-
Streutransformator zur Speisung von zwei Entladungsapparaten Die Erfindung
betrifft einen Streutransformator zur Speisung von zwei Entladungsapparaten mit
ähnlichen elektrischen Charakteristiken in Parallelschaltung, wobei dieser Transformator
eine oder mehrere Primärwicklungen und zwei Sekundärwicklungen aufweist, die auf
denselben Magnetkern gewickelt sind, wobei jede dieser beiden Sekundärwicklungen
einen Entladungsapparat speist, deren einer mit induktiver Stabilisierung arbeitet,
wobei die induktiven Komponenten dies-er beiden Stabilisierungen fast ausschließlich
von den Streureaktanzen des Transformators geliefert werden.
-
Es ist allerdings bekannt, zwei Entladungsapparate gleicher Bauart
aus derselben Stromquelle zu speisen, wobei einer .dieser Apparate (nacheilender
Apparat genannt) induktiv stabilisiert ist, d. h. über eine Drosselspule gespeist
wird, während der andere (voreilender Apparat genannt) kapazitiv stabilisiert ist,
d. h. über einen Kondensator gespeist wird. In der Praxis liegt übrigens dieser
Kondensator stets mit einer Drosselspule in Reihe, deren Impedanz bei der Frequenz
der Stromquelle kleiner als die des Kondensators ist, wenn man die Vorteile dieser
Speisungsart erhalten will (kleiner Stroboskopeffekt, hoher Leistungsfaktor), welche
am besten bei einer Phasenverschiebung von 9o bis 120' der Entladungsströme -der
beiden Apparate erhalten werden.
-
Wenn die Spannung der Stromquelle kleiner als die Zündspannung der
Entladungsapparate ist, muß die verfügbare Spannung mit Hilfe eines Transformators
(Transformator
mit getrennter Sekundär= Wicklung oder Spartransformator) erhöht werden. Da die
von der Stroniquelle den Primärwicklungen der die beiden Entladungsapparate speisenden
Transformatoren gelieferten Ströme verschiedene-Phasen haben, ist ihre Resultierende
erheblich kleiner als ihre arithmetische Summe. Dies führt dazu, die die beiden
Entladungsapparate speisende Spannung mit Hilfe eines einzigen Transformators mit
einer einzigen Primärwicklung zu erhöhen. Um nicht Drosselspulen zur induktiven
Stabilisierung des nacheilenden Apparats und für den .induktiven Teil der Stabilisierung
des voreilenden Apparats benutzen zu müssen, verwendet man für jeden dieser Apparate
getrennte Sekundärwicklungen und bringt magnetische Nebenschlüsse mit Luftspalt
zwischen der Primärwicklung und jeder dieser Sekundürwicklungen an.
-
Man hat festgestellt, daß, wenn ein solcher Transformator symmetrisch
ist, d. h. wenn seine beiden Sekundärwicklungen sowie die entsprechenden Nebenschlüsse
gleich sind:, die Kurvenform des Entladungsstromes in dem voreilenden Apparat in
Abhängigkeit von .der Zeit zu wünschen übrig läßt, «ras die Erzielung eines guten
Leistungsfaktors verhindert, die Lebensdauer des Entladungsapparats verkürzt und
die Lichtausbeute desselben verringert.
-
Es ist bekannt, daß man diese Kurvenform durch Vergrößerung des magnetischen
Widerstandes des zwischen der Primärwicklung und der den voreilenden Entladungsapparat
speisenden Sekundärwicklung liegenden magnetischen Nebenschlusses verbessern kann,
doch ist dieses Verfahren wenig wirksam.
-
Es wurde gefunden, daß man, wenn die beiden Entladungsapparate durch
diie beiden Sekundärwicklungen eines einzigen Transformators gespeist werden, eine
befriedigende Kurvenform des Stromes des voreilenden, d. h. des kapazitiv stabilisierten
Apparats erhält, wenn der Querschnitt des Magnetkerns des Transformators in dem
Teil, :auf welchen :die .diesen kapazitiv stabilisierten Entladungsapparat speisende
Sekundärwicklung gewickelt ist, erheblich größer ist, und zwar vorzugsweise wenigstens
zweimal größer, als in .dem Teil, auf welchen die den induktiv stabilisierten Entladungsapparat
speisende Sekundärwicklung gewickelt ist.-Eine derartige Ausbildung .des Transformators,
welche zunächst scheinbar schwieriger herzustellen ist als die bekannten Formen
eines einzigen Transformators mit einheitlichem Querschnitt zur Speisung von zwei
Entladungsapparaten verschiedener Phase, ist in Wirklichkeit ebenso einfach herzustellen,
z. B. bei einem Manteltransformator durch .die Aufschichtung von M-förmigen Blechen-
verschiedener Länge. Diese Ausbildung weist gegenüber den bekannten Formen den Vorteil
auf, daß der mittlere Querschnitt des magnetischen Kreises kleiner ist, woraus sich
eine Ersparnis an -diesen Kreis bildenden Blechen und an Draht der auf diese gewickelten
Wicklungen ergibt. Der Teil des Kerns, auf welchen die Primärwicklung gewickelt
ist, kann einen Querschnitt haben, der zwischen dem der Teile liegt, auf welche
die beiden Sekundärwicklungen gewickelt sind; man erhält dann die .größte Ersparnis
an Blech und Draht. Man kann jedoch auch der Einfachheit halber denselben Querschnitt
für die Primärwicklung wie für eine der Sekundärwicklungen wählen.
-
Die Abbildungen stellen beispielshaIber eine Ausführungsform der Erfindung
sowie eine ihrer möglichen Anwendungen .dar.
-
Abb. i zeigt im Grundriß den Magnetkreis eines erfindungsgemäßen Transformators;
Abb. 2 zeigt denselben Magnetkreis in Seitenansicht, wobei :der größeren Klarheit
wegen die Blätterung des Blechstapels nur an den Enden dargestellt ist; Abb. 3 zeigt
die Anwendung des Transformators gemäß Abb. i und 2 zur Speisung von zwei Entladungsapparaten.
-
Der Magnetkreis des beispielshalber auf Abb. i und 2 dargestellten
Transformators weist einen Kern 9, 12, 16, zwei Joche 8, 18 und zwei Außenschenkel
i, 4, 7 und 19, 13, 17 auf. Der Kern und die Schenkel haben im Schnitt längs der
Linien B-B, A-A, C-C der Abb. i die gleiche Form und die gleichen Abmessungen. Wie
die auf Abb. 2 dargestellte Seitenansicht zeigt, besteht der Kern und jeder Schenkel
.aus drei Teilen verschiedener Dicke, aber gleicher Breite. Die Joche 8 und 18 haben
die gleiche Dicke wie die benachbarten Teile g bzw. 16 des Kerns, während ihre Breite
die Hälfte der dieses Kerns beträgt. Die Teile i und, 17 der Schenkel sind so .dick
wie der Teil 16 des Kerns; die Teile 4 und 13 der Schenkel sind so dick wie der
Teil 1a .des Kerns; die Teile 7 und 1g der Schenkel sind. so dick wie,der Teil 9,des
Kerns, und die einheitliche Breite dieser Schenkel beträgt die Hälfte der Breite
des Kerns.
-
Dieser Magnetkreis weist ferner vier magnetische Nebenschlüsse 2,
6, 1o, 15 auf, welche zwischen dem Kern und den Schenkeln angeordnet und von diesen
durch Luftspalte3, 34. 5, 35, 11, 36, 14, 37 getrennt sind, in welchen Platten aus
einem isolierenden unmagnetischen Stoff untergebracht werden, um die Nebenschlüsse
an Ort und Stelle zu halten. Diie Primärwicklung ist auf den mittleren Teil' 12
des Kerns aufgewickelt, während die den voreilenden Entladungsapparat speisende
Sekundärwicklung auf den Teil 9 mit stärkerem Querschnitt und die andere Sekundärwicklung
auf den Teil 16 mit kleinerem Querschnitt aufgewickelt ist. Beispielshalber kann
angegeben werden, daß .der Kern eine einheitliche Breite von 4o mm und Dicken von
2o bzw. 4o bzw. 6o mm in seinen Teilen 16, 12, 9 aufweist und daß die Joche und
die Schenkel eine einheitliche Breite von 2o mm haben. Der Abstand zwischen den
Schenkeln und dem Kern, welcher ,dem Raum zur Unterbringung der verschiedenen Wicklungen
entspricht, beträgt 2o- mm. Bei demselben Transformator beträgt die Dicke der magnetischen
Nebenschlüsse 6 mm und der Luftspalt,
z. B. 3, 34 und 5, 36, zwischen
den Nebenschlüssen und dem Kern bzw. den Schenkeln o,5 mm auf jeder Seite eines
jeden Nebenschlusses. Die in dem Raum zwischen dem .Kern und -den Schenkeln eingeführte
Länge der magnetischen Nebenschlüsse, d. h. die zwischen - die beiden magnetisch
kurzschließenden Teile eingeführte Länge, ist bei jedem Transformator derselben
Type verschieden, was das Regelverfahren darstellt, welches zum Ausgleich der unvermeidlichen
Schwankungen bei einer industriellen Herstellung benutzt wird. Weiter unten ist
ein Beispiel der gewählten eingeführten Längen .angegeben.
-
Die Primärwicklung des dargestellten Transformators ist auf den Teil
12 des Kerns gewickelt und umfaßt 770 Windungen. Die den voreilenden Entladungsapparat
speisende Sekundärwicklung weist 2470 Windungen auf, während die andere Sekundärwicklung
32oo. Windungen umfaßt. Jede dieser Wicklungen ergibt im Leerlauf eine Spannung
von 75o V, wenn die Primärwicklung mit :220V gespeist wird.
-
Abb. 3 zeigt die Speisung von zwei Entladungsapparaten 30,
31 mit kapazitiver bzw. induktiver Stabilisierung aus einer Wechselstromquelle
26, 27 von 220 V. Im vorliegenden Fall sind diese Apparate Fluoreszenzlampen von
250 cm Länge und 25 mm Durchmesser mit Zündung ohne Vorheizung mit Elektroden
mit geringem Spannungsabfall. Ihre Zündspannung beträgt etwa Goa V und ihre Betriebsspannung
320 V. Die erforderliche Spannungserhöhung erfolgt durch ,den oben beschriebenen
Transformator, dessen Magnetkreis der Einfachheit halber auf Abb. 3 nur durch seinen
Kern 9, 12, 16 und zwei Nebenschlüsse ro, 15 dargestellt ist. Derselbe Transformator
liefert die induktiven Komponenten der Stabilisierungen der beiden Lampen. Ein Ende
einer jeden der beiden Sekundärspulen 25 und 29 kann durch den Leiter
38 mit dem Körper oder mit Erde verbünden werden, damit nur drei Drähte an
Stelle von vier zur Verbindung der beiden Lampen mit dem Transformator benutzt werden
müssen. Die Lampe 30 liegt mit einem Kondensator 32 von 0,7 ,uF in Reihe.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel ergeben eingeführte Nutzlängen der Nebenschlüsse
20, 21 und 2:2,23 von 4o bzw. 20 mm .die gleichen Betriebsstromstärken in den beiden
Lampen, nämlich 0,27o A, sowie einen Leistungsfaktor der Gesamtanordnung von
0,95 und eine ausgezeichnete Kurvenform. Es wurde übrigens festgestellt,
daß große Änderungen dieser Längen nur einen geringen Einfluß auf den Leistungsfaktor,
die Kurvenform und die Leerlaufspannung haben.
-
Im Leerlauf beträgt die mittlere Induktion größenordnungsmäßig gooo
Gauß in dem in der Primärwicklung liegenden Teil des Kerns. Siie ist im Innern der
die nacheilende Lampe speisenden Sekundärwicklung etwas größer und im Innern der
die voreilende Lampe speisenden Sekundärwicklung etwas geringer. Bei Belastung betragen
die entsprechenden mittleren Induktionen etwa gooo, 66oo und zoooo Gauß. Wie man
sieht, ist der Magnetkern wenig gesättigt, was .die Ursache der sehr guten Kurvenform
des Stromes ist. Dieser Vorteil hat insbesondere zur Folge, daß die Elektroden der
Lampen 30, 31 wenig ermüden und eine lange Lebensdauer haben sowie daß die
Lichtausbeute dieser Lampen hoch ist.
-
Das oben beschriebene Beispiel weist eine einzige Primärwicklung 2$
auf; es ist jedoch klar, daß diese durch mehrere von der Stromquelle in Reihenschaltung
.oder Parallelschaltung gespeiste Wicklungen ersetzt werden kann. Man kann z. B.
zwei Primärwicklungen vorsehen, von denen eine auf einen .die nacheilende Sekundärwicklung
tragenden Magnetkreis und die andere auf einen die voreilende Sekundärwicklung tragenden
Kreis gewickelt ist, wobei der zweite Magnetkreis größere Querschnitte hat als der
erste. Diese beiden Magnetkreise berühren sich mit einem ihrer Joche oder besitzen
ein gemeinsames Joch, damit der magnetische Fluß leicht von dem einen zu dem anderen
übergehen kann.
-
Die obige Ausführungsform wurde übrigens nur zur Erläuterung der Erfindung
und keineswegs zur Beschränkung .derselben beschrieben. So kann z. B. auch ein anderer
Magnetkreis als der eines Manteltransformators benutzt werden, oder die Primärwicklung
kann mit den Sekundärwicklungen so verbunden werden, _d,aß ein .Spartransformator
entsteht, oder jede der Lampen 30, 31 kann durch mehrere in Reihe geschaltete Lampen
ersetzt werden, welche .gegebenenfalls ;in jeder Reihe nacheinander gezündet werden
können. Die erfindungsgemäßen Transformatoren gestatten ferner die Zündung der Lampen
durch Vorheizung ihrer Elektroden.