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Betriebseinrichtung für elektrische Hochdruckdampfentladungslampen
Die Erfindung hat eine Betriebseinrichtung für elektrische, über eine Vorschaltdrosselspule
gespeiste Hochdruckdampfentladungslampen, insbesondere Quecksilberhochdruckdampflampen,
zum Gegenstand, bei der das sogenannte Einbrennen der Hochdruckdampflampe nach erfolgter
Zündung durch Herbeiführung eines starken, die Dampfbildung fördernden Überstroms
erheblich beschleunigt wird. Die bekannten Einrichtungen dieser Art laufen vorzugsweise
darauf hinaus, den Widerstandswert der für den späteren , Betriebsstrom bemessenen
Vorschaltdrosselspule während der Einbrennzeit zu verkleinern, z. B. durch Kurzschließen
eines Wicklungsteils oder durch vorübergehendes Einschalten eines die Impedanz der
Vorschaltdrosselspule teilweise aufhebenden Kondensators oder durch Verstellen von
besonderen Streufeldjochen am Eisenkern der Vorschaltdrosselspule. Vielfach wird
auch ein hoher Einbrennüberstrom durch Verwendung einer Vorschaltdrosselspule mit
sehr kleinem, in den magnetischen Sättigungszustand kommenden Eisenkern erzielt.
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Bei allen diesen bekannten Einrichtungen müssen jedoch in der einen
oder anderen Hinsicht Nachteile in Kauf genommen werden. Sie verursachen entweder
beim Umschalten auf den Betriebszustand allzu große Strom- und Spannungsstöße bzw.
gefährliche Überspannungen oder verschlechtern das
Verhalten der
Lampe im Betr ieb" und führen zu für das Netz schädlichen Oberwellen, wie z. B.
eine gesättigte Vorschaltdrosselspule, deren Charakteristik ferner für einen stabilen
Betrieb zu flach verläuft. Außerdem ist bei allen diesen bekannten Einrichtungen
der meist einen erheblichen Blindstromanteil aufweisende Einbrennüberstrom mit Rücksicht
auf die höchstzulässige Netzbelastung verhältnismäßig begrenzt, insbesondere, dann,
wenn gleichzeitig mehrere Hochdruckdampflampen eingebrannt werden müssen.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch
vermieden, daß der im Betriebszustand vom Netz über eine ungesättigte Vorschaltdrosselspüle
gespeisten Hochdruckdampf-Lampe ein zusätzlicher Einbrennstrom über eine parallel
zu ihr geschaltete Sekundärwicklung eines vorzugsweise als Streufeldtransformator
ausgebildeten Abwärtstransformators zugeführt wird, dessen Primärwicklung an der
Netzspannung liegt oder durch die Vorschaltdrosselspule gebildet wird.
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Die Leerlaufspannung des Abwärtstransformators wirf vorzugsweise annähernd
gleich der Betriebsbrennspannung der Hochdrucklampe gewählt, so-daß während des
Einbrennvorganges der anfangs kräftige Transformatoreinbrennstrom mit wachsender
Brennspannung der Lampe selbsttätig mehr und mehr zurückgeht und schließlich praktisch
aufhört. Es kann aber auch die Leerlaufspannung erheblich von der Endbrennspannung
der Hochdrucklampe abweichen und ein Relais vorgesehen sein, das entweder nach einer
bestimmten Zeit oder unter der Wirkung einer parallel zur Lampe geschalteten Spannungsspule
am Ende des Einbrennvorganges die Sekundäryvicklung des Transformators abschaltet.
Bei Verwendung einer selbständigen Primärwicklung wird gegebenenfalls auch diese
vom Netz getrennt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung läßt sich die nach dem Einbrennender
Hochdrucklampe nicht mehr benötigte Sekundärwicklung des Transformators und gegebenenfalls
auch die selbständige Primärwicklung nunmehr zur Begrenzung des Betriebsstroms der
Lampe mitverwenden, beispielsweise parallel zur Vorschaltdrosselspule oder zu einem
Teil derselben schalten. Die Vorschaltdrosselspule kann dann kleiner bemessen werden.
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In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele mehrere nach der Erfindung
ausgebildete Betriebseinrichtungen schematisch dargestellt.
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Bei der Einrichtung nach Abb. z ist die Hochdruckdampfentladungslampe
r über die nicht in den magnetischen Sättigungszustand gelangende Vorschaltdrosselspule
2 mit dem Netzschalter 3 verbänden und parallel zur Sekundärwicklung q. des Abwärtsstreufeldtransformators
geschaltet, dessen Primärwicklung 5 an der Netzspannung liegt. Die Hochdruckdampflampe
kann eine beliebige Ausführungsform zeigen; sie kann beispielsweise mit eingebauten
Zündhilfselektroden versehen sein, mittels Hochfrequenz gezündet werden oder eine
sogenannte Abreißzündung aufweisen, bei der in bekannter Weise an den sich zuerst
berührenden oder durch einen Hilfskörper überbrückten Elektroden unter Zuhilfenahme
eines Bimetallstreifens oder auf elektromagnetischem Wege ein Abreißzündlichtbogen
erzeugt wird.
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Um nach erfolgter Zündung in der Hochdruckdampflampe trotz ihrer geringen
Erstbrennspannung von beispielsweise 15 V eine erhebliche elektrische Leistung in
Wärme umzusetzen, wird der über die Vorschaltdrosselspule fließende Strom von beispielsweise
2 Amp. durch einen zusätzlichen Einbrennstrom der, Sekundärwicklung von beispielsweise
8 Amp. verstärkt, so daß über die Hochdrucklampe etwa ro Amp. fließen.
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Wesentlich ist dabei, daß der hohe, vom Transformator gelieferte Zusatzstrom
das Netz nur in einem um das Übersetzungsverhältnis des Transformators verringerten
Grade belastet, daß also in diesem Fall beispielsweise das 22o-V-Netz nur höchstens
mit etwa 3,8 Amp. belastet ist. Die Spannungsaufnahme der Lampe erreicht infolge
des starken Aufheizstroms schnell, etwa in 30 Sekunden, die endgültige Betriebsbrennspannung
von beispielsweise 5o V. Bei Vorsehung einer Leerlauf spannung der Sekundärwicklung
von ebenfalls etwa 5o V geht während des Einbrennens der Lampe der Transformatorstrom
selbsttätig praktisch auf Null zurück.
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Es können bei Benutzung der neuen Einrichtung ohne Störung des Netzes
sehr große Einbrennstromstärken angewendet bzw. kann ohne gegenseitige Rücksichtnahme
eine große Anzahl von Hochdrucklampen gleichzeitig eingebrannt werden, was in vielen
Anwendungsfällen gefordert wird.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 2 stellt die Vorschaltdrosselspule gleichzeitig
die Primärwicklung des Abwärtstransformators dar, wobei -sich im wesentlichen die
gleiche Wirkungsweise ergibt Abb.3 zeigt, wie bei Verwendung eines selbständigen
Abwärtstransformators mittels eines einpoligen Zeitschalters 6 oder eines von der
Lampenspannung gespeisten Relais nach dem Einbrennvorgang die Trennung der Primärwicklung
5 von der Netzspannung und der Sekundärwicklung q. von der Lampenspannung herbeigeführt
und gleichzeitig erreicht wird, daß beim Betrieb der eingebrannten Lampe dann die
beiden in Reihenschaltung arbeitenden Wicklungen 4, 5 infolge ihrer Parallelschaltung
zur Vorschaltdrosselspule 2 einen Teil des Lampenbetriebsstroms übernehmen. Die
dadurch mögliche Verkleinerung der Vorschaltdrosselspule 2 und Verringerung des
über sie fließenden Einbrennüberstroms bedeutet eine weitere Entlastung des Netzes
infolge Verringerung desjenigen Einbrennstromteils, der das Netz -in voller Höhe
unmittelbar, statt transformatorisch herabgesetzt, belastet.
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Mit Vorteil wird bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung
parallel zur Hochdruckdampflampe ein in Abb.3 punktiert gezeichneter Kondensator
7 geschaltet, dessen Scheinleitwert um ein Vielfaches kleiner sein kann, als der
Bedingung der Resonanz mit der Vorschaltdrosselspule entspricht. Ein solcher Kondensator
bewirkt neben einer an sich bekannten Erleichterung der Wiederzündung
in
jeder Halbwelle des Wechselstroms außerdem noch infolge der kapazitiven Belastung
des Abwärtstransformators und Hebung der Transfortnatorcharakteristik eine weitere
Verstärkung des Einbrennüberstroms.
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An Stelle eines Abwärtsstreufeldtransformators kann auch ein Transformator
mit festem übersetzungsverhältnis in Verbindung mit einem strombegrenzenden Widerstand,
z. B. einer Hilfsdrosselspule, im Sekundärkreis des Transformators Verwendung finden.
Die neue Einrichtung eignet sich besonders für die rasche Inbetriebnahme von Quecksilberdampflampen,
die beim Einbrennvorgang auf sehr hohe Betriebsdrücke von beispielsweise 5o Atm.
und darüber aufgeheizt werden müssen. Die Herabsetzung der Belastung des Netzes
beim Einbrennvorgang erleichtert ferner die vielfach geforderte Phasenkompensation
in hohem Maße.