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Gerät zum Betrieb von aus einer Niederspannungsquelle gespeisten Gasentladungslampen
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Betrieb von aus einer Stromquelle niedriger
Spannung gespeisten Gasentladungslampen über einen Einankerumformer.
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Es sind Gasentladungslampen verwendende Beleuchtungsanlagen bekannt,
bei denen als Notstromquelle eine Batterie vorgesehen ist, beispielsweise für Eisenbahnwagen.
Um in solchen Fällen eine für den Betrieb der Leuchtstofflampe geignete Spannung
zu erhalten, werden üblicherweise Wechselrichter oder Transformatoren verwendet.
Derartige Wechselrichter werden heutzutage vielfach aus elektronischen Bauelementen,
z. B. steuerbaren Siliziumgleichrichtern, aufgebaut. Der Wirkungsgrad solcher Wechselrichter
ist aber bei Leistungen bis zu einigen 100
Watt noch verhältnismäßig schlecht
und liegt in der Größenordnung von etwa 30%. Vielfach werden auch Kontaktgleichrichter,
z. B. in Form von Quecksilberstrahlgleichrichtem, verwendet. Abgesehen davon, daß
diese Wechselrichter aufwendig und störanfällig sind, ist ihr Wirkungsgrad auch
nicht erheblich besser. Bei den bekannten Beleuchtungsanlagen wird also ein günstigerer
Gesamtwirkungsgrad der Umsetzung der elektrischen Energie in Lichtenergie nicht
erreicht. Die Gasentladungslampen werden dort ausschließlich wegen ihrer größeren
Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen und ihrer größeren Brenndauer verwendet.
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Es ist auch eine Beleuchtun seinrichtuno, mit einem 9 C
kleinen
dampf- oder preßluft-betriebenen turboelektrischen Generator bekannt, der eine Dampfentladungslampe
speist. Diese Einrichtung soll für Beleuchtungszwecke an solchen örtlichkeiten dienen,
an denen ein Lichtnetz nicht zur Verfügung steht. Nachteilig ist bei dieser Einrichtung
der außerordentlich ungünstige Wirkungsgrad.
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Es sind ferner Fahrzeugbeleuchtungsanlagen bekannt, bei denen Fluoreszenzlampen
über einen Einankerumformer aus einer Akkumulatorenbatterie gespeist werden. Die
dort verwendeten Akkumulatorenbatterien haben eine große Kapazität und werden im
übrigen mit kurzen Unterbrechungen ständig nachgeladen, so daß der Wirkungsgrad
hier keine so entscheidende Rolle spielt. Im übrigen erreicht der Wirkungsgrad auch
nur dann einen hohen Wert, wenn der Umformer mit seiner Nennlast betrieben wird.
Bei den bekannten Anlagen handelt es sich praktisch um ein kleines Kraftwerk zur
Speisung
eines Lichtnetzes, wobei wahlweise mehr oder weniger Beleuchtungskörper
an- und abgeschaltet werden und wobei der Gesamtwirkungsgrad der Umsetzung der elektrischen
Energie in Lichtenergie von der Belastung abhängig ist. Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Betrieb von aus einer Stromquelle niedri-C Oler
Spannung gespeisten Gasentladungslampen zu schaffen, das bei geringen Abmessungen
einen extrem guten Wirkungsgrad in bezug auf die Umsetzung der elektrischen Energie
in Lichtenergie ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Verwendung
eines permanent-magnetisch erregten Einankerumformers mit eisenloser Wicklung als
Vorschaltelement für eine einzelne Lampe.
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Es ist an sich ein permanentmagnetisch erregter elektrischer Generator
mit eisenloser Wicklung zur Erzeugung von Wechselstrom niedriger Frequenz bekannt.
Dieser bekannte Generator wird aber nicht zur Speisung einer einzigen Gasentladungslampe
verwendet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gerät läßt sich der Einankerumformer so
bemssen, daß er mit günstigstem Wirkungsgrad arbeitet. Tatsächlich läßt sich ein
so guter Wirkungsgrad erreichen, daß die Umsetzung der elektrischen Energie niedriger
Spannung in Lichtenergie gegenüber einer direkt gespeisten Glühlampe erheblich verbessert
wird.
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Vorzugsweise liefert der Einankerumformer ausgangsseitig Wechselstrom
mit einer Frequenz oberhalb etwa 200 Hz und einer effektiven Spannung oberhalb etwa
100 Volt, wobei die Gasentladungslampe an ihn über einen Kondensator angeschlossen
ist. Vorzugsweise wird eine Batterie als Stromquelle verwendet, so daß das Gerät
als Lichtquelle für ein Notbeleuchtungsaggregat verwendbar ist.
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Es kann ein bekannter Einankerumforiner verwendet werden, der ein
feststehendes Magnetsystem besitzt und bei dem die den Ro' tor bildende eisenlose
Wicklune, aus einer elektrisch leitende Schichten in C
Wicklungsform
tragenden isolierenden Folie großer Festigkeit gewickelt ist.
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Bei einem Notbeleuchtungsaggregat ist es von besonderem Vorteil, wenn
der Einankerumformer mit einer von Hand betätigbaren Antriebsvorrichtung kuppelbar
ist, wodurch auch bei Ausfall der Batterie ermöglicht wird, die Gasentladungslampe
zu betreiben.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen permanentmagnetisch erregten Einankerumformer
mit eisenloser Wicklung im Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt durch
die in F i g. 1 gezeigte Maschine, F i g. 3 eine schematische Darstellung
der Rotorwicklung der Maschine und F i g. 3 a eine Teildarstellung der Wicklung
nach F i g. 3.
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In den F i g. 1 und 2 ist mit 10 ein permanentmaanetischer
Kein bezeichnet, dessen magnetische Kraftlinien in F i g. 2 dargestellt sind.
11 ist das Maschinengehäuse, das gleichzeitig als Rückschluß für den Permanentmagneten
10 dient. Gehäuse 11 und Permanentmagnet 10 sind durch die
Haltebolzen 14 miteinander verbunden. 12 ist der Rotor, der auf der Welle 21 drehfest
angeordnet ist. Der Rotor besteht praktisch nur aus der Wicklung, die durch Tauchen
in aushärtbarem Kunststoff verfestigt ist. Die Wicklung bzw. der Rotor besitzt eine
glockenförmige Gestalt. Auf der Welle 21 sind der Kollektor 18 und die Schleifringe
15 angeordnet. Der Kollektor 18
steht mit dem Gleichstromwicklungstei112a
in Verbindung, während die Schleifringe 15 über die Zuleitungen13 mit dem
Wechselstromwicklungsteil12b in Verbindung stehen. 16 und 17 sind
die Wechselstromklemmen, 19 und 20 die Gleichstromklemmen des dargestellten
Einankerumformers.
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In F i g. 3 ist die Wicklung der Maschine schematisch dargestellt.
Der Gleichstromwicklungsteil 12a besteht beispielsweise aus einer isolierenden Folie
großer Festigkeit, die beidseitig mit elektrisch leitendem Streifen versehen ist,
die um die Kanten der Folien herum miteinander leitend verbunden sind. Diese um
die Kanten der Folie herumlaufenden elektrischen Verbindungen stehen mit den einzelnen
Lamellen des Kollektors 18 in Verbindung.
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12b ist der Wechselstromwicklungsteil. Anfang und Ende des
dargestellten Leiterbandes sind gemäß F i g. 3 a gegeneinander versetzt,
so daß der Anfang eines elektrisch leitenden Streifens mit dem Ende des benachbarten
elektrisch leitenden Streifens in Verbindung steht. Es ergibt sich dadurch eine
fortlaufende Wicklung, deren Anfang und Ende mit den Schleifringen 15 in
Verbindung stehen. Gleichstromwicklungsteil 12 a und Wechselstromwicklungsteil 12
b sind gemeinsam zusammen mit einer zusätzlichen Folie 12c zu einem Zylinder
aufgewickelt, der durch Tauchen in aushärtbaren Kunststoff verfestigt wird. An einem
Ende wird dieser Zylinder durch eine Scheibe 22 abgeschlossen, die auf der Welle
21 befestigt ist.
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Der dargestellte Einankerumformer kann beispielsweise gleichstromseitig
mit 6 oder 12 Volt gespeist werden und erzeugt wechselstromseitig eine Spannung
von mehreren 100 V bei einer Umdrehungszahl von etwa 10 000 Umdrehungen
pro Minute. In den F i g. 1 und 2 ist die Maschine dieser Leistung im Maßstab
1 : 1 dargestellt. Sie besitzt eine Leistung von wenigstens 100 Watt
bei einem Wirkungsgrad von 90%.