DE578783C - Einrichtung zum Betriebe gasgefuellter elektrischer Leuchtroehren mit Wechselstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf solche mit Wechselstrom betriebene, gasgefüllte elektrische Leuchtröhren, bei denen die Erstzündspannung die durch die Perioden des Wech-S selstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt. Dies ist beispielsweise bei Leuchtröhren mit durch die angelegte Spannung selbst geheizten Oxydelektroden und auch bei Verwendung von Alkalimetallelektroden der Fall. Da die Wiederzündspannung innerhalb der Betriebsspannung liegt und nur die Erstzündspannung ungefähr das Dreifache der Betriebsspannung beträgt, so kann man sich zur Einleitung der Entladung und Durchführung der Zündperiode eines Transformators bedienen, der nach erfolgter Zündung bzw. Beendigung der Zündperiode selbsttätig oder auch von Hand abgeschaltet wird.

ao Die Erfindung beruht in der Erkenntnis, daß zur Herstellung der Erstzündspannung auch ein in bezug auf die Maximalstromstärke weitgehend unterdimensionierter Transformator benutzbar ist, dessen Dauerleistung in kVA nur V₅ oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum ständigen Aufrechterhalten der Maximal Stromstärke und Erstzündspannung der Röhre erforderlich ist.

Eine derartige Unterdimensionierung des Zündtransformators hat man bisher selbst bei den schnell ansprechenden Leuchtröhren mit kalten Blechelektroden nicht in Erwägung gezogen und für praktisch möglich gehalten, weil beim Transformator die Strominduzierung sofort eintritt und der induzierte, hochgespannte Strom bei Unterdimensionierung des Transformators auch sofort eine Gefahr bringende Erwärmung desselben herbeiführt. Bei solchen elektrischen Leuchtröhren, die zufolge von stark elektronenemittierenden Elektroden einen großen Unterschied zwischen Erstzündspannung und Wiederzündspannung besitzen, darf nun aber sogar eine Abschaltung des Transformators keineswegs sofort nach der Zündung, sondern erst nach ausreichender Elektronenemission der Elektroden — bei Oxydelektroden also nach genügender Vorheizung derselben — vorgenommen werden, was frühestens nach Verlauf von mehreren Sekunden, meist erst nach einer halben Minute, oft sogar erst nach etwa einer Minute, der Fall ist. Diese verhältnismäßig lange Zündperiode war naturgemäß noch ein besonderer Grund, den Transformator derartiger langsam zündender Leuchtröhren stets für die Erstzündspannung einzurichten und höchstens nach genügender

*) Von dem- Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Marcello Pirani in Berlin-Wilmersdorf und Dr. Hans Ewest in Berlin

Elektronenemission bzw. genügender Vorheizung'der Oxydelektroden abzuschalten.

Durch eingehende Versuche wurde nun aber festgestellt, daß es dennoch möglich ist, einen unterdimensionierten Hochspannungstransformator für die gesamte Dauer der Zündperiode beträchtlich zu überlasten, da ein zu einem Durchschlag führender Erwärmungsgrad, was nicht ohne weiteres vorauszusehen war, tatsächlich erst nach Verlauf von einigen Minuten eintritt. Auch diese Zeitperiode ist zwar kurz, aber, wie erkannt wurde, noch ausreichend, um die Zündung der erwähnten elektrischen Leuchtröhren mit stark elektronenemittierenden Elektroden mit genügender Sicherheit durchzuführen. Um mit besonders großer Sicherheit einen elektrischen Durchschlag des Transformators und jegliche Beschädigung der Leuchtröhrenanlage auszuschließen, wird der unterdimensionierte Transformator zweckmäßig unter die Einwirkung eines selbsttätig gesteuerten Schalters gestellt, der den Transformator jeweils bei vorgenommener Stromeinschaltung nur für die zur Abwicklung der Zündperiode notwendige Sekundenzahl in der Einschaltstellung beläßt. So kann beispielsweise eine elektrische Leuchtröhre mit durch die angelegte Spannung selbstgeheizten Oxydelektroden, die für 2 Amp. Stromstärke, 220 Volt Betriebsspannung und 750 Volt Erstzündspannung eingerichtet ist, statt mit einem Transformator von 1,5 kVA Dauerleistung auch mit einem Transformator von 0,2 bis 0,3 kVA Dauerleistung sicher und ohne Schaden für den Transformator in Betrieb gesetzt werden. Beträgt die Betriebsspannung der Röhre dagegen z. B. 600 Volt, so liegt die Erstzündspannung bei etwa 2000 Volt. Bisher hat man für solche Leuchtröhren stets einen großen Transformator von 4kVA verwendet; nunmehr ist jedoch nur ein die Betriebsspannung von 600 Volt liefernder mittlerer Transformator von 1,2 kVA und außerdem ein sehr kleiner Hilfs- und Zündtransformator für 1400 Volt und etwa 0,4 bis 0,6 kVA nötig. Während jedoch ein Transformator von 1,5 kVA eine Größenabmessung von etwa 250 · 260 · 160 mm besitzt, hat ein Transformator für 0,2 bis 9,3 kVA nur eine Größenabmessung von etwa 70 · 70 · 50 mm. Er nimmt bei der Installation der Lampe oder Röhre daher einen wesentlich kleineren Raum ein und ist naturgemäß auch wesentlich billiger. In gleicher Weise wird an Raum und an Kosten gespart, wenn bei einer oberhalb der Netzspannungen liegenden Brenn- oder Betriebsspannung an Stelle eines einzigen, sowohl die Betriebsspannung als auch die Erstzündspannung liefernden, sehr großen Transformators ein nur die Betriebsspannung liefernder mittelgroßer Transformator und noch zusätzlich ein sehr kleiner Hilfstransformator Anwendung findet,

Auf der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 4 vier zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes dienende Schaltschemen dargestellt.

Die Abb. 5 zeigt schematisch einen mehrpoligen Schalter in zwei Stellungen.

Die beispielsweise mit Oxydelektroden 1, 2 ausgestattete elektrische Leuchtröhre 3 besitzt zwei Zuleitungen 4, 5, von denen die erstgenannte Leitung 4 unter Zwischenschaltung eines Schalters 6 und einer Drosselspule 7 an die Netzanschlußklemme 8 herangeführt ist, während die zweite Zuleitung 5 unmittelbar mit der anderen Netzanschlußklemme 9 in Verbindung steht. Zur Herstellung der Erstzündspannung ist ein in bezug auf die Maximalstromstärke unterdimensionierter Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung 10 einerseits durch eine Leitung 11 an die zur Klemme 8 führende Lei- 8^ tung 4 und andererseits durch eine Leitung 12 an die andere Klemme 9, und zwar unter Zwischenschaltung eines Schalters 13, angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 14 ist einerseits durch eine Leitung 15 an das zur Elektrode 1 führende Ende der Leitung 4 und andererseits durch eine Leitung 16 mit dem einen Ende der Drosselspule 7 verbunden. Bei Inbetriebsetzung der Röhre wird vorerst der Schalter 6 geöffnet und sodann der Transformator 10, 14 durch Schließung des Schalters 13 eingeschaltet. Der in der Sekundärspule induzierte, höher gespannte Strom fließt dann einerseits durch die Leitung 15 zur Elektrode 1 und andererseits über die Leitung 16, Drosselspule 7 und das an die Klemmen 8, 9 angeschlossene Netz zur Leitung 5 und damit zur anderen Elektrode 2. Da das Netz somit nicht parallel~zur Entladungsstrecke liegt, so kann nicht eintreten, daß die Sekundärspannung, ohne eine Zündung zu veranlassen, in das Netz abwandert. Sobald durch Wirkung des Transformators die Gasstrecke zwischen den Elektroden 1, 2 ionisiert ist und auch die Oxydelektroden 1, 2 no· genügend erhitzt sind, was in einigen Sekunden der Fall ist, wird vorerst der Schalter 6 eingeschaltet, um die Elektroden 1, 2 auch unmittelbar mit den Netzanschlußklemmen 8,9 zu verbinden. Dann erst wird der Schalter 13 geöffnet, so daß die weitere Speisung der Röhre unter Abschaltung des in bezug auf die Maximalstromstärke unterdimensionierten Transformators 10, 14 erfolgt. Die beiden Schalthebel 6, 13 können zweckmäßig zu einem gemeinsam zu betätigenden Schalter vereinigt sein, der durch Federwirkung in

die Anfangslage zurückkehrt, in welcher der Schalthebel 6 geschlossen und der Schalthebel ^X3 geöffnet ist. Auf diese Weise wird dann mit Sicherheit erreicht, daß der Zünd- bzw. Hilfstransformator nur einige Sekunden eingeschaltet bleibt und daß er nicht unzulässig erwärmt werden kann. Der gemeinsame Schalter kann auch durch ein einige Sekunden nach der Einschaltung ansprechendes ίο Uhrwerk oder durch einen in die Zuleitungen der Röhre eingebauten Elektromagneten gesteuert werden, der jeweils nach genügender Anheizung der Elektroden und dem damit zusammenhängenden Anstieg der Stromstärke den Schalter in. die Anfangslage unter Abschaltung des Transformators zurückbewegt.

Selbsttätige Schalter für Transformatoren von elektrischen Leuchtröhren sind zwar be~ ao reits bekannt, jedoch wirkten diese Schalter nur mit beim Betriebe der Röhren ständig eingeschalteten, normal bemessenen Transformatoren zusammen; auch sprachen diese Schalter durch Wirkung eines Durchschmelzdrahtes nur ausnahmsweise dann an, wenn im Laufe des Leuchtröhrenbetriebes eine Beschädigung der Röhre oder des Transformators eingetreten war.

Bei der Schaltung nach Abb. 2 ist in der Leitung 5 ein Schalter 17 eingebaut, der mit zwei Kontakten 18, 19 zusammenwirkt. An den Kontakt 18 ist die Anzapf leitung 20 eines eine einzige Spule besitzenden Auto- oder Anzapftransformators 2i herangeführt, der beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis 220 : 750 besitzt. Der kleine Windungsteil des Transformators ist durch eine Leitung 22 mit der Zuleitung 4 und der größere Windungsteil durch eine Leitung 23 mit der Zuleitung 5 verbunden. Ist der Schalter 17 mit dem Kontakt 18 verbunden, so wirkt in bekannter Weise der kleinere Windungsteil des Transformators als Primärwicklung und die gesamte Wicklung des Transformators als Sekundärwicklung, so daß die Röhre alsdann an der höheren Spannung liegt und die Erstzündung eintritt. Durch Umlegen des Schalters auf den Kontakt 19 kann nach genügender Anheizung der Elektroden diesem die Netzspannung zugeführt werden. Ein Vorteil dieser Schaltung gegenüber derjenigen nach Abb. 1 liegt darin, daß die Sekundärspannung in diesem Falle nicht durch das Netz geht.

Die Abb. 3 zeigt eine Schaltung, die derjenigen nach Abb. 2 im wesentlichen entspricht, nur daß in diesem Falle die in der Zuleitung 5 liegende Drosselspule 7 unmittelbar auf den Eisenkern des Autotransformators gewickelt ist.

Während bei den Schaltungen nach den Abb. ι bis 3 beim Anlegen der Netzspannung ein gewisser, wenn auch nicht besonders wesentlicher Leerlaufstrom durch den Transformator fließt, ist dies bei der Schaltung nach Abb. 4 vollkommen vermieden. Bei dieser Schaltung sind zwei besondere Transformatorwindungen 24, 25 und ein kippbarer Quecksilberschalter 26 (Abb. 5) vorhanden, der je nach seiner Stellung entweder die Kontakte 27, 29, 30 oder die Kontakte 27, 28 überbrückt. Die Windung 24 ist einerseits an die Leitung 4 und andererseits an den Kontakt 29 angeschlossen, die Windung 25 dagegen einerseits mit der Leitung 5 und andererseits mit dem "Kontakt 30 verbunden. Nimmt der Quecksilberschalter 26 die obere Kipplage ein, so werden zufolge Uberbrükkung der Kontakte 29,30 und 27 die Windungen 24 und 25 zu einem Autotransformator aneinandergeschlossen und gleichzeitig mit den Netzanschlußklemmen 8, 9 verbunden. Die Röhre 3 erhält alsdann die zur Erstzündung erforderliche höhere Spannung. Ist die Zündung eingetreten, so wird der Queck-Silberschalter 26 in die untere Kipplage bewegt, in welcher er nur die Kontakte 27, 28 überbrückt. Die Röhre erhält dann nur die Netzspannung bei abgeschalteten Windungen 25, 25. Da zwischen den Kontakten 29 und 30 nunmehr keine' Verbindung besteht, so kann kein Leerlaufstrom durch die Windungen des Transformators fließen. Auch dieser Quecksilberschalter kann jeweils nach bewirkter Zündung selbsttätig in die Anfangslage zurückbewegt werden. An Stelle des Quecksilberschalters kann naturgemäß auch ein anderer mehrpoliger Schalter Anwendung finden.

Claims (4)

100 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betriebe gasgefüllter elektrischer Leuchtröhren mit Wechselstrom, bei denen die Erstzündspannung die durch die Perioden des Wechselstromes bedingte ständige Wiederzündspannung beträchtlich übersteigt, und diese hohe Erstzündspannung durch einen abschaltbaren Transformator erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß "« der zur Herstellung der Erstzündung benutzte Transformator in bezug auf die Maximalstromstärke der Leuchtröhre weitgehend unterdimensioniert ist, indem seine Dauerleistung in kVA nur ¹J₅ oder weniger von derjenigen Dauerleistung beträgt, die zum dauernden Aufrechterhalten der Maximitistromstärke und Erstzündspannung erforderlich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, ge- lao kennzeichnet durch einen parallel zur Leuchtröhre liegenden, die beiden. Strom-

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Zuleitungen derselben überbrückenden Autotransformator (21), dessen Anzapfleitung (20) mit einem in der einen Stromzuleitung (5) liegenden Schalter (17, 18, 19) verbunden ist.

3. EinrichtuiigpKnach Anspruch 1 bis 2 mit einer Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß der Autotransformator (21) und die Drosselspule (7) auf einem gemeinsamen Eisenkern gewickelt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschieden langen Windungsteile (24, 25) des parallel zur Leuchtröhre (3) liegenden Autotransformators (24, 25) durch Wirkung eines mehrpoligen Schalters (26) nur während der Erstzündung der Leuchtröhre (3) untereinander verbunden, bei Anlegung der Netzspannung dagegen voneinander getrennt sind,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen