhren in Serie befindlichen Kondensatoren so kompensiert sein, dass die Primärseite des Transformators nahezu blindstromfrei wird. Es können weiters je nach der Wirkleistung des Transfor- mators entsprechend viele Röhrensysteme parallel über Kondensatoren an die Streuinduktivität ange- schlossen werden, d. h. die Anlage ist beliebig vergrösserbar, wobei nur darauf geachtet werden muss, dass der induktive und der kapazitive Widerstand sich stets die Waage halten.
Als weiterer Vorteil der
Schaltung hat sich ergeben, dass unabhängig von der Länge der Entladungsröhren sich jeweils der gleiche Betriebsstrom für jedes Röhrensystem einstellt und dieser durch Veränderung der Streuinduktivität ge- meinsam für alle Entladungsröhren variiert werden kann, wobei auch in diesem Fall der Entladungsstrom bei sämtlichen parallelgeschalteten Systemen gleich bleibt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltung dargestellt. Hiebei ist die am Netz liegende Primärwicklung des Transformators mit 1, der Eisenkern mit 2 und die als Streuinduktivität ausgebildete Sekundärwicklung mit 3 bezeichnet. An der Sekundärwicklung 3 sind aus je einem kapazitiven Blindwiderstand 4 und einer Entladungsröhre 5 gebildete Einheiten parallel zueinander angeschlossen. Jede Entladungsröhre 5 wird dabei über den zugehörigen, mit ihr in Serie befindlichen kapazitiven Blindwiderstand 4 betrieben. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich ist, können bei entspre- chender Wirkleistung des Transformators beliebig viele solcher Einheiten aus kapazitiven Blindwiderstän- den 4 und den über sie betriebenen Entladungsröhren 5 parallelgeschaltet sein.
Der induktive Blindstrom der Sekundärwicklung 3 des Transformators kann dabei durch die mit den Entladungsröhren 5 in Serie be- findlichen Kondensatoren 4 so kompensiert sein, dass die Primärseite des Transformators nahezu blind- stromfrei ist.
PATENTANSPRÜCHE : . 1. Schaltung zum Parallelbetrieb mehrerer Gas- und Metalldampfentladungsröhren, dadurch ge- kennzeichnet, dass an die Sekundärwicklung (3) eines Transformators, welche als Streuinduktivität aus- gebildet ist, Einheiten aus kapazitiven Blindwiderständen (4) und den über sie betriebenen Entladungs- röhren (5) parallelgeschaltet sind.