DE1167444B

DE1167444B - Schaltungsanordnung fuer eine Beleuchtungsanlage mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampe zur Sicherstellung einer ausreichenden Beleuchtung nach einem Ausfall der normalen Netzspannung

Info

Publication number: DE1167444B
Application number: DEL43238A
Authority: DE
Inventors: Jakob Wunderli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-11-09
Filing date: 1962-10-18
Publication date: 1964-04-09

Description

Schaltungsanordnung für eine Beleuchtungsanlage mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampe zur Sicherstellung einer ausreichenden Beleuchtung nach einem Ausfall der normalen Netzspannung Quecksilberdampf-Hochdrucklampen sind wegen ihres hohen Wirkungsgrades für die Beleuchtung von Straßen und Plätzen sehr geeignet. Sie haben aber den Nachteil, daß sie nach einem Ausfallen der Netzspannung, oder auch nur nach einer momentanen, etwa durch ein Gewitter verursachten, starken Senkung der Netzspannung, die ein Löschen der Lampe zur Folge hat, längere Zeit brauchen, bis sie wieder richtig zu arbeiten beginnen, auch wenn die Netzspannung längst wieder den Normalwert erreicht hat.
Es ist eine Schaltung für Beleuchtungsanlagen mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampen (kurz »Hg-Lampen«) bekannt, in welcher Schaltung eine im Kontaktstromkreis eines Relais liegende Glühlampe vorgesehen ist, die nach einem kurzzeitigen Ausfall der normalen Netzspannung bei deren Wiederkehr während der Abkühlperiode der Hg-Lampe als Ersatzlichtquelle dient. Diese im folgenden als »Sicherheitsschaltung« bezeichnete Schaltung hat aber den Nachteil, daß die Glühlampe praktisch nur während der Abkühlperiode der Hg-Lampe brennt, d. h., die Glühlampe löscht sofort nach Wiederzünden der Hg-Lampe aus. Die Hg-Lampe gibt aber vorerst nur wenige Prozente des normalen Lichtstromes ab und erreicht erst nach einigen Minuten wieder die volle Leuchtkraft. Mit dieser Sicherheitsvorrichtung ergibt sich also der Nachteil, daß nach kurzzeitigem Ausfall der normalen Netzspannung zwar von der Glühlampe wieder Licht zur Verfügung steht, daß aber nach Wiederzünden der Hg-Lampe für etwa eine Minute praktisch gar kein Licht mehr vorhanden ist und nach dieser Zeit die Hg-Lampe nur langsam an Leuchtkraft zunimmt, um erst nach einer Anlaufperiode von etwa vier Minuten den vollen Lichtstrom wieder zu erreichen.
Es sind auch schon Sicherheitsschaltungen vorgeschlagen worden, mit denen obiger Nachteil vermieden werden sollte. Diese Schaltungen haben sich aber nicht bewährt, indem sie in der Praxis eine außerordentlich heikle Einstellung eines Relais erforderlich machten. Wenn man bedenkt, daß die Relais von derartigen Sicherheitsschaltungen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wobei der Widerstandswert der Relaiswicklung und somit der Erregerstrom bei sonst gleichen Bedingungen sich erheblich ändert, ist es verständlich, daß eine bei einer bestimmten Außentemperatur vorgenommene Relaiseinstellung bei einer anderen Außentemperatur nicht mehr stimmte, was zur Folge hatte, daß die Glühlampe oft dauernd brannte, oder aber beim Ausfallen der Netzspannung gar nicht eingeschaltet wurde und somit ihren Zweck nicht erfüllte.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß das Relais zwei Wicklungen aufweist, von denen die eine über Gleichrichtungsmittel von der an der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (Hg-Lampe) auftretenden Spannung gespeist wird; während die andere ebenfalls über Gleichrichtungsmittel von einer Spannung gespeist wird, die von einer mit der Hg-Lampe in Serie liegenden Impedanz abgeleitet ist, wobei die durch diese Wicklungen fließenden Ströme in entgegengesetztem Magnetisierungssinne auf den Relaiskern einwirken, derart; daß beim kurzzeitigen Ausfall der normalen Netzspannung, bei deren Wiederkehr das Relais während der Abkühlperiode der Hg-Lampe durch die eine Wicklung und während der auf ihre Wiederzündung folgenden Anlaufperiode beim Einbrennen der Hg-Lampe durch die andere Wicklung erregt wird und seinen im Stromkreis der Glühlampe liegenden Kontakt schließt und geschlossen hält, bis erst nach erheblicher Zunahme der Helligkeit der Hg-Lampe sich die Wirkungen der durch Wicklungen fließenden Ströme so weit aufheben, daß das Relais abfällt und seinen Kontakt öffnet. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Die dargestellte Schaltungsanordnung weist eine Hg-Lampe 1 von z. B. 12 000 Lumen bei 250 Watt auf, die in Serie mit einer Drosselspule 2 zwischen zwei Eingangsklemmen 3 und 4 geschaltet ist, die über einen nicht dargestellten Schalter an das übliche Niederspannungsnetz von 220 V, 50 Hz, angeschlossen werden können. Parallel zu der Serienschaltung der Elemente 1 und 2, ist eine Glühlampe 5 von z. B. 8000 Lumen über einen Kontakt r eines Relais R an die Klemmen 3 und 4 angeschlossen, wobei dieser Kontakt r bei normalem Betrieb offen ist.
Parallel zur Hg-Lampe 1 ist die Serienschaltung eines nahezu temperaturunabhängigen Widerstandes 6, z. B. aus Konstantan, und einer Gleichrichterbrücke 7 angeordnet, welch letztere eine erste Wicklung 8 des Relais R mit Gleichstrom speist. Parallel zur Drosselspule 2 ist die Serienschaltung eines nahezu temperaturunabhängigen Widerstandes 9 und einer Gleichrichterbrücke 10 angeordnet, welch letztere eine zweite Wicklung 11 des Relais R mit Gleichstrom speist. Die beiden Relaiswicklungen 8 und 11 sind so geschaltet, daß die durch sie fließenden Ströme den Relaiskern in einander entgegengesetzten Richtungen zu magnetisieren suchen. Die einander gleichen Widerstände 6 und 9 haben einen Widerstandswert, der erheblich größer ist als derjenige der ebenfalls einander gleichen Wicklungen 8 und 11, z. B. etwa dreimal größer, so daß die durch letztere fließenden Ströme nur wenig von der Temperatur abhängen, der das Relais R ausgesetzt ist.
Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt: Im normalen Betrieb beträgt der Spannungsabfall an der brennenden Hg-Lampe beispielsweise etwa 150 V, und der um nahezu 90° dazu phasenverschobene Spannungsabfall an der Drosselspule 2 ebenfalls etwa 150 V. Die Gleichströme, welche die Relaiswicklungen 8 und 11 durchfließen, heben sich in ihrer Wirkung auf den Relaiskern nahezu auf, so daß sich der Relaisanker in seiner Ruhelage befindet und der Kontakt r offen ist.
Wenn die Netzspannung für einen kurzen Moment aussetzt, erlischt sofort die Hg-Lampe 1, die bei der Rückkehr der Spannung bekanntlich erst wieder zündet, wenn sich das Quecksilber abgekühlt hat und der Druck in der Lampe durch Kondensation der Quecksilberdämpfe weit unter den im normalen Betrieb herrschenden Druck gefallen ist. Da der Strom in der Serienschaltung 1, 2 unterbrochen ist, herrscht nun die ganze Spannung von 220 V an den Klemmen der Hg-Lampe 1, so daß der von der Gleichrichterbrücke 7 der Wicklung 8 gelieferte Strom stark zunimmt, der von der Gleichrichterbrücke 10 der Wicklung 11 gelieferte Strom dagegen verschwindet. Infolgedessen spricht das Relais R an, der Kontakt r wird geschlossen, und die Glühlampe 5 wird als Ersatzlichtquelle eingeschaltet.
Wenn die Hg-Lampe 1 sich nach etwa 3 bis 4 Minuten genügend abgekühlt hat und wieder zündet, fällt die Spannung an dieser Lampe plötzlich auf einen sehr kleinen Wert, während der durch dieselbe fließende Strom sehr groß wird. Infolgedessen wird der Spannungsabfall an der Drosselspule 2 sehr groß und dementsprechend wird der durch die Wicklung 11 fließende Strom viel größer als der durch die Wicklung 8 fließende Strom, so daß das Relais, R erregt und dessen Kontakt r geschlossen bleibt. Während der nun folgenden Anlaufperiode von 2 bis 3 Minuten nehmen Temperatur, Dampfdruck, Lichtstärke und Spannung der Hg-Lampe 1 zu, während der Strom kleiner wird. Während dieser Zeit bleibt die Glühlampe 5 immer noch im Betrieb und wirkt als Zusatzlichtquelle. Wenn die Lichtstärke der Hg-Lampe etwa 60 bis 8011/o ihres Normalwertes erreicht, nähern sich die gegenläufigen Spannungsabfälle an der Hg-Lampe 1 und der Drosselspule 2 so weit ihren normalen Betriebswerten von etwa 150 V, daß die Differenz der Magnetisierungswirkungen der Wicklungen 8 und 11 nicht mehr genügt, um das Relais R zu erregen; das Relais fällt ab, der Kontakt r wird geöffnet und die Glühlampe 5 wird ausgeschaltet.
Wenn die Schaltung aus dem Ruhezustand an das Netz angeschlossen wird, so verhält sie sich ähnlich wie beim Wiederzünden nach einem momentanen Spannungsausfall, nur daß selbstverständlich die Abkühlperiode der Hg-Lampe 1 wegfällt.
Die beschriebene Schaltung ist außerordentlich einfach und betriebssicher und bedarf keiner heiklen Einstellung des Relais R. Man kann die Schaltung sogar unverändert lassen, wenn man die Hg-Lampe 1 gegen eine Hg-Lampe anderer Leistung austauscht, beispielsweise in einem Bereich von 80 bis 1000 Watt der üblichen Hg-Lampen. Da die beiden Relaiswicklungen 8 und 11 derselben Temperatur ausgesetzt sind, ist die Schaltung auch weitgehend temperaturunempfindlich, wenn man von den relativ großen temperaturempfindlichen Gleichrichterbrükken 7 und 10 absieht, indem dieselben nur zur Verminderung von Temperatureffekten zweiter Ordnung dienen. Selbstverständlich ist es gleichgültig, ob die Widerstände 6 und 10 den Gleichrichterbrücken 7 und 10 vor- oder nachgeschaltet sind, wobei letztere prinzipiell auch durch Einweggleichrichter ersetzt werden können. Selbstverständlich können die Wicklungen 8 und 11, bzw. die Widerstände 6 und 9, auch voneinander verschieden sein, ebenso wie das Verhältnis der im Betrieb an der Hg-Lampe 1 und der Drosselspule 2 auftretenden Spannungsabfälle nicht nahezu 1:1 zu betragen braucht. Es ist klar, daß man die Gleichrichterbrücke 10 auch an die Sekundärwicklung eines Transformators anschließen kann, dessen Primärwicklung mit der Hg-Lampe 1 in Serie liegt, oder die Eingangsspannung der Gleichrichterbrücke in anderer Weise von einer beliebigen mit der Hg-Lampe in Serie liegenden Impedanz ableiten kann. Die als Ausführungsbeispiel geschilderte Schaltung dürfte aber praktisch vorzuziehen sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für eine Beleuchtungsanlage mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (Hg-Lampe) zur Sicherstellung einer ausreichenden Beleuchtung nach einem Ausfall der normalen Netzspannung, in welcher Schaltung eine im Kontaktstromkreis eines Relais liegende Glühlampe vorgesehen ist, die nach einem kurzzeitigen Ausfall der normalen Netzspannung bei deren Wiederkehr während der Abkühlperiode der Hg-Lampe als Ersatzlichtquelle dient, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Relais (R) zwei Wicklungen (8, 11) aufweist, von denen die eine (8) über Gleichrichtungsmittel (7) von der an der 1-1g-Lampe (1) auftretenden Spannung gespeist wird, während die andere (11) ebenfalls über Gleichrichtungsmittel (10) von einer Spannung gespeist wird, die von einer mit der Hg-Lampe in Serie liegenden Impedanz (2) abgeleitet ist, wobei die durch diese Wicklungen fließenden Ströme im entgegengesetzten Magnetisierungssinne auf den Relaiskern einwirken, derart, daß beim kurzzeitigen Ausfall der normalen Netzspannung nach deren Wiederkehr das Relais während der Abkühlperiode der Hg-Lampe durch die eine Wicklung (8) und während der auf ihre Wiederzündung folgenden Anlaufperiode beim Einbrennen der Hg-Lampe durch die andere Wicklung (11) erregt wird und seinen im .Stromkreis der Glühlampe (5) liegenden Kontakt (5) schließt und geschlossen hält, bis erst nach erheblicher Zunahme der Helligkeit der Hg-Lampe sich die Wirkungen der durch diese Wicklungen fließenden .Ströme so weit aufheben, daß das Relais abfällt und seinen Kontakt öffnet.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Hg-Lampe (1) in Serie liegende Impedanz eine Drosselspule (2) ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis einer jeden der beiden Relaiswicklungen (8 und 11) vor oder nach den Gleichrichtungsmitteln (7 bzw. 10) ein temperaturunempfindlicher Widerstand (6 bzw. 9) angeordnet ist, dessen Widerstandswert größer ist als derjenige der Wicklung (8 bzw. 11).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (8 und 11) einander gleich sind und ebenso auch die beiden Widerstände (6 und 9). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 711438; deutsches Gebrauchsmuster Nr.1833 685; französische Patentschrift Nr. 1244 746.