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Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Entladungsröhren Werden elektrische
Entladungslampen, insbesondere Leu:chtstofflampen, bei Bahnen unmittelbar aus der
Gleichspannung der Fahrleitung versorgt, so machen sich die .häufigen kurzzeitigen
Stromunterbrechungen im Gegensatz zur Glühlampenbeleuchtung besonders unangenehm
bemerkbar.
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Diese durch das Überfahren von Weichen, Kreuzungen oder infolge Flatterns
des Stromabnehmers verursachten Stromunterbrechungen liegen gewöhnlich in der Größenordnung
unter i Sekunde, beispielsweise um 5o Millisekunden. Während nach Ablauf der Stromunterbrechung
bei Glühlampen die Beleuchtung sofort wiederkeihrt, ist dies aber bei Entladungsröhren
im allgemeinen nicht der Fall, weil zur Ingangsetzungder einmalerloschenen Entladung
erneut der ganze Zündvorgang, der meist aus dem Vorheizen. der Elektroden und dem
Erzeugen einer Überspannung besteht, wiederholt werden muß. Außer der hierdurch
bedingten erheblichen Verlängerung des Ausfalles der Beleuchtung ist die weitere
unangenehme Folge die verstärkte Abnutzung der zum Zünden der Entladungsröhren
vorgesehenen
Schaltmittel und unter Umständen der Entladungsröhren selbst.
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Diese Übelstände werden bei der Einrichtung zum Betrieb.von elektrischen
Entladungsröhren, insbesondere Leuchtstofflampen bei Bahnen unmittelbar aus der
mit Gleichspannung versorgten Fahrleitung nach der Erfindung dadurch vermieden,
daß eine zur Überbrückung kurzzeitiger, unter i Sekunde liegender Stromunterbrechungen
in an sich bekannter Weise ein Kondensator unter Vermeidung besonderer Schalter
parallel zu den die Entladungsröhren speisenden Leitungen gelegt ist, wobei zur
Verhinderung des Abfließens der Kondensatorenergie zu fremden Verbrauchern in die
Netzzuleitung vor dem Kondensator ein Gleichrichter eingefügt ist. Bei den mit Hilfe
von Gleichrichtern aus Wechselstromnetzen betriebenen Fernmeldeanlagen ist es bekannt,
den ohnehin zur Glättung des gleichgerichteten Stromes vorhandenen Kondensator zusätzlich
dazu ausnutzen, kurzzeitige Stromunterbrechungen, welche Fehlwirkungen in den angeschlossenen
Verbrauchern verursachen könnten, zu überbrücken.
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Im vorliegenden Fall wird jedoch von reiner Gleichspannungsspeisung
ausgegangen, bei der an sich weder Kondensator noch Gleichrichter erforderlich wären.
Wider Erwarten hat sich gezeigt, daß auch für Starkstromanlagen der vorliegenden
Art mit Kondensatoren durchaus tragbarer Größe die in Frage kommenden kurzzeitigen
Stromunterbrechungen zu überbrücken sind. Dabei hat der Gleichrichter nur die Aufgabe
eines Ventils, d. h. er soll lediglich das Abfließen der Ladeenergie des Kondensators
zu anderen Verbrauchern desselben Fahrzeuges verhindern. Es kann also nur Strom
vom Netz her während ,der Ladeperiode des Kondensators zu diesem fließen, während
eine Entladung des Kondensators nur in der gewünschten Richtung, nämlich zu den
Entladungsröhren hin, möglich ist. Da von vornherein mit Netzgleichspannung gearbeitet
wird, hat der Gleichrichter dagegen nicht die Aufgabe, Wechselspannung in Gleichspannung
umzuformen.
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Werden zum Zünden der Entladungsröhren besondere Relais vorgesehen,
so ermöglicht der nach der Erfindung parallel zu den Netzleitungen geschaltete Kondensator
gleichzeitig, die Relaisanordnung bei kurzzeitigen Stromunterbrechungen im normalen
Betriebszustand zu erhalten, so d.aß auch von dieser Seite her keine Unterbrechung
der Beleuchtung einzutreten braucht. In manchen Fällen würde es genügen, an Stelle,
der Aufrechterhaltung der vollen Entladung in den Entladungsröhren nur deren vorheizbareGlühelektroden
weiter zu heizen, solange die Unterbrechung vom Netz andauert. Hiermit würde schon
eine wesentliche Erleichterung bei der Wiederkehr der Netzspannung erzielt werden
dadurch, ,daß nämlich nicht mehr der volle Zyklus zur Vorbereitung der Ingangsetzung
der Entladungsröhren durchlaufen werden muß. Infolge der Weiterheizung der Elektroden
während der äußeren Stromunterbrechung sind die Entladungsröhren bei Spannungswiderkehr
sofort zündbereit. Die beheizten Glühelektroden können aber auch eine Notlichtquelle
abgeben, wenn sie so dimensioniert werden, daß zwischen den Enden derselben Elektroden
eineAureolentladung auftritt, welche direkt oder mittels von ihr angeregter Leuchtstoffe
Licht abgibt.
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In der Zeichnung sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in - den Fig. i und 2 dargestellt.
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Die Erfindung wird in dem einfachsten Grundschaltbild leicht verständlich
(Fig. i). In diesem wurde zur Vereinfachung eine Entladungsröhre 4. mit kalten Elektroden
5 angenommen. Von den an der Netzgleichspannung (Fahrleitung) liegenden Klemmen
6 und 7 wird die Entladungsröhre 4 über einen Strombegrenzungswiderstand 16 gespeist.
Die Entladungsröhre könnte indessen auch Glühelektroden besitzen, ebenso können
mehrere Entladungsröhren in Parallel- oder Reihenschaltung an Stelle der einen vorhanden
sein.
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Als Augenblicksreserve ist gemäß der Erfindung ein Kondensator 22
vorgesehen, der für volle Netz-' spannung ausgelegt ist. SeineKapazität richtet
sich nach der Dauer der zu überbrückenden Stromunterbrechung. Beispielsweise :hat
sich gezeigt, daß man für eine Entladungsstromstärke von 72o mA etwa 8o ,uF benötigt,
um die im S traßenbahnbetrieb häufig auftretenden Stromunterbrechungen bis zu 5o
Millisekunden Dauer zu überbrücken.
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Dader Kon.densator22 unmittelbar an den Netzzule,itungen liegt, wird
er ohne weitere Hilfsmittel ständig auf die Gleichspannung aufgeladen. Um jedoch
zu verhindern, daß er sich über andere Stromverbraucher, etwa :die Fahrmotoren oder
die Heizung, desselben Wagens entlädt, ist ein Gleichrichter 23 in eine der Netzzuleitungen
gelegt, der Strom nur in der Laderichtung des Kondensators 22 durchläßt.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anlage, bei der zwei Gruppen
von Entladungsröhren parallel geschaltet sind, wobei innerhalb jeder Gruppe mehrere
Entladungsröhren in Reihe liegen, zeigt Fig. 2. Diese Schaltung ist ebenfalls zum
Anschluß an ein Gleichstromnetz. gedacht und enthält demgemäß in jeder der parallel
geschalteten Gruppen einen strombegrenzenden Widerstand 16 und eine die Zündung
unterstützende Drosselspule 17 zur Vorheizung der Glühelektroden 15 an den Entladungsröhren.
Zum Zünden dient ein allen Entladungsröhren bei-der Gruppen gemeinsames Relais i
i, das zunächst eine der Anzahl der zu zündenden Entladungsröhren entsprechende
Zahl von Kontaktpaaren 18 besitzt, diie in der Ausgangsstellung geschlossen sind
und jeweils eine der Entladungsstrecken überbrücken. Darüber hinaus ist eine Einrichtung
vorgesehen, um die Vorhei:zung der Elektroden 15 vor dem Zünden zu verstärken. Hierzu
sind den Strombegrenzungswiderständen 16 weitere Widerstände 24 zugeordnet, die
durch entsprechende Kontakte 25 am Relais i i so geschaltet werden, d.aß sie den
durch ,die Widerstände 16 begrenzten Strom nur während der V orheizzeit erhöhen.
Die
Zündung der Entladungsröhren soll nach dem ausreichenden Vorheizen der Elektrodien,
also mit einer gewissen Verzögerung erfolgen. Dies wird bei vorliegendem Beispiel
durch ein zusätzliches Verzögerungsrelais 26 erreicht, das beliebige bekannte Bauart
haben kann, also z. B. eine thermische Verzögerung. Das Verzögerungsrelais 26 schließt
nachAblauf seinerVerzögerungszeit seinen Kontakt 27 und drückt hiermit der Zugspule
28 am Relais i i Spannung auf. Nunmehr zieht dieses Relais ii an und unterbricht
dabei sämtliche Kontaktpaare 18, wodurch sämtliche Entladungsröhren gleichzeitig
zurZündung kommen. Die zusätzlichen Widerstände 26 werden durch Öffnen der Kontaktpaare
25 abgeschaltet. Der durch die beiden Gruppen von Entladungsröhren fließende Strom
kann jetzt auch durch,die Haltespule 29 des Relais i i fließen, weil der sie kurzschließende
Kontakt 3o nunmehr geöffnet ist. Außerdem wird durch den Kontakt 31 die Stromzufuhr
zu dem jetzt nicht mehr benötigten Verzögerungsrelais 26 unterbrochen. Sofern dieses
Relais eine thermische Verzögerung besitzt, kann das entsprechende Element abkühlen
und ist für einen neuen Schaltzyklus bereit. Durch das Abfallen des Kontaktes 27
am Verzögerungsrelais 26 wird auch die Zugspule 28 am Relais ii stromlos"d. h. das
Relais i 1 hält sich nur noch mit Hilfe der Spule 29.
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Sollten von den Entladungsröhren q. eine oder gar mehrere nicht gezündet
haben, so fließt durch die Haltespule 29 nur der halb:-, Nennstrom oder gar kein
Strom, falls an beiden Gruppen der Entladungsröhren die Zündung versagte. In diesem
Fall fällt das Relais i i in die Ausgangsstellung zurück und es stellt sich der
Anfangszustand wieder ein, d. h. die Elektroden der Entladungsröhren werden neu
geheizt, das Verzögerungsrelais 26 arbeitet wie oben und es wird ein neuer Zündvorgang
eingeleitet.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist auch hier ein Kondensator
22 vorgesehen, der parallel zum Gleichstromnetz geschaltet ist. Bei kurzzeitigen
Stromunterbrechungen speist dieser Kondensator 22, der ständig vom Netz im Ladezustand
gehalten wird, vorübergehend. die Entladungsröhren q. sowie auch die ganze Anordnung,
so daß also das Relais i i nicht abfällt. Der Gleichrichter 23 sorgt wiederum dafür,
daß eine Entladung des Kondensators 22 über andere am gleichen Netz liegende Stromverbraucher
nicht möglich ist. Sinkt aber die Spannung am Kondensator 22 so weit, daß die Haltespule
29 das Relais i i abfallen läßt, so sind nunmehr sämtliche , Glühelektroden 15 der
Entladu@ngsrähre .4 in Reihe geschaltet und werden nun ihrerseits von der am Kondensator
22 vorhandenen Restspannung weiter beheizt. Auch hier kann durch Kondensatoren von
der Größenordnung 8o ,uFeine Stromunterbrechung bis zu 50 Millisekunden überbrückt
werden.
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Im Hauptstromkreis können in Reihe mit den Entladungsröhren q. auch
Glühlampen 32 vorgesehen sein, die beispielsweise in dien Scheinwerfern des betreffenden
Fahrzeuges Verwendung finden, also an solchen Stellen, die sich für eine Beleuchtung
mittels Entladungsröhren weniger eignen.
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Die Widerstände 16 sind zweckmäßig Ei:senwasserstoffwIderstände, während
für die Widerstände 24. unveränderliche Widerstände genommen werden.