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Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines allmählichen Anstieges
der Stromstärke bei von einer Wechselstromquelle gespeisten Verbrauchern In vielen
Fällen ist es erwünscht, den Strom in dem Verbraucherkreis nur allmählich anwachsen,
d. h. ihn erst nach Ablauf einer bestimmten Zeit seinen Endwert erreichen zu lassen.
Zu diesem Zweck hat man bereits den von einer Wechselstromquelle gespeisten Verbrauchern
Eisendrosseln vorgeschaltet, die mit einer über Gleichrichter an die Last gelegten
Vormagnetisierungswicklung ausgerüstet sind. Sucht man jedoch die Kurve des Stromanstieges
in ihrem Verlauf noch weiterhin zu beeinflussen, dann genügt °ine derartige Maßnahme
nicht. Hierzu ist es vielmehr erforderlich, daß man erfindungsgemäß eine weitere
Vormagnetisierungswicklung auf den vorgeschalteten Eisendrosseln vorsieht, die über
eine Gleichrichteranordnung und einem Steuermittel an die Wechselstromquelle gelegt
ist. Hierdurch kann man die Kurve des Stromanstieges derart beeinflussen, daß man
entweder einen kontinuierlich oder einen im Anfangsbereich stärker oder weniger
stark geneigten Stromanstieg erhält. Dies ist besonders wichtig, wenn es sich um
eine Steuerung von Reklamebeleuchtungen handelt, da man hierdurch ganz verschiedene
Effekte erzielen kann. Beispielsweise kann man ein ganz allmähliches Aufleuchten
der Lampen herbeiführen oder ein Dunkelbrennen innerhalb eines größeren Zwischenraumes
und dann ein sehr plötzliches Aufleuchten in voller Beleuchtungsstärke.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man beim Ein-
und Ausschalten nicht die Wechselstromenergien zu bewältigen hat, sondern lediglich
die weit geringere Erregerleistung der einen Vormagnetisierungswicklung auf der
Eisendrossel. Hierdurch wird es ermöglicht, kleinere Schaltapparate zu verwenden
und deren Beanspruchung und Lebensdauer zu verbessern.
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In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der
Widerstand i bezeichnet einen Verbraucher, z. B. eine Relaiswicklung, eine Anzeigelampe
o. dgl., zu dein in Reihe eine Eisendrossel 2 geschaltet ist, die zwei Sekundärwicklungen
3 und q. besitzt. Der Verbraucher und die Drossel sind über die Leitungen 5 und
6 mit der Wechselstromquelle 7 verbunden. Die Wicklung 3 ist über eine Gleichrichteranordnung
9 parallel zum Verbraucher z gelegt, die Wicklung 4 über
eine Gleichrichteranordnung
t2 und den Schalter 13 unmittelbar an die Wechselstromquelle 7. Die Gl_eichrichteranordnungen
9 und, 12 bestehen aus vier in Grätzscher Schaltud: liegenden Einzelgleichrichtern
io, die ein'y Vollweggleichrichtung bewirken.
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Wenn der Schalter 13 offen ist, dann ist der induktive Widerstand
der Drossele so groß, daß der durch den Verbrauchern fließende Strom nicht ausreicht,
eine Betätigung z. B. des Relais i herbeizuführen; bei diesem kleinen Strom ist
das Eisen der' Drossel nicht gesättigt, da der der Wicklung 3 aufgedrückte Gleichstrom
in diesem Augenblick noch sehr klein ist. Wenn nun der Schalter 13 geschlossen wird,
dann wird in der Wicklung 4 durch die Gleichrichteranordnung 12 ein Strom erzeugt,
welcher eine teilweise Sättigung der Drossel 2 herbeiführt. Infolgedessen vermindert
sich deren induktiver Widerstand, und der Stromfluß im Lastkreise wächst an. Dieses
Anwachsen erfolgt aber nicht plötzlich, da ein Zeitraum erforderlich ist, um den
vollen Wert der Widerstandsverminderung herbeizuführen. Das Anwachsen des Stromes
in dem Verbraucher i hat auch einen größeren Strom in der Wicklung 3 zur Folge,
Dadurch wird eine weitere Sättigung der Drossel :2 hervorgerufen und damit ein weiteres
Anwachsen des Laststromes. Aber auch dies erfolgt erst nach einem weiteren zeitlichen
Zwischenrautn, der durch das Verhältnis des induktiven zum Ohmschen Widerstand des
Stromkreises bestimmt ist. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis ein bestimmtes
Maß an Sättigung erreicht ist und der Strom im Verbraucher seinen höchsten Wert
erreicht hat.. Durch Versuche wurde festgestellt, daß die Zeit zwischen dem Einlegen
des Schalters und dem Auftreten der vollen Spannung an dem Verbraucher ein Vielfaches
der Zeitkonstante der Eisendrossel ohne Sättigungswicklungen ist: In gewissen Fällen,
bei Verwendung nur eines Stromkreises nach der Abb. i, erreicht man . eine Zeitverzögerung,
die kleiner ist als i Sekunde, bei der Verwendung mehrerer Sättigungskreise wird
die Zeitkonstante bis zu 3o Sekunden und mehr anwachsen.
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In Abb. 2 ist mit 14 eine Kurve bezeichnet, welche die Abhängigkeit
der Spannung an dem Verbraucher von der Zeit angibt, für den Fall, daß die Wicklungen
3. und 4 annähernd die gleiche Sättigung hervorrufen. Die Kurve 15 zeigt dieselbe
Abhängigkeit für den Fall, wo die Sättigung, die durch den Einfluß der Wicklung
4 hervorgerufen wird, größer -ist als die von der Wicklung 3 erzeugte. Die Kurve
16 gibt die Abhängigkeit von Verbraucherspannung und Zeit an für eine Wicklung 4;
deren Einfluß gegenüber der Wicklung 3 gering ist. Für den Fall, den die Kurve 15
wiedergibt, erfolgt das Anwachsen .des Stromes am Anfang rasch und am Ende 'relativ
langsam, während bei dem Fall, der rr Kurve 16 zugrunde liegt das anfängliche @ä.chsen
langsam und der Anstieg am Ende der Kurve rasch vor sich geht. Es ist also möglich,
den Anstieg der Spannung mit der Zeit einzustellen.
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In Abb. 3 ist der Verbraucher mit 18 bezeichnet. Die Eisendrossel
mit i9, die beiden Sättigungswicklungen mit 2o und 2i und die Gleichrichteranordnung,
welche die Wicklung 2o speist, mit 22. Es ist jedoch noch eine weitere Eisendrossel
54 an die nämliche Stromquelle 7 über eine Gleichrichteranordnung 26 geschaltet.
Die Drossel 54 besitzt drei Sekundärwicklungen 23, 24, 25. Die Wicklungen 21 der
Drossel i9 und die Wicklung 24 der Drossel 54 sind an die Gleichrichteranordnung
26 gelegt, die Wicklungen 2o und 23 an die Gleichrichteranordnung 22. Die Wicklung
25 der Drossel 54 ist an die Gleichrichteranordnung 27 geschaltet, die entsprechend
der Gleichrichteranordnung 12 der Abb. i über einen Schalter 28 an die Stromquelle
7 gelegt ist. Bei dieser Schaltanordnung wird die Zeitverzögerung des Laststromes
durch die Verzögerung zweier Sättigungskreise hervorgerufen. Es setzt sich also
der Einfluß der beiden Eisendrosseln 19 und 54 zusammen durch. Die Zeitverzögerung,
die der Ström in dem Verbraucher 18 erfährt, ist infolgedessen sehr viel größer
als die Zeitverzögerung, die eine einzige Drossel hervorruft, und auch größer als
die Summe der Zeitverzögerungen je zweier einzelner Drosseln.
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Bei der Schaltanordnung der Abb. 4 ist eine Reihe von gleichen Verbraucherkreisen
30, 31, 32 vorgesehen, von denen jeder eine Sättigungsdrossel 33 und einen Verbraucherwiderstand
34, z. B. eine Glühlampe, besitzt. Die Schaltung ist derart, daß ein nacheinander
erfolgendes Aufleuchten der einzelnen Lampen eintritt, wodurch eine Beleuchtungswelle
über die- Reihe hinweggleitet. Dies wird dadurch erreicht, daß jede der Drosseln
eine Sekundärwicklung 36 besitzt, die an eine Gleichrichteranordnung 38 geschaltet
ist, die parallel zur Lampe 34 desjenigen Stromkreises liegt, in dem jeweils vorher
der Strom seinen vollen Wert erreichen soll. In dem ersten Stromzweig ist die Wicklung
36 an eine Gleichrichteranordnung 39 gelegt, die über einen Schalter 4o@ an die
Stromquelle 7 angeschlossen ist. Eine zweite Reihe von Sekundärwicklungen 37 der-
Drosseln 33 ist miteinander in Reihe an* eine Gleichr ichteranordnung 41 geschaltet,
die parallel zum Verbraucher 34 desjenigen Kreises liegt, der zuletzt seinen vollen
Stromwert erhalten soll.
Solange der. Schalter 4o geöffnet ist,
besitzen die einzelnen Drosseln 33 einen zu hohen Widerstand, als daß die Lampen
34 in den einzelnen Stromkreisen aufleuchten könnten. Wenn der Schalter 40 geschlossen
Ar@y dann wird der Wicklung 36 der ersten Drossel 33 ein Strom aufgedrückt, der
die Impedanz der Drossel vermindert und dadurch die Lampe 34 zum Aufleuchten bringt.
Infolgedessen wird der Spannungsabfall an der Lampe 34 anwachsen und über die Gleichrichteranordnung
38 die Wicklung 36 der in dem nächsten Lampenkreis liegenden Drossel 33 erregen.
Infolgedessen leuchtet die Lampe in diesem Kreise auf mit derselben Lichtstärke
wie die in dem ersten Kreise, und dieser Vorgang setzt sich fort, bis die ganze
Reihe auf die gleiche Lichtstärke gebracht ist. Wenn die letzte Lampe der Reihe
aufleuchtet, dann ruft ihr Spannungsabfall über die Gleichrichteranordnung 41 einen
Strom in den Wicklungen 37 jeder einzelnen Drossel 33 hervor. Dadurch wird deren
Sättigung noch weiter erhöht, so daß deren Widerstand noch weiter vermindert wird.
Die Lichtstärke der einzelnen Lampen wächst infolgedessen gleichmäßig noch weiter
an. Gleichzeitig mit dem Anwachsen jeder Lampe wird ihr Spannungsabfall erhöht und
dadurch der Sättigungsstrom in den einzelnen Wicklungen 36 noch weiter vergrößert.
Infolgedessen wird also noch eine zusätzliche Beleuchtungswelle über die Glühlampenreihe
geschickt.
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Eine Abänderung der Schaltung nach Abb. 4 ist in Abb. 5 dargestellt.
Bei dieser hat jede der einzelnen zwischen den Lampen @4 in Reihe liegenden Drosseln
44 mit Ausnahme der Drossel 33 in dem ersten Lampenkreis nur eine einzige Sättigungswicklung
45, welche ebenso wie die Wicklung 36 der Abb. 4. geschaltet ist. Die Drossel 33
des ersten Lampenkreises 3o besitzt eine Sättigungswicklung 36, die über eine Gleichrichteranordnung
39 und einen Schalter 4o ebenso wie bei der Schaltung nach Abb.4 an die Stromquelle
7 gelegt ist. Die Wicklung 37 ist nur bei der Drossel 33 des ersten Lampenkreises
vorgesehen und mit der Gleichrichteranordnung 41 des letzten Lampenkreises 32 verbunden.
Wenn bei dieser Anordnung der Schalter 4o geschlossen wird, dann geht zunächst eine
Beleuchtungswelle über die einzelnen Lampen, und wenn die letzte Lampe aufleuchtet,
dann wird eine zusätzliche Sättigung in der Drossel 33 des ersten Kreises bewirkt
und dadurch eine weitere Beleuchtungswelle über die Reihe geschickt; ein Vorgang,
der sich so lange wiederholt, bis alle Lampen eine gleichmäßige Lichtstärke angenommen
haben. Bei beiden Schaltanordnungen der Abb.4 und 5 wird beim öffnen des Schalters
eine Welle von allmählich abnehmender Beleuchtungsstärke übür die Lampenkreise geschickt,
bis ein Zustand der Gleichmäßigkeit erreicht ist, bei dem keine der Lampen mehr
aufleuchtet.
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Eine Ausbildung der verwendeten Eisendrosseln, die schematisch bei
den Schaltungen angedeutet sind, ist in Abb. 6 dargestellt. Ein vierschenkliger
Eisenkern 48 ist mit einer Primärwicklung versehen, welche aus zwei in entgegengesetztem
Sinne auf die inneren Schenkel aufgewickelten Wicklungen besteht und aus einer Mehrzahl
von Sättigungswicklungen. Im vorliegenden Fall sind zwei gezeichnet, die Wicklungen
36 und 37, von denen jede in der gleichen Richtung auf die beiden inneren Schenkel
aufgewickelt ist.
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Falls erforderlich, können auch die Einzeldrosseln aus je zwei getrennten
Transformatoren bestehen, entsprechend der Abb. 7, bei der die Primärwicklung der
Drossel durch zwei Spulen 52 gebildet wird und die Sättigungswicklungen durch die
Spulen 53 und 55. Bei dieser Anordnung kann durch die Gegenschaltung der Wicklung
52 verhütet werden, daß ein Wechselstrom von Netzfrequenz in den Sättigungswicklungen
53 und 55 auftritt, der sonst die Gleichrichter beschädigen könnte.