DEC0009640MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 10. Juli 1954 Bekanntgemacht am 27. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf Beleuchtungseinrichtungen, bei denen als Lichtquellen elektrische Entladungsröhren verwendet werden.

Die Erfindung ist vor allem bei Einrichtungen mit Fluoreszenzlampen als Lichtquellen anwendbar. Sie ist aber auch überall dort anwendbar, wo elektrische Entladungslampen irgendwelcher Art an die verschiedenen Phasen eines Dreiphasenwechselstromes angeschlossen sind.

Zweck der Erfindung ist es vor allem, das Flimmern und den stroboskopischen Effekt beim Betrieb solcher Lichtquellen mit größerer Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit zu beseitigen, als dies mit den bisher bekannten Einrichtungen möglich war. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, gleichzeitig eine Halterung eines Beleuchtungskörpers für Dreiphasenwechselstrom-Betrieb mit einer gedrängt gebauten und wirtschaftlichen Ballasteinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Licht von im wesentlichen gleichförmiger Intensität und Kontinuität erhalten wird. Ein besonderer Zweck besteht noch darin, eine in sich geschlossene Ballasteinrichtung für den Betrieb von Gasentladungslampen in einem Dreiphasenwechselstrom-Kreis zu schaffen, bei welcher die Transformatoren für alle Lampen einen einzigen, kontinuierlichen magnetischen Kreis aufweisen und das Ganze zusammen mit allem Zubehör in einem einzigen Gehäuse eingeschlossen ist.

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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, zwischen den Teilen der Ballasteinrichtung und den Fassungen Stromkreisverbindungen so vorzusehen und so anzuordnen, daß eine genügend hohe Spannung für das Starten der Lampen gewährleistet ist und gleichzeitig die Möglichkeit einer gefährlichen Berührungsspannung für das Bedienungspersonal ausgeschlossen ist.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, bei welcher, wenn eine der drei Einphasenlampen aus der Halterung herausgenommen oder sonstwie unwirksam wird, die übrige Lampe oder die beiden übrigen Lampen mit derselben Lichtstärke weiterleuchten, als wenn alle drei Lampen in Betrieb sind.

Es wurde bereits früher vorgeschlagen, je eine Lampe von drei gasgefüllten Lampen in einer Phase eines Mehrphasenstromkreises anzuordnen, um ein stetiges Licht zu erhalten. Jedoch wurde noch keine Kombination einer solchen Lampenanordnung mit einer dreiphasigen Ballastwiderstandsanordnung in einer Halterung vo-rgeschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Dreiphasenwechselstrom-Schaltung für drei einphasige gasgefüllte Röhren mit drei Fassungspaaren zur Aufnahme und zum Anschluß der gasgefüllten Röhren und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen durch drei mit getrennten Sätzen von Primär- und Sekundärwicklungen versehene Einphasen-Transformatoren gespeist werden und jede der Primärwicklungen an eine besondere Phase einer Dreiphasenwechselstrom-Quelle und an eine Fassung eines Fassungspaares angeschlossen ist, während die entsprechende Sekundärwicklung jedes Satzes an die ihr zugeordnete Primärwicklung und über eine Ballasteinheit an die andere Fassung des genannten Fassungspaares angeschlossen ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Fig. ι ist eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungshalterung mit drei röhrenförmigen gasgefüllten Lampen und mit einer Einrichtung mit den Merkmalen der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Halterung gemäß Fig. ι; durch gestrichelte Linien ist das Gehäuse; der Ballastwideirstandsanordnung angedeutet, die in dem Lampenhakerungsgehäuse eingeschlossen ist; Fig. 3 gibt eine Ansicht der Ballastanordnung in

einem größeren Maßstab als bei den bisherigen Figuren und zeigt das Gehäuse der Ballastanordnung im Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein elektrisches Schaltbild, das die Lampen und die Teile der Ballastanordnung zeigt, die mit einer Dreiphasenwechselstrom-Quelle verbunden sind und Verbindungen enthalten, mit deren Hilfe keine Hochspannung im Stromkreis auftreten kann, sobald eine Lampe aus dem Sockel herausgenommen wird;

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild ähnlich dem der Fig. 4, jedoch sind hier die verschiedenen Transformatoren primärseitig im Dreieck angeordnet;

Fig. 6 zeigt in auseinandergenommenem Zustand die Teile eines Kernes, auf welchem die Wicklungen sämtlicher Transformatoren der Ballastanordnung zusammen angeordnet sind, um einen einzigen magnetischen Kreis zu bilden;

Fig. 7 zeigt den gemeinsamen Kern im Längsschnitt entsprechend der Linie 7-7 der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab.

In allen Figuren sind für einander entsprechende Teile dieselben Bezeichnungen verwendet.

Die hier dargestellte Halterung weist einen. Baldachin 10 auf, der unter der Decke eines Raumes oder einem anderen Überbau befestigt werden kann.

Ein Gehäuse 11 hängt von dem Baldachin an rohrförmigen Trägern oder Bolzen 12 und 13 herab, durch welche die elektrischen Leitungen in das Innere des Gehäuses geführt sind.

Vom unteren Teil des Gehäuses ragen an ent- So gegengesetzten Enden Fassungen herab, in welche die Enden einphasiger rohrförmiger Lampen 14, 15 und 16 eingesetzt sind. Zwei von diesen Lampen sind in Fig. 1 und Fig. 2 zu sehen. Die dritte ist in dem Schaltbild Fig. 4 mit dargestellt. Es handelt sich dabei um die allgemein als gasgefüllte Fluoreszenzröhren (Entladungsröhren.) bekannte Lampentype, die' an beiden Enden Elektroden aufweist. Die Fassung für diese Röhren sind an einem Ende des Gehäuses in Fig. 1 mit 17, 18 und 19 bezeichnet und am anderen Ende des Gehäuses für die Röhren 14 und 15 mit 20 und 21. Die dritte Fassung an diesem Ende ist in Fig. 4 mit 22 bezeichnet.

Ein Gehäuse 23 für die Ballasttransformatoren und Hilfszubehörteile ist in dem Gehäuse 11 ent- 9; halten und in Fig. 2 durch gestrichelte Linien, und zwar von der oberen Wandung des Gehäuses herabhängend dargestellt. Dieses Ballast- oder Transformatorgehäuse 23 ist im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Die Transformatoren und die damit vereinigten Leistungsfaktorkondensatoren und Reaktanzen bilden eine bauliche Einheit. Bei der speziell für die Darstellung der Erfindung gewählten Ausführungsform sind drei Transformatoren vorhanden, deren Wicklungen in den verschiedenen Phasen der Dreiphasenwechselstrom-Schaltung getrennt angeordnet sind. Alle. Wicklungen sind' mit einem einzigen Eisenkern vereinigt, so daß ein einzelner durchgehender magnetischer Kreis gebildet wird. Die Transformatorenwicklungen sind mit 24, 25 und 26 in Fig. 3 und 4 bezeichnet. Der Kernaufbau ist im einzelnen in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Der Kern weist durchgehende Elemente auf, die die Wicklungen umfassen, und ist aus lameliierten Teilen hergestellt und so ausgebildet, daß er einen leichten Zusammenbau mit den Wicklungen gestattet und einen ununterbrochenen Pfad für den magnetischen Fluß durch und um die Wicklungen darstellt. Die Leistungsfaktorkondensatoren 27, 28 und 29 sind mit den Drosselspulen 30, 31, 32 und den Rundfunkstörschutzkondensatoren 33,34 und 35 zusammengeschaltet, und das G^anze ist in gedrängter Anordnung in dem Gehäuse 23 vereinigt.

Das Schaltbild Fig. 4 zeigt die Verbindungen zwischen diesen verschiedenen elektrischen Elementen und den Lampen. Die drei Leitungen Li,

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L 2, L 3 sind von einer Dreiphasenwechselstrom-Quelle aus durch die Aufhängung 12 (Fig. 2) in das Ballastgehäuse 23 geführt und mit den Transformatorwicklungen 24, 25, 26 verbunden. Die TransfoTmatoren sind hier als Autotransformatoren dargestellt, deren Primär- und Sekundärwicklungen mit p und s bezeichnet sind. Die Primärwicklung des Transformators 24 ist durch einen Leiter 36 mit der Niederspannungsfassüng 17 für die Lampe 14 verbunden, durch einen Leiter 37 mit einer Klemme des Leistungsfaktorkoiidensators 27 und durch eine Leitung 38 mit einer Klemme des Rundfunkstörschutzkondensators 33. Die Sekundär-

' wicklung des Transformators 24 ist durch eine Leitung 39 mit der anderen Klemme des Leistungsfaktorkondensators und durch eine Leitung 40 mit einer Klemme der Reaktanz oder Drosselspule 30 verbunden. Die andere Klemme der Reaktanz ist durch eine Leitung 41 mit der anderen. Klemme des Kondensators 33 und durch eine Leitung 42 mit der Hochspannungsfassung 20 für die Lampe 14 verbunden,

Die anderen Transformatorprimärwicklungen sind durch Leitungen 43 und 44 mit den Nieder-Spannungsfassungen für die Lampen 15 und 16 verbunden. Die Drosseln 31 und 32 sind durch Leitungen 45 und 46 mit den Hochspannungsfassungen für diese Lampen verbunden, und die Verbindungen sind im wesentlichen die gleichen, wie die vorstehend zuerst beschriebenen zwischen den Sekundärwicklungen der Transformatoren 25 und 26 mit den Leistungsfaktorkondensatoren 28 und 29 und den Drosseln 31 und 32. Die Verbindungen sind im wesentlichen ebenso wie die zuerst beschriebenen zwischen den Primärwicklungen der Transformatoren 25 und 26 mit den. Kondensatoren 28, 29, 34 und 35 und zwischen den zuletzt erwähnten Kondensatoren und den Drosseln. 31 und 32 geführt. Alle Niederspannungslampenfassungen haben zur Aufnahme der Niederspannungsseite des Lampenrohres zwei getrennte Kontakte, die durch den Metallsockel der Lampen miteinander verbunden werden, wenn diese in den Sockel eingeführt werden, Die verschiedenen Transformatorprimärwicklungen sind je mit einem der Kontakte in den verschiedenen Sockeln verbunden, wie in der Schaltung angegeben. In dieser Schaltung bilden die Verbindungspunkte der Leitungen 36, 43 und 44 mit den Fassungen 17, 18 und 19 einen der

Kontakte in jedem Sockel. Die anderen Kontakte bei 17, 18 und 19 stehen durch einen Leiter 47 und einen Verbindungszweig 48 in Nebenschlußverbindung miteinander.

Mit dieser Schaltungsweise sind die drei Transformatoren in Dreiphasensternschaltung verbunden, und die Verbindung 47, 48 ist der Sternpunkt. Die metallenen Anschlußklemmen bzw. Sockel einer jeden Lampe überbrücken, wenn sie in ihre Fassung eingeführt werden, die getrennten Kontakte in der Fassung, und wenn alle Lampen sich an ihrem Platz befinden, ist die Sternverbindung der drei Transformatoren vollständig. .Wenn eine Lampe weggenommen wird, so wird der Stromkreis zwischen der primären Stelle, von welcher die Lampe weggenommen ist, und dem Sternpunkt unterbrochen.

Der Kernaufbau der TransfoTmatoren, die Kerne der Drosseln und die Metallglocken, in denen die Leistungsfaktorkondensatoren eingeschlossen sind, sind alle an dem Gehäuse 23 geerdet. Ein hierzu dienender isolierter Leiter ist in Fig: 3 mit 49 bezeichnet. Er ist an dem Gehäuse bei 50 angeschlossen und hat Abzweigleitungen, die an die verschiedenen Kerne und Transformatorglocken geführt sind.

Eine wichtige Sicherheitseinrichtung wird durch die Leitungsverbindungen der Ballastanordnung mit den Niederspannungsfassungen der Lampen gebildet. Die Gefahr, gegen welche diese Sicherheitseinrichtung schützt, ist folgende: Ausgebrannte Lampen müssen von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Dabei könnte eine Person, die eine solche Auswechselung vornimmt, beim Einstecken des einen Endes einer neuen Lampe in die Hochspannungsfassung, während sie das andere. Ende der Lampe hält und mit Erde verbunden ist, ein Zünden der Lampe verursachen und dadurch einer gefährlichen Spannung ausgesetzt werden, wenn die volle Spannung an der Hochspannungsfassung anliegt. Eine solche Gefahr ist durch die hier gezeigten Strom-' kreisverbindungen beseitigt. Wird z. B. angenommen, daß die Lampe 14 entfernt worden ist, so ist die Verbindung zwischen den beiden Kontakten in der Fassung 17 unterbrochen und es kann kein Strom über die Primärwicklung des Transformators 24 fließen. Demzufolge wird die Spannung" in 'der Sekundärwicklung des Transformators nicht heraufgesetzt, aber die Spannung, die von der Netzleitung durch die Sekundärwicklung und durch die Drosselspule 30 verläuft, ist zu gering, um eine Lampe zu erregen, die mit einem Ende in der Fassung 20 eingesetzt ist und am anderen Ende sich noch in der Hand einer Bedienungsperson befindet; diese Person ist somit gegen jeden Stromdurchfluß durch ihren Körper gesichert.

Der Kernaufbau des Ballastes besteht aus einer größeren Zahl ursprünglich getrennter Einzelteile, die für einen leichten Zusammenbau mit vorgewickelten Drahtspulen geeignet und miteinander zu einem einheitlichen Körper eines geschlossenen magnetischen Kreises zusammensetzbar sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Stücke aus E-förmigen Eisenblechen mit 0,66 mm (0,026 Zoll) Dicke geschnitten. Sie bestehen aus einem Stammteil α und drei Seitenzweigen bzw. Schenkeln b, c und d, die sich von den Enden und von der Mitte des Stammteiles aus nach derselben Seite hin erstrecken. Ein kleiner Teil dieser Stücke hat die Form eines gestreckten Balkens von gleicher Länge und Breite wie der Stammteil a. Gruppen von drei Stücken sind mit je einer Drahtspule und mit ihren überlappenden Zweigen zu Stapeln zusammengefaßt. So· wird die in Fig. 6 mit 50 bezeichnete Gruppe von Stücken mit der Gruppe 51 zusammengebaut, so daß ihre Schenkel sich überlappen und die mittleren Schenkel

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beider durch die zentralen Öffnungen der Spulen hindurchgehen, während die Endschenkel die Spulen einfassen. Gleichartige Gruppen werden auf den beiden beschriebenen Gruppen aufgestapelt und mit den Spulen durchschossen, bis ein Kern der vorbeschriebenen Dicke aufgebaut ist.

Andere Gruppen 52 und 53 sind in gleicher Weise aufgestapelt und mit den Drahtspulen eines zweiten Transformators zusammengefaßt. Die Stammteile der Gruppen in jedem Stapel sind voneinander im Abstand gehalten durch die Dicke der überlappenden Zweige, und die Stammteile der aufgestapelten Gruppe 52 sind in die Leerräume zwischen den Stammteilen der gestapelten Gruppe 51 eingefügt. Gruppen von balkenförmigen Stücken 54 werden zwischen die Stammteile der Gruppen 50 gefügt.

Ein dritter Satz Gruppen 55 und 56 von E-fö-rmigen Stücken ist zusammen mit der dritten

ao Transformatorspule in der gleichen Weise zusammengesetzt, und die Stammteile der Gruppen 55 sind in die offenen Räume zwischen den Stammteilen der Gruppen 53 eingefügt. Endlich sind Gruppen von balkenförmigen Stücken 57 in die Zwischenräume zwischen den Stammteilen der Gruppen 56 eingefügt. Die Gesamtanordnung bildet dann einen im wesentlichen festen lamellierten Aufbau, wie er im Schnitt in Fig. 7 dargestellt ist.

In der Wicklung der Transformatorspulen ist die Sekundärspule außen auf die Primärspule gelegt, so daß sie den Kerneisenteilen, von welchen sie umfaßt wird, zunächst gelegen ist. Auch sind die Spulen eines der Transformatoren entgegengesetzt zu den Wicklungen der anderen Transformatoren¹ gewickelt. So können die Transformatoren 24 und 26 rechts herum gewickelt sein, sowohl die Primärais auch die Sekundärwicklung, und der Transformator 25 links herum in umgekehrter Richtung. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da es die dritte Harmonische unterdrückt und somit Vibrationen verhindert.

Die Kerne 58, 59 und 60 der verschiedenen Drosseln sind ebenfalls mit einem Stammteil und drei Seitenarmen versehen, um welche herum und zwischen denen die verschiedenen Spulen angeordnet sind. Die verschiedenen Kerne sind mit Balken 61, 62 und 63 vereinigt, welche die Zweige der Kerne überbrücken und die magnetischen Kreise durch die letzteren hindurch vervollständigen.

Spalte, welche hinsichtlich ihrer Weite von Null aus zu einem begrenzten Maximalwert verändert werden können, sind zwischen den Balken und den angrenzenden Zweigen der Kerne vorgesehen. Durch Einstellen der Breite dieser Spalte kann die Stärke des Stromes, der durch die Drosselspule hindurchgeht, verändert und eingestellt werden. Sind sie einmal eingestellt, so werden die Spalte vorzugsweise mit festem Isoliermaterial ausgefüllt und somit konstant gemacht.

Alle hier beschriebenen Teile, d. h. also' Ballastwiderstände, Kondensatoren und Drosseln, sind in dem Gehäuse 23 dicht zusammengefaßt und darin befestigt. Wenn auch keine besonderen Befestigungsmittel in der Zeichnung dargestellt sind, so ist es doch selbstverständlich, daß irgendwelche mechanischen Befestigungsmittel od. dgl. für diesen Zweck angewendet werden können.

Durch Zusammenfassen der Transformatorwicklungen aller drei Phasen des Netzstromkreises in Verbindung mit den wirksamen Teilen wird ein einheitlicher Kern, eine viel gedrängtere und wirksamere Ballastanordnung mit sehr viel geringeren Kosten geschaffen. Die Faktoren an Wirksamkeit, Wirtschaftlichkeit und Brauchbarkeit werden durch das dichte und gedrängte Zusammenfassen aller dieser Teile des Gerätes (Ballast, Kondensatoren und Drosseln) in einem einzigen Gehäuse und in einer 'sich selbst haltenden Einheit erreicht.

In diesem Gerät sind die Transformatoren imstande, die elektromotorische Kraft auf 600 Volt heraufzusetzen, wenn ihnen Strom zugeführt wird, welcher ausreichend ist, die Lampen zu starten, Nach dem Starten fällt die Spannung auf einen kontinuierlichen Betriebswert. Die Drosseln begrenzen den Strom auf die vorgeschriebene Stärke, die, wie vorher angegeben, durch Einstellen eines Spaltes zwischen den Kernen der Drosseln und den dazugehörigen Armaturbalken verändert werden kann. Der normale Betriebsstrom beträgt 300 mA und kann durch diese Einstellung bis auf 500 mA erhöht werden.

In Fig. 5 sind die drei Transformatorprimärwicklungen in Dreieckanordnung dargestellt, wobei die Linie L 1 mit dem Mittelpunkt des Autotransformators 24 verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung des Transformators über die Leitung 65 und die Fassung 17 an den Mittelpunkt des Transformators 26 und über die Leitung 66 an die Leitung L 3 angeschlossen ist. In gleicher Weise sind die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung des Transformators 26 über die Leitung 67 an die Fassung 19 und die Leitung 68 an die Leitung L 2 und an den Mittelpunkt des Transformators 25 angeschlossen, während die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung des Transformators 25 über Leitungen 69 und 43, die Fassung 18 und die Leitung 70 mit der Leitung L1 verbunden und an den Mittelpunkt des Transformators 24 angeschlossen sind. Der Ballast, die Kondensatoren und die Drosseln sind genau so wie bei Fig. 4 verbunden.

Mit dieser in Fig. 5 gezeigten Anordnung stört das Versagen oder Weglassen der einen oder der anderen Lampe in keiner Weise den Betrieb der übrigen Lampen, von denen jede an ihren Klemmen zu jeder Zeit die Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen L1, L 2 und L 3 erhält.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. . Dreiphasenwechselstrom-Schaltung für drei einphasige gasgefüllte Röhren mit drei Fassungspaaren zur Aufnahme und zum An-. Schluß der gasgefüllten Röhren, dadurch ge-

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   kennzeichnet, daß die Lampen durch drei Emphasen-Transformatoren mit getrennten Sätzen von Primär- und Sekundärwicklungen gespeist werden und jede der Primärwicklungen an eine Phase einer Dreiphasenwechselstrom-Quelle und an eine Fassung eines Fassungspaares angeschlossen ist, während die entsprechende Sekundärwicklung jedes Satzes an die ihr zugeordnete Primärwicklung und über eine Ballasteinheit an die andere Fassung des genannten Fassungspaares angeschlossen ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Sätze von Primär- und Sekundärwicklungen auf einem einzigen Kern angeordnet sind.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Einphasen-Transformatoren als Autotransformator ausgebildet ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,' daß die Spulenwicklungen der drei Transformatoren in Tandem auf dem Kern angeordnet sind und daß eine von diesen Spulen im entgegengesetzten Sinne zu der Wicklung der anderen beiden Spulen gewickelt ist.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im entgegengesetzten Sinne zur Wicklung der beiden anderen Spulen gewickelte Spule als mittlere Spule zwischen diesen beiden angeordnet ist.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fassungspaar aus einer Niederspannungs- und einer Hochspannungsfassung besteht und daß die Niederspannungsfassung mit zwei Kontakten ausgebildet ist, die durch die eingesetzte Lampe überbrückt werden.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes primäre Trans for matorelement mit dem einen Kontakt der mit zwei Kontakten versehenen Niederspannungslampenfassung verbunden ist, während die zweiten Kontakte dieser Fassung derart untereinander oder mit den Transformatoren verbunden sind, daß die eingesetzten Lampen und die Transfermatoren in Stern oder Dreieck geschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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