DEP0053525DA

DEP0053525DA - Arrangement for lighting control systems, in particular for stage lighting.

Info

Publication number: DEP0053525DA
Authority: DE
Inventors: Algot Arvidsson
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeras
Publication date: 1950-08-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei Beleuchtungsanlagen, insbesondere Bühnenbeleuchtungsanlagen mit gleichstromvormagnetisierbaren Drosselspulen, bekannt unter dem Namen Transduktoren, mit welcher Anordnung der Lampenstrom unter den kritischen Belastungswert des Transduktors herabgeregelt werden kann.The invention relates to an arrangement in lighting systems, in particular stage lighting systems with direct current pre-magnetizable choke coils, known under the name transducers, with which arrangement the lamp current can be regulated below the critical load value of the transducer.

Es sind schon Schaltungen bekannt, die die Aufgabe haben, in einem Beleuchtungsstromkreis mit einer Mehrzahl parallelgeschalteter Lampen die übrigbleibenden Lampen zum Erlöschen zu bringen, wenn die Lampenzahl verringert wird, d.h. wenn die Belastung sinkt. Bei den bekannten Anordnungen ist parallel zur Belastung, die in Reihe mit einem Haupttransduktor liegt, ein Hilfstransduktor geschaltet, dessenCircuits are already known which have the task of extinguishing the remaining lamps in a lighting circuit with a plurality of lamps connected in parallel when the number of lamps is reduced, i.e. when the load decreases. In the known arrangements, an auxiliary transducer is connected in parallel to the load, which is in series with a main transducer

Gleichstromerregung abhängig ist von der über der Wechselstromwicklung des Haupttransduktors liegenden Spannung. Mit dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, Lampen mit sehr geringer Nennleistung zum Erlöschen zu bringen, da die Spannung der Wechselstromwicklung des Hilfstransduktors gerade in dem Augenblick sehr gering ist, wo sie einen gewissen Wert haben soll, damit der Hilfstransduktor den Strom von der Belastung abziehen kann.DC excitation depends on the voltage across the AC winding of the main transducer. With this arrangement, however, it is not possible to extinguish lamps with a very low rated power, since the voltage of the AC winding of the auxiliary transducer is very low at the moment when it should have a certain value so that the auxiliary transducer can remove the current from the load can pull off.

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen und Anordnungen, mit denen die obengenannte Aufgabe gelöst werden kann.The invention relates to circuits and arrangements with which the above object can be achieved.

Das besondere Merkmal der Erfindung ist einerseits eine mit der Belastung (Lampeneinheit oder -gruppe) reihengeschaltete Haupttransduktoranordnung, die selbsterregt und mit zwei gegeneinanderarbeitenden Gleichstromwicklungen versehen ist, die eine als Sollwert-Wicklung und die andere als Istwert-Wicklung dienend, wobei beide so zusammenwirken, dass die abgegebene Wechselspannung in weiten Grenzen von der Lampenbelastung unabhängig ist, und andererseits ein Belastungsgerät, das aus einem Hilfstransduktor besteht, der ebenfalls selbsterregt ist, und dessen Wechselstromwicklung mit der Lampenbelastung entweder über Zusatzwindungen oder direkt mit der Belastung parallelgeschaltet ist und von einem vorgeschalteten Verstärkertransduktor gesteuert wird.The special feature of the invention is, on the one hand, a main transducer arrangement connected in series with the load (lamp unit or group), which is self-excited and provided with two counter-working DC windings, one serving as a setpoint winding and the other as an actual value winding, both of which work together that the output alternating voltage is largely independent of the lamp load, and on the other hand a load device consisting of an auxiliary transducer, which is also self-excited, and whose alternating current winding is connected in parallel with the lamp load either via additional windings or directly with the load and from an upstream amplifier transducer is controlled.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung beschrieben werden, die in der Abb. 1 eine Schaltung für eine Lampenbelastung mit normaler Leistung zeigt, während Abb. 2, 3 und 4The invention will be described with reference to the drawing, which in Fig. 1 shows a circuit for a lamp load with normal power, while Figs. 2, 3 and 4

Schaltungen gemäss der Erfindung veranschaulichen, mit deren Hilfe eine Abwärtsregelung auf Null erzielt werden kann, wenn Lampen mit sehr geringer Verbraucherleistung eingeschaltet sind. Diejenigen Schaltelemente, die dieselbe Funktion haben, sind mit denselben Bezugsziffern versehen.Illustrate circuits according to the invention with the help of which a downward regulation to zero can be achieved when lamps with very low consumer power are switched on. Those switching elements that have the same function are given the same reference numerals.

In Abb. 1 ist eine Schaltanordnung für Beleuchtungsreglung unter Verwendung einer Transduktoranordnung des sogenannten Spannungswählertyps gezeigt. Gewöhnlich wird dieser Spannungswähler in Verbindung mit einem Verstärkertransduktor verwendet und die folgende Beschreibung basiert auf dieser Ausführungsform. Natürlich können in Anlagen, die nur eine vergleichsweise geringe Steuerleistung verbrauchen, diese Verstärkerstufen weggelassen werden. 1 bezeichnet die Belastung, 2 einen selbsterregten Haupttransduktor mit einer Steuerwicklung 21 und einer Vormagnetisierungswicklung 22. Die Erregung wird durch einen Verstärkertransduktor 3 über ein Regelgerät 4, z.B. einen Drehwiderstand, einen Potentiometerwiderstand oder einen induktiven Spannungsteiler geregelt. Der Transduktor ist selbsterregt und hat zwei Gleichstromwicklungen 31 und 32, die erstere über eine Glättungsdrossel 8, einen Gesamtausschalter und einen Gleichrichter 7 an das Regelgerät 4 angeschlossen, die letztere über einen Gleichrichter 9 mit der Belastung parallelgeschaltet. Hierdurch wird erzielt, dass die Reglung im Belastungskreis in Abhängigkeit von der Spannung über den Belastungswiderstand erfolgt, d.h. die Einstellung desIn Fig. 1 a switching arrangement for lighting control using a transducer arrangement of the so-called voltage selector type is shown. Usually this voltage selector is used in conjunction with an amplifier transducer, and the following description is based on this embodiment. Of course, these amplifier stages can be omitted in systems that only consume a comparatively low control power. 1 denotes the load, 2 a self-excited main transducer with a control winding 21 and a bias winding 22. The excitation is controlled by an amplifier transducer 3 via a control device 4, e.g. a rotary resistor, a potentiometer resistor or an inductive voltage divider. The transducer is self-excited and has two direct current windings 31 and 32, the former connected to the control device 4 via a smoothing choke 8, an overall switch and a rectifier 7, the latter connected in parallel with the load via a rectifier 9. This ensures that the control in the load circuit takes place as a function of the voltage via the load resistor, i.e. the setting of the

Regelgerätes entspricht einer bestimmten Spannung, die in weiten Grenzen von der Belastung unabhängig ist. Der Strom des Transduktors 3 wird nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 10 der Steuerwicklung 21 des Haupttransduktors 2 zugeführt. Der Leerlaufstrom des Transduktors 3 wird im Transduktor 2 durch die Vormagnetisierungswicklung 22 kompensiert, die von einer getrennten Stromquelle 11 gespeist wird. Der Transduktor 2 lässt jedoch auch bei völliger Entregung seinen Leerlaufstrom durch, sodass kleinere Lampen nicht zum Erlöschen gebracht werden können.Control device corresponds to a certain voltage, which is independent of the load within wide limits. The current of the transducer 3 is fed to the control winding 21 of the main transducer 2 after rectification in a rectifier 10. The no-load current of the transducer 3 is compensated in the transducer 2 by the bias winding 22, which is fed by a separate current source 11. The transducer 2, however, lets its no-load current through even when it is completely de-energized, so that smaller lamps cannot be made to go out.

Das für die Anordnungen nach Abb. 2, 3 und 4 Gemeinsame ist, dass parallel zur Belastung ein Hilfstransduktor 5 geschaltet ist. Während bei der Schaltung nach Abb. 2 und 3 die Wechselstromwicklung des Hilfstransduktors 5 mit einer Hilfsspannung von Zusatzwindungen eines Transformators 12 gespeist wird, wird der Hilfstransduktor 5 gemäss Abb. 4 von einem Verstärkertransduktor 6 gesteuert, der mit einer im wesentlichen konstanten Wechselspannung aus dem Netz gespeist wird.What is common to the arrangements according to Fig. 2, 3 and 4 is that an auxiliary transducer 5 is connected in parallel to the load. While in the circuit according to Fig. 2 and 3 the alternating current winding of the auxiliary transducer 5 is fed with an auxiliary voltage from additional windings of a transformer 12, the auxiliary transducer 5 is controlled by an amplifier transducer 6 according to Fig. 4, which is supplied with an essentially constant alternating voltage from the network is fed.

Die Schaltung und Wirkungsweise der verschiedenen erfindungsgemässen Anordnungen ist folgende:The circuit and mode of operation of the various arrangements according to the invention are as follows:

In Abb. 2 ist ein Transduktor 12 gezeigt, versehen mit Zusatzwindungen, die eine Hilfsspannung an den Hilfstransduktor 5 liefern. Beide Transduktoren 2 und 5 sind wiederum zweckmässigerweise selbsterregt und tragen Steuerwicklungen 21 bzw. 51, gespeist mit demselben Strom von dem Verstärker- transduktor 3 des Haupttransduktors 2. Die Vormagnetisierungswicklung 22 kompensiert wiederum den Leerlaufstrom des Transduktors 3. Der Hilfstransduktor 5 hat eine Regelwicklung 52, die an eine getrennte Stromquelle 11 angeschlossen ist. Die resultierende Erregung des Transduktors 5 ist so abgepasst, dass, wenn der Transduktor 2 unter normalen Belastungsverhältnissen - geringem Spannungsabfall über seiner Wechselstromwicklung - vollen Strom durchlässt, der Hilfstransduktor keinen nennenswerten Strom führt. Wenn jedoch bei der Abwärtsreglung des vom Transduktor 2 gelieferten Stromes der Transduktor mehr und mehr Spannung aufnimmt, jedoch Lampen mit geringer Nennleistung nicht zum Erlöschen bringen kann, bewirkt die Zusatzspannung des Hilfstransduktors 5, dass der Reststrom von der Belastung abgesaugt wird.A transducer 12 is shown in FIG. 2, provided with additional windings which supply an auxiliary voltage to the auxiliary transducer 5. Both transducers 2 and 5 are again expediently self-excited and carry control windings 21 and 51, respectively, fed with the same current from the amplifier transducer 3 of the main transducer 2. The bias winding 22 in turn compensates for the no-load current of the transducer 3. The auxiliary transducer 5 has a control winding 52 which is connected to a separate current source 11. The resulting excitation of the transductor 5 is adjusted so that when the transductor 2 passes full current under normal load conditions - a small voltage drop across its alternating current winding - the auxiliary transducer does not carry any significant current. If, however, when the current supplied by the transducer 2 is downwardly regulated, the transductor takes up more and more voltage, but cannot extinguish lamps with a low nominal power, the additional voltage of the auxiliary transducer 5 causes the residual current to be sucked off from the load.

Wenn der Strom im Lampenstromkreis gross ist, d.h. wenn die Lampe oder die Lampen normal brennen, muss der Transduktor 5 schwachen Strom führen. Deshalb muss die Vormagnetisierung von der Grössenordnung sein, dass sie von der Steuerwicklung und der Selbsterregungswicklung kompensiert wird. Hieraus folgt automatisch, dass, wenn der Lampenstrom niedrig ist, d.h. der Transduktor 2 schwachen Strom durchlässt, der Steuerstrom gering sein muss. In diesem Fall herrscht die Vormagnetisierung im Transduktor 5 vor, sodass dieser erregt wird und immer mehr Strom vom Transduktor 2 wegsaugt.If the current in the lamp circuit is large, i.e. if the lamp or lamps burn normally, the transducer 5 must carry a weak current. The pre-magnetization must therefore be of the order of magnitude that it is compensated for by the control winding and the self-excitation winding. It follows automatically from this that if the lamp current is low, i.e. the transducer 2 allows weak current to pass, the control current must be low. In this case, the pre-magnetization prevails in the transducer 5, so that it is excited and sucks more and more current away from the transducer 2.

Abb. 3 zeigt eine wahlweise Schaltung, bei der wie vorher der Hilfstransduktor 5 mit der Belastung parallelgeschaltet ist und eine Zusatzspannung von Zusatzwindungen des Transduktors 12 erhält. Die Wicklung 52 wird mit einer im wesentlichen konstanten Hilfsspannung vom Transformator 12 über den Gleichrichter 10 gespeist, während die Steuerwicklung 51 über einen Gleichrichter 14 an die über der Wechselstromwicklung des Haupttransduktors 2 herrschende Spannung angeschlossen ist. Durch geeignete Bemessung der Wicklungen 51 und 52 wird der Hilfstransduktor entregt, wenn der Spannungsabfall über dem Haupttransduktor 2 gering ist, sodass kein nennenswerter Strom von der Belastung abgezogen wird. Wenn der Spannungsabfall über dem Transduktor 2 gross wird, wird der Transduktor 5, der eine Zusatzspannung von den Zusatzwindungen des Transformators 12 erhält, erregt, sodass der Hilfstransduktor 5 den Haupttransduktor mit dem erforderlichen Strom belastet, dass dieser in Tätigkeit treten kann, d.h. der Nebenschlusskreis zieht immer mehr Strom ab, je höher der Spannungsabfall an dem Haupttransduktor ist. Durch diese Schaltanordnung werden die Verluste im Normalbetrieb verringert.Fig. 3 shows an optional circuit in which, as before, the auxiliary transducer 5 is connected in parallel with the load and receives an additional voltage from additional windings of the transducer 12. The winding 52 is supplied with a substantially constant auxiliary voltage from the transformer 12 the rectifier 10 is fed, while the control winding 51 is connected via a rectifier 14 to the voltage prevailing across the alternating current winding of the main transducer 2. By suitably dimensioning the windings 51 and 52, the auxiliary transducer is de-energized when the voltage drop across the main transducer 2 is low, so that no significant current is drawn from the load. When the voltage drop across the transducer 2 becomes large, the transductor 5, which receives an additional voltage from the additional windings of the transformer 12, is excited so that the auxiliary transducer 5 loads the main transducer with the necessary current so that it can come into operation, i.e. the shunt circuit draws more and more current, the higher the voltage drop across the main transducer. This switching arrangement reduces the losses in normal operation.

Da die Anzahl Lampenkreise mit geringer Nennleistung im allgemeinen klein zu sein pflegt, ist es vorteilhaft, Hilfstransduktor 5 und den Transformator 12 mit zugehörigem Gleichrichter zu einer getrennten Einheit zusammenzubauen, die getrennt geliefert wird und bei Bedarf an die gewöhnliche Beleuchtungsregelanordnungen angeschlossen werden kann. Mit strichpunktierten Linien ist in Abb. 3 ein solches Belastungsgerät angedeutet.Since the number of lamp circuits with low rated power is generally small, it is advantageous to assemble auxiliary transducer 5 and transformer 12 with associated rectifier to form a separate unit which is supplied separately and can be connected to the usual lighting control arrangements if required. Such a loading device is indicated by dash-dotted lines in Fig. 3.

Abb. 4 zeigt schliesslich eine wahlweise Anordnung, durch die die Zusatzwindungen an dem Transformator 12 ganz in Wegfall kommen können. Dies kann zuweilen ein Vorteil sein, da es häufig mit Schwierigkeiten verbunden ist, die Transformatoren mit derartigen Zusatzwindungen auszuführen, insbesondere bei bereits in Betrieb befindlichen Anlagen.Finally, FIG. 4 shows an optional arrangement by means of which the additional turns on the transformer 12 can be omitted entirely. This can sometimes be an advantage since it is often difficult to implement the transformers with additional windings of this type, especially in systems that are already in operation.

Um der Ungelegenheit zu begegnen, dass der Strom, der den Hilfstransduktor steuert, auch durch die Lampe geht und der von solcher Grössenordnung ist, dass er Lampen mit geringer Nennleistung brennend erhält, wenn die Spannung über der Belastung gesenkt wurde, wird bei der Ausführung nach Abb. 4 ein Verstärkertransduktor 6 für den Hilfstransduktor 5 verwendet. Der Verstärkertransduktor nimmt die Steuerleistung vom Netz selbst und erhält seine Steuerspannung in Abhängigkeit von der über dem Haupttransduktor 2 herrschenden Spannung. Die Steuerleistung wird so eine Grössenordnung geringer als die des Hilfstransduktors 5.In order to counter the inconvenience that the current which controls the auxiliary transducer also goes through the lamp and which is of such magnitude that it keeps lamps with a low rated power burning when the voltage above the load has been reduced, is carried out according to Fig. 4 an amplifier transducer 6 used for the auxiliary transducer 5. The amplifier transducer takes the control power from the network itself and receives its control voltage as a function of the voltage across the main transducer 2. The control power is thus an order of magnitude less than that of the auxiliary transducer 5.

Die Schaltung geht aus Abb. 4 hervor. Der Hilfstransduktor 5 ist direkt mit der Belastung 1 parallelgeschaltet und hat eine Steuerwicklung 51. Der Verstärkertransduktor 6 ist ein selbsterregter Transduktor, dessen Steuerwicklung 61 über den Gleichrichter 14 mit der über der Wechselstromwicklung des Haupttransduktors 2 herrschenden Spannung gespeist wird. Ein an das Netz angeschlossener Hilfstransformator 13 speist die Wechselstromwicklung des Verstärkertransduktors 6 mit einer im wesentlichen konstanten Spannung und liefert gleichzeitig über den Gleichrichter 10 eine entsprechende Spannung an dessen Gleichstromwicklung 62. Der durch die resultierende Erregung der Wicklungen 61 und 62 durchgelassene Strom wird über den Gleichrichter 14 der Steuerwicklung 51 des Hilfstransduktors 5 zugeführt.The circuit is shown in Fig. 4. The auxiliary transducer 5 is connected directly in parallel with the load 1 and has a control winding 51. The amplifier transducer 6 is a self-excited transducer, the control winding 61 of which is fed via the rectifier 14 with the voltage across the alternating current winding of the main transducer 2. An auxiliary transformer 13 connected to the mains feeds the alternating current winding of the amplifier transducer 6 with an essentially constant voltage and at the same time supplies a corresponding voltage to its direct current winding 62 via the rectifier 10 14 of the control winding 51 of the auxiliary transducer 5 is supplied.

Die Transduktoren 5 und 6, der Transformator 13 sowie die Gleichrichter 10 und 14 bilden das Belastungsgerät für den Beleuchtungsregler.The transducers 5 and 6, the transformer 13 and the rectifiers 10 and 14 form the load device for the lighting controller.

Wenn die Spannung über der Belastung herabgeregelt ist, liegt eine hohe Spannung über der Wechselstromwicklung des Haupttransduktors 2, was eine vollständige Aussteuerung der Transduktoren des Belastungsgerätes zur Folge hat, sodass ein grosser Belastungsstrom von dem Gerät aufgenommen werden kann, d.h. der Reststrom wird von der Lampe abgezogen, sodass diese erlischt. Wenn die Lampenspannung erhöht wird, sinkt die Spannung über der Steuerwicklung des Haupttransduktors und damit die der Steuerwicklung 61 des Verstärkertransduktors aufgedrückte Spannung. Hierdurch wird auch die Reaktanz des Hilfstransduktors grösser, sodass dieser Transduktor vom Belastungsstromkreis immer weniger Strom absaugt. Bei voller Lampenbelastung ist der Belastungsstrom des Geräts verhältnismässig sehr gering. Wie vorher können die Apparate des Belastungsgeräts zu einer getrennten Einheit zusammengebaut werden.When the voltage above the load is reduced, there is a high voltage across the alternating current winding of the main transducer 2, which results in a complete modulation of the transducers of the load device, so that a large load current can be absorbed by the device, i.e. the residual current is taken from the lamp removed so that it goes out. When the lamp voltage is increased, the voltage across the control winding of the main transducer and thus the voltage impressed on the control winding 61 of the amplifier transducer decreases. This also increases the reactance of the auxiliary transducer, so that this transducer sucks less and less current from the load circuit. When the lamp is fully loaded, the load current of the device is comparatively very low. As before, the apparatus of the exercise machine can be assembled into a separate unit.

Bei ganz geringer Belastung bleiben gewisse höhere Harmonische vorhanden, die ausgesiebt werden müssen. Dies kann durch ein Kondensator-Drossel-Filter geschehen, oder auch in einfacher Weise durch einen Widerstand solcher Charakteristik, dass der Ohmwert mit sinkender Spannung abnimmt, z.B. durch eine Glühlampe 15, wie in Abb. 2, 3 und 4 angedeutet ist. Die Gleichrichter, die in der vorliegenden Anlage verwendet werden, sind zweckmässigerweise Trockengleichrichter, beispielsweise vom Selentyp.At very low loads, certain higher harmonics remain that have to be screened out. This can be done using a capacitor choke filter, or simply using a resistor with such characteristics that the ohmic value decreases with decreasing voltage, e.g. using an incandescent lamp 15, as indicated in Fig. 2, 3 and 4. The rectifiers that are used in the present system are expediently dry rectifiers, for example of the selenium type.

Claims

1.) Arrangement for lighting control systems, especially for stage lighting, for extinguishing lamps with abnormally low nominal power, characterized by a main transducer arrangement connected in series with the lamp unit or group, which is self-excited and provided with two counteracting direct current windings, one as a setpoint winding and the other Serving as an actual value winding, which work together in such a way that the output alternating voltage is independent of the lamp load within wide limits, and by a load device consisting of at least one also self-excited auxiliary transducer, the alternating current winding of which is connected essentially in parallel with the lamp load in such a way that it the regulation of the lamp current below the critical load value of the voltage regulator facilitates.

2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the alternating current winding of the auxiliary transducer is connected to an additional voltage derived from the mains voltage.

3.) Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the additional voltage is taken from additional windings of a common transformer or a transformer assigned to each lamp unit or group.

4.) Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the direct current magnetization of the auxiliary transducer as a function of the lamp load is controllable.

5.) Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the auxiliary transducer can be regulated as a function of the voltage drop prevailing over the alternating current winding of the main transducer.

6.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the alternating current winding of said auxiliary transducer is connected directly in parallel with the load, and that its direct current control winding is fed by a self-excited amplifier transducer, which its DC excitation components partly from a substantially constant voltage and partly as a function of the voltage drop across the AC winding of the main transducer (Fig. 4).

7.) Arrangement according to claim 6, characterized by an auxiliary transformer for feeding the alternating current winding and the one direct current winding of the amplifier transducer.

8.) Arrangement according to claim 1 to 7, characterized by an arrangement for filtering out higher harmonics remaining at low current values from the load.

9.) Arrangement according to claim 8, characterized in that the filter arrangement consists of a voltage-dependent resistor with such a characteristic that the ohmic value decreases with decreasing voltage, in particular from an incandescent lamp.

10.) Arrangement according to claim 1 to 9, characterized in that the main transducer arrangement consists of a self-excited transducer with bias winding and control winding, and that it is controlled by an amplifier transducer that carries the setpoint and actual value windings.

11.) Arrangement according to claim 1 to 10, characterized in that the rectifiers are dry rectifiers, in particular selenium rectifiers.

12.) Arrangement according to claim 1 to 11, characterized in that the auxiliary transducer is assembled with its associated auxiliary devices to form a structural unit, which is connected as an additional device to the usual voltage regulator as required.