DE917379C

DE917379C - Stray field transformer

Info

Publication number: DE917379C
Application number: DEN5173A
Authority: DE
Inventors: Lambertus Petrus Maria Ten Dam
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-03-09
Filing date: 1952-03-06
Publication date: 1954-09-02

Description

Streufeldtransformator Gas- und/oder Dampfentladungsröhren, z. B. Fluoreszenzröhren, werden oft in Reihe mit einer Selbstinduktion und einem Kondensator betrieben, wobei die Kapazität i!w C des Kondensators annähernd das Doppelte der Induktanz coL der Selbstinduktion beträgt, so daß die Reihenschaltung im Betrieb eine kapazitive Belastung bildet und die Entladungsröhre einen voreilenden Strom aufnimmt.Stray field transformer gas and / or vapor discharge tubes, e.g. B. Fluorescent tubes are often used in series with a self-induction and a capacitor operated, the capacitance i! w C of the capacitor being approximately twice the Inductance coL of the self-induction, so that the series connection in operation forms a capacitive load and the discharge tube forms a leading current records.

Wenn die Speisespannung zum Zünden der Röhre nicht hinreichend hoch ist, wird ein Transformator zwischen die Stromquelle und die erwähnte Vorrichtung geschaltet. Dieser Fall tritt z. B. ein, wenn die Röhre allein oder zusammen mit einem Zündschalter oder anderen Zündhilfsmitteln eine Spannung von Zoo bis 25o V erfordert und die Speisespannung nur iio bis 130 V beträgt.If the supply voltage is not high enough to ignite the tube is a transformer between the power source and the mentioned device switched. This case occurs e.g. B. one if the tube alone or together with an ignition switch or other ignition aids a voltage of zoo to 25o V requires and the supply voltage is only iio to 130 V.

Es ist erwünscht, die in Reihe mit der Röhre geschaltete Selbstinduktion mit dem Transformator zu vereinigen, was dadurch erreicht werden kann, daß der Transformator als Streufeldtransformator ausgebildet wird. Hierbei treten Schwierigkeiten auf, die nachstehend an Hand der Fig. i und 2 geschildert werden.It is desirable to have the self-induction in series with the tube to unite with the transformer, which can be achieved by making the transformer is designed as a stray field transformer. Difficulties arise here which are described below with reference to FIGS.

In Fig. i bezeichnet i den ferromagnetischen Kreis eines Sparstreufeldtransformators, auf dem die an die Stromquelle 2 anzuschließende Primärwicklung 3 und die in Reihe mit dieser Wicklung, einem Kondensator q. und einer Entladungsröhre 5 geschaltete Streuwicklung 6 angeordnet sind. Zwischen den Wicklungen 2 und 6 ist ein magnetischer Nebenschluß 7 angeordnet. Parallel zur Röhre 5 sowie in Reihe mit deren Glühelektroden und gegebenenfalls auch in Reihe mit einer nicht dargestellten Hilfsselbstinduktion kann ein Zündschalter 8 liegen.In Fig. I i denotes the ferromagnetic circuit of an energy saving stray field transformer, on which the primary winding 3 to be connected to the power source 2 and the in series with this winding, a capacitor q. and a discharge tube 5 connected Stray winding 6 are arranged. Between windings 2 and 6 is a magnetic one Shunt 7 arranged. Parallel to tube 5 and in series with its glow electrodes and optionally also in series with an auxiliary self-induction (not shown) an ignition switch 8 can be located.

Unter der Voraussetzung, daß die Röhre bei einer Spannung von 220 V zündet, muß der Transformator im unbelasteten. Zustand diese Spannung liefern, wobei weiter angenommen sei, daß die Stromquelle 2 eine Spannung von iio V liefert.Assuming that the tube is at a voltage of 220 V ignites, the transformer must in the unencumbered. State this tension deliver, it being further assumed that the current source 2 has a voltage of iio V delivers.

Dieser Zustand, in dem die Röhre also nicht gezündet hat und der Schalter 8, sofern vorhanden, nicht geschlossen ist, ist im Spannungsdiagramm nach Fig.2 mit ausgezogenen Linien dargestellt. E.. bezeichnet den Spannungsvektor der Wicklung 3 und E° den in Flucht mit E3 liegenden Vektor der Spannung der Wicklung 6. In diesem Zustand durchfließt den Belastungskreis kein Strom, so daß am Kondensator 4 keine Spannung und an der Röhre 5 die Leerlaufspannung, d. h. die Vektorsumme von E3 und E;;, also der Abstand zwischen den Punkten .4 und B liegt.This state in which the tube did not ignite and the switch 8, if present, is not closed, is shown in the voltage diagram according to FIG shown with solid lines. E .. denotes the voltage vector of the winding 3 and E ° the vector of the voltage of the winding 6 lying in alignment with E3. In this State no current flows through the load circuit, so that the capacitor 4 does not Voltage and at the tube 5 the open circuit voltage, d. H. the vector sum of E3 and E ;;, i.e. the distance between points .4 and B is.

Sobald die Röhre gezündet hat, geht dieses Leerlaufdiagramm in das durch gestrichelte Linien angegebene Belastungsdiagramm über. An der Röhre herrscht jetzt die Brennspannung E, von etwa iio V, am Kondensator 4 die Spannung E4 von etwa 350 V und an der Streufeldwicklung 6 die Spannung E" die annähernd das Dreifache der Spannung E° im Nullastzustand beträgt. Die Spannungsvektoren E, und E4 treffen sich im Punkt D. Die Spannung E3 der an die Stromquelle angeschlossenen Primärwicklung bleibt selbstverständlich ungeändert.As soon as the tube has ignited, this idling diagram changes into the load diagram indicated by the dashed lines. At the tube there is now the burning voltage E, of about 10 V, at the capacitor 4 the voltage E4 of about 350 V and the voltage E "at the stray field winding 6, which is approximately three times the voltage E ° in the no-load condition. The voltage vectors E, and E4 meet at point D. The voltage E3 of the primary winding connected to the current source naturally remains unchanged.

Das Verhältnis von etwa 3 : i zwischen den Spannungen Es und E;; bedeutet, daß auch der Wert der magnetischen Induktion in jenem Teil des ferromagnetischen Kreises, der von. der Primärwicklung 3 aus gesehen vom magnetischen Nebenschluß 7 überbrückt und mit der Wicklung 6 versehen ist, in dem belasteten Zustand etwa das Dreifache des Wertes im Leerlaufzustand ist. Wenn der erwähnte überbrückte Teil für den belasteten Zustand bemessen wird, wird der mit der Wicklung 3 versehene, nicht überbrückte unterbelastet, also teuer werden. Wird jedoch für den. Leerlaufzustand bemessen, so tritt im überbrückten Teil bei Belastung eine zu hohe Induktion auf, die unter anderem zum Entstehen eines starken Brummtones und zu Stromverzerrungen führen kann.The ratio of about 3: i between the voltages Es and E ;; means, that also the value of the magnetic induction in that part of the ferromagnetic Circle that of. the primary winding 3 seen from the magnetic shunt 7 is bridged and provided with the winding 6, in the loaded state for example is three times the value in the idle state. If the mentioned bridged part is dimensioned for the loaded condition, the one provided with the winding 3, not bridged underload, so become expensive. However, for the. Idle state dimensioned, an excessively high induction occurs in the bridged part under load, which among other things to the development of a strong humming sound and to current distortion can lead.

Die Erfindung bezweckt unter anderem, die im überbrückten Teil bei Leerlauf und bei Belastung auftretenden Induktionen voneinander weniger verschieden und vorzugsweise einander gleichzumachen.The invention aims, inter alia, in the bridged part Idling and inductions occurring under load are less different from one another and preferably to equalize each other.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Streufeldtransformator für kapazitive Belastung, insbesondere zum Speisen einer elektrischen Gas- und/oder Dampfentladungsröhre über einen Kondensator mit voreilendem Strom.The invention relates to a leakage field transformer for capacitive Load, especially for feeding an electric gas and / or vapor discharge tube via a capacitor with leading current.

Gemäß der Erfindung ist der die Primärwicklung tragende, urüberbrückte Teil des ferromagnetischen Kreises mit einer Sekundärwicklung und der überbrückte Teil mit einer mit der Sekundärwicklung in Reihe geschalteten Tertiänvicklung versehen, wobei die Sekundärwicklung mehr Windungen hat, als zum Erzeugen der Leerlaufspannung erforderlich sind, und die Tertiärwicklung derart gewickelt oder geschaltet ist, daß die von den Sekundär- und Tertiärwicklungen gemeinsam gelieferte Spannung im unbelasteten Zustand gleich der Leerlaufspannung ist.According to the invention, the one carrying the primary winding is bridged Part of the ferromagnetic circuit with a secondary winding and the bridged one Part provided with a tertiary winding connected in series with the secondary winding, wherein the secondary winding has more turns than for generating the open circuit voltage are required, and the tertiary winding is wound or connected in such a way that that the voltage supplied by the secondary and tertiary windings in common unloaded state is equal to the open circuit voltage.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 3 bis 6 der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 3 bezeichnet z den ferromagnetischen Kreis eines Sparstreufeldtransformators nach der Erfindung. Auf dem unüberbrückten Teil des ferromagnetischen Kreises, links von dem magnetischen Nebenschluß 7, ist eine Wicklung 9 und auf dem überbrückten Teil, rechts von dem magnetischen Nebenschluß 7, ist eine Wicklung io angebracht. Der linke Teil der Wicklung 9, der analog der Fig. i mit 3 bezeichnet ist, stellt die mit der Stromquelle 2 verbundene Primärwicklung dar. Die Wicklung 9 ist die Sekundärwicklung und die Wicklung io die Tertiärwicklung. Diese Tertiärwicklung ist hier derart mit der Sekundärwicklung 9 verbunden, daß sie einander im unbelasteten Zustand entgegenwirken. Ein Pol des Kondensators 4 ist mit dem linken Ende der Wicklung io verbunden, während die linke Elektrode der Röhre 5 an das linke Ende der Wicklung 9 angeschlossen ist.The invention is described below with reference to FIGS. 3 to 6 of the drawing explained in more detail. In Fig. 3, z denotes the ferromagnetic circuit of an energy saving stray field transformer according to the invention. On the unbridged part of the ferromagnetic circle, left from the magnetic shunt 7, is a winding 9 and on the bridged one Part, to the right of the magnetic shunt 7, a winding io is attached. The left part of the winding 9, which is denoted by 3 analogously to FIG represents the primary winding connected to the current source 2. The winding 9 is the Secondary winding and the winding io the tertiary winding. This tertiary development is here so connected to the secondary winding 9 that they each other in the unloaded Counteract the condition. One pole of the capacitor 4 is to the left end of the winding io connected while the left electrode of the tube 5 to the left end of the winding 9 is connected.

Aus dem Spannungsdiagramm der Fig.4 ist ersichtlich, daß in dem unbelasteten Zustand des Transformators die Spannung E,, der Sekundärwicklung, die von A bis C reicht, von der entgegengesetzt gerichteten Spannung E,° der Tertiärwicklung, die von C bis B reicht, auf den Wert A-B verringert wird, der gleich diesem Wert nach Fig. -, ist. Im belasteten Zustand ist die Spannung der Tertiärwicklung gleich EI" die von C bis D reicht. Der Ort des Punktes D sowie die Richtung und Größe der Kondensatorspannung E4 und der Röhrenspannung E;, sind die gleichen wie in Fig. 2.From the voltage diagram of FIG. 4 it can be seen that in the unloaded state of the transformer, the voltage E ,, of the secondary winding, which extends from A to C, differs from the oppositely directed voltage E, ° of the tertiary winding, which extends from C to B, is reduced to the value AB, which is equal to this value according to FIG. In the loaded state, the voltage of the tertiary winding is equal to EI ", which extends from C to D. The location of point D and the direction and magnitude of the capacitor voltage E4 and the tube voltage E; are the same as in FIG.

Da der Punkt D festliegt, ist es ersichtlich, daß es durch passende Bemessung der Wicklungen 9 und io leicht erreicht werden kann, daß die Spannungen E und EI, einander gleich sind und daß dann die Induktion im überbrückten Teil praktisch konstant bleibt. Im unüberbrückten Teil ist die Induktion naturgemäß praktisch konstant.Since point D is fixed, it can be seen that, by appropriately dimensioning the windings 9 and io, it can easily be achieved that the voltages E and EI are equal to one another and that the induction in the bridged part then remains practically constant. In the unbridged part the induction is naturally practically constant.

Fig.5 stellt einen Sparstreufeldtransformator dar, der sich nicht nur zum Speisen einer Entladungsröhre mit voreilendem Strom, sondern auch zum Speisen einer weiteren Entladungsröhre mit nacheilendem Strom gut eignet. Zu diesem Zweck ist der Transformator mit einem zweiten magnetischen Nebenschluß ii versehen, und der ferromagnetische Teil i ist um eine von diesem Nebenschluß überbrückte Verlängerung erweitert, auf der eine vierte Wicklung 12 angebracht ist, die in Reihe mit der Primärwicklung 3 und einer zweiten Entladungsröhre 13 geschaltet ist. Dabei ist die Wicklung 12 derart an die Primärwicklung 3 angeschlossen, daß die Spannung der Stromquelle 2 im unbelasteten Zustand erhöht wird. Da die Röhre 3 unmittelbar an den Streufeldtransformator angeschlossen ist, nimmt sie während des Betriebs einen nacheilenden Strom auf, zum Unterschied gegenüber der Röhre 5, die in Reihe mit dem Kondensator 4 einen voreilenden Strom aufnimmt. Hieraus ergibt sich ein guter Leitungsfaktor, der nahe bei i,o betragen kann, sowie eine starke Verminderung der stroboskopischen Wirkung der erzeugten Gesamtstrahlung, da die stromlosen Perioden der Röhren nicht gleichzeitig auftreten.Fig.5 shows an energy saving stray field transformer, which is not only for feeding a discharge tube with leading current, but also for feeding another discharge tube with a lagging current is well suited. To this end the transformer is provided with a second magnetic shunt ii, and the ferromagnetic part i is an extension bridged by this shunt expanded, on which a fourth winding 12 is attached, which is in series with the Primary winding 3 and a second discharge tube 13 is connected. It is the winding 12 connected to the primary winding 3 in such a way that the voltage of the Current source 2 is increased in the unloaded state. Since the tube 3 immediately the stray field transformer is connected, it takes one during operation lagging current, in contrast to the tube 5, which is in series with the capacitor 4 receives a leading current. This results in a good one Conductivity factor, which can be close to i, o, as well as a strong reduction in stroboscopic effect of the total radiation generated, since the currentless periods of the tubes do not occur at the same time.

Das Spannungsdiagramm des Kreises der Röhre 13 ist in Fig. 6 dargestellt. Im unbelasteten Zustand ergibt die Vektorsumme der Spannungen E3 und E 2 die Leerlaufspannung A-B, während im belasteten Zustand die Summe der Spannungen E3 und E12 gleich der Röhrenspannung E13 ist. Hieraus folgt, daß die Induktion in dem von Nebenschluß ii überbrückten Teil des ferromagnetischen Kreises praktisch unabhängig von dem Belastungszustand ist, so daß sich ein Transformator zum Speisen einer kapazitiv stabilisierten Röhre und einer weiteren, induktiv stabilisierten Röhre ergibt, in dem naturgemäß mit Ausnahme der magnetischen Nebenschlüsse überall mit einer praktisch konstanten Induktion gearbeitet werden kann.The voltage diagram of the circuit of the tube 13 is shown in FIG. In the unloaded state, the vector sum of the voltages E3 and E 2 results in the open circuit voltage AB, while in the loaded state the sum of the voltages E3 and E12 is equal to the tube voltage E13. From this it follows that the induction in the part of the ferromagnetic circuit bridged by shunt ii is practically independent of the load condition, so that there is a transformer for feeding a capacitively stabilized tube and another inductively stabilized tube, naturally with the exception of the magnetic one Shunts can be worked anywhere with a practically constant induction.

In einem konkreten Fall wies der Transformator nach Fig. 5 zum Anschluß an ein iio-V-Netz 5o Hz und zum Speisen zweier Leuchtstoffröhren, die bei einem Betriebsstrom von 0,285 Amp. je 25 W aufnahmen, folgende Abmessungen auf: Kerndurchmesser 17 x 23 mm; die Sekundärwicklung 9 hatte 3130 Windungen mit einer Anzapfung nach i030 Windungen für die Primärspule 3; die Tertiärwicklung io bestand aus 1270 Windungen und die vierte Wicklung 12 aus 126o Windungen.In a specific case, the transformer showed Figure 5 for connection to a iio-V power 5o Hz and two for powering fluorescent tubes, which at an operating current of 0.285 amps per 25 W recordings, the following dimensions:.. Core diameter 17 x 23 mm ; the secondary winding 9 had 3130 turns with a tap after 1030 turns for the primary coil 3; the tertiary winding io consisted of 1270 turns and the fourth winding 12 of 126o turns.

Es ist ersichtlich, daß bei dem Transformator auch getrennte Primär- und Sekundärwicklungen verwendet werden können und daß der Transformator nicht nur ein Kerntransformator, sondern auch ein Manteltransformator sein kann.It can be seen that the transformer also has separate primary and secondary windings can be used and that the transformer not only a core transformer, but also a jacket transformer.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Stray field transformer for capacitive loading, in particular for feeding an electric gas and / or vapor discharge tube via a capacitor with a leading current, characterized in that the unbridged part of the ferromagnetic circuit that carries the primary winding with a secondary winding and the bridged part with one with the Secondary winding is provided with a series-connected tertiary winding, the secondary winding having more turns than are required to generate the open-circuit voltage, and that the tertiary winding is wound or connected in such a way that the voltage jointly supplied by the secondary and tertiary windings in the unloaded state is equal to the open-circuit voltage is.

2. Transformer according to claim i, characterized in that the secondary and the tertiary windings are dimensioned such that the induction in the one with the Tertiary winding provided part in the unloaded and in the loaded state each other are practically the same.

3. Transformer according to claim i or 2, for feeding a further load, in particular a further discharge tube, with a lagging Current, characterized in that a second shunt is provided and that a fourth winding is attached to the part bridged by this shunt is, which is connected in series with the primary winding that the of the Primary and quaternary windings jointly supplied voltage in the unloaded state is equal to the open circuit voltage.