DE1019736B - Buehnenbeleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für die Veränderung der Helligkeit bei der Bühnenbeleuchtung werden neuerdings vorzugsweise Magnetverstärker verwendet. Hierbei wird gefordert, daß an einen bestimmten Beleuchtungsstromkreis, dessen Ausgangsspannung durch einen Magnetverstärker eingestellt wird, Lampen verschiedener Leistung angeschlossen werden können und daß dabei einer bestimmten Einstellung des Stellgliedes praktisch etwa der gleiche prozentuale Grad der Helligkeit unabhängig von der Größe der angeschlossenen Lampen entspricht. Diese Forderung wird bei den früher üblichen Stelltransformatoren nach Bordoni oder bei der Steuerung durch Stromtore erfüllt. Bei Magnetverstärkern war dies bisher nicht ohne weiteres möglich, wenn Lampen mit Leistungswerten im Verhältnis von etwa S : 1 und darüber verwendet werden sollten, selbst wenn sogenannte spannungssteuernde Magnetverstärker, d. h. Magnetverstärker mit Selbstsättigung, verwendet wurden. Der Grund dafür ist, daß die Verstärkerkennlinien, nämlich der Zusammenhang zwischen Steuerstrom und Ausgangsspannung, bei Belastung des Magnetverstärkers durch Lampen sehr unterschiedlicher Leistung stark voneinander abweichen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist man in der Bühnenbeleuchtungstechnik von reinen Steuerschaltungen auf selbsttätige Regelschaltungen übergegangen, wobei der Steller als Potentiometer ausgebildet wird, so daß er einen Sollwert der Spannung vorgibt, der mit der Spannung an der Lampe, dem Istwert, verglichen wird. Die Differenz zwischen Soll- und Istwert beeinflußt den Magnetverstärker so lange, bis etwa die Gleichheit von Soll- und Istwert hergestellt ist. Die Verschiedenheit der Verstärkerkennlinien wird dadurch weitgehend unschädlich gemacht, daß schon ein geringer Unterschied zwischen Soll- und Istwert imstande ist, den Unterschied der Steuerströme, die zu einer bestimmten Ausgangsspannung bei verschiedenen Belastungswiderständen gehören, auszugleichen.

Da die Potentiometer bei der Bühnenbeleuchtung in Stellwarten zusammengefaßt werden und infolge ihrer Wärmeentwicklung nur für wenige Watt ausgeführt werden können, ergaben sich bei der erforderlichen Genauigkeit der Regelung als zulässige Eingangsleistung der Magnetverstärker nur wenige Milliwatt. Infolgedessen bedingt die Anwendung einer Regelung einen hohen Verstärkungsgrad und deshalb den Einsatz von Vorverstärkern, d. h., jeder Lampenstromkreis mußte neben dem Hauptverstärker noch mit einem weiteren Verstärker für einige Watt Ausgangsleistung und einige Milliwatt Eingangsleistung ausgerüstet werden. Bei der großen Zahl der Beleuchtungsstromkreise, die bei einem Theater oft mehrere hundert beträgt, spielt der durch die Regelung be-Bühnenb eleuchtungs einrichtung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,
ίο Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

DipL-Ing. Wilhelm Kafka,

Tennenlohe-Turmberg bei Erlangen,

und Dipl.-Ing. Helmut Watzinger, Erlangen,

sind als Erfinder genannt worden

dingte Aufwand eine große Rolle. Es schien sich aber keine andere Lösung anzubieten, und die moderne Bühnenbeleuchtungen mit Magnetverstärkern werden zur Zeit mit Vorverstärkern ausgerüstet, sobald ein großer Leistungsbereich der anzuschließenden Lampen gefordert wird.

Als weiterer durch die Anwendung der bekannten Regelschaltungen mit Magnetverstärkern hohen Verstärkungsgrades bedingter Nachteil kommt hinzu, daß unter Umständen Helligkeitspendelungen u. dgl. Erscheinungen auftreten können, so daß eine eingestellte Helligkeit nicht konstant ist, sondern sich ändert, beispielsweise rhythmisch oder auch nur so, daß bei einer Einstellung eines Sollwertes dieser zunächst selbsttätig über- bzw. unterschritten wird, um dann auf den eingestellten Wert zurückzugehen. Beides ist für die Bühnenbeleuchtung nicht brauchbar.

Die Erfindung beseitigt die genannten Schwierigkeiten, indem unter an sich bekannter Anwendung von spannungssteuernden Magnetverstärkern, insbesondere in Ventildrosselschaltung, bei denen zur Verstellung der Lampenhelligkeit eine Einstellung des Steuerstromes vorgesehen ist, und unter Verzicht auf eine geschlossene Regelkreisschaltung der vorgenannten bekannten Art zur Erzielung der erforderlichen unabhängig von der Last gleichbleibenden Zuordnung von Magnetverstärkersteuerdurchflutung und Magnetverstärkerausgangsspannung eine an sich bekannte Wechselstromhilfsmagnetisierung des Magnetverstärkers verwendet wird, die durch einen vorzugsweise magnetverstärkerfremden Hilfsstrom hervorgerufen

7€9 MS/271

wird und insbesondere von der Aussteuerung des Magnetverstärkers weniger abhängig ist als dessen Ausgangsstrom. Außerdem werden gleichzeitig eine oder mehrere besondere Maßnahmen verwendet, die jedoch verhältnismäßig einfach und billig sind und bewirken, daß Lastwiderstandsbereiche von mindestens 20 :1, vorzugsweise von mindestens 50 :1, ja sogar bis 1000:1 erreicht werden, in einem Spannungsbereich des Magnetverstärkers von etwa 5 bis 100%.

Die Erfindung beruht außerdem auf der Erkenntnis, daß die Verwendung von Regelkreisen der vorgenannten Art einen technisch nicht' notwendigen und unwirtschaftlichen Umweg darstellt. Ausführliche

zumeist bekannte Maßnahmen benutzt, deren Anwendung für die Zwecke der Erfindung jedoch ebenfalls neu ist. Hierbei handelt es sich um die Anwendung von besonderen Magnetverstärkerkernen, um eine Überdimensionierung des Magnetverstärkers, so daß dessen Typenleistung weniger als zu 50% ausgenutzt wird, um eine bestimmte hochohmige Ausführung der zur Steuerung und Gleichstromvormagnetisierung dienenden Stromkreise des Magnetverstärkers, Anwendung einer vom Magnetverstärkerlaststrom abgeleiteten Mitkopplung, Anwendung einer von der Magnetverstärkerausgangsspannung abgeleiteten Gegenkopplung, Abstufen der Nennspannung der Lampen im umgekehrten Verhältnis ihrer Leistung

Untersuchungen haben ergeben, daß die besonderen 15 und Kopplung des Stellgliedes für die Steuermagne-Maßnahmen nach der Erfindung, um die Kennlinien tisierung des Magnetverstärkers mit einem die in dem praktisch erforderlichen Maß zur Deckung zu Wechselstromhilfsmagnetisierung verändernden Mitbringen, für alle Anforderungen ausreichen, ja daß
die bisher selbst bei Regelung erreichten Leistungsbereiche noch weitgehend überschritten werden 20 scharfen Bedingungen wird eine Mehrzahl dieser können und verschiedene Schwierigkeiten, die mit Maßnahmen gleichzeitig angewendet werden müssen, dem Prinzip der Regelung zusammenhängen, wie die
oben bereits erwähnten Pendelungen, vermieden werden. Es ergibt sich dabei ein großer Fortschritt dadurch, daß ein Schritt, der vor einigen Jahren gemacht 25 kann es neben der Anwendung der Wechselstromwurde, nämlich der Übergang von einer Steuerung auf hilfsmagnetisierung als einzige zusätzliche Maßnahme eine hoch verstärkende Regelung, gemäß der Erfindung genügen, für die Magnetverstärker besondere Kerne gewissermaßen wieder rückgängig gemacht wird. zu verwenden, vorzugsweise aus Silizium oder Nickel-

Dadurch, daß bei der Einrichtung nach der Er- eisen mit einer oder mehreren magnetischen Vorzugsfindung keine Regelschaltungen benötigt werden, wird 30 richtungen, und mit besonderem magnetischem Aufän Stelle von Spannungsteilenden Potentiometern zur bau in Form von Bandringkernen oder Schachtel-Einstellung der Lampenhelligkeit der Einbau ein- kernen mit Sonderschnitten, die jede Einengung im fächer Einstellvorwiderstände ermöglicht, die also Flußquerschnitt vermeiden. Sonderkernwerkstoffe für in Reihe in die Steuerstromkreise der Magnet- Magnetverstärker sind ebenso wie Sonderbauformen verstärker eingeschaltet werden. Infolgedessen können 35 an sich bekannt. Bevorzugt werden Siliziumlegierungen die Steuerleistungen größer sein, denn eine Steuerung mit praktisch rechteckförmiger Magnetisierungsüber Einstellwiderstände bedingt eine erheblich schleife und einer sogenannten Rekristallisationskleinere Gesamtleistung als über Potentiometer. Des- textur, die durch besondere Walz- und Glühprozesse halb können die bei den bekannten Regelschaltungen erreicht wird. Als Sonderschnitte kommen vor allem je Lampenstromkreis erforderlichen Vormagnetver- 40 U-Schnitte in Frage, bei denen die Jochhöhe zumindest stärker entfallen. Weitere durch die Erfindung erzielte doppelt so groß ist wie die Schenkelbreite, und ferner Vorteile werden weiter unten noch beschrieben. sogenannte Diagonalschnitte. Bei der Bemessung der

Die bei der Bühnenbeleuchtungseinrichtung nach Drosseln kann außerdem das Gewichtsverhältnis von der Erfindung verwendete Wechselstromhilfsmagneti- Eisen zu Kupfer zugunsten des Eisens über das sosierung kann auf verschiedene Weise erreicht werden. 45 genannte Kostenoptimum verschoben werden. Zur Er-

tel, derart, daß zwischen den beiden Magnetisierungen eine gegensinnige Steuerverbindung besteht. Bei

Bei weniger scharfen Bedingungen kann dagegen eine einzige ausreichen.

Bei Leistungsbereichen von etwa 10:1 bis 50:1

Es ist beispielsweise möglich, den Magnetverstärker in an sich bekannter Weise mit einer besonderen Wicklung auszurüsten und dieser einen Hilfswechselstrom zuzuführen. Es ist außerdem möglich, den Hilfsstrom

zielung eines Leistungsbereiches bis 20 : 1 genügen Kerne aus Siliziumeisen. Ein Leistungsbereich bis : 1 wird mit Nickeleisen erreicht. Die Verwendung von Nickeleisen ist jedoch bei der heutigen Preislage

nach einem an anderer Stelle gemachten Vorschlag in 50 ungünstiger als die Anwendung einer oder mehrerer den Magnetverstärkerarbeitsstromkreis einzuführen. der weiteren Maßnahmen nach der Erfindung. Man In diesem Fall wird die Hilfsmagnetisierung durch
die 'Arbeitswicklung des Magnetverstärkers selbst

hervorgerufen. Es kann aber auch in an sich bekannter

wird daher in erster Linie Siliziumeisen mit Vorzugsrichtung verwenden und gleichzeitig eine oder mehrere weitere Maßnahmen nach der Erfindung hin-Weise ein Hilfswiderstand, insbesondere ein Blind- 55 zunehmen. Aber nicht einmal die Anwendung von widerstand, parallel zu den Ausgangsklemmen des Siliziumeisen mit Vorzugsrichtung ist erforderlich: Magnetverstärkers angeordnet werden, so daß die denn brauchbare Leistungsverhältnisse lassen sich je Hilfsmagnetisierung des Magnetverstärkers durch den nach den gestellten Anforderungen auch ohne Ver-Strom dieser Hilfslast erzeugt wird. In diesem Fall wendung einer Regelschaltung mit Kernen aus geist der zur Hilfsmagnetisierung verwendete Wechsel- 60 wohnlichem Magnetverstärkerkernwerkstoff, d. h. aus strom der Arbeitsstrom des Magnetverstärkers selbst. Dynamoblech, erzielen, wenn in Verbindung mit der Für die Zwecke der Erfindung wird jedoch zur
Wechselstromhilfsvormagnetisierung ein magnetverstärkerfremder Hilfswechselstrom bevorzugt, da hierdurch ein besseres Verhältnis zwischen Ergebnis und 65
Aufwand erreicht werden kann. Die genannten Mög

lichkeiten zur Hilfsmagnetisierung können auch kombiniert werden.

Neben der Hilfsmagnetisierung mit Wechselstrom werden zugleich verschiedene, im einzelnen ebenfall?

Wechselstromhilfsmagnetisierung eine oder mehrere der obenerwähnten anderen Maßnahmen nach der Erfindung verwendet werden.

Auch die Überdimensionierung von Magnetverstärkern zur Bühnenbeleuchtung ist an sich bekannt. Sie ist jedoch infolge der erfindungsgemäß gleichzeitig verwendeten Wechselstromhilfsmagnetisierung in erheblich geringerem Maße erforderlich als bei der bekannten aufwendigen Schaltung mit selbsttätiger

5 6

Regelung. Durch die Erfindung wird vielmehr die reichen, eine Kopplung des Stellgliedes für die Steu-Anwendung einer Überdimensionierung erstmals in ermagnetisierung des Magnetverstärkers mit einem den Bereich des wirtschaftlich Möglichen gerückt. die Wechselstromhilfsmagnetisierung verändernden Die erwähnte hochohmige Ausführung der Steuer- Mittel vorzusehen, derart, daß zwischen den beiden und Gleichstromvormagnetisierungskreise bezweckt 5 Magnetisierungen eine gegensinnige Steuerverbindung die Begrenzung bestimmter Oberwellen in diesen besteht. Man kann z. B. eine Wechselstromvormagne-Kreisen bei niedrigen Aussteuerungen. Der hoch- tisierung anwenden, die erst im unteren Steuerbereich ohmige Steuerkreis liegt bei diesen Anwendungen entweder plötzlich eingeschaltet wird oder allmählich nicht nahe, da für die Steuerung der Bühnenbeleuch- verstärkt wird. Dies kann z. B. auf einfache Weise tung Zeitkonstanten von einigen zehntel Sekunden io erreicht werden, daß man mit dem Einstellwiderstand ohne weiteres ausreichen würden. Die hier vorgeschla- eines Steuerstromkreises einen zweiten Einstellwidergene Maßnahme, um die Verstärkerkennlinien an- stand koppelt, der erst in der Nähe der Aussteuerung nähernd zur Deckung zu bringen, erfordert jedoch Null von einem sehr großen oder unendlichen Wert Zeitkonstanten des Steuer- und Gleichstromvormagne- auf einen geringen Wert verstellt wird. Über diesen tisierungskreises bei niedriger Aussteuerung in der 15 zusätzlichen Einstellwiderstand werden die Wechsel-Größenordnung von insgesamt etwa 100 msec. Die stromvormagnetisierungswicklungen oder die Arbeits-Zeitkonstanten berechnen sich in bekannter Weise Stromwicklungen des Magnetverstärkers an eine nach aus dem Verhältnis der Induktivität L zum Wirk- Größe und Phasenlage geeignete Wechselspannung widerstand R des betreffenden Stromkreises. Im all- gelegt. Soll durch mehrere Einstellwiderstände 12 auf gemeinen wird man die Steuerung so vornehmen, daß 20 einen Magnetverstärker MV₁ eingewirkt werden, wie ein durch die Einsteller der Bühnenbeleuchtung ver- es in der nachfolgenden Fig. 1 dargestellt ist, so muß änderbarer Steuerstrom einem konstanten Vormagne- dafür gesorgt werden, daß nur der Hilfsstellwidertisierungsgleichstrom entgegenwirkt. Die Forderung stand 7 des gerade wirksamen Stellgliedes an die nach Hochohmigkeit des Steuerkreises bei niedriger Hilfswechselspannung gelegt wird. Wenn die Steue-Aussteuerung kann in vorteilhafter Weise dadurch 25 rung so wie in Fig. 1 aufgebaut ist, wird man also erfüllt werden, daß die Stromrichtung für Steuer- den durch die Hilfswicklungen 5 und 6 und den und Gleichstromvormagnetisierungskreis so gewählt Widerstand 7 gebildeten Wechselstromvormagnetisiewird, daß die Gleichstromvormagnetisierung den rungskreis aus dem den Steuerstrom liefernden Magnetverstärker sperrt, der Steuerstrom ihn da- Magnetverstärker MV speisen und die Gleichrichtung gegen öffnet. Bei niedriger Aussteuerung des Magnet- 30 für den Steuerkreis erst danach durchführen. Verstärkers ist der Einstellwiderstand dann zum groß- Beispiele der verwendeten Schaltungsmaßnahmen ten Teil in den Steuerstromkreis eingeschaltet. Da gehen aus Fig. 1 hervor, die gleichzeitig ein Beispiel auch die Gleichstromvormagnetisierungswicklung einer gesamten Anordnung zur Bühnenbeleuchtung hochohmig abgeschlossen sein muß, der Widerstand mit Einstellwiderständen bzw. Einrichtungen 12 dieses Kreises aber nicht verstellt wird, wäre der 35 bis 15 zum Ein- bzw. Voreinstellen mehrerer Bilder Leistungsbedarf der Vormagnetisierungswicklung an- bzw. zum Verdunkeln und Überblenden zeigt. Die gesichts der vielen erforderlichen Beleuchtungsstrom- Lastwicklungen 1, 2 von zwei Steuerdrosselspulen kreise schon merklich. Man kann ihn dadurch herab- eines Magnetverstärkers MF₁ sind über zwei Mitsetzen, daß die Gleichstromvormagnetisierungswick- kopplungswicklungen 3, 4 für den Laststrom und lung einer Steuerdrosselspule nur wenig Windungen 40 Gleichrichterventile G₁ zu der bekannten Doublererhält und dafür mit einer großen Stromstärke in schaltung zusammengeschaltet. Den Laststrom liefert dieser Wicklung gearbeitet wird. Alle Gleichstrom- ein Wechselstromnetz RSTO über einen Transformavormagnetisierungswicklungen der Magnetverstärker tor 20 in Sparschaltung. An das Netz sind ·—· verteilt für sämtliche Stromkreise einer Bühneneinrichtung an dessen einzelne Phasen -—· weitere Magnetverstärkönnen alsdann in Reihe geschaltet werden. Da die 45 ker für weitere Beleuchtungsstromkreise angeschlos-" Oberwellen der verschieden ausgesteuerten und even- sen. Der Übersicht halber ist jedoch nur" noch ein tuell an verschiedenen Netzphasen angeschlossenen weiterer Beleuchtungsstromkreis mit einem Magnet-Magnetverstärker nicht zusammenfallen, stabilisieren verstärker MF₂ dargestellt. Der Magnetverstärker sich diese Gleichstromvormagnetisierungswicklungen MV₁ ist außerdem mit Hilfswicklungen 5 und 6 zur gegenseitig, und es ist kein so großer ohmscher Vor- 50 Wechselstromhilfsmagnetisierung und ferner mit je widerstand erforderlich. zwei Gleichstromvormagnetisierungswicklungen8 und Um auch im Steuerkreis keine unvorteilhaft großen S teuer wicklungen 9 versehen. Die Wechselstromhilfs-Wirkwiderstände vorsehen zu müssen, kann man auch magnetisierung des Magnetverstärkers, die die Übereine zusätzliche Luftspaltdrossel in an sich bekannter nähme der vollen Netzspannung bei praktisch unter-Weise zur Unterdrückung der Oberwellen in den 55 brochenem Lastkreis bezweckt, erfolgt beim Schal-Steuerstromkreis einschalten. tungsbeispiel nach Fig. 1 durch die Hilfswicklun-Die obenerwähnte Gegenkopplung von der Aus- gen 5, 6, die über den Widerstand 7 an eine geeignete gangsspannung des Magnetverstärkers laßt sich wohl Wechselspannung, hier die Netzphasen 5 und O, anam einfachsten dadurch bewirken, daß bei Selbst- geschlossen sind, wobei der Laststromkreis des Masättigungsschaltungen mit Ventildrosseln, z. B. Dou- 60 gnetverstärkers MV₁, der die Lampe L₁ enthält, an blerschaltung bei Wechselstromausgang, ein hoch- den Netzphasen R und" 5" liegt. Statt des Widerstanohmiger Widerstand in an sich bekannter Weise par- des 7 kann auch eine Luftspaltdrosselspule verwendet allel zu den Selbstsättigungsventilen geschaltet wird. werden und der Anschluß dann an R und .9 erfolgen. Für die Mitkopplung durch den Belastungsstrom ist Man kann auch durch eine Kombination von Drosseln meist eine Windung ausreichend, die vom Halbwellen- 65 und Widerständen eine Phasenlage des Wechselstromstrom der zugehörigen anderen Magnetverstärker- hilfsmagnetisierungsstromes hervorrufen, die ein drosselspule durchflossen wird. Eine derartige Mit- Optimum hinsichtlich Deckung der Magnetverstärkerkopplung ist ebenfalls an sich bekannt. kennlinien ergibt. = Für weniger scharfe Anforderungen hinsichtlich Es kann auch zweckmäßig sein, sämtliche Hilfsder Deckung der Verstärkerkennlinien kann es aus- 70 wicklungen 5. 6 der an gleichen Netzphasen liegenden

Magnetverstärker der zahlreichen Beleuchtungsstromkreise einer Bühnenbeleuchtungsanlage in Reihe zu schalten und gemeinsam mit einem gegebenenfalls stabilisierten Wechselstrom der richtigen Phasenlage zu speisen. Zur Stabilisierung kann eine gemeinsame Drosselspule und ein gemeinsamer Widerstand zweckmäßig sein, wobei der Aufwand wesentlich geringer als bei Einzelstabilisierung ist. Außerdem lassen sich Vorteile hinsichtlich des Gesamtwirkungsgrades auf diese Weise erzielen.

Der verhältnismäßig hochohmige Abschluß der Vormagnetisierungswicklungen 8 wird durch einen Widerstand 10, der hochohmige Abschluß der Steuerwicklungen 9 durch die Widerstände 11 und die Einstellwiderstände 12 erreicht. Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, wirken mehrere Einstellwiderstände 12 parallel auf jeden Magnetverstärker ein. Es empfiehlt

h d

Phasen R und S. Die Sekundärwicklung 22 ist einerseits an die Netzphase R und andererseits je über einen Vorwiderstand 23 an die Verbindungspunkte zwischen den Lampen L₁ bzw. L₂ mit dem jeweils zugehörigen Magnetverstärker MV₁ bzw. MV₂ anFi 2 i ßd i bä

p j

sich, die Gleichrichterventile G₂ vorzusehen, da sonst die Widerstände 11, 12 bei dreifacher Parallelschal-

_{1 2}

geschlossen. Fig. 2 zeigt außerdem die obenerwähnte Reihenschaltung der Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 8 bei mehreren an die gleiche Netzphase angeschlossenen Magnetverstärkern, von denen beispielsweise nur die mit MV₁ und MV, bezeichneten dargestellt sind. Zur Lieferung des Vormagnetisierungsgleichstromes dient eine Ventilanordnung 24 in Brückenschaltung, der Vormagnetisierungsstrom ist durch einen Widerstand 25 einstellbar. Die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen 8 sind außerdem zur Einstellung der bei den einzelnen Magnetverstärkern erforderlichen Gleichstromvormagnetisierung mit nicht näher bezeichneten Anzapfungen versehen. F d R

für die Steuerwicklungen 9 zu sichern.

Durch den Wegfall der bisher erforderlichen

be

Ferner ist die Reihenschaltung von zwei zusammentung den dreifachen Widerstandswert erhalten müß- 20 gehörigen Wicklungen 8 jeweils durch einen einstellten, um wieder den gleichen hochohmigen Abschluß baren Widerstand 26 überbrückt. Die Magnetverstärker sind beispielsweise ohne die zur Rückkopplung dienenden Zusatzwicklungen 3 und 4 nach Fig. 1 ausgeführt. Die Steuerwicklungen der Magnetverstärker sind wieder mit 9 bezeichnet. Die in Fig. 1 vorhandenen Einrichtungen zum Einstellen, Überblenden usw. sind jedoch fortgelassen.

In welcher Weise die verschiedenen vorgeschlagenen Maßnahmen zusammenwirken, geht aus nach-

die Steuerung nach der Anordnung nach Fig. 1 gegen- 3° stehendem, an Hand der Fig. 3 bis 6 vorgenommenem über den Anordnungen mit selbsttätiger Regelung Kennlinienvergleich hervor. Es ist jeweils eine Verbedeutend schnellere Veränderung der Lichtstärke der Stärkerkennlinie für Anschluß einer 5000-W-Lampe, Lampe zuläßt und daß kein Überschwingen der einer 250-W-Lampe und einer 25-W-Lampe, also bei Lampenhelligkeit dabei eintritt. Die bei einer Regel- Belastungswiderstand von 9,7, 194 und 1940 Ohm, Schaltung zur Unterdrückung des Überschwingens 35 gezeichnet. Als Ordinate ist die Lampenspannung U₂,

kannten selbsttätigen Regelung werden die Einstellkreise für die Beleuchtung besonders einfach und damit besonders wirtschaftlich. Dies zeigt ein Vergleich der Schaltung nach Fig. 1, die je Stromkreis drei Einstellungen mit bekannten Schaltungen zuläßt. Daneben ist aber auch der weitere Vorteil wichtig, daß

und Pendeins der Helligkeit besonders bei großen und tragen Lampen notwendigen Maßnahmen und das schwierige Einstellen der dazu erforderlichen Rückführungen wird durch die Erfindung erspart. Daß bei

als Abszisse der Steuerstrom /_s aufgetragen (vgl. auch Fig. 1).

Fig. 3 zeigt die Kennlinie eines Magnetverstärkers aus Spezialsiliziumeisen mit magnetischer Vorzugs-

der reinen Steuerung die Helligkeit der Lampen alle 40 richtung und der erwähnten Spezialschachtelung ohne

Wechselstromvormagnetisierung und ohne sonstige der geschilderten Schaltungsmaßnahmen. Die Figur zeigt, daß eine Herabsteuerung innerhalb des Parameterbereiches von 9,7 bis 194 0hm bis etwa 5% der

gnetverstärker ist also nicht imstande, ganz kleine Lampen zu verdunkeln. Die zur völligen Verdunkelung einer normalen 220-V-Glühlampe erforderliche

Schwankungen der Netzspannung mitmacht, während
sie bei einer Regelschaltung durch Stabilisierung der
Sollwertspannung wenigstens in einem gewissen Maß
davon unabhängig sein kann, kann ohne weiteres in
Kauf genommen werden, denn es ist z. B. leicht mög- 45 Nennspannung möglich ist. Bei 1940 Ohm dagegen lieh, den in Fig. 1 mit 20 bezeichneten Zusatztrafo, bis etwa zur halben Netzspannung. Ein solcher Mader die Netzspannung wegen des unvermeidlichen
Restwiderstandes des Magnetverstärkers von z. B.
220 auf 235 V zu erhöhen hat, damit die für 220 V

bestimmten Lampen voll ausgesteuert werden können, 50 Spannung liegt etwa bei 10 V. als Regeltransformator auszubilden oder eine ähnliche Fig. 4 zeigt die Kennlinien des gleichen Magnet-

Einrichtung zur Konstanthaltung der Netzspannung Verstärkers, jedoch mit Wechselstromvormagnetisiezu verwenden. Diese nur einmal aufgewendete Span- rung und der im allgemeinen üblichen Bemessung der nungskonstanthalteeinrichtung, die verhältnismäßig Steuerkreise. Es kann bei dieser Auslegung eine träge sein kann, ist wesentlich wirtschaftlicher als 55 Lampe mit 25 W verdunkelt werden. Der Wert des eine an mehreren hundert Beleuchtungsstromkreisen Steuerstromes /_s hierfür ist aber von demjenigen getrennt vorzunehmende Regelung, die dann aber Wert, bei dem eine 5000-W-Lampe ganz auf Null auch für die schnellen Einstellvorgänge geeignet sein verdunkelt wird, wesentlich verschieden, d. h., wenn muß. beim Aufwärtssteuern die 5000-W-Lampe (9,7 Ohm)

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Bühnenbeleuch- 60 anfängt aufzuleuchten, dann ist bei derselben Eintungseinrichtung, bei der die Wechselstromhilfs- stellung des Einstellwiderstandes 12 (Fig. 1) die magnetisierung nicht wie bei der Anordnung nach 250-W-Lampe bereits auf 170 V gelangt. Man kann Fig. 1 durch besondere Hilfswicklungen 5 und 6 er- also in diesem Fall dem Stellhebel des Einstellwidcrzielt wird, sondern durch die Laststromwicklungen Standes keine bestimmte Lampenspannung zuordnen, selbst, indem ein Hilfsmagnetisierungsstrom unmittel- 65 was bei der Bühnenbeleuchtung an sich erforderlich bar galvanisch in den Lastkreis der Magnetverstärker ist. Trotzdem kann das hier Erreichte bereits in eingeführt wird. Der Hilfswechselstrom wird von solchen Fällen genügen, wo verhältnismäßig geringe einem Transformator 21 geliefert, dessen Sekundär- Anforderungen vorliegen. Ein gewisser Ausgleich wicklung 22 eine höhere Spannung hat als die die kann durch eine feste Zuordnung von Magnetverstär-Magnetverstärker speisende Spannung zwischen den 70 kern bestimmter Leistung für Lampen ganz bestimm-

ter Größe erreicht werden. Dies bedingt jedoch eine größere Anzahl von Magnetverstärkertypen.

Fig. 5 zeigt die Kennlinien für den gleichen Magnetverstärker in der Schaltung nach Fig. 1, zwar ohne die dort verwendete Gegenkopplung durch den Widerstand 15 und ohne die Mitkopplung durch die Wicklungen 3 und 4, jedoch bei entsprechend hochohmiger Bemessung der Steuer- und Magnetisierungskreise; d. h., die Zeitkonstanten dieser Kreise sind, wie oben beschrieben, bei niedriger Aussteuerung jeweils kleiner als 50 msec. Die sich hier ergebenden Kennlinien decken sich schon relativ gut, für die meisten im Bühnenbetrieb üblichen Bedingungen würde diese Einrichtung brauchbar sein.

In Fig. 6 ist der gleiche Magnetverstärker zugrunde gelegt wie in Fig. 3. Die Schaltung entspricht der Fig. 1, es ist also eine Gegenkopplung von der Spannung und eine Mitkopplung vom Strom durch die Wicklungen 3 und 4 vorgesehen. Man erkennt, daß sich die Kennlinien für den gesamten Belastungsbereich sehr gut decken, so daß man auch mit einer Regelung keine besseren Verhältnisse erzielen kann. Es sei noch darauf hingewiesen, daß man auch mit Kernen aus normalem Trafoblech eine ähnliche Deckung der Kennlinien erreichen kann. Es muß jedoch die Wechselstromvormagnetisierung wesentlich größer als bei Spezialeisen bemessen werden, d. h., die vom Kern aufgenommene Leistung wächst an. Der nicht geradlinige Zusammenhang von Ausgangsspannung und Steuerstrom der in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Kennlinien kann, um trotzdem eine etwa lineare Abhängigkeit zwischen der Einstellung der Beleuchtungsstellhebel und der Lichthelligkeit zu erreichen, durch eine abgestufte Widerstandswicklung der Einstellwiderstände 12 (Fig. 1) erzielt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung läßt sich der Aufwand an Zusatzmaßnahmen dadurch verringern, daß der Magnetverstärker eines Beleuchtungsstromkreises mit einer vom Widerstand der jeweils angeschlossenen Last abhängig gesteuerten oder verstellten Gleichstromvormagnetisierung versehen wird. Es wird beispielsweise auf die Kennlinien nach Fig. 4 verwiesen. Bei diesen waren als Zusatzmaßnahme neben der Wechselstromhilfsmagnetisierung lediglich Magnetverstärkerkerne aus Siliziumeisen mit magnetischer Vorzugsrichtung zugrunde gelegt. Im vorliegenden Beispiel würde es genügen, die lastabhängige Steuerung auf den Parameterbereich zwischen 19,4 und 9,7 Ohm zu beschränken. Die lastabhängige Steuerung kann beispielsweise mit Hilfe einer Meßeinrichtung erreicht werden, die das Verhältnis von Magnetverstärkerausgangsspannung zu Magnetverstärkerstrom erfaßt und in Abhängigkeit davon eine entsprechende Gleichstromvormagnetisierung des Magnetverstärkers bewirkt. Es sind jedoch auch einfachere Steuerungsmaßnahmen möglich, etwa unter Ausnutzung der für die verschiedenen Lampengrößen üblichen Steckerverbindungen der elektrischen Verbindungskabel zwischen Lampen und Magnetverstärker. Beispielsweise kann im Anschlußstecker einer Lampe ein Widerstand bestimmter Größe eingebaut sein, der zu zwei besonderen Hilfskontakten dieses Steckers führt. In dem zum Magnetverstärker führenden Gegenstecker sind dann entsprechende Hilfskontakte und daran angeschlossene Hilfsleiter erforderlich, die mit dem Gleichstromvormagnetisierungskreis in Verbindung stehen.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen, die Steuerkennlinien für stark verschiedene Belastungswiderstände zur Deckung zu bringen, können auch für andere Zwecke als zur Bühnenbeleuchtung eingesetzt werden, wenn dort die gleiche Aufgabenstellung vorliegt.

Claims (3)

Patentansprüche.·

1. Bühnenbeleuchtungseinrichtung mit spannungssteuernden Magnetverstärkern, insbesondere in Ventildrosselschaltung, wobei zur Einstellung der Lampenhelligkeit eine von der Last unabhängige Verstellung des Steuerstromes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verzicht auf eine geschlossene Regelkreisschaltung bekannter Art die erforderliche, unabhängig von der Last gleichbleibende Zuordnung von Magnetverstärkersteuerdurchflutung und -ausgangsspannung in einem großen Helligkeits- und Lastwiderstandsbereich durch eine an sich bekannte Wechselstromhilfsmagnetisierung des Magnetverstärkers erreicht ist, die durch einen vorzugsweise magnetverstärkerfremden Hilfsstrom hervorgerufen wird, in Verbindung mit mindestens einer der nachstehenden Maßnahmen:

a) Anwendung von besonderen Magnetverstärkerkernen, vorzugsweise aus Silizium- oder Nickeleisen, mit einer oder mehreren magnetischen Vorzugsrichtungen und mit besonderem magnetischem Aufbau in Form von Bandringkernen oder Schachtelkernen mit Sonderschnitten, die jede Einengung im Flußquerschnitt vermeiden;

b) Überdimensionierung des Magnetverstärkers, so daß dessen Typenleistung weniger als zu 50% ausgenutzt wird;

c) Ausführung der zur Steuerung und zur Gleichstromvormagnetisierung des Magnetverstärkers dienenden Stromkreise so hochohmig, daß die Summe ihrer sich durch die Verhältnisse von LJR ergebenden Zeitkonstanten zumindest im untersten Viertel des Magnetverstärkerspannungsbereiches kleiner ist als etwa 100 msec, beispielsweise durch Luftspaltdrosseln, die in die Stromkreise eingeschaltet sind, oder durch Reihenschaltung der zur Gleichstromvormagnetisierung dienenden Wicklungen mehrerer Magnetverstärker für verschiedene Beleuchtungskreise, im Sinne der Unterdrückung der bei niedriger Aussteuerung des Magnetverstärkers in dessen Steuer- und Gleichstromvormagnetisierungskreisen auftretenden Oberwellen;

d) Anwendung einer vom Magnetverstärkerlaststrom abgeleiteten Mitkopplung des Magnetverstärkers im Sinne einer Aufrichtung der Magnetverstärkerkennlinien bei niedrigem Lastwiderstand;

e) Anwendung einer von der Magnetverstärkerausgangsspannung abgeleiteten Gegenkopplung des Magnetverstärkers im Sinne einer Annäherung der Kennlinien bei verschiedener Last, wobei die Gegenkopplung vorzugsweise durch Widerstände erreicht ist, die die Ventile der Ventildrosseln einzeln oder gemeinsam überbrücken;

f) Abstufung der Nennspannungen der Lampen im umgekehrten Verhältnis ihrer Leistung;

g) Kopplung des Stellgliedes für die Steuermagnetisierung des Magnetverstärkers mit einem die Wechselstromhilfsmagnetisierung veränderten Mittel, derart, daß zwischen den beiden Magnetisierungen eine gegensinnige Steuerverbindung besteht.

709 805/271

2. Einrichtung nach Anspruch 1 unter Anwendung mehrerer Steuerwiderstände für denselben Steuerstromkreis des Magnetverstärkers zu verschiedenen Voreinstellungen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwiderstände je mit elektrischen Ventilen in Reihe geschaltet sind, durch die die gerade nicht steuernden Stromkreise gesperrt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärker eine vom Widerstand der angeschlossenen Last abhängig gesteuerte Vormagnetisierung hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 837 262, 815 990;
österreichische Patentschriften Nr. 174674,170190.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen