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Einrichtung zum Transformieren einer Spannung, die einen einphasigen Streutranslormator in
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Die Erfindung bezieht sieh auf eine Einrichtung zum Transformieren einer Spannung, die einen einphasigen Streutransformator in Sparschaltung, zweckmässig einen Manteltransformator, enthält und zur Speisung von im wesentlichen Ohmsehen Belastungen dient, wobei zwischen dem gemeinsamen und dem zusätzlichen Wicklungsteil des Transformators eine oder mehrere magnetische Brücken angeordnet sind und die Windungszahlen der beiden Wicklungsteile wenigstens nahezu gleich sind.
Besonders zur Speisung von Leuchtröhren, insbesondere Metalldampfentladungsröhren, haben derartige Einrichtungen sich als vorteilhaft ergeben.
In letzterer Zeit sind metalldampfgefüllte Leuchtröhren mit hohem Wirkungsgrad entwickelt worden, von denen besonderes Interesse z. B. die Natriumdampflampen und die Hoehdruckqueck- silberdampfröhren gefunden haben.
Gemäss der Erfindung ist bei dem Streutransformator die gemeinsame Spule des Spartransformators an die konstante, z. B. Netzspannung und die Belastung an die erhöhte Spannung angeschlossen, so dass die Spannung über den zusätzlichen Wicklungsteil bei Änderungen in der Belastung im Wesen konstant bleibt und die Induktion in dem Kern des zusätzlichen Wicklungsteiles nahezu belastungsunabhängig ist.
Es wird hiedurch erreicht, dass die, die beiden Wicklungsteile durchsetzenden Kraftflüsse von 'der Belastung unabhängig sind, so dass die günstigste Ausnutzung des magnetischen Materials und ein sehr einfacher Aufbau des Transformators möglich ist, da die Querschnitte der Kerne, auf denen die Wicklungsteile angeordnet sind, gleich sein können.
Zwecks Erzielung eines hinreichenden Spannungsabfalles ohne übermässige magnetische Bean- spruchung der Brüekenstücke ist es zweckmässig, für den effektiven Querschnitt dieser Teile wenigstens das 1'5fache des Querschnittes des die Wicklungen tragenden Kerns zu wählen.
Anmelderin hat festgestellt, dass, wenn die Netzspannung niedrig ist, die Anzahl der Windungen der an das Netz angeschlossenen Spule zweckmässig etwas kleiner als die der andern Spule gewählt werden kann. Hiedurch wird der Vorteil erhalten, dass die Anzahl von Amperewindungen für das Streufeld grösser als bei gleichen Windungszahlen der zwei Spulen ist, wodurch der Luftspalt zwischen den Brückenstücken und den Kernen bzw. den Jochen grösser ausfallen kann. Bei der Zurichtung der Brückenstücke braucht also nicht die sonst erforderliche Präzision berücksichtigt zu werden und die Herstellung wird einfacher.
Der Unterschied zwischen den Windungszahlen der zwei Wicklungen darf natürlich nicht zu gross sein. Zulässig ist nach der Erfindung für die Gesamtwindungszahl das 2'5fache jener der an das Netz angeschlossenen Spule zu wählen. Falls die Netzspannung ziemlich niedrig, z. B. 127 Volt ist, so muss immer noch eine Anzapfung auf die letztgenannte Spule verwendet werden.
Das Diagramm des Transformators nach der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.
Die Spannung in der an das Netz angeschlossenen Spule ist durch den Vektor AB angegeben. Bei Leerlauf ist demnach die Sekundärspannung durch AC = 2 AB gegeben, weil das Transformatorverhältnis 1 : 2 beträgt. Wenn die Sekundärspannung an eine Ohmsche Belastung angeschlossen wird, wird sie in zwei senkrecht aufeinanderstehende Vektoren AD und CD aufgeteilt werden, wobei z. B. der Vektor AD die Sekundärspannung an der Ohmschen Belastung und der Vektor CD die durch
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das Streufeld in dem zusätzlichen Wicklungsteil induzierte Spannung darstellt. Bei ändernder Ohmscher Belastung bewegt sieh der Endpunkt des Vektors AD auf dem Umfang eines Halbkreises mit AC als Durchmesser, weil die beiden Vektoren JLD und CD immer senkrecht aufeinanderstehen.
Die Endlage des Punktes D ist von der Verbrauchsspannung abhängig. Bei Anschluss einer Leuchtröhre ergab sich in einem Falle annähernd der im Diagramm gezeichnete Zustand, wobei die Länge des Vektors AC ungefähr das 2'5fache jener des Vektors. AD betrug.
Es zeigt sich, dass die Strecke BD, die in Grösse die in dem zusätzlichen Wicklungsteilinduzierte Spannung darstellt, bei ändernder Ohmscher Belastung dieselbe Länge behält, vorausgesetzt, dass die Wicklungen gleiche Windungszahlen haben. Die Dichte des Kraftflusses in dem diese Wicklung tragenden Kern ist also die gleiche bei Leerlauf und Belastung und ist unabhängig von der Verbrauehsspannung.
Es zeigt sieh, dass der Streufluss, der durch CD gegeben ist, im dargestellten Falle beträchtlich grösser als die andern Kraftflüsse ist. Es wird daher der effektive Querschnitt der magnetischen Brücke erfindungsgemäss zweckmässig wenigstens gleich dem 1'5fachen der Querschnitte der Kerne gemacht.
Eine Ausführungsform des Transformators nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Transformator ist hier als Manteltransformator ausgebildet, jf und 2 sind die nebeneinander auf dem Kern 3 angeordnete Primär-und zusätzliche Wicklung, die im Betriebe in Reihe mit der Belastung geschaltet werden. Im Raume zwischen den Spulen, dem Kern und den Jochen 4 und 5 sind magnetische Briickstiieke 6 angeordnet, die aus lamelliertem Material aufgebaut und durch Luftspalte 8 bzw. 9 von den Jochen getrennt sind. 10, 12 und 1. 3 sind Klemmen für den Anschluss des Netzes bzw. der Belastung.
Diese Ausführungsform hat überdies gegenüber manchen andern Streutransformatoren den Vorteil, dass nur wenig Streulinien hinaustreten, so dass in den umgebenden Gegenständen keine Ströme, die die Verluste in erheblichem Masse erhöhen könnten, induziert werden. Der Transformator kann deshalb in ein Blechgehäuse eingebaut werden. Es hat sich gezeigt, dass dabei die Verluste nicht wie bei den meisten üblichen Streutransformatoren zunehmen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Länge der Brücken gering ist, so dass auch die hierin auftretenden zusätzlichen Eisenverluste verhältnismässig niedrig sind.
Eine Leuchtröhre kann bekanntlich als Generator für hochfrequente Schwingungen arbeiten.
Bei Verwendung des Transformators nach der Erfindung werden dadurch jedoch, wie sich herausgestellt hat, praktisch keine Rundfunkstörungen verursacht, da für hochfrequente Schwingungen nur eine schwache Kopplung zwischen den Wicklungen besteht. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht kann noch dadurch erreicht werden, dass man die Spule 2 in zwei gleiche Teile zerlegt, zwischen denen die Belastung geschaltet wird, wodurch sie zwischen zwei Hoehfrequenzdrosselspulen liegt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Transformators nach der Erfindung ist in Fig. 3 angegeben.
Es sind dabei noch zusätzliche Wicklungen angeordnet, die zur Lieferung des Heizstromes für die Röhrenkathoden bzw. zur Lieferung der Zündspannung dienen können. Da der Heizstrom unabhängig von der Belastung sein muss, sind die Heizwieklungen 14 und 15 (s. auch Fig. 4) nahe der Wicklung 1, die von einem nahezu konstanten Kraftfluss durchflossen wird, angeordnet. Die Zflndwieklung 16 ist neben der Spule 2 angeordnet, wodurch erzielt wird, dass die Zündspannung nach der Zündung in demselben Masse als die Spannung an der Spule 2 (BD in Fig. 1) in ihrer Phasenlage gedreht wird.
Da die Spannung über die Wicklungen 14 und 15 verhältnismässig gering ist und diese also nur wenig Windungen zu haben brauchen und der Drahtquerschnitt der Zündspule 16 wegen der geringen Stärke des sie durchfliessenden Stromes nur sehr gering zu sein braucht, nehmen diese Wicklungen nur wenig Raum in Anspruch.
In Fig. 4 ist die Schaltung der Wicklungen angegeben. Die Leuchtröhre 17 ist mit zwei Glühkathoden 18 und 19 versehen, die durch die Wicklungen 14 und 15 gespeist werden.
Die Zündelektrode ist über einen hohen Widerstand 21 an die Wicklung 16 angeschlossen.
Die Wieklung 16 ist in Reihe mit der Wicklung 2 geschaltet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Transformieren einer Spannung, die einen einphasigen Streutransformator in Sparschaltung, zweckmässig Manteltransformator enthält und zur Speisung von im wesentlichen Ohmsehen Belastungen dient, wobei zwischen dem gemeinsamen und dem zusätzlichen Wicklungsteil des Transformators eine oder mehrere magnetische Brücken angeordnet sind und die Windungszahlen der beiden Wicklungsteile wenigstens nahezu gleich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Spule an die konstante Spannung und die Belastung an die erhöhte Spannung angeschlossen ist, so dass bei Änderungen in der Belastung die Spannung über den zusätzlichen Wieklungsteil im Wesen konstant bleibt und die Induktion in dem Kern des zusätzlichen Wicklungsteiles nahezu belastungsunabhängig ist.