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Thermomagnetischer Schalter, insbesondere zum Zünden von Leuchtstoffröhren
Es ist bereits ein. thermomagnetischer Schalter, insbesondere zum Zünden von Leuchtstoffröhren,
vorgeschlagen, der einen. Schaltarm aufweist, der bei Netzspannung von einemAnzugsmagnetengegen
eine Rücks-tellkraft angezogen wird, und den Arbeitskontakt schließt, dabei das
Anzugsmagnetfeld schwächt und gleichzeitig einen ihm zugeordneten Heizwiderstand
einschaltet, bis er bei Erreichen des Curiepunktes wieder abfällt und den Arbeitskontakt
öffnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser bereits vorgeschlagene
thermomagnetische Schalter dadurch verbessert, daß der Heizwiderstand; sowie die
Erregerwicklung des Anzugsmagneten in Reihe geschaltet sind und dali die Erregerwicklung
bei angezogenem Schaltarm kurzgeschlossen ist, so daß das Haltemagnetfeld nur durch
den Restmagnetismus des Elektromagneten erzeugt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Schalters dargestellt,
wobei die Fig. i den Schalter als: Ganzes, die Fig. 2 und 3 Einzelheiten desselben
zeigen.
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In Fig. i bedeutet: i eine Drosselspule üblicher Bauart; 2 eine Leuchtstoffröhre
mit den. Heizwendeln 3 und 4; 65 einem, federnd an der Grundplatte 66 befestigten
Schaltarm, der einen Schaltkontakt 67 und einen Magnetanker 68 aus einem Material,
dessen Curiepunkt z. B. bei 2oo° C liegt, trägt. 69 ist ein im Innern, des Ankers
68 angeordneter Heizwiderstand, 71 der Eisenkern und 72 die Erregerspule
eines
Elektromagneten. Mit 74 ist der- eine Zuleitungsstift des Schalters, der mit dem
federnden Kontakt 75 leitend verbunden ist, mit 76 der ändere Zuleitungsstift bezeichnet;
wobei zwischen den, beiden Zuleitungsstiften. ein Störschutzkondensator77 angeordnet
sein kann. Der Schalter z8 dient zum Einschalten der Netzspannung U. Die Wirliz.ungsweise
des Schalters ist folgende: Nach Einschalten der Netzspannung U durch Schließen
des Schalters 18 fließt der Einschaltstrom über, die Drossel z und die Heizwendel
3 zum Stift 76, von hier über den Heizwiderstand 69 zur- Spule 72 und zurück über
den Stift 74 und die Heizwendel ¢ zum Netz. Dies hat zur Folge, daß der Kern
71 magnetisiert wird und den magnetisierbaren Teil 68 des Schaltarmes 65
anzieht. Die Kontakte 67 und 75 berühren sich, wodurch die Spule 72 kurzgeschlossen
wird, so da,ß nun der Strom vom Stift 76 über den Heizwiderstand 69 und das Kontaktpaar
67, 75 direkt zum Zuleitungsstift 74 fließt und die Spule 72 völlig stromlos ist.
Der Anker 68 bleibt aber infolge des Restmagnetismus des Kernes 71 weiterhin angezogen,
bis die Temperatur des Ankers 68 den Curiepunkt überschreitet (z. B.-2oö° C) und
der Anker deshalb unmagnetisch wird.
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Die Serienschaltung des Heizwiderstandes und der Erregerspule sowie
die völlige Kurzschließung der Erregerspule 72 nach erfolgtem Anzug des Kontaktarmes
65 ergeben den Vorteil, däß die Spule 72 vollständig spannungsfrei überbrückt ist,
so daß eine Entmagnetisierung durch eine Resterregung des Kernes 7i nicht möglich
ist. Die Spule 72 wird vorzugsweise mit Wrd6rstandsdraht bewikkelt, so, daß ihr
Wirkwiderstandswert möglichst hoch wird, während der Wert des Heizwiderstandes 69
demgegenüber vernachläss.igbar klein gehalten wird. In diesem Falle ist also vor
dem Anzug des Ankers 68, d. h. bei offenem Kontaktpaar 67, 75, der vom Schalter
aufgenommene Strom praktisch. durch den Widerstand der Spule 72 bestimmt, d. h.,
an ihm liegt praktisch die ganze Netzspannung U. Nach erfolgtem. Anzug des Ankers
68 hingegen ist der Wert des vom Netz U gelieferten: Stromes praktisch durch die
Impedanz der Drosselspule r gegeben, weil der Wert des Widerstandes 69 im Vergleich
dazu sehr klein ist. Nach. der erwähnten Entmagnetisierung des Magnetankers 68 vermögen,
die federnden Rückstellkräfte des Schaltarmes 65 den Anker zu lösen, so da,ß der
Netzstrom plötzlich auf den viel kleineren Einschaltwert zurückfällt, was in der
Drossespulez einen Spannungsstoß induziert, der im allgemeinen zur Zündung der Leuchtstoffröhre
2 führt. In diesem Zustand liegt an der Reihenschaltung des Heizwiderstandes 69
und der Erregerspule72 nur die Brennspannung der Lampe, d. h. etwa die Hälfte der
Netzspannung U. Die magnetische Zugkraft des Kernes 71 beträgt dann. etwa nur noch
ein Viertel des. früheren Anzugswertes und genügt nicht mehr, um den Schaltarm 65
anzuziehen. Der Schaltaxm bleibt alsöt in der Ruhestellung.
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Der Schalter ist nach beliebig langer Brenndauer der Lampe 2 - sofort
nach dem Ausschalten des Schalters 18 wieder betriebsbereit, da der Anker
68 im normalen Betrieb durch den vernachlässigbar kleinen., vom Schalter bei offenen
Kontakten 67, 75 übernommenen Strom praktisch nicht beheizt wird. Man wird zweckmäßig
die thermische Zeitkonstante der Heizwicklung 69 etwa gleich der thermischen Zeitkonstante
der Heizwendeln 3 und 4 wählen, um sogenannte Kaltzündungen zu verhindern.
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Es hat sich allerdings gezeigt, daß unter gewissen Bedingungen in
dem Moment, in welchem .der Miagnetanker 69 den Curiepunkt gerade erreicht, infolge
Schwächung seiner magnetischen Eigenschaften durch die Rückstellkraft des Schaltarmes
65 der Anker vom Kern 71 abfällt. und nachher durch die erneute Magnebisierung des
Kernes 71 wieder angezogen wird und so dauernd hin- und herpendelt. Dies kann nun
dadurch verhindert werden., daß die federnden Halterungsmittel des Schalta.rmes
65 so ausgebildet werden, daß die den Schaltarm in die Ruhestellung treibende Rückstellkraft
in der Anzugsstellung kleiner ist als in der Ruhestellung. Eine derartige »negative«
Federcharakteristik kann beispielsweise durch eine Schaltarmlagerüng erreicht werden,
wie sie in Fig. z der Zeichnung angedeutet ist. Der Schaltarm 65 ist wie bei einerKniegelenkanordnung
zwischen denLagerfedern 78 und 79 durch die, U-Feder 8o so eingespannt, daß Auslenkkräfte
entstehen. Wenn dieses Kniegelenk praktisch gestreckt ist, sind die durch die U-Feder
8o bewirkten Auslenkkräfte kleiner als bei stärker gelmicktem Kniegelenk. Die Anordnung
in Fig. r ist nun so, getroffen, daß bei der durch den Magnetkern 71 definierten
Arbeitsstellung des Schaltarmes 65 das Kniegelenk fast ganz gestreckt ist, während
bei der durch den. Anschlag 81 definierten. Ruhestellung des Schaltarmes. 65 das
Kniegelenk stärker geknickt ist, so daß also die Rüekstellkraft in dieser Stellung
größer ist als in der Arbeitsstellung.
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In den Fig. 2 und 3 sind schematisch zwei weitere Möglichkeiten zur
Erreichung einer derartigen negativen Federcharakteristik angegeben. In der Ausführung
nach Fig. z wird: der Schaltarm 85 durch die Feder 86 in die Lagerpfanne 87 gepreßt,
so daß in der gezeichneten Ruhestellung die in Pfeilrichtung wirkende Rückstellkraft
K größer ist als, in der gestrichelt angedeuteten Anzugsstellung. Die 'Ruhestellung
ist durch den Anschlag 88, die Arbeitsstellung durch den Magnetkern89 bestimmt.
Eine solche Kniegelenkanordnung ergibt einen. Verlauf der Rückstellkraft K nach,
Fig.'2 m, in welcher die waagerechte Gerade G den Ankerweg und die Ordinatenwerte
den wirksamen Kraftbetrag anzeigen. Der Punkt L, einer völlig ideal gestreckten
Kniegelenkanordnung entsprechend, bestimmt eine labileLage. Auf der einen (rechten)
Seite der labilen Lage sind zwei Anschläge A und R angedeutet, welche den ausgenutzten
Teil der Kraftcharakteristik bestimmen, und zwar definiert der AnschlagA die Arbeitsstellung,
der Anschlag R die Ruhestellung des Ankers.
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Bei der Ausführung nach Fig.3 besteht der Schaltarm 95 aus einer einseitig
eingespannten
Blattfeder mit konkavem Querschnitt, wie er durch
96 angedeutet ist. Die Magnetkräfte des Kernes 99 bewirken nun vorerst eine kleine
Durchbiegung des Ankers 95, wodurch der vorher konkave Querschnitt mindestens an
einer Stelle verflacht wird, wie bei 97 gezeigt, so, daß sein Flächenträgheitsmoment
und damit seineRückstellkraft praktisch verschwindet, wobei diese Federstellung
die Anzugsstellung definiert. Das Diagramm in Fig. 3 a zeigt den Kraftverlauf für
eine solche Anordnung. Die Anschläge A (Anzugsstellung) und R (Ruhestellung)
begrenzen den ausgenützten Teil der Kraftcharakteristik K, wobei der Anschlag A
am. derjenigen Stelle angebracht wird, in welcher die Rückstellkraft wegen des erwähnten
Verschwindens des Flächen-Trägheitsmomentes praktisch auf Null abfällt.
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An Stelle einer Krniegelenkanordnung mit einer negativen Federcharakteristik
kann auch eine gewöhnliche Blattfeder gewählt werden, die aus einem Federmaterial
besteht, bei dem bei größer werdender Auslenkung die Rückstellkraft kleiner wird.