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Schaltungsanordnung für wechselstromgespeiste Niederspannungsgas-bzw. Dampfentladungsröhren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb und bzw. oder zur Inbetriebsetzung von wechselstromgespeisten Niederspannungsgas-bzw. Dampfentladungsröhren, deren Elektroden als Becher-,
Scheiben-, Stab-, Ringelektroden od. dgl. ausgebildet und mit einer Aktivierungsschicht versehen bzw. aktiviert sind.
Bei den bisher gebräuchlichen Niederspannungsgas- bzw. Dampfentladungsröhren werden die Elektro- den zur Zündung zunächst aufGlühtemperatur gebracht, wobei die bezügliche Heizkörper nach erfolgter
Zündung abgeschaltet werden. Diese Niederspannungsgas- bzw. Dampfendadungsröhren haben eine Zünd- spannung, die bei kalten Elektroden beträchtlich höher ist als die Scheitelspannung des Netzes. Auch wenn die Elektroden auf Glühtemperatur gebracht sind, ist die Spannung, die für die erste Zündung erforderlich ist, höher als der Scheitel der verfügbaren Wechselspannung. Um die erforderliche Zündspannung zu ge- währleisten, wird die für die Stabilisierung bzw.
Strombegrenzung der Entladungsröhre erforderliche Dros- sel herangezogen, wobei ein Schalter vorgesehen ist, bei dessen Öffnen infolge der Selbstinduktion der
Drosselspule ein Spannungsstoss entsteht, der im allgemeinen gross genug ist, um die Lampe zur Zündung zu bringen. Die Elektroden werden dann weiter durch den Entladungsstrom warm gehalten, wobei die Wiederzündspannung niedrig genug bleibt, um die Lampe ohne weitere Hilfsmittel brennen zu lassen. Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung, dass der Leistungsfaktor infolge der Benutzung einer Drosselspule nur etwa 0,5 beträgt. Um trotzdem mit einem guten Leistungsfaktor zu arbeiten, ist es bekanntgeworden, bei Verwendung mehrerer Lampen die Hälfte derselben mit einem Vorschaltgerät auszustatten, das aus einer in Serie mit einem Kondensator geschalteten Drosselspule besteht.
Die Selbstinduktion und die Kapazität werden hiebei so gewählt, dass der Strom die richtige Grösse annimmt und gegenüber der Netzspannung um ebensoviel in der Phase voreilt, wie der Strom der andern Hälfte der Anzahl Lampen in der Phase nacheilt. Darüber hinaus sind zur Gewährleistung der erforderlichen Zündspannung noch weitere Massnahmen bekanntgeworden, wie z. B. transformatorische Anordnungen und Resonanzschaltungen, die aber verhältnismässig kompliziert sind.
Wie erwähnt, liegt die erforderliche Zündspannung bei den bekannten Entladungslampen bei kalten Kathoden wesentlich höher als bei vorgeheizten Kathoden, weshalb Entladungslampen mit kalten Kathoden in der Praxis bisher keinen Eingang gefunden haben, zumal sie auch für den Niederspannungsbetrieb nicht geeignet waren. Es wurden jedoch bereits Entladungslampen vorgeschlagen, die auch ohne Anordnung von Glühkathoden für den Niederspannungsbereich geeignet sind, indem die Elektroden als Becher-, Scheiben-, Stab-, Ringelektroden od. dgl. ausgebildet und mit einer Aktivierungsschicht versehen bzw. aktiviert sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die sowohl eine sichere Zündung insbesondere der letztgenannten Entladungslampen als auch einen einwandfreien Betrieb bei hohem Leistungsfaktor bei Niederspannungen gewährleistet und überdies möglichst einfach sein soll.
Erfindungsgemäss ist in Reihe mit dem Niederspannungsgas- bzw. Dampfentladungsrohr in an sich bekannter Weise ein Kondensator und eine Hauptinduktivität verhältnismässig grossen Wertes geschaltet, der kapazitive Widerstand gleich bzw. angenähert gleich dem induktiven Widerstand, so dass die Reihenschaltung auf bzw. angenähert auf die Frequenz des speisenden Wechselstromes abgestimmt ist und zugleich
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die Strombegrenzung bzw. Stabilisierung des Entladevorganges bewirkt wird.
Zufolge der in bzw. angenähert in Resonanz befindlichen Serienschaltung ergibt sich nicht nur ein er- höhter Leistungsfaktor, sondern auch der Vorteil, dass im Zuge des Ausschwingvorganges höhere Span- nungsspitzen aufeinander folgen, die eine sichere Zündung vor der Inbetriebnahme gewährleisten. Für den
Fall, dass Kondensator und Induktivität genau auf Resonanz abgestimmt sind, ergibt sich eine Vielzahl von
Spannungsspitzen, die an sich nicht erforderlich sind und ausserdem den Zündvorgang verzögern. Aus die- sem Grunde ist es zweckmässig, die Anordnung nicht genau auf Resonanz abzustimmen.
Die Serienschaltung eines Kondensators und einer Induktivität und deren genaue bzw. angenäherte
Abstimmung auf die Frequenz des speisenden Wechselstromes ist für gewisse Lampen, vor allem auch für
Lampen mit Kaltkathoden, allerdings nur für Hochspannungsbetrieb, bekannt. Im Hinblick auf die man- nigfachen Nachteile der bekannten Lampen mit kalten Kathoden wurden auch Lampen mit Oxydkathoden zum Anschluss an Hochspannungsleitungen bekannt, bei denen die Kathode durch Entladung derart erhitzt wird, dass bei kleinen Energieverlusten eine genügende Elektronenemission möglich ist, wobei aber die
Heranziehung hoher Spannungen wesentlich war, wobei gleichfalls die erwähnte Reihenschaltung eines
Kondensators und einer Induktivität vorgesehen wurde. Als Träger der Oxyde wurden ausschliesslich Wen- deln verwendet.
In der erfindungsgemässen Schaltanordnung sind Entladungsröhren mit sogenannten"Kaltkathoden" vorgesehen, deren Elektroden als Becher-, Scheiben-, Stab-, Ringelektroden od. dgl. ausgebildet und mit einer Aktivierungsschicht versehen bzw. aktiviert sind. Abgesehen davon, dass es wenig aussichtsreich er- schien, sogenannte Kaltkathodenlampen, zu denen auch die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Röh- ren zählen, im Niederspannungsbereich betreiben zu können, hat es sich gezeigt, dass der erfindungsge- mäss angestrebte Niederspannungsbetrieb nicht mit jeder beliebigen Schaltung einwandfrei möglich ist, wohl aber mit einer Schaltung, die die oben angeführten Merkmale aufweist.
Vorteilhafterweise ist zur Zündung ein Thermoschalter, ein Thermorelais od. dgl. mit einem Ruhekontaktpaar vorgesehen, das parallel zur Niederspannungsgas-bzw. Dampfentladungsröhre und dessen Erreger-bzw. Heizwicklung in Reihe mit derselben geschaltet ist. Hiedurch wird der zur Zündung erforderliche Spannungsstoss bzw. die im Zuge des Abklingens erfolgenden Spannungsstösse beim Öffnen des die Entladungsröhre überbrückenden Kontaktes herbeigeführt.
Da der gesamte Strom sowohl im Zuge des Zündvorganges als auch während des Betriebes über die Erreger- bzw. Heizwicklung des Thermoschalters od. dgl. fliesst, ist diese relativ stark zu bemessen. Um die Erreger- bzw. Heizwicklung zu entlasten, ist zweckmässigerweise parallel zur Erreger-bzw. Heizwicklung des Thermoschalters od. dgl. zu deren Stromentlastung eine Parallelinduktivität, insbesondere eine Drossel geringerer Induktivität od. dgl., geschaltet. Hiedurch kann der Thermoschalter od. dgl. äusserst klein dimensioniert werden, wodurch sich nicht nur ein geringer Eigenverbrauch des Starters ergibt, sondern auch eine Erhöhung des Leistungsfaktors der gesamten Anordnung.
Mit den kleinen Dimensionen des Startschalters ist auch ein rasches Reaktionsvermögen desselben ermöglicht. Überdies ergibt sich eine weitgehende Unabhängigkeit der Schaltfunktion gegenüber Schwankungen der Netzspannung. Durch die zur Erreger-bzw. Heizwicklung parallelgeschaltete Induktivität ergibt sich auch eine Erhöhung der Gesamtinduktivität, wobei zweckmässigerweise diese aus der Hauptinduktivität und der Parallelinduktivität zusammengesetzte Induktivität mit dem Kondensator auf bzw. angenähert auf Resonanz abgestimmt ist..
Vorteilhafterweise bildet die parallel zur Erregerwicklung des Thermoschalters od. dgl. angeordnete Parallelinduktivität einen Teil der Hauptinduktivität und ist auf dem gleichen Eisenkern wie diese angeordnet. Hiedurch weist die Anordnung nur eine einzige Drossel auf, wobei die Erreger- bzw. Heizwicklung an einer Anzapfung derselben liegt.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Parallelinduktivität als Sekundärwicklung eines Transformators ausgebildet, dessen Primärwicklung die Hauptinduktivität bildet.
Um unabhängig von der für den Betrieb der Röhre erforderlichen Induktivität eine möglichst hohe Zündspannung zu erzielen, ist vorteilhafterweise in Reihe mit der Hauptinduktivität eine Zusatzinduktivität vorgesehen, die nach erfolgter Zündung mittels eines von einem Bimetallrelais, Thermorelais od. dgl. betätigbaren Arbeitskontaktes kurzschliessbar ist, wobei die Erregerwicklung des Thermorelais od. dgl. in die Reihenschaltung aufgenommen ist. Auch bei dieser Anordnung wird die Summe der Induktivitäten der Hauptinduktivität und der Parallelinduktivität derart gewählt, dass zusammen mit der in Reihe geschalteten Kapazität eine Resonanzabstimmung bzw. eine angenäherte Resonanzabstimmung herbeigeführt wird.
Um eine weitere Herabsetzung der für die Anordnung erforderlichen Einzelteile zu erzielen, ist zweckmässigerweise sowohl für den Zündkontakt als auch für den die Zusatzinduktivität nach erfolgter Zündung kurzschliessenden Arbeitskontakt eine gemeinsame Erreger- bzw. Heizwicklung vorgesehen und sind die
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