-
Vorschaltgerät für Gas- und Dampfentladungslampen, dessen an die Entladungslampe
abgegebene Leistung einstellbar ist Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät
für Gas- und Dampfentladungslampen, dessen an die Entladungslampe abgegebene, durch
Netzspannungsschwankungen nicht beeinflußbare Leistung einstellbar ist.
-
Durch die britische Patentschrift 599802 und durch die USA.-Patentschrift
2 482 894 sind bereits selbsttätige Regelschaltungen für wechselstrombetriebene
Gasentladungslampen und Dampfentladungslampen mit bogenförmiger Entladung bekannt,
bei welchen die von der Lampe aufgenommene Leistung und somit auch das von der Lampe
erzeugte Licht in weitem Maße von der Höhe der Speisespannung unbeeinflußt und insonderheit
von Spannungsschwankungen des Netzes unabhängig ist. Solche bekannte Schaltungen
sind von großem Vorteil im Vergleich zu anderen Schaltanordnungen, die keine selbsttätige
Regelung zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen aufweisen. Bei Vorschaltgeräten
ohne Regeleigenschaften ändert sich nämlich die von der Entladungslampe aufgenommene
Leistung ungefähr mit dem Quadrat der Änderung der Netzspannung, d. h., eine Änderung
der Netzspannung um iolllo verursacht eine Änderung der Leistungsaufnahme der Lampe
um 2 1%. Änderungen in der Netzspannung bewirken
also bei ungeregelten
Vorschaltgeräten starke Änderungen der Lichtstärke der Lampe, wenn nicht eine Nachregelung
von Hand erfolgt.
-
Die Erfindung geht aus von dem durch die USA.-Patentschrift 2 482
894 dem Stande der Technik angehörenden Vorschaltgerät für Gas- und Dampfentladungslampen
mit einem im Sättigungsgebiet arbeitenden Eisenkern-TrahSformator, der durch einen
magnetischen Nebenschluß großer Reluktanz zwischen der Primär- und Sekundärwicklung
hohe Streuung aufweist und eine von Netzspannungschwankungen unbeeinflußte Sekundärspannung
abgibt, die zur Speisung einer Gas-bzw. Dampfentladungslampe dient, der ein Kondensator
vorgeschaltet ist, dessen KVA-Wert etwa dem Einundeinhalb- bis Sechsfachen des KVA-Wertes
der Entladungslampe entspricht. Gemäß der Erfindung sind bei solchen Vorschaltgeräten
durch eine an der Sekundärwicklung des Eisenkern-Transformators angebrachte handbetätigte
Verstelleinrichtung Spannungen zwischen einem solchen niedrigsten .und höchsten
Betrag an der Sekundärwicklung abgreifbar, daß die der Eritladungslämpe zugeführte
Leistung im vorgesehenen Bereich regulierbar ist.
-
Bei einer anderen Ausführungsförm des. Vorschaltgeräts nach der Erfindung
trägt die Sekundärwicklung des, Transformators eine Anzapfung, und es wird dem zwischen
dieser Anzapfung und dem einen Wicklungsende befindlichen Wicklungsteil der Sekundärwicklung
eine Drossel mit Eisenkern parallel geschaltet, deren Wicklung eine von Hand kontinuierlich
verstellbare Abgreifeinrichtung aufweist. Zwischen dem Schleiflz.:ontakt dieser
Abgreifeinrichtung an der Drossel und dem' anderen Wicklungsende der Sekundärwicklung
des Transformators ist die Entladungslampe mit dem Vorschaltkondensator angeschlossen:
Weitere Einzelheiten gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Fig.
i zeigt die schematische Darstellung des durch die USA.-Patentschrift 2 482 894
bekannten Vorschaltgeräts für Gas- und Dampfentladungslampen, Fig.2 die schematische
Darstellung eines Vorschaltgeräts gemäß der Erfindung und Fig. 3 eine Abänderung
des in Fig. 2 dargestellten Vorschaltgeräts.
-
Bei dem in Fig. i gezeigten Schaltbild der durch die USA.-Patentschrift
2 482 894 dem Stande der Technik angehörenden Schaltanordnung mit selbsttätiger
Regelung zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen bedeuten i und 2 die Stromzuführungsleitungen,
die das Vorschaltgerät mit einem Spannungsschwankungen aufweisenden Netz verbinden.
Der Transformator 3 mit hoher Streureaktanz hat eine Primärwicklung 4 und eine Sekundärwicklung
5. Die Streureaktanz des Transformators 3 ist im Schaltbild der Fig. i gesondert
dargestellt und mit 6 bezeichnet. Die Streureaktanz 6 des Transformators 3 ist so
bemessen, daß der sekundäre Kurzschlußstrom den i,i- bis 117fachen Wert des Lampenbetriebsstromes
erreicht. Die Reaktanz 6. ist aus Gründen besserer Anschaulichkeit der Wirkungsweise
des Transformators 3 als eine getrennte Schalteinheit gezeigt, obwohl es _ sich
in Wirklichkeit hierbei um eine Transformatorgröße handelt. Der Kondensator 7 besitzt
einen KVA=Wert zwischen dem einundeinhalb- bis sechsfachen KVA-Wert der Entladungslampe
B. Die Real,-tanz des Serienkondensators 7 ist zweimal so groß wie der Betrag der
Streureaktanz 6 gewählt, so daß die resultierende Vorschaltreaktanz für die Entladungslampe
kapazitiv und dem Betrage nach im wesentlichen gleich dem der Streureaktanz 6 ist.
Der im Lampenkreis fließende Strom eilt also der Spannung vor.
-
In Fig. 2 ist das Vorschaltgerät gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Die Schaltung stimmt hinsichtlich des Regelteiles zum selbsttätigen Ausgleich von
Netzspannungsschwankungen mit derjenigen des Vorschaltgeräts nach Fig. i überein.
In Fig. 2 ist die Streureaktanz des Transformators nicht dargestellt. Fig. 2 zeigt
also ausschließlich die Schaltelemente des Vorschaltgeräts als solche und nicht
wie Fig. i ein die Wirkungsweise erläuterndes Schaltbild. Bei dem in Fig. 2 gezeigten
Vorschaltgerät nach der Erfindung ist ebenso wie bei dem in Fig. i dargestellten
bekannten Vorschaltgerät die von der Entladungslampe aufgenommene Leistung unabhängig
von Netzspannungsschwankungen. Darüber hinaus ist jedoch beim Vorschaltgerät nach
der Erfindung die Leistungsaufnahme der Entladungslampe 8 von Hand einstellbar.
Hierfür ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die beispielsweise einen Schleifkontakt
g aufweist, durch den mehr oder weniger Windungen der Sekundärwicklung 25 des in
seinem Aufbau und in seiner Wirkungsweise im. übrigen dem Transformator 3 gleichenden.
Transformators 24 .innerhalb der Kontaktpunkte io und ii abgreifbar sind. Die Kontaktpunkte
io und i i sind auf der Sekundärwicklung 25 so gewählt,, daß die Lampe bei den verschiedenen
Stellungen des Schleifers 9 im Wicklungsbereich zwischen den Kontaktpunkten io und
i i nicht erlischt. Die Verstellung des Schleifkontaktes 9 von Windung zu Windung
innerhalb der Kontaktstellen io und ii verursacht eine Änderung der Sekundärspannung
und dadurch eine Änderung des Lampenstromes. Die Lichtstärke der gegebenen Lampe
8 ist dadurch schrittweise auf einen bestimmten, von Netzspannungsschwankungen unbeeinflußten
Wert einstellbar.
-
Durch eine -solche Einstellvorrichtung ändert sich die Leistung der
Lampe ungefähr mit dem Quadrat der Änderung der Sekundärspannung, so daß also eine
Änderung der Sekundärspannung um ioo/o ungefähr eine Änderung der Lichtleistung
der Lampe um 2i % verursacht. Eine Änderung der Sekundärspannung um 2o "/o ergibt
eine Änderung der Lichtleistung um etwa 44'/0 usw. Da es aus verschiedenen Gründen
nicht angebracht ist, die Lampenleistung um mehr als etwa 35 °/a zu ändern, kann
eine solche maximale Änderung durch eine Änderung der Sekundärspannung um 17'/e
mittels der beschriebenen Abgriffeinrichtung erzielt werden.
Auch
bei dem Vorschaltgerät nach- der Erfindung ist die maximale Flußdichte im Eisenkern
des Transformators sehr hoch, z. B. in der Größenordnung von 18 62o Gauß. Selbst
sehr wesentliche Vergrößerungen des Primärstromes rufen daher nur geringfügige Vergrößerungen
des maximalen Wechselflusses bzw. der von diesem Fluß induzierten Transformator-Sekundärspannung
hervor, d.'h., der Transformator arbeitet im Sättigungsbereich.
-
Durch die hohe Sättigung des Eisens ist die Reaktanz der Sekundärwicklung
vermindert, so daß die Sekundärwicklung als eine Spannungsquelle mit nur kleinem
Innenwiderstand anzusehen ist. Eine Vergrößerung der Windungszahl der Sekundärwicklung
erhöht deshalb die Spannung der Sekundärwicklung, ohne eine wesentliche Vergrößerung
des der Sekundärwicklung zuzuschreibenden Innenwiderstandes hervorzurufen. Aus diesem
Grunde ist durch eine Vergrößerung der sekundären Windungszahl und Spannung stets
eine Vergrößerung der Lampenleistung erzielbar. Überdies bleibt die so eingestellte
Lampenleistung im wesentlichen unbeeinflußt von Netzspannungsschwankungen.
-
Das Vorschaltgerät nach der Erfindung ermöglicht es, durch seine Einstellvorrichtung
eine optimale Lichtleistung einzuregulieren und im Betrieb trotz Netzspannungsschwankungen
aufrechtzuerhalten, was für manche Zwecke, bei welchen die Einstellbarkeit optimaler
Lichtleistungen entscheidend ist, wie z. B. für Bestrahlungs- oder Belichtungszwecke,
große Vorteile mit sich bringt.
-
In Fig. 3 ist eine abgeänderte, insbesondere für Dampfentladungslampen
vorgesehene Ausführungsform des Vorschaltgeräts nach der Erfindung dargestellt,
bei der die Abgriffeinrichtung nicht unmittelbar an der Sekundärwicklung des Transformators
angebracht ist, jedoch die gleiche Wirkung gewährleistet bleibt. Beim Vorschaltgerät
nach Fig. 3 ist ein Transformator mit einem Kern 12 vorgesehen, der einen magnetischen
Nebenschluß 13 zwischen der Primärwicklung 14 und der Sekundärwicklung 15 aufweist.
Die Sekundärspule 15 hat zur Gewinnung einer Teilspannung einen Anzapfpunkt 16 an
einer bestimmten Stelle der Wicklung zwischen dem inneren Wicklungsende 17 und dem
äußeren Ende 18. Ein Kondensator 1g, wie oben bereits beschrieben, ist mit seiner
einen Klemme an das Sekundärwicklungsende 17 und mit seiner anderen Klemme an die
Entladungslampe 20 geschaltet. An den Anschlüssen 16 und 18 der Transformator-Sekundärwicklung
ist eine anzapfbare Drossel 21 mit einem Eisenkern 22 vorgesehen. Mit dem Abgreifer
23, der mit der Entladungslampe 2o verbunden ist, wird je nach der gewünschten Lichtleistung
der Lampe eine größere oder kleinere Spannung von der Drossel 21 abgenommen. Durch
den Schleifkontakt 23 ist die von der Sekundärwicklung des Transformators gelieferte
Spannung und hierdurch der Lampenstrom einstellbar. Der an der Drossel 21 abgreifbare
Spannungsbereich ist so gewählt, daß die von der Lampe 2o aufgenommene Leistung
im gewünschten Bereich veränderbar ist. Die Betriebseigenschaften des abgewandelten
Vorschaltgeräts gemäß Fig. 3 sind denen des Vorschaltgeräts gemäß Fig. 2 ähnlich.
-
Nachfolgend wird ein Bemessungsbeispiel für das in Fig. 3 gezeigte
Vorschaltgerät angegeben, das an einem Netz mit 22o V Nennspannung und einer Frequenz
von 6o Hz arbeiten soll. Die Sekundärwicklung des Transformators ist so ausgelegt,
daß 750 V .geliefert werden, und der Transformator weist eine genügend große
Streureaktanz auf, um den Kurzschlußstrom - gemessen an den unmittelbar miteinander
verbundenen Transformator-Sekundärklemmen 17 und 18 - auf ungefähr 3 A zu begrenzen.
Der Kondensator 1g von etwa 12 ,uF ist in Serie mit einer 2ooo-W-Lampe 2o geschaltet,
die für einen Normalbetrieb bei 55o V und ungefähr 4 A bemessen ist. Die Regulierdrossel
21 ist für einen Spannungsabfall von 230 V an ihren Außenklemmen und die
Belastbarkeit des Abgreifers für 5 A ausgelegt: Die Leistung der Lampe ist zwischen
18oo und 25oo W einstellbar.
-
Änderungen der Lampenleistung, die auf Netzspannungsschwankungen zurückzuführen
sind, treten nur mit ungefähr einem Fünftel der prozentualen Änderung der Netzspannung
in Erscheinung. Zum Beispiel verursacht eine Änderung der Netzspannung um 2o% lediglich
eine Liehtleistungsänderung von etwa 4%. Diese prozentuale Änderung der Lampenleistung
auf Grund von Netzspannungsschwankungen ist von der jeweils von Hand eingestellten
Lampenleistung unabhängig.