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Vorschaltgerät für Gas-und/oder Dampfentladungsröhren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät für Gas-und/oder Dampfentladungsröhren, das mit einer in einem Gehäuse konstanten Querschnitts angeordneten Drosselspule mit einer Haupt-und einer Hilfswicklung versehen ist, die beim Betrieb in Reihe miteinander, mit einem Kondensator und mit zwei Glühelektroden der Röhre derart an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind, dass die Röhre durch die Reihenschaltung des Kondensators und der Hilfswicklung überbrückt ist.
Wünscht man bei ungeändertem Gehäusequerschnitt, die Scheinleistung der Drosselspule zu erhöhen, so können Schwierigkeiten auftreten.
Bei einem gegebenen Wert der verwendeten magnetischen Induktion, der Stromdichte und der Füllfaktoren des magnetischen und Stromleitungs-Materials ist die je Volumeneinheit des Gehäuses untergebrachte Leistung im wesentlichen konstant.
Wünscht man daher bei ungeändertem Gehäusequerschnitt die Leistung zu erhöhen, so wird die Drosselspule länger und demzufolge ihre Induktivität grösser. Im normalen Fall, bei dem die Speisespannung ungeändert bleibt, muss die Induktivität jedoch gerade kleiner werden, um mehr Strom durchzulassen. Wenn hiebei die Wicklungen nicht mehr näher zueinander angeordnet werden konnten, musste bisher der Gehäusequerschnitt vergrössert werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diesem Übelstand abzuhelfen.
Nach der Erfindung ist die Belastung des Gehäusequerschnitts grösser als 8 < x VA/cm ! und ist jede der Wicklungen in zwei miteinander in Reihe geschaltete Abschnitte derart aufgeteilt, dass je ein Abschnitt beider Wicklungen auf einem gemeinsamen Kernteil und die andern Abschnitte je auf verschiedenen Kernteilen zu beiden Seiten des gemeinsamen Kernteiles angeordnet sind, in dem Sinne, dass
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in welcher Formel a) das durch das Volumen der Wicklungen geteilte Volumen des Wickeldrahtes ist : i) die Durchschnittsstromdichte in A/mmn b) das Volumen des magnetischen Materials, geteilt durch das um das Volumen der Wicklungen ver- ringerte Innenvolumen des die Drosselspule umhüllenden Gehäuses, und
B) die magnetische Induktion in Gauss-Einheiten im Kern.
Es hat sich gezeigt, dass die erwähnte Grenze bei den doppelten Drosselspulen der genannten Art bei
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abweichenden Belastungen sollen diese mit dem Korrekturfaktor a multipliziert werden.
Beim Leerlauf (bei noch nicht gezündeter Röhre) heben sich die auf dem gleichen Kernteil angeordneten Abschnitte der Haupt- und Hilfswicklung praktisch auf.
Durch Anordnung dieser Abschnitte zwischen den auf verschiedenen Kernteilen angeordneten Wicklungsabschnitten, wird die Induktivität beim Leerlauf bei gleicher Konstruktionslänge aus zwei Gründen
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verringert. Erstens ist ein bestimmtes Volumen mit sich magnetisch aufhebenden Windungen besetzt und zweitens ist hiedurch das Volumen der Induktivität liefernden Windungen kleiner.
Wenn die Wicklungsabschnitte, die auf dem gemeinsamen Kernteil angeordnet sind, wie übereinan- der angeordnete Zylinderspulen ausgebildet sind, ist es zu bevorzugen, dass die obere Spule ein Abschnitt der Hilfswicklung ist. Dies fördert die Wärmeabgabe.
Vorzugsweise bestehen die Joche der Drosselspule aus Lamellen, die senkrecht zur Ebene durch die
Längsachsen des Kerns und des betreffenden Joches stehen. Diese Jochkonstruktion ist sehr einfach und billig, verursacht jedoch meistens starke Wirbelstromverluste. In Kombination mit der Spulenkonstruktion nach der Erfindung werden diese Verluste jedoch ziemlich klein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In Fig.1 ist das Bild der verwendeten
Schaltung, in Fig. 2 ein Längs- und in Fig. 3 ein Querschnitt der Drosselspule mit Gehäuse dargestellt.
In Fig. l sind mit l und 2 die Pole einer Wechselstromquelle bezeichnet, mit denen beim Betrieb die Reihenschaltung einer zweiteiligen Hauptwicklung 3,4 einer Drosselspule 5, einer Glühelektrode 6 einer Gas-und/oder Dampfentladungsröhre 7, z. B. einer Niederdruckquecksilberdampfentladungsröhre mit fluoreszierender Wandbedeckung, einer zweiteiligen Hilfswicklung 8,9 der Drosselspule 5, eines
Kondensators 10 und einer zweiten Glühelektrode 11 der Röhre 7 verbunden ist.
Beim Anschliessen fliesst durch die Glühelektrode 6 und 11 ein im wesentlichen durch die Induktivitätund die Kapazität des Stromkreises bestimmter Strom, der die Elektroden auf Emissionstemperatur erhitzt. Diese Impedanzen sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich an der Röhre eine die Speisespannung übersteigende Spannung ergibt, die genügend gross ist, um die Röhre mit den emittierenden Elektroden zu zünden, jedoch zu klein ist, um dies schon bei kalten Elektroden zu bewerkstelligen. In diesem Zustand durchläuft der Leerlaufstrom die beiden Wicklungen in entgegengesetztem Sinne.
Im brennenden Zustand der Röhre wirken die Wicklungen der Drosselspule als stabilisierende Impedanz der Röhre, der Kondensator sorgt für die Verbesserung des Leistungsfaktors der Anlage und die Hilfs- Wicklung verhütet ausserdem, dass der Kondensator sich unmittelbar über die Röhre entladen kann. Selbstverständlich besteht in diesem Zustand zwischen den Strömen durch die Wicklungen eine beträchtliche Phasenverschiebung.
Die Drosselspule und gewünschtenfalls auch der Kondensator sind in einem dosenförmigen Gehäuse angeordnet. Bei einem gegebenen Querschnitt des Gehäuses ist die Gesamtlänge der Drosselspule im we- sentlichenproportional der aufgenommenen Scheinleistung VA der Drosselspule. Je grösser diese Leistung, um so länger die Drosselspule und zugleich desto grösser deren Induktivität bei der üblichen Anordnung der Wicklungen nebeneinander auf dem Kern. Im normalen Fall gleichbleibender Speisespannung ist jedoch mit zunehmender Leistung eine abnehmende Induktivität erforderlich. Bisher musste dieses Erfordernis beim Überschreiten der schon erwähnten Belastung durch Vergrösserung des Gehäusequerschnitts erfüllt werden, um eine kürzere Drosselspule zu erhalten.
Die Erfindung ermöglicht eine längere Bauform der Drosselspule und die Vergrösserung der bisher begrenzten auf den Gehäusequerschnitt bezogenen Belastung durch den Ersatz der ursprünglichen Haupt- und Hilfswicklung durch die kleineren Wicklungen 3 und 9, die beiderseits zusätzlicher Wicklungen 4und 8 angeordnet werden. wobei die Wicklungen 4 und 8 übereinander angeordnet und so geschaltet sind, dass die von diesen Wicklungen erzeugten Flüsse sich im Leerlauf im wesentlichen aufheben.
In den Fig. 2 und 3 ist der konstruktive Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Drosselspule dargestellt.
Auf einem durch einen Luftspalt 51 unterbrochenen, aus geraden Blechstreifen bestehenden Kern 50, sind die Abschnitte 3 und 4 der Hauptwicklung und die Abschnitte 8 und 9 der Hilfswicklung derart angeordnet, dass die Abschnitte- 4 und 8 übereinander und die Abschnitte 3 und 9 auf beiden Seiten der Abschnitte 4, 8 liegen.
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Nach der Zündung der Röhre betrug der Strom durch die Hauptwicklung 490, durch den Kondensator 600 und durch die Röhre 885 mA, wobei an jeder der gesamten Haupt- und Hilfswicklungen 190, an der Röhre 102 und am Kondensator 238 V auftrat.
Die Wicklungen 3und 9 hatten je 655 Windungen aus Kupferdraht von 0, 4 mm Durchmesser und die Wicklungen 4 und 8 je 1450 Windungen aus Kupferdraht von 0, 45 mm Durchmesser. Die Wicklungen waren auf einem den Kern umgebenden Spulenkörper von 15, 5 x 22 mm Innenquerschnitt und 0, 5 mm Wandstärke aufgewickelt. Die Wickelhöhe war 7 mm und die Länge der Spulen 3 und 9 je 35 mm und diejenige der Spulen 4 und 8 je 162 mm.
Der Kern 50 bestand aus 15, insgesamt 256 mm langen Blechstreifen von 1 x 21, 5 mm Querschnitt aus Eisen mit einer Verlustziffer von 4 W/kg bei 10. 000 Gauss. Der Luftspalt 51 war 1, 5 mm lang. Jedes der Joche bestand aus drei Eisenblechstreiren von 1 x 28 x 260 mm. Das aus Stahl von 0, 8 mm Stärke bestehende Gehäuse hatte einen Innenquerschnitt von 44 x 37 mm.
Die Scheinleistung betrug 190 V x 0, 49 A + 190 V x 0, 6 A = 207 VA. Demzufolge war der Querschnitt des Gehäuses mit 12, 7 VAl cmz belastet.
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und die Faktoren a und b 0, 35 bzw. 0, 75, so dass der Wert von a etwa 1 war.
Der Strom durch die Hauptwicklung, der mit der Speisespannung im wesentlichen in Phase ist, ist als Resultierende des nacheilenden Röhrenstromes und des voreilenden Kondensatorstromes der kleinste aller Ströme. Um eine gute Wärmeabgabe zu erreichen, ist die Wicklung 8 der Hilfswicklung mit dem grösseren Strom auf der Wicklung 4 angeordnet und nicht umgekehrt.
Zwischen den Wicklungen 3 und 9 tritt ein magnetisches Streufeld auf, das sich quer durch die Jochstreifen 52,53, 54 und 55 erstreckt und hiebei Wirbelstromverluste verursachen könnte. Weil die Wicklungen 3 und 9 jedoch nicht unmittelbar nebeneinanderliegen, sind die Feldstärke und die Verluste klein.
Die Gesamtverluste der Drosselspule betrugen etwa 24 W, was bei der vorliegenden Drosselspule einen sehr annehmbaren Wert darstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorschaltgerät für Gas-und/oder Dampfentladungsröhren, versehen mit einer in einem Gehäuse konstanten Querschnitts angeordneten Drosselspule mit einer Haupt- und einer Hilfswicklung, die beim Betrieb in Reihe miteinander, mit einem Kondensator und mit zwei Glühelektroden der Röhre an eine Wechselstromquelle derart angeschlossen sind, dass die Röhre durch die Reihenschaltung des Kondensators und der Hilfswicklung überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Gehäusequerschnittes grösser ist als 8 < x VA/cm und jede der Wicklungen in zwei miteinander in Reihe geschaltete Abschnitte aufgeteilt ist, derart, dass je ein Abschnitt beider Wicklungen auf einem gemeinsamen Kernteil der Drosselspule und die andern Abschnitte je auf verschiedenen Kernteilen,
zu beiden Seiten des gemeinsamen Kernteiles, angeordnet sind, in dem Sinne, dass
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in welcher Formel a das durch das Volumen der Wicklungen geteilte Volumen des Wickeldrahtes ist, i die Durchschnittsstromdichte in A/mm !, b das Volumen des magnetischen Materials, geteilt durch das um das Volumen der Wicklungen verringerte Innenvolumen des die Drosselspule umhüllenden Gehäuses, undB die magnetische Induktion in Gauss-Einheiten im Kern der Drosselspule.