HU191780B - Circuit arrangement for the adjustment of the operating voltage of high-pressure discharge lapms - Google Patents

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagynyomású gázkisülő lámpa működési feszültségének egy adott névleges értékre történő beállítására, amely a lámpával sorosan elrendezett, vezérelhető áramkorlátozói, valamint ezt vezérlő beállító áramkört tartalmaz, a beállító áramkör kimenő jelét a lámpa névleges működési feszültségét meghatározó kívánt érték és a lámpa pillanatnyi működési feszültségét meghatározó tényleges érték közötti különbség határozza meg

A nagynyomású gázkisülö lámpák működése közben gyakran merülnek fel nehézségek annak következtében. vagy a lámpa élettartama során változó működési feszültség változása következtében, ami a lámpa öregedése során fellépő jelenség. Ez a lámpa túlterheléséhez vezethet, és ezáltal annak élettartama megrövidül. Nátrium kisülő lámpáknál a nátrium nyomása megnövekszik, ezen túlmenően az a nem-kívánt hatás lép fel, hogy- a lámpa szintulajdonságai változnak a lámpa működési feszültségével együtt. A lámpa működési feszültéségének változásai nem csupán az előbb említett öregedési jelenség következtében lép fel. hanem azt gyártási toleranciák is okozhatják. Gyakran fordul elő, hogy a lámpa működési feszültsége növekszik az élettartama során jóllehet a működési feszültség csökkenése, vagy mindkét ha tás kombinációja egyidejűleg léphet fel ez alatt az idő alatt.

Következésképpen a lámpa működési feszültségének egy adott névleges értékűre történő beállítása alatt azt is értjük, hogy valamennyi adott típusú lámpához amennyiben az az előbb említett áramköri elrendezéssel működik, ugyanazt a működési feszültséget állítjuk be. Ez nem jelenti a teljesítmény-stabilizálást, mivel a gyártási toleranciák következtében az egyes lámpák teljesítményfelvétele különböző lehet ahhoz, hogy ugyanazt a működési feszültséget érjük el. Ugyanezen oknál fogva nem lehetséges az sem, hogy csupán a lámpa áramát stabilizáljuk.

A 0 104 687 európai közrebocsátási irat a bevezetőben körülírt áramköri elrendezést ismerteti, amelylyel a nagynyomású gázkisülő lámpák működési feszültségét állítják be abban az esetben, ha annak pillanatnyi működési feszültsége a kívánt névleges működési feszültséget 10 %-nál nagyobb mértékben meghaladja. E célra egy rendkívül komplikált és költséges beállító áramkört alkalmaznak. Jóllehet, egy ismételt beállítás nem jön létre abban az esetben, ha a lámpa működési feszültsége csökken. Az ismert áramköri elrendezésben a lámpa működési feszültségének V-onkénti változására a lámpa működési feszültsége csak oly mértékben változtatható, hogy a lámpa teljesítménye legfeljebb 1,5 % mértékben változzon, különben a lámpa működésében instabilitás jön létre.

Jóllehet, ilyen kismértékű lámpa teljesítményváltozás nem mindegyik lámpatípusnál elegendő ahhoz, hogy a lámpa működési feszültségének változásait kielégítő mértékben lehessen kompenzálni.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan kap csolási elrendezés kidolgozását nagynyomású gázkisülő lámpák működési feszültségének beállítására különösen nagynyomású nátriumgőz kisülő lámpákhoz, amely lehetővé teszi a lámpa működési feszültségének egy adott névleges értékre történő pontos beállítását anélkül, hogy a lámpa működése közben instabilitások lépnének fel. Mind á névleges érték feletti, mind a névleges érték alatti működési feszültséget be kell állítani.

A kitűzött célt a bevezetőben körülírt kapcsolási elrendezéssel a találmány szerint úgy értük el. hogy a lámpával párhuzamosan egy fűtőeszköz van elrendezve, a fűtőeszköz hőcsatolásban van egy hőfokfüggő villamos eszközzel, amely hőfokfüggő villamos eszköz a lámpa pillanatnyi működési feszültségétől függő tényleges feszültséget állítja elő.

A lámpa működési feszültségétől függően a fűtő eszköz jobban vagy kevésbé van hevítve. Az R fűtőeszköznek a P ellenállás veszteségei a P=Ul’/R összefüggés szerint függnek össze az Ul lámpa működési feszültségével, és ilymódon a működési feszültség stabilizálásához alkalmas mennyiséget állítja elő. Ezek a veszteségek egy hőfokfüggő villamos eszközt hevítenek, amely azt villamosán mérhető, és olymódon elektronikusan feldolgozható jellé alakítható át.

Például, abban az esetben, ha a hálózati feszültség ingadozása következtében a lámpa árama ugrásszerűen változik, akkor a lámpa termikus időállandója, vagyis az az idő, amely a szintén ugrásszerű kezdeti működési feszültségváltozás és az ezt követő, kezdeti értékre történő átmenet között eltelik a lámpa típusától függően több másodperc és néhány perc között lehet. A stabil beállításhoz ezért előnyös, ha a fűtőeszközből és a hőfokfüggő villamos eszközből álló egységnek a termikus időállandója a lámpa termikus időállandójának a nagyságrendjébe esik.

Amennyiben szükségessé válna a feszültségváltozásoknak ilyen nagy időállandóval elektronikus úton történő beállítása, akkor ahhoz nagyértékű, költséges kondenzátorokra és műveleti erősítőkre lenne szükség ezekhez a beállító áramkörökhöz annak érdekében, hogy a szivárgó áramokat olyan kis értéken tartsuk, amennyire az csak lehetséges. Ez okból a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnél olyan beállító áramkört alkalmaztunk, amely nem tartalmaz elektronikus integráló áramkört, de amelynek a kívánt beállítási időállandóját a fűtőeszköznek és a hőfokfüggő villamos eszköznek az együttese biztosítja.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli alakjának olyan egyszerű áramköre van amelynél a tényleges feszültség a kívánt feszültséggel együtt egy differenciál erősítőre van vezetve, amely nek a kimeneti jele vezérli a vezérelhető áramkorlátozót.

A hőfokfüggő eszköz előnyösen egy további villamos eszközzel, valamint egy feszültségforrással sorosan van kapcsolva, és a tényleges feszültséget a két sorbakapcsolt eszköz csatlakozási pontjáról vezetjük le. Ezt az elrendezést egyszerűen előállíthatjuk, és amelynek a költségei alacsonyak.

Annak érdekében, hogy a lámpa működési feszültségét a környezeti hőmérséklet változásától függetlenül tudjuk beállítani, a találmány egy további előnyös kiviteli alakjánál a kívánt feszültséget a környezeti hőmérséklet függvényében változtatjuk. A környezeti hőmérséklet változásai úgy is kompenzálhatók, ha a további villamos eszköz szintén hőmérsékletfüggő, amely a fűtőeszközzel hevített hőfokfüggő eszközzel sorba van kapcsolva.

A hőfokfüggő villamos eszköz lehet egy hőfokfüggő ellenállás (NTC vagy PTC ellenállás), vagy egy szilícium hőérzékelő, vagy egy hőmérsékletfüggő Zener-feszültségű Zener-dióda. Egy hőfokfüggő ellenállás jelenti a legolcsóbb megoldást, amely egyben a legkevésbé érzékeny a külső zavarokra. A szilícium hőérzékelőknek a hőmérséklet-karakterisztiká-21

191.780 ja kisebb toleranciájú, mint a hőfokfüggö ellenállásoknak. Λ Zener-diódák még pontosabbak, mint a szilícium hőérzékelők.

Az alábbiakban a találmány szerinti kapcsolási elrendezést a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra egy nagynyomású kisülő lámpa működési feszültségének beállítására szolgáló kapcsolási elrendezést mutat, amely egy, a lámpa elé kapcsolt áramkorlátozót vezérlő beállító áramkört tartalmaz, a

2. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben alkalmazható beállító áramkört mutat, amely egy hőfokfüggő ellenállást tartalmaz, és a

3. ábra szintén az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben alkalmazható beállító áramkört tüntet fel, amelyben egy hőfokfüggő Zener - feszültségű Zenerdióda van alkalmazva.

Az 1. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezésben a bemeneti A és B csatlakozókra váltakozó feszültség, például 220 V, 50 Hz-es hálózati feszültség van vezetve. Ezekhez a bemeneti A és B csatlakozókhoz egy soros áramköri elrendezés csatlakozik, amely egy nagynyomású kisülő 1 lámpát és egy vezérelhető 2 áramkorlátozót tartalmaz. Egy 3 beállító áramkör van az 1 lámpával párhuzamosan kapcsolva, amely előnyösen egy nagynyomású nátrium kisülő lámpa. A beállítóáramkörnek első C, D bemenetelre az 1 lámpa működési feszültsége van vezetve, míg a másik F, G bemenetelre egy adott kívánt másik feszültség, amely az 1 lámpa névleges működési feszültségét határozza meg, amely utóbbi feszültséget egy egyenfeszültségű referencia 4 feszültségforrás állít elő. A 3 beállító áramkör a H kimenetén feszültséget állít elő ha az 1 lámpa működési feszültsége az időben átlagolva eltér a névleges értékétől. Ekkor ez a kimenő feszültség rájut a vezérelhető 2 áramkorlátozóra, amely lecsökkenti az 1 lámpa teljesítményét abban az esetben, ha az 1 lámpa működési feszültsége a névleges érték felett van, és megnöveli az 1 lámpa teljesítményét, ha a működési feszültsége a névleges értéke alatt van, ilymódon egészében az 1 lámpa működési feszültsége mindig a névleges értékre van beállítva.

Vezérelhető 2 áramkorlátozóként fojtótekercseket és triacokat tartalmazó áramkörök alkalmazhatók, amint azok például a 4 162 429, 3 886 405 és 4 037 148 számú US szabadalmi leírásokban vannak ismertetve. Elektronikus hálózati kapcsoló alkatrészek is alkalmazhatók, mint például különböző konverterek.

A 2. ábrán látható 3 beállító áramkört az alábbiakban ismertetjük.

Az első C, D bemenetekre vezetett 1 lámpa feszültsége egy fűtőeszközre van vezetve, amelyet egy 5 fűtőellenállás alkot, amely az 1 lámpával párhuzamosan van kapcsolva, és amely hőcsatolásban van egy hőfokfüggő 6 ellenállással, az adott esetben egy NTC ellenállással. Ezek a szerkezeti egységek átalánosan ismertek, amelyeket „közvetett fűtésű termisztor’’-nak neveznek. Ezek a kereskedelmi forgalomban kaphatók, vagy egyszerűen előállíthatók egy fűtőellenállásból és egy NTC ellenállásból. Ennek az elrendezésnek az az előnye, hogy az 1 lámpához csatlakozó 5 fűtőellenállás és az NTC 6 ellenállás közötti galvanikus elválasztást biztosítja, aminek eredményeképpen a 3 beállító áramkör tetszőleges feszültségre kapcsolható, ami megkönnyíti a 2 áramkorlátozó vezérlését.

A T időállandó, amellyel az NTC 6 ellenállás reagál az 5 fűtőellenállásra kapcsolt 1 lámpa feszültségének változásaira, egyszerűen úgy állítható be, hogy változtatjuk a hőcsatolást néhány másodperc és né hány perc közötti időre, ilymódon az I lámpa termikus időállandójának megfelelő érték beállítható. Az NTC 6 ellenállás sorba van kapcsolva egy ohmos 7 ellenállással, valamint egy egyenfeszültségű feszültségforrással. amelynek például a feszültsége 10 V, amellyel egy feszültségosztó jön létre. A 6 és 7 ellenállások 8 csatlakozási pontján megjelenő feszültség függvénye az 1 lámpa mindenkori feszültségének. Ezt a tényleges feszültsége ezután egy 9 differenciálerősítő első E, bemenetére vezetjük, majd az 1 lámpa névleges működési feszültségét meghatározó kívánt feszültséget a második E₂ bemenetre vezetjük, amely feszültséget az egyenfeszültségű referencia 4 feszültségforrás állítja elő. A 9 differenciálerősítő nem szükségszerűen egyetlen erősítőből áll, hanem tartalmazhat több erősítőt is, megfelelő kombinációban.

Abban az esetben, ha az 1 lámpa működési feszültsége a névleges értékét meghaladja, akkor az 5 fűtőellenállás és a vele hőcsatolásban levő NTC 6 ellenállás erősen felmelegszik. Következésképpen, ennek ellenállása lecsökken a T időállandónak megfelelő sebességgel, aminek következtében a 9 differen ciálerősítő Ej bemenetén levő feszültség meghaladja az 1 lámpa névleges működési feszültségét meghatározó kívánt értéket. Ekkor a 9 differenciálerősítő H kimenetén a kimeneti feszültség szintén a T időállan dóval változik. Ez a kimeneti feszültség vezérli a 2 áramkorlátozót, amely viszont az 1 lámpa teljesítményfelvételét csökkenti, ilymódon csökkenti a lámpán levő túlfeszültséget is. Ezzel analóg, csak ellentétes előjelű változás lép fel akkor, ha az 1 lámpa működési feszültsége a névleges értéke alá csökken.A A 3 beállító áramkör gyakorlatilag úgy viselkedik mint egy integráló szabályozó kör.

A 2. ábrán bemutatott beállító áramkörnek az a hátránya, hogy az NTC 6 ellenállásból és az ohmos 7 ellenállásból álló feszültségosztó a környezeti hőmérséklet ingadozásaira is változtatja azértékét, amely különösen akkor fordul elő, ha az a ballaszttal együtt az 1 lámpa fejében van integrálva. Ezt a hátrányt elkerülhetjük, ha az ohmos 7 ellenállás helyére szintén egy NTC ellenállást teszüNk, amelynek a hőmérséklet-karakterisztikája megfelel a másik NTC 6 ellenállás hőmérséklet-karakterisztikájának. Ha a második NTC 7 ellenállást megfelelően nagy távolságban helyezzük el az 5 fűtőeUenállástól, akkor a feszültségosztás aránya a környezeti hőmérséklet változásaitól függetlenül állandó értékű marad.

Az NTC 6 ellenállás helyett alkalmazhatunk szilícium hőmérsékletérzékelőt (például Valvo gyártmányú KTY 83 típusút). Az ilyen szilícium hőmérsékletérzékelőknek a hőmérséklet-karakterisztikája általában kisebb toleranciájú, mint az NTC ellenállásoké. Mivel a szilícium hőmérsékletérzékelőknek pozitív hőfokegyütthatójuk van, ebben az esetben a 9 differenciálerősítő Ej és Ej bemenetelt fel kel cserélni.

A 3. ábrán bemutatott beállító áramkörben egy ohmos 7 ellenállásból és egy 10 Zener-diódából álló soros áramkör található, amely 10 Zener-diódának a Zener-feszültsége hőmérsékletfüggő (például a Thomson CSF cég TPD 0135 típusú Zener-dióda). Amikor az 1 lámpa működési feszültsége növekszik, és ezzel együtt a 10 Zener-dióda hőmérséklete is növekszik, az 5 fűtőellenállás melegedése következtében, aminek következtében a Zener-feszültség növekszik. Ez ugyanazt ereményezi, mintha az áramkörben egy NTC ellenállás lenne (2. ábra) , vagyis a 9 differenei-31

191.780 álerősitő E) bemenetén levő feszültség növekedni fog. Ezen túlmenően a beállító áramkörben a 9 diffferenciálerősítő Ej bemenetére egy kívánt feszültség van vezetve, amely feszültség a környezeti hőmérsék- _ lettől függ. E célból egy 11 Zener-diódából amely- « nek hőmérsékletfüggő Zener-feszültsége van - és egy ohmos 12 ellenállásból álló soros áramköri elrendezés található, amelyre egy egyenfeszültségű feszültségforrás van kapcsolva. A 11 Zener-dióda és a 12 ellenállás 8 csatlakozási pontjáról a környezeti <n hőmérséklettől függő kívánt feszültség vehető le. Ilymódon elérhető, hogy a környezeti hőmérséklet változásaira a 9 differenciálerősítő Ei és Ej bemetein levő feszültségek hozzávetőlegesen azonos módon változzanak. Következésképpen a H kimenetén előállított kimeneti jel hozzávetőlegesen független a 15 környezeti hőmérséklettől, ilymódon az 1 lámpa beállított működési feszültségét a környezeti hőmérséklet nem befolyásolja.

Claims (5)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Kapcsolási elrendezés nagynyomású gázkisülő nr lámpa működési feszültségének egy adott névleges ⁴⁰ értékre történő beállítására, amely a lámpával sorosan elrendezett vezérelhető áramkorlátozót, valamint egy feszültségkülönbséget mérő eszközzel rendelkező beállító áramkört tartalmaz, a beállító áramkör kimenete a vezérelhető áramkorlátozó vezérlő bemenetére 30 csatlakozik, a feszültségkülönbséget mérő eszköz második bemenetére egy referencia feszültségforrás csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a lámpával (1) párhuzamosan egy villamos fűtőeszköz van kapcsolva, a fűtőeszköz egy hőfokfüggő villamos eszközt tartalmazó egység részét képezi, és a hőfokfüggő villamos eszköz a feszültségkülönbséget mérő eszköz első bemenetére (El) van kötve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a villamos fűtőeszközből és a hőfokfüggő villamos eszközből álló egységnek a termikus időállandója a lámpa (1) termikus időállandójának a nagyságrendjébe esik.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a feszültségkülönbséget mérő eszközt egy differenciálerősítő (9) alkotja
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a hőfokfüggő eszköz egy további villamos eszközzel sorba kapcsolva egy feszültségforrásra csatlakozik, és a két sorbakapcsolt eszköz csatlakozási pontja (8) a feszültségkülönbséget mérő eszköz első bemenetére (El) csatlakozik.
5. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a referencia feszültségforrás (4) és a feszültségkülönbséget mérő eszköz második bemenete (E2) közé egy másik hé fokfüggő villamos eszköz van beiktatva.