Verfahren zum Zünden einer Gasentladungsröhre und elektromagnetischer Zündschalter zur Durchführung dieses Verfahrens. Gasentladungsröhren werden oft von einer Stromquelle gespeist, deren Spannung zum Brennen der Röhre hinreichend, jedoch zum Zünden der Röhre unzulänglich ist.
Unter Grasentladungsröhren sind im vorliegenden Fall nicht nur Röhren zu verstehen, die mit einem oder mehreren Gasen gefüllt sind, son dern auch Röhren, die eine Dampffüllung oder ein Gasdampfgemisch enthalten. Um die Röhre in Betrieb zu setzen ', wird häufig ein Zündschalter verwendet, der die Röhre über wenigstens eine Glühelektrode derselben kurz- ,schliesst. Infolge desKurzsehlussstromes wird die Glühelektrode vorgeheizt, während beim Öffnen des Schalters noch eine zusätzliche Spannung in einer in der Zuführungsleitung der Röhre enthaltenen Selbstinduktion erzeugt wird.
Sowohl die Vorheizung als auch die zusätzliche Spannung erleichtern die Zün dung der Röhre. Wenn die Röhre beim erst maligen Öffnen des Schalters sich weigert, züi zünden, repetiert der Schalter so lange, bis die Zündbedingungen erfüllt sind.
Der wichtigste Vertreter der vorerwähnten Gasentladungsröhren ist die Niederdruck- Quecksilberdampfentladungsröhre mit Fluo- reszenzwand. Als Zündsehalter wird in der Regel ein thermiseher Bimetallschalter ver wendet, bei dem als Heizelement eine Glimm- entladung oder ein Widerstand verwendet wird. Der Gliminentladungssehalter ist der üblichste.
Der Widerstandsschalter findet nur bei Gleiehstromanlagen und bei schwer zün- C denden (sehr langen oder bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen verwendeten) Röh ren Anwendung. Vorrichtungen mit thermi- sehen Schaltern weisen den Nachteil auf, dass die Zündung der Röhre einige Sekunden be- anspracht. Bei Weehselstromanlagen ist der Wert der zusätzlichen Spannung nicht kon stant; wenn der Schalter z.
B. gerade im'Null- durehgang des Stromes unterbricht, so ist die erzeugte zusätzliche Spannung Null. Der Schalter muss dann repetieren, wodurch eine weitere Zündverzögerung entsteht.
Man hat versucht, diese Nachteile durch Verwendung eines Schaltmechanismus zu be seitigen, der eine viel geringere Trägheit hat und synchron mit der Frequenz der Speise spannung arbeiten kann, z. B. eines elektro magnetischen Schalters.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Zünden einer Gasentladun-s- röhre, die in Reihe mit einer eine Selbstinduk tion enthaltenden Vorsehaltimpedanz gesehal- tet, durch einen elektromagnetischen Schalter überbrückt und mit wenigstens einer Glüh- elektrode versehen ist, die im Überbrilekungs- stromzweig aufgenommen ist, wobei die Er- regerwieklung des Schalters parallel zu den Kontakten dieses Schalters geschaltet ist.
Im nichterregten Zustand ist dieser geöffnet, das heisst die Kontakte berühren einander nicht. )Yenn die Vorrichtung unter Spannung -e <B>n</B> ZD setzt wird, wird die Erregerwicklung von Strom durchilossen, wodurch der Schalter ge schlossen wird und ein stärkerer Strom den Überbrückungsstromzweig und die in Reihe mit der Entladungsröhre geschaltete Selbst induktion durehfliesst. Infolge des Sehliessens des Schalters wird jedoch die Erregerwick lung kurzgeschlossen, so dass der Schalter sich wieder öffnet.
Infolgedessen wird in der Selbstinduktion ein Spannungsstoss entwik- kelt, der die, Röhre zu zünden versucht. Er folgt diese Zündung nicht sofort, so, wieder holt sich das Schliessen und Öffnen des Schalters. Es wird dafür gesorgt, dass nach Zündung der Entladungsröhre der Schalt vorgang sich nicht weiter wiederholt. Dies ist dadurch erzielbar, dass der Schalter derart ausgebildet wird, dass die Brennspann-ung der Entladungsröhre nicht zulängliel-i ist, um den Schalter zu schliessen.
Diese mit einem elektromagnetisellen Schal ter versehenen Vorrichtungen haben bisher ernstliche Nachteile aufgewiesen. Oft zünden die, Entladungsröhren nicht oder nur sehr träge; wenn sie hingegen schnell zünden, er gibt es sieh, dass dies zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Entladungsröhren Ver anlassung gibt.
Die Erfindung bezweckt, dieses Zündver- fahren zu verbessern.
Gemäss der Erfindung wird der Schalter derart dem Heizkreis der Glühelektrode an- gepasst, dass die Schaltperiode (das heisst die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgen- den Schliessvorgängen des Schalters) kürzer als<B>0,1</B> Sekunden ist, und die Klebezeit des Schalters (das heisst die Dauer der gegensei tigen Berührung der Kontakte) einen so grossen Teil der Schaltperiode beträgt, dass der effektive Aufheizstrom der Glühelektrode mehr als das 0,8fache (vorzugsweise mehr als das lfache) des Betriebsstromes der Röhre beträgt.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bei einem verhältnismässig schnell wie derholenden Schalter durch die geschilderte Anpassung der Klebezeit des Schalters einen sehr starken Vorheizstrom durch die<B>Glüh-</B> elektrode (n) zu erzielen.
Infolge der ver hältnismässig kurzen Sehaltperiode wird be wirkt, dass der Schalter die Röhre mit kurzen Intervallen zu zünden traehtet. Wegen der verhältnismässi- langen Klebezeit durchfliesst während eines grossen Teils der Sehaltperiode ein starker Strom die Glühelektrode, so dass eine schnelle Erwärmung der Glühelektrode erzielt wird.
Man wird selbstverständlieli trachten, die erwähnte effektive Stromstärke so weit wie, möglich züi steigern -Lind bedeu tend grösser als den Betriebsstrom zu machen, um die Glühelektrode mögliehst schnell auf Emissionstemperatur zu bringen.
Eingehende Untersuehungen haben erge ben, dass bei den bekannten VorAehtangen der Schalter so schnell öffnete, dass die Vor- heizLing der Glühelektrode ui17iilänglieh war, so dass die Röhre, wenn sie zündete, mit prak tisch kalten Elektroden in Betrieb gesetzt wurde, was den Rüeh-gang der Lebensdauer der Röhre erklären kann.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen elektromagnetischen Zündschalter zur Durehführung des erfindungs.gemässen Zünd- verfahrens.
Dieser Schalter weist, gemäss der Erfin dung, das Merkmal auf, dass er derart aus gebildet ist, dass seine Schaltperiode, bei Gleichstrom gemessen, kürzer als<B>0,1</B> Sekun den ist und seine Klebezeit mehr als 35/00' dieser Sehaltperiode beträgt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in der beiliegenden Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erlän- tert, und zwar zeigen: Fig. <B>1</B> und 2 zwei Seitenansichten eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Schalters und Fig. <B>3</B> bis<B>5</B> die Schaltung dieses Schalters mit einer Gasentladungsröhre.
Der Magnetkreis des in Fig. <B>1</B> und 2 dar gestellten Schalters besteht aus einem Kern<B>1,</B> einem aus zwei Teilen 2 und<B>3</B> bestehenden Joch und dem Anker 4. Zwischen dem Joeh- teil <B>3</B> und dem Kein<B>1</B> ist ein Luftspalt gleichbleibender Breite vorgesehen. Der An ker 4 ist an einer Blattfeder<B>5</B> befestigt, die zwischen den sieh überlappenden Jochteilen 2 und<B>3</B> geklemmt ist. Der Anker 4 ist in einer Öffnung des Teils<B>3</B> angebracht und er streckt sieh durch diese in Riehtung des Ker nes. Die Feder<B>5</B> trägt an ihrem freien Ende einen Kontakt<B>6,</B> der einen Gegenkontakt<B>7</B> berühren kann.
Dieser Gegenkontakt ist an einer Verlängerung des Joehteils 2 unter Zwi- sehenfügung eines Distanzstüekes <B>8</B> aus Iso lierstoff bef estigt. Am Joehteil <B>3</B> ist ein recht winklig gebogener Draht<B>9</B> befestigt. Die Feder<B>5</B> liegt gegen den waagreeliten Teil dieses Drahtes an. Der Kern<B>1</B> ist von einer Magnetspule<B>10</B> umgeben, die parallel züi den Kontakten<B>6</B> und<B>7</B> geschaltet ist.
Diese Kontakte berühren einander nicht im uner- regten Zustand des Relais. Die Anschlusskon- takte des Relais sind mit<B>11</B> und 12 bezeichnet. Dieses Relais hatte in einem bestimmten Fall die folgenden Eigenschaften: Kernbemessung:<B>8</B> X<B>8</B> X 21 mm. Ankerbemessung: Durchmesser<B>2,5,</B> Höhe 4 mm.
Joehteil <B>3:</B> Stärke<B>1</B> mm, Breite 20 mm mit einer Öffnung von<B>3</B> mm Durchmesser zum Durchlassen des Ankers. Die Tombak- feder <B>5</B> hatte eine Stärke von 0,2 mm und eine Breite von<B>3</B> mm. In ihrem waagreehten Teil war der Anker in einem Abstand von <B>16</B> mm und der Kontakt<B>6</B> in einem Abstand von<B>25</B> mm vom senkrechten Teil der Feder angeordnet. Die Magnetwieklung hatte<B>17 000</B> Windungen aus emailliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 40 u. Der<B>Ab-</B> stand zwischen den Kontakten<B>6</B> und<B>7</B> be trug in unerregtem Zustand<B>1</B> mm.
Die Grösse des festen Luftspaltes zwischen dem Joehteil <B>3</B> und dem Kern<B>1</B> war<B>1,15</B> mm, derjenige zwischen dem Anker 4 und dem Kern<B>0,9</B> mm. Am freien Ende des Kernes war eine Mes singfolie<B>13</B> mit einer Stärke von<B>50</B> y ange bracht. Unter diesen Umständen wies das Relais eine Selbstinduktion von 22 H und einen Widerstand von 12<B>000</B> Ohm auf. Der Anziehstroni bei Gleichstrom war im Augen blick, da die Kontakte sich schliessen,<B>8</B> mA. Das geschlossene Relais öffnete sieh bei Er- niedrigung des Stromes durch die Wieklung bis auf<B>1</B> mA.
Die magnetische Energie der Selbstinduktion ruft bei geschlossenen Kon takten einen Strom durch die Wicklung her vor und versucht, den Anker im angezogenen Zustand zu halten, während einer Zeit, die als elektromagnetisehe Klebezeit bezeichnetwird und L/R ln <B>p =</B> 22/12<B>000</B> ln 8il Sek. == 4 mSek. beträgt, wobei<B>p</B> das Verhältnis zwischen dem erwähnten Anziehstrom und Abfallstrom dar stellt.
Die Gesamtklebezeit betrug<B>6</B> mSek., so dass der Massenwirkung des Ankers eine, mechanische Klebezeit von 2 mSek. zugesehrie- ben werden kann. Das Relais schaltete bei einer Gleichspannung von 220 Volt 82mal pro Sekunde. Die Sehaltperiode betrug so mit in diesem Fall 12,2 mSek., also weniger, als<B>0,1</B> Sek., und die Gesamtklebezeit 49% dieser Schaltperiode.
Fig. <B>3</B> stellt die Schaltung des beschrie benen Schalters mit einer durch Wechsel strom zu speisenden Gasentladungsröhre dar. In dieser Figur sind die, Selbstinduktion der Magnetspule und etwaige andere Selbstinduk tionen, die in dem von der Magnetspule und den parallel zu dieser geschalteten Kontakten <B>6</B> und<B>7</B> gebildeten Kreis vorhanden sind, mit 14 bezeichnet;<B>15</B> stellt den Widerstand der Magnetspule und etwaige andere Wider stände dar, die im erwähnten Kreis vorkom men. Die Feder, welche die Kontakte offen zu halten versucht, ist mit<B>16</B> bezeichnet und stellt schematisch die Wirkungsweise der Blattfeder<B>5</B> in Ficr. <B>1</B> und 2 dar.
Der Schalter ist an den Glühelektroden<B>17</B> und<B>18</B> der Gas- entladungsröhre <B>19</B> angeschlossen, die über eine Drosselspule 20 von 1,2 H bzw. über einen Schalter 21 an eine Weehselstromquelle 22 von 220 Volt und<B>50</B> Ilz angeschlossen %verden konnten. Die Röhre hatte eine Länge von 120 cm, einen Innendurehmesser von <B>35</B> mm und war mit Ar unter einem Druck von 2 mm gefüllt.
Die Brennspannung dieser Röhre betrug<B>105</B> Volt, der Betriebsstrom 420 mA bei einer Energieaufnahme von 40 Watt, Diese Röhre zündete nach<B>0,1</B> Sekunden; während dieser Zeit durchfliesst ein Heiz- stroin von<B>790</B> mA, also bedeutend mehr als der Betriebsstrom, die Glühelektroden<B>17</B> und <B>1.8.</B> Der Widerstand des Heizkreises betrug etwa<B>90</B> Ohm. Der Schalter schaltete hierbei mit einer Frequenz von<B>50</B> pro Sekunde. Die Schaltperiode betrug somit 20 mSek. -Lind die Klebezeit<B>0,3</B> Perioden des Speisewechsel stromes.
Dies bedeutet, dass während des Ge- schlossenseins der Kontaktgabe ein effektiver Strom von 1,45<B>A</B> den Heizkreis<B>20-17-7-6-18</B> durchsetzte. Diese bemerkenswerte Tatsache ist der günstigen Anpassung der Klebezeit des Schalters an die im Heizkreis auftreten den Einschaltvorgänge zu verdanken. Es sei bemerkt, dass der stationäre Heizstrom bei konstant geschlossenen Kontakten<B>6</B> und<B>7,</B> also ohne Unterbrechungen, nur<B>0,66 A</B> be trug.
Wenn der Schalter durch. das übliche Glimmlichtbimetallrelais ersetzt wurde, zün dete die Röhre durchschnittlich nach<B>5</B> Sek., wobei die Spannung der Stromquelle von 220 bis zu<B>275</B> Volt erhöht werden musste.
Die Faktoren L, R und<B>p,</B> welche die elek tromagnetische Klebezeit des Schalters fest legen, können leiel'it geändert werden. Durch Weglassen der Schicht<B>13</B> auf dem Kern und Änderung des Luftspaltes zwischen Joch und Kern in<B>1,5</B> mm wurde die Selbstinduktion des Kreises des zusätzlichen Stromes (Klebe kreis)<B>6, 7,</B> 14,<B>15</B> auf<B>25</B> H, der Anziehstrom auf<B>10</B> niA und der Freigabestrom auf<B>0,1</B> mA gebracht.
Die elektromagnetische Klebezeit betrug dabei<B>10</B> mSek., die Gesamtklebezeit 12 mSek., der Heizstrom<B>0,72 A,</B> und das Relais schaltete mit einer Frequenz von 331/,- mal pro Sek-Linde, was eine Sehaltperiode von <B>30</B> mSek. und eine Klebezeit von 40<B>7,</B> dieser Schaltperiode bedeutet. Die Röhre zündet in diesem Fall nach 0,4 bis<B>0,8</B> Sek., also, durch schnittlich nach<B>0,6</B> Sek.
Es sei bemerkt, dass dieser Schalter bei Gleichstrom eine Schalt periode von<B>13,5</B> inSek. aufwies, Bei ÄnderLing des Widerstandes<B>15</B> bis zu <B>218 500</B> Ohm, des Luftspaltes zwischen Loch und Kern, auf <B>2,5</B> mm und Anordnung der Schicht<B>13</B> von<B>50</B> /,t auf dein Kern, wurde eine Selbstinduktion 14 voll<B>17</B> H, ein Anzieh- strom von<B>6,25</B> mA, ein Freigabestroni von <B>5,75</B> mA,
eine elektromagnetisehe Klebezeit von praktiseh Null und eine Gesamtklebezeit von 2 inSek. erzielt, Der Sehalter schaltete. 100mal pro Sehunde; der Heizstrom betrui-- C nur 300mA, -wobei dieRöhre naeli 180mSek. noch nicht gezündet hatte. Die Sehaltperiode dieses Schalters beti-uig bei (,',leiehstroiii 11,1 insek.
Es hat sich aus diesen und andern Mes sungen ergeben, dass bei den beschriebenen Ausführtingsbeispielen der ErfindLing der maximale Heizstrom bei einer Frequenz von <B>50</B> Hz der Speisewechselspannung bei einer Klebezeit von etwa<B>8</B> mSek. auftritt, dass bei längeren Klebezeiten der Heizstrom nur Iang sam abnimmt, bei kürzereil Klebezeiten <B>je-</B> doch verhältnismässig schnell.
Um FunkenbildLing entgegenzuwirken, wird ein Kondensator unmittelbar parallel zu den Kontakten<B>6</B> und<B>7</B> geschaltet. Es ergab sieh dabei, dass die Kontaktorgane oft zusammen schweissten. Dem wurde dadurch abgeholfen, dass zwischen dem Kondensator tind denKon- takten Widerstand angeordnet wurde. Es er gab sich, dass zu diesem Zweek der Wider stand einer oder zweier Glühelektroden aus reichte, so dass der Kondensator an der in Fig. <B>3</B> durch<B>23</B> angegebenen Stelle angeord net werden konnte.
Seine Kapazität, betrug <B>100</B> bis<B>100 000,</B> vorzugsweise etwa<B>30 000</B> pF.
Es zeigte sich, dass die erzeugte, zusätz liche Spannung beim öffnen der Kontakte <B>1000</B> bis<B>1500</B> Volt betrug.
Selbstverständlich darf der Schalter nicht mehr schliessen, nachdem die Röhre gezündet worden ist. Dies bedeutet, dass die Schliess spannung des Schalters die Brennspannung der Röhre übersteigen muss, oder wenigstens höher als die bei brennender Röhre am Sehal.- ter auftretende Spannung sein muss. Die Brennspannung wächst etwas während der Lebensdauer der Röhre, und auch die Speise spannung kann absinken.
Daher wird als An- ziehspannung <B>60</B> bis<B>90%,</B> vorzugsweise etwa 75,w, der Speisespannun- gewählt, wenn die Brennspannung der Röhre etwa<B>507"</B> der Speisespannung beträgt. Unter Speisespan nung ist bei einer Schaltung nach Fig. <B>3</B> die effektive Spannung der Stromquelle 22, bei Speisung mittels eines Streutransforma tors die Leerlaufspannung seiner Sekundär wicklung zu verstehen.
Bei Prüfung des Schalters wurden geson derte Mittel verwendet, um den Kontakt abstand, den Abstand zwischen Anker und Kern, und die mechanische Vorspannung der Feder zu ändern. Dies ist für die Praxis viel zu umständlich. Für die Reihenherstellung des Schalters ist der biegsame Draht<B>9</B> als Einstellmittel hinreichend. Die Einstellun- erfolgt dadurch, dass das freie Ende des Drahtes vorsichtig auf- und niederbewegt wird. Dieses Ende kann, nach erreichter Ein stellung kürzer geschnitten werden.
Fig. 4 stellt eine Schaltung für Gleich strombetrieb dar. In bezug auf die Schal tung nach Fig. <B>3</B> ist folgendes ersetzt: die Drosselspule 20 durch einen Widerstand 24 und eine kleinere Drosselspule<B>25</B> in Reihe und die Wechselstromquelle 22 durch eine Gleiehstromquelle <B>26</B> von 220 Volt. Weiter sind die Enden der Glühelektrode<B>17,</B> die jetzt als Anode arbeitet, miteinander ver bunden. Der Widerstand des Heizkreises <B>24-25-7-6-18</B> betrug<B>300</B> Ohm, seine Selbst induktion<B>70</B> m11.
Die Klebezeit musste wenig stens<B>3</B> mSek. und wenigstens 35 wo, vorzugs weise mehr als 45 oder sogar<B>60 7,</B> der Schalt periode betragen. Aus praktischen Gründen wird eine Klebezeit von mehr als<B>25</B> mSek. nicht mehr in Betracht kommen. Es ergab sich, dass der Heizstrom annähernd der Qua dratwurzel des Verhältnisses Klebezeit/Schalt- periode proportional war, welches Verhältnis naturgemäss stets kleiner als<B>1</B> ist.
Da der Schalter bei Gleichstrom stets bei voller Stromstärke unterbricht, ist die Verwendung eines Kondensatois parallel züi den Kontakten des Schalters, vorzugsweise an der mit<B>23</B> be zeichneten Stelle, erwünscht. Die Schalter, die bei der Wechselstronischaltung nach Fig. <B>3</B> gute Ergebnisse lieferten, konnten auch bei dieser Gleichstromanlage mit gleichem Erfolg el verwendet werden.
Fig. <B>5</B> stellt eine Schaltung für Wechsel- strombetrieb dar, bei der die Drosselspule 20 nach Fig. <B>3</B> durch einen Kondensator<B>27</B> und die Drosselspule<B>28</B> in Reihe ersetzt ist. Wenn die Kapazitanz des Kondensators die Reak- tanz der Drosselspule übersteigt, nimmt die Röhre einen voreilenden Strom auf. Dieshat den Vorteil, dass bei Kombination mit einer Einrichtung nach Fig. <B>3</B> ein günstiger Ar beitsfaktor und ein bedeutend ruhigeres Licht erzielbar ist.
Die Anlage mit einer Röhre mit voreilendem Entladungsstrom erforderte, in Kombination mit dein bisher üblichen Bi- metallrelais die Verwendung einer zusätz lichen Drosselspule<B>29,</B> um einen hinreichend hohen Heizstrom zu erreichen.
Es hat sich nunmehr ergeben, dass bei Verwendung eines erfindungsgemässen, elektromagnetischen Zündschalters die zusätzliche Drosselspule sich erübrigt und dass trotzdem die Röhre sogar noch leichter zündet als in der Schal tung nach Fig. <B>3.</B> Die Kapazität des Konden- sators <B>27</B> war<B>3,5</B> uF, die Selbstinduktion der Drosselspule 1,2 11, der Widerstand dieser Drosselspule Luld der Glühelektroden zusam men etwa<B>90</B> Ohm.
Es sei bemerkt, dass die nur mit Ar ge füllte Röhre<B>19</B> eine schwer zündende Röhre darstellt. Sie ist bei Zimmertemperatur etwa einer normalen Niederdruck-Quecksilber- dampfent.Iadungsröhre mit 2 mm Ar-Beifül- lung bei einer Umgebungstemperatur von 2'<B>C</B> gleichwertig.
Method for igniting a gas discharge tube and electromagnetic ignition switch for carrying out this method. Gas discharge tubes are often fed by a power source whose voltage is sufficient to burn the tube but insufficient to ignite the tube.
In the present case, grass discharge tubes are not only to be understood as meaning tubes that are filled with one or more gases, but also tubes that contain a vapor filling or a gas vapor mixture. To put the tube into operation, an ignition switch is often used which short-circuits the tube via at least one glow electrode of the same. As a result of the short-circuit current, the glow electrode is preheated, while when the switch is opened, an additional voltage is generated in a self-induction contained in the supply line of the tube.
Both the preheating and the additional voltage make it easier to ignite the tube. If the tube refuses to ignite the first time the switch is opened, the switch repeats until the ignition conditions are met.
The most important representative of the gas discharge tubes mentioned above is the low-pressure mercury vapor discharge tube with a fluorescent wall. As a rule, a thermal bimetal switch is used as the ignition switch, in which a glow discharge or a resistor is used as the heating element. The glow discharge switch is the most common.
The resistance switch is only used in DC systems and with difficult-to-ignite (very long or used at very low ambient temperatures) tubes. Devices with thermal switches have the disadvantage that the ignition of the tube takes a few seconds. In AC systems, the value of the additional voltage is not constant; when the switch z.
If, for example, the current is interrupted in the zero passage, the additional voltage generated is zero. The switch then has to repeat, which results in a further ignition delay.
Attempts have been made to eliminate these disadvantages by using a switching mechanism that has a much lower inertia and can operate in synchronism with the frequency of the supply voltage, e.g. B. an electro magnetic switch.
The invention relates to a method for igniting a gas discharge tube, which is connected in series with a self-induction-containing reserve impedance, bridged by an electromagnetic switch and provided with at least one glow electrode which is in bridging is included in the current branch, the energization of the switch being connected in parallel to the contacts of this switch.
In the non-excited state, this is open, i.e. the contacts do not touch each other. ) When the device is energized -e <B> n </B> ZD, current is passed through the excitation winding, which closes the switch and a stronger current flows through the bypass current branch and the self-induction connected in series with the discharge tube . As a result of the switch closing, however, the excitation winding is short-circuited so that the switch opens again.
As a result, a voltage surge is developed in the self-induction, which tries to ignite the tube. It does not follow this ignition immediately, so the switch closes and opens again. It is ensured that the switching process is not repeated after the discharge tube has been ignited. This can be achieved by designing the switch in such a way that the operating voltage of the discharge tube is not sufficiently low to close the switch.
These devices provided with an electromagnetic scarf have so far had serious disadvantages. Often the discharge tubes do not ignite or ignite only very slowly; if, on the other hand, they ignite quickly, you can see that this gives rise to a shortening of the life of the discharge tubes.
The invention aims to improve this ignition method.
According to the invention, the switch is adapted to the heating circuit of the glow electrode in such a way that the switching period (that is, the time between two successive closing processes of the switch) is shorter than 0.1 seconds and the sticking time of the switch (i.e. the duration of mutual contact between the contacts) is such a large part of the switching period that the effective heating current of the glow electrode is more than 0.8 times (preferably more than 1 times) the operating current of the tube.
The basic idea of the invention is to achieve a very strong preheating current through the glow electrode (s) in a switch that repeats relatively quickly by adapting the sticking time of the switch as described.
As a result of the comparatively short hold period, the switch is likely to ignite the tube at short intervals. Because of the relatively long sticking time, a strong current flows through the glow electrode during a large part of the holding period, so that the glow electrode is heated up quickly.
It goes without saying that one will endeavor to increase the aforementioned effective current intensity as much as possible - and make it significantly greater than the operating current in order to bring the glow electrode to the emission temperature as quickly as possible.
In-depth investigations have shown that with the known precedents the switch opened so quickly that the preheating of the glow electrode was too long, so that the tube, when it ignited, was put into operation with practically cold electrodes. can explain the life span of the tube.
The invention further relates to an electromagnetic ignition switch for carrying out the ignition method according to the invention.
According to the invention, this switch has the feature that it is designed in such a way that its switching period, measured with direct current, is shorter than <B> 0.1 </B> seconds and its sticking time is more than 35 / 00 'of this holding period.
The invention is explained in more detail below with reference to a few exemplary embodiments shown in the accompanying drawings, specifically showing: FIGS. 1 and 2 two side views of an exemplary embodiment of the switch according to the invention and FIG. 3 / B> to <B> 5 </B> the switching of this switch with a gas discharge tube.
The magnetic circuit of the switch shown in FIGS. 1 and 2 consists of a core 1, a yoke consisting of two parts 2 and 3 and the Anchor 4. An air gap of constant width is provided between the joehole <B> 3 </B> and the no <B> 1 </B>. The anchor 4 is attached to a leaf spring <B> 5 </B>, which is clamped between the overlapping yoke parts 2 and <B> 3 </B>. The anchor 4 is attached in an opening of the part <B> 3 </B> and it extends through this in the direction of the core. The spring <B> 5 </B> has at its free end a contact <B> 6 </B> which can touch a mating contact <B> 7 </B>.
This mating contact is attached to an extension of the Joehteil 2 with the interposition of a spacer <B> 8 </B> made of insulating material. A wire <B> 9 </B> bent at right angles is attached to the joehole <B> 3 </B>. The spring <B> 5 </B> rests against the horizontal part of this wire. The core <B> 1 </B> is surrounded by a magnetic coil <B> 10 </B>, which is connected in parallel to the contacts <B> 6 </B> and <B> 7 </B>.
These contacts do not touch each other when the relay is de-energized. The connection contacts of the relay are labeled <B> 11 </B> and 12. In one particular case, this relay had the following properties: Core dimensioning: <B> 8 </B> X <B> 8 </B> X 21 mm. Anchor dimensioning: diameter <B> 2.5, </B> height 4 mm.
Joehteil <B> 3: </B> Thickness <B> 1 </B> mm, width 20 mm with an opening of <B> 3 </B> mm diameter to let the anchor through. The tombak spring <B> 5 </B> was 0.2 mm thick and <B> 3 </B> mm wide. In its horizontal part, the armature was arranged at a distance of <B> 16 </B> mm and the contact <B> 6 </B> at a distance of <B> 25 </B> mm from the vertical part of the spring . The Magnetwieklung had <B> 17,000 </B> turns of enamelled copper wire with a diameter of 40 u. The <B> distance </B> between contacts <B> 6 </B> and <B> 7 </B> was <B> 1 </B> mm in the unexcited state.
The size of the fixed air gap between the Joeh part <B> 3 </B> and the core <B> 1 </B> was <B> 1.15 </B> mm, that between the anchor 4 and the core <B > 0.9 </B> mm. A brass foil <B> 13 </B> with a thickness of <B> 50 </B> y was attached to the free end of the core. Under these circumstances the relay had a self-induction of 22 H and a resistance of 12 000 ohms. The DC tightening current was instantaneous as the contacts close, <B> 8 </B> mA. The closed relay opens when the current is reduced by the weighing down to <B> 1 </B> mA.
The magnetic energy of the self-induction creates a current through the winding when the contacts are closed and tries to keep the armature in the attracted state for a time called the electromagnetic sticking time and L / R ln <B> p = </ B > 22/12 <B> 000 </B> in 8il sec. == 4 msec. is, where <B> p </B> represents the ratio between the aforementioned attraction current and waste flow.
The total bonding time was <B> 6 </B> msec., So that the mass effect of the anchor had a mechanical bonding time of 2 msec. can be attributed. The relay switched 82 times per second at a DC voltage of 220 volts. The holding period in this case was 12.2 msec., I.e. less than <B> 0.1 </B> sec., And the total adhesive time was 49% of this switching period.
Fig. <B> 3 </B> shows the circuit of the described switch with a gas discharge tube to be fed by alternating current. In this figure, the self-induction of the magnet coil and any other self-induction functions that are in the of the magnet coil and the parallel to this connected contacts <B> 6 </B> and <B> 7 </B> are present, denoted by 14; <B> 15 </B> represents the resistance of the magnet coil and any other resistances that occur in the circle mentioned. The spring, which tries to keep the contacts open, is designated with <B> 16 </B> and schematically shows the mode of operation of the leaf spring <B> 5 </B> in FIG. <B> 1 </B> and 2.
The switch is connected to the glow electrodes <B> 17 </B> and <B> 18 </B> of the gas discharge tube <B> 19 </B>, which are connected via a choke coil 20 of 1.2 H or above a switch 21 connected to an alternating current source 22 of 220 volts and <B> 50 </B> Ilz. The tube had a length of 120 cm, an inner diameter of <B> 35 </B> mm and was filled with Ar under a pressure of 2 mm.
The operating voltage of this tube was <B> 105 </B> volts, the operating current 420 mA with an energy consumption of 40 watts. This tube ignited after <B> 0.1 </B> seconds; During this time, a heating current of <B> 790 </B> mA, i.e. significantly more than the operating current, flows through the glow electrodes <B> 17 </B> and <B> 1.8. </B> The resistance of the heating circuit was about <B> 90 </B> ohms. The switch switched at a frequency of <B> 50 </B> per second. The switching period was thus 20 msec. -Lind the sticking time <B> 0.3 </B> periods of the alternating supply current.
This means that when the contact was closed, an effective current of 1.45 A passed through the heating circuit 20-17-7-6-18. This remarkable fact is due to the favorable adaptation of the sticking time of the switch to the switch-on processes occurring in the heating circuit. It should be noted that the stationary heating current with constantly closed contacts <B> 6 </B> and <B> 7, </B> without interruptions, was only <B> 0.66 A </B>.
When the switch is through. the usual glow light bimetal relay was replaced, the tube ignited on average after <B> 5 </B> seconds, whereby the voltage of the power source had to be increased from 220 to <B> 275 </B> volts.
The factors L, R and <B> p, </B>, which determine the electromagnetic sticking time of the switch, can easily be changed. By omitting the layer <B> 13 </B> on the core and changing the air gap between yoke and core to <B> 1.5 </B> mm, the self-induction of the circle of the additional current (adhesive circle) <B> 6, 7, </B> 14, <B> 15 </B> to <B> 25 </B> H, the pick-up current to <B> 10 </B> niA and the release current to <B> 0, 1 mA brought.
The electromagnetic bonding time was <B> 10 </B> msec., The total bonding time 12 msec., The heating current <B> 0.72 A, </B> and the relay switched with a frequency of 331 /, - times per Sek-Linde, which means a maintenance period of <B> 30 </B> msec. and means a sticking time of 40 of this switching period. In this case, the tube ignites after 0.4 to <B> 0.8 </B> seconds, i.e. after <B> 0.6 </B> seconds on average.
It should be noted that this switch has a switching period of <B> 13.5 </B> insec. When the resistance was changed to <B> 15 </B> up to <B> 218 500 </B> ohms, the air gap between hole and core to <B> 2.5 </B> mm and the arrangement of the layer <B> 13 </B> from <B> 50 </B> /, t on your core, became a self-induction 14 full <B> 17 </B> H, an attraction current of <B> 6.25 </B> mA, a release rate of <B> 5.75 </B> mA,
an electromagnetic sticking time of practically zero and a total sticking time of 2 insec. scored, The Sehalter switched. 100 times per dog; the heating current was only 300mA, -which the tube naeli 180 msec. had not yet ignited. The stop period of this switch is at (, ', leiehstroiii 11.1 ins.
It has emerged from these and other measurements that in the described exemplary embodiments of the invention, the maximum heating current at a frequency of <B> 50 </B> Hz of the AC supply voltage with a sticking time of about <B> 8 </B> msec . it occurs that the heating current decreases slowly with longer gluing times, but relatively quickly with shorter gluing times.
To counteract spark formation, a capacitor is connected directly in parallel to contacts <B> 6 </B> and <B> 7 </B>. It was found that the contact organs often welded together. This was remedied by placing a resistor between the capacitor and the contacts. It was found that the resistance of one or two glow electrodes was sufficient for this purpose, so that the capacitor can be arranged at the point indicated by <B> 23 </B> in FIG. 3 could.
Its capacity was <B> 100 </B> to <B> 100,000, </B> preferably about <B> 30,000 </B> pF.
It was found that the additional voltage generated when the contacts opened was <B> 1000 </B> to <B> 1500 </B> volts.
Of course, the switch must not close after the tube has been ignited. This means that the closing voltage of the switch must exceed the burning voltage of the tube, or at least higher than the voltage that occurs when the tube is burning on the Sehal.- ter. The running voltage increases somewhat during the life of the tube, and the supply voltage can also drop.
Therefore, as the tightening voltage <B> 60 </B> to <B> 90%, </B> preferably about 75, w, the supply voltage is selected if the operating voltage of the tube is about <B> 507 "</ B In a circuit according to FIG. 3, the supply voltage is to be understood as the effective voltage of the current source 22, when it is supplied by means of a scatter transformer, the open circuit voltage of its secondary winding.
When testing the switch, special means were used to change the contact distance, the distance between armature and core, and the mechanical preload of the spring. This is far too cumbersome for practice. The flexible wire <B> 9 </B> is sufficient as a setting means for series production of the switch. The adjustment is made by carefully moving the free end of the wire up and down. This end can be cut shorter after reaching a position.
FIG. 4 shows a circuit for direct current operation. With respect to the circuit according to FIG. 3, the following is replaced: the choke coil 20 by a resistor 24 and a smaller choke coil <B> 25 </ B > in series and the AC power source 22 by a DC power source <B> 26 </B> of 220 volts. Next, the ends of the glow electrode <B> 17 </B>, which now works as an anode, are connected to one another. The resistance of the heating circuit <B> 24-25-7-6-18 </B> was <B> 300 </B> Ohm, its self-induction <B> 70 </B> m11.
The gluing time had to be at least <B> 3 </B> msec. and at least 35 where, preferably more than 45 or even <B> 60 7, </B> of the switching period. For practical reasons, a gluing time of more than <B> 25 </B> msec. no longer come into consideration. It was found that the heating current was approximately proportional to the square root of the bonding time / switching period ratio, which ratio is naturally always less than <B> 1 </B>.
Since the switch always interrupts at full current strength with direct current, the use of a capacitor parallel to the contacts of the switch, preferably at the point marked with <B> 23 </B>, is desirable. The switches that gave good results with the alternating current circuit according to FIG. 3 could also be used with the same success in this direct current system.
FIG. 5 shows a circuit for alternating current operation, in which the choke coil 20 according to FIG. 3 is formed by a capacitor 27 and the choke coil B> 28 </B> is replaced in series. When the capacitance of the capacitor exceeds the reactance of the choke coil, the tube absorbs a leading current. This has the advantage that when combined with a device according to FIG. 3, a favorable work factor and a significantly quieter light can be achieved.
The system with a tube with a leading discharge current required, in combination with the bimetal relay that was customary up to now, the use of an additional choke coil <B> 29 </B> in order to achieve a sufficiently high heating current.
It has now been found that when using an electromagnetic ignition switch according to the invention, the additional choke coil is unnecessary and that the tube nevertheless ignites even more easily than in the circuit according to FIG. 3. The capacitance of the condenser The sators <B> 27 </B> was <B> 3.5 </B> uF, the self-induction of the choke coil 1.2 11, the resistance of this choke coil Luld the glow electrodes together about <B> 90 </B> Ohm .
It should be noted that the tube <B> 19 </B> which is only filled with Ar represents a difficult-to-ignite tube. At room temperature, it is roughly equivalent to a normal low-pressure mercury vapor discharge tube with a 2 mm Ar filling at an ambient temperature of 2 'C.