Streutransformator zur Speisung von Leuchtröhren. Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator zur Speisung von Leucht röhren, insbesondere Hetalldampfentladungs- röhren, die den Strom in beiden Richtungen durchlassen. In letzter Zeit sind metall- dampfgefüllte Leuchtröhren mit hohem Wir kungsgrad gebaut worden, von denen z. B. die Natriumdampflampen und die Hoch druckquecksilberdampfröhren besonderes In teresse gefunden haben.
Bei Leuchtröhren im allgemeinen liegt die Zündspannung viel höher als die Brenn spannung. Es ist deshalb erforderlich, Mit tel zum Herabsetzen der Spannung nach der Zündung vorzusehen. Bisher wurden meistens Drosselspulen vorgeschaltet. Wenn man be denkt, dass die Spannung auf weniger als die Hälfte abfallen soll, so ist es klar, dass( die Drosselspule grosse Abmessungen haben muss und zu hohen Verlusten Anlass gibt. Es ist auch bekannt, den Speisetransformator als Streutransformator z.
B. mit zwischen den beiden Wicklungen die Streuung vergrössern- den, magnetischen Brücken auszustatten, wo durch die Verluste herabgesetzt werden kön nen. Die bekannten Streutransformatoren haben jedoch immerhin noch verhältnismässig hohe Verluste, ein Nachteil, der vornehmlich bei Leuchtröhren der obenerwähnten Art mit hohem Wirkungsgrad ins Gewicht fällt.
Ins- besondere bei solchen Anlagen besteht also eine wichtige Aufgabe darin, die Transfor- matorverluste weitmöglichst zu verringern.
Die Kupferverluste eines Transformators können bekanntlich dadurch verringert wer den, dass man ihn als Spartransformator aus bildet. Wenn man jedoch einen Streutrans- formator in Sparschaltäng zu verwenden wünscht, so ist das nicht ohne weiteres mit Vorteil durchführbar, da die beiden Wick lungen elektrisch nicht getrennt sind. Es ergeben sich im allgemeinen eine schlechte Ausnutzung des Materials, hohe Magnetisie- rungsströme und Störungen in benachbarten elektrischen Apparaten.
Gemäss der Erfindung sind zwei in Spar- schaltung verbundene Spulen. vorgesehen, von welchen die eine an die Netzspannuug anzuschliessen ist, die durch mindestens eine magnetische Brücke getrennt sind, wobei die Windungszahl der obenerwähnten Spule mindestens zwei Drittel von der andern. be trägt. Nur bei gleichen Windungszahlen ist der die zweite Spule durchsetzende Kraft fluss von der Belastung unabhängig und dem die erste Spule durchsetzenden gleich.
Die damit verbundenen Vorteile werden bei nur mässig verschiedenen Windungszahlen in praktisch ausreichendem Masse erreicht.
Die Spulen können dabei mit zum An schluss an Netze von etwas verschiedenen Spannungen dienenden Anzapfungen ver sehen sein.
Da stark verzerrte Magnetisierungströme auch im Vollbelastungsbereiche unerwünscht sind, ist es zweckmässig, für den effektiven Querschnitt dieser Teile wenigstens das 1,5fache des Querschnittes des die Wicklung tragenden Kernes zu wählen.
Die Gleichheit und die Unabhängigkeit der die beiden Spulen durchsetzenden Kraft flüsse von der Belastung ermöglicht die günstige Ausnutzung des magnetischen Ma terials, bei sehr einfachem Aufbau des Transformators, da die Querschnitte der Kerne, auf dem die Spulen angeordnet sind, gleich sein können.
Zweckmässig wird der Transformator als Manteltransformator aus gebildet, bei dem die beiden Wicklungen nebeneinander auf dem mittleren Kern an geordnet und durch zwischen diesem Kern und den Jochen befindliche magnetische Brücken getrennt werden.
Wenn die Netzspannung niedrig ist, ist man veranlasst, die Anzahl von Windungen der an das Netz angeschlossenen Spule zweckmässig etwas kleiner als die der andern Spule zu wählen.
Hierdurch wird übrigens der Vorteil erhalten, dassi die Anzahl von Amperewindungen für das Streufeld grösser ist als bei gleichen Windungszahlen der zwei Spulen, wodurch der Luftspalt zwi schen den Brückenstücken und den Kernen bezw. den Jochen grösser ausfallen kann. Bei der Zurichtung der Brückenstücke braucht man also nicht die sonst erforder liche Präzision einzuhalten und die Herstel lung wird einfacher.
Der Unterschied zwischen den Win- dungszahlen der zwei Wicklungen darf aber, wie gesagt, nicht zu gross sein. Man kann für die Gesamtwindungszahl das 2,5fache jener der an das Netz angeschlossenen Spule wählen. Da man, beispielsweise bei Na triumdampflampen, für die Zündung zirka 440 Volt haben sollte, so wird man, darüber hinaus, für die Verwendung von niedrigen Netzspannungen, z. B. von 172 Volt, An zapfungen auf die letzgenannte Spule vorzu sehen haben.
Das Diagramm des Transformators nach der Erfindung, bei gleichen Windungs- zahlen, ist in Fig. l dargestellt. Die Span nung in der an das Netz angeschlossenen Spule ist durch den Vektor AB angegeben. Bei Leerlauf ist demnach .die Sekundärspan nung durch AC <I>= 2 AB</I> gegeben.
Bei zu nehmender Belastung bewegt sich der End punkt des Vektors<I>AD,</I> der die Sekundär spannung bei Belastung darstellt, auf dem Umfang eines Halbkreises mit AC als Durchmesser. DC stellt die durch das Streu feld in der zweiten Wicklung induzierte Spannung dar.
Zweckmässig ist es oft.. die Verhältnisse so zu wählen, dass sich bei An schluss der Leuchtröhren annähernd der im. Diagramm gezeichnete Zustand ergibt, wo bei die Länge des Vektors AC ungefähr das 2,,5fache der .des Vektors<I>AD</I> beträgt. Prak- tisch vorkommende Werte für die Zündspan- nung bezw. die Brennspannung sind z. B. 440 und 180 Volt.
Es zeigt sich, wie schon oben erwähnt, dasst die Strecke BD, die die in .der zweiten Wicklung induzierte Spannung darstellt, bei zunehmender Belastung dieselbe Länge beibehält, vorausgesetzt, dass die Wicklun gen gleiche Windungszahlen haben. Die Dichte des Kraftflusses in dem diese Wick lung tragenden Kern ist also die gleiche bei Leerlauf und Belastung und ist unabhängig von der Verbrauchsspannung.
Es zeigt sich, dass, der Streufluss, der durch DC gegeben ist, regelmässig beträcht lich grösser als die andern Kraftflüsse ist. Es wird daher, wie schon erwähnt, der effek tive Querschnitt der magnetischen Brücke zweckmässig wenigstens gleich dem 1,5- fachen der Querschnitte der Kerne gemacht.
Ein Ausführungsbeispiel des Transfor mators nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Transformator ist hier als Manteltransformator ausgebildet. 1 und 2 sind die nebeneinander auf dem Kern '3 an geordneten. Spulen, die im Betriebe in Reihe mit der Belastung geschaltet werden, und von welchen 1 zum Anschluss an das Netz bestimmt ist. Im Raume zwischen den Spu len, dem Kern und den Jochen 4 und 5 sind magnetische Brückenstücke 6 und 7 ange ordnet, die aus lamelliertem Material aufge baut sind und durch Luftspalte 8 bewz. 9 von den Jochen getrennt sind.
Der Gesamt querschnitt von 8 und 9 beträgt annähernd das 1,5fache des Kernquerschnittes. 10 und 11, bezw. 10 und 12' sind Klemmen für den Anschluss des Netzes; die Belastung ist an die Klemmen 10 und 13 anzuschliessen.
Dieses Ausführungsbeispiel hat überdies gegenüber manchen andern Streutransfor matoren den Vorteil, dass nur wenig Streu linien hinaustreten, so dass in den umgeben den Gegenständen keine Ströme, die die Ver luste in erheblichem Masse erhöhen. könnten, induziert werden. Der Transformator kann deshalb in ein Blechgehäuse eingebaut wer den. Es hat sieh gezeigt, dass dabei die Ver luste nicht wie bei den meisten üblichen Streutransformatoren: zunehmen.
Ein weite rer Vorteil besteht darin, dass die Länge der Brücken gering ist, so dass auch die hierin auftretenden zusätzlichen Eisenverluste ver hältnismässig niedrig sind.
Eine Leuchtröhre kann bekanntlich als Generator für hochfrequente Schwingungen arbeiten. Bei Verwendung des Transforma- tors gemäss Zeichnung werden dadurch je- doch, wie es sieh herausgestellt hat, prak- tisch keine Rundfunkstörungen verursacht,
da für hochfrequente Schwingungen nur eine schwache Kopplung zwischen den Wicklun gen besteht. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht kann noch dadurch erreicht wer den, dass man die Spule 2 in zwei gleiche Teile zerlegt, zwischen die die Belastung geschaltet wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Transformators nach der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt, Es sind dabei noch zu- sätzliehe Wicklungen angeordnet, die für die Lieferung des Heizstromes für die Röhrenkathoden bezw. für die Lieferung einer Zündungshilfsspannung dienen kön nen.
Da der Heizstrom umabhängig von der Belastung sein muss., sind die Heizwicklun- gen 14 und 15 nahe der Wicklung 1, die von einem nahezu konstanten Kraftfluss durchflossen wird, angeordnet. Die- Zünd- wicklung 1,0 ist neben der Spule 2 angeord net: der Spannungsabfall, der sich nach der Zündung infolge der etwas grösseren Win- dungszahl von 2 ergibt, ist selbstverständ lich nicht von Nachteil.
Da die Spannung über die Wicklungen 14 und 15 verhältnis mässig gering ist und diese also nur wenig Windungen zu haben brauchen und der Drahtquerschnitt der .Spule 16 wegen der geringen Stärke des sie durchfliessenden Stromes nur sehr gering zu sein braucht, nehmen diese Wicklungen nur wenig Raum in Ansprueh.
Fig. 4 ist ein Schema der Schaltung. Die Leuchtröhre 17 ist mit zwei Glüh kathoden 18 und 19 versehen, die durch die Wicklungen 14 und 1.5 gespeist werden.
Die Zündelektrode 20 ist über einen hohen Widerstand 21 an die Wicklung 16 angeschlossen. Die Wicklung 16 ist in Reihe mit der Wicklung 2 geschaltet.
Distribution transformer for supplying fluorescent tubes. The invention relates to a transformer for feeding fluorescent tubes, in particular Hetalldampfentladungs- tubes that let the current through in both directions. Lately metal vapor-filled fluorescent tubes have been built with a high degree of efficiency, of which z. B. the sodium vapor lamps and the high pressure mercury vapor tubes have found particular interest.
In fluorescent tubes in general, the ignition voltage is much higher than the burning voltage. It is therefore necessary to provide with tel to lower the voltage after ignition. Up to now, choke coils have mostly been connected upstream. If one thinks that the voltage should drop to less than half, then it is clear that (the choke coil must have large dimensions and give rise to high losses. It is also known to use the supply transformer as a scatter transformer, e.g.
B. to equip the scattering between the two windings, magnetic bridges, where the losses can be reduced. The known scatter transformers, however, still have relatively high losses, a disadvantage which is particularly important in the case of fluorescent tubes of the above-mentioned type with a high degree of efficiency.
In such systems in particular, an important task is to reduce the transformer losses as much as possible.
It is well known that the copper losses of a transformer can be reduced by forming it as an autotransformer. If, however, one wishes to use a scatter transformer in Sparschaltäng, this cannot easily be done with advantage, since the two windings are not electrically separated. In general, there is poor utilization of the material, high magnetization currents and interference in neighboring electrical equipment.
According to the invention, two coils are connected in an economy circuit. provided, one of which is to be connected to the Netzspannuug, which are separated by at least one magnetic bridge, the number of turns of the above-mentioned coil at least two thirds of the other. be wears. Only when the number of turns is the same is the force flow through the second coil independent of the load and the same as that through the first coil.
The advantages associated therewith are achieved to a practically sufficient extent with only moderately different numbers of turns.
The coils can be seen with taps serving to connect to networks of slightly different voltages.
Since strongly distorted magnetization currents are undesirable even in the full load area, it is advisable to choose at least 1.5 times the cross section of the core carrying the winding for the effective cross section of these parts.
The equality and independence of the force flows through the two coils from the load enables the magnetic Ma terials to be used effectively, with a very simple structure of the transformer, since the cross sections of the cores on which the coils are arranged can be the same.
Appropriately, the transformer is formed as a jacket transformer, in which the two windings are arranged side by side on the central core and separated by magnetic bridges located between this core and the yokes.
When the mains voltage is low, the number of turns of the coil connected to the mains is expediently somewhat smaller than that of the other coil.
This also has the advantage that the number of ampere turns for the stray field is greater than with the same number of turns of the two coils, whereby the air gap between the bridge pieces and the cores respectively. the yokes can be larger. When preparing the bridge pieces you do not need to adhere to the precision otherwise required, and production becomes easier.
However, as I said, the difference between the number of turns of the two windings must not be too great. For the total number of turns, you can choose 2.5 times that of the coil connected to the network. Since you, for example with Na triumdampflampen, should have about 440 volts for the ignition, so you will, in addition, for the use of low voltages such. B. of 172 volts, on taps on the last-mentioned coil have to be seen.
The diagram of the transformer according to the invention, with the same number of turns, is shown in FIG. The voltage in the coil connected to the network is indicated by the vector AB. When idling, the secondary voltage is given by AC <I> = 2 AB </I>.
When the load increases, the end point of the vector <I> AD </I>, which represents the secondary stress under load, moves around the circumference of a semicircle with AC as the diameter. DC represents the voltage induced in the second winding by the stray field.
It is often useful ... to choose the proportions so that when the fluorescent tubes are connected, they are close to those in the. The diagram shows the state where the length of the vector AC is approximately 2.5 times that of the vector <I> AD </I>. Practically occurring values for the ignition voltage or the operating voltage are z. B. 440 and 180 volts.
As mentioned above, it can be seen that the distance BD, which represents the voltage induced in the second winding, maintains the same length with increasing load, provided that the windings have the same number of turns. The density of the power flow in the core carrying this winding is therefore the same when idling and under load and is independent of the consumption voltage.
It turns out that the leakage flux given by DC is regularly considerably larger than the other force fluxes. As already mentioned, the effective cross-section of the magnetic bridge is therefore expediently made at least 1.5 times the cross-section of the cores.
An embodiment of the transformer according to the invention is shown in FIG. The transformer is designed here as a jacket transformer. 1 and 2 are the side by side on the core '3 to be ordered. Coils that are connected in series with the load in operation, and one of which is intended for connection to the mains. In the space between the Spu len, the core and the yokes 4 and 5, magnetic bridge pieces 6 and 7 are arranged, which are built up from laminated material and bewz through air gaps 8. 9 are separated from the yokes.
The total cross-section of 8 and 9 is approximately 1.5 times the core cross-section. 10 and 11, respectively. 10 and 12 'are terminals for connecting the network; the load must be connected to terminals 10 and 13.
This exemplary embodiment also has the advantage over some other scatter transformers that only a few scatter lines emerge, so that no currents in the surrounding objects that would significantly increase the losses. could be induced. The transformer can therefore be built into a sheet metal housing. It has been shown that the losses do not increase, as is the case with most common distribution transformers.
Another advantage is that the length of the bridges is short, so that the additional iron losses that occur here are also relatively low.
As is well known, a fluorescent tube can work as a generator for high-frequency vibrations. When using the transformer according to the drawing, however, as it has been shown, practically no radio interference is caused.
since there is only a weak coupling between the windings for high-frequency vibrations. An improvement in this regard can be achieved by dividing the coil 2 into two equal parts, between which the load is switched, as shown in FIG.
A second exemplary embodiment of the transformer according to the invention is shown in FIG. 3. There are additional windings that are used to supply the heating current for the tubular cathodes. for the supply of an auxiliary ignition voltage.
Since the heating current has to be dependent on the load, the heating windings 14 and 15 are arranged close to the winding 1 through which an almost constant flux of force flows. The ignition winding 1.0 is arranged next to the coil 2: the voltage drop that occurs after ignition due to the somewhat larger number of turns of 2 is of course not a disadvantage.
Since the voltage across the windings 14 and 15 is relatively low and so they only need a few turns and the wire cross-section of the .Spule 16 only needs to be very small because of the low strength of the current flowing through it, these windings take up little space in claim.
Figure 4 is a schematic of the circuit. The fluorescent tube 17 is provided with two incandescent cathodes 18 and 19, which are fed through the windings 14 and 1.5.
The ignition electrode 20 is connected to the winding 16 via a high resistance 21. The winding 16 is connected in series with the winding 2.