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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.
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Device for transforming a voltage which a single-phase scattering transformer into
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The invention relates to a device for transforming a voltage which contains a single-phase leakage transformer in an economy circuit, expediently a jacket transformer, and serves to feed essentially ohmic loads, with one or more magnetic bridges being arranged between the common and the additional winding part of the transformer and the number of turns of the two winding parts are at least almost the same.
Such devices have proven to be advantageous, particularly for feeding fluorescent tubes, in particular metal vapor discharge tubes.
Lately metal vapor-filled fluorescent tubes with high efficiency have been developed, of which particular interest z. B. the sodium vapor lamps and the high pressure mercury vapor tubes have found.
According to the invention, the common coil of the autotransformer is connected to the constant, z. B. mains voltage and the load connected to the increased voltage, so that the voltage across the additional winding part remains essentially constant in the event of changes in the load and the induction in the core of the additional winding part is almost independent of the load.
It is thereby achieved that the force flows penetrating the two winding parts are independent of the load, so that the most favorable utilization of the magnetic material and a very simple structure of the transformer is possible, since the cross-sections of the cores on which the winding parts are arranged , can be the same.
In order to achieve a sufficient voltage drop without excessive magnetic stress on the bridge pieces, it is expedient to choose at least 15 times the cross section of the core carrying the windings for the effective cross section of these parts.
Applicant has found that, when the mains voltage is low, the number of turns of the coil connected to the mains can suitably be chosen to be somewhat smaller than that of the other coil. This has the advantage that the number of ampere turns for the stray field is greater than with the same number of turns in the two coils, so that the air gap between the bridge pieces and the cores or the yokes can be larger. When preparing the bridge pieces, the otherwise required precision does not have to be taken into account and production becomes easier.
The difference between the number of turns of the two windings must of course not be too great. According to the invention, it is permissible to choose 2.5 times that of the coil connected to the network for the total number of turns. If the mains voltage is quite low, e.g. B. 127 volts, a tap must still be used on the latter coil.
The diagram of the transformer according to the invention is shown in Fig. 1 of the drawing.
The voltage in the coil connected to the network is indicated by the vector AB. With no load the secondary voltage is given by AC = 2 AB because the transformer ratio is 1: 2. If the secondary voltage is connected to an ohmic load, it will be divided into two mutually perpendicular vectors AD and CD, where e.g. B. the vector AD the secondary voltage at the ohmic load and the vector CD the through
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represents the stray field induced voltage in the additional winding part. When the ohmic load changes, the end point of the vector AD moves on the circumference of a semicircle with AC as the diameter, because the two vectors JLD and CD are always perpendicular to one another.
The end position of point D depends on the consumption voltage. When a fluorescent tube was connected, in one case approximately the state shown in the diagram resulted, the length of the vector AC being approximately 2.5 times that of the vector. AD was scam.
It can be seen that the distance BD, which represents the magnitude of the voltage induced in the additional winding part, remains the same length when the ohmic load changes, 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 with no-load operation and load and is independent of the consumption voltage.
It shows that the leakage flux, which is given by CD, is considerably larger in the illustrated case than the other force fluxes. Therefore, according to the invention, the effective cross section of the magnetic bridge is 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, jf and 2 are the primary and additional windings arranged next to one another on the core 3, which are connected in series with the load during operation. In the space between the coils, the core and the yokes 4 and 5, magnetic bridges 6 are arranged, which are made of laminated material and separated from the yokes by air gaps 8 and 9, respectively. 10, 12 and 1. 3 are terminals for connecting the network or the load.
This embodiment also has the advantage over some other scatter transformers that only a few scatter lines emerge, so that no currents are induced in the surrounding objects that could significantly increase the losses. The transformer can therefore be built into a sheet metal housing. It has been shown that the losses do not increase in this case as with most common leakage transformers. Another advantage is that the length of the bridges is short, so that the additional iron losses occurring 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 invention, however, it has been found that this causes practically no radio interference, since there is only a weak coupling between the windings for high-frequency oscillations. An improvement in this regard can be achieved by dividing the coil 2 into two equal parts, between which the load is switched, whereby it lies between two high-frequency choke coils.
A second embodiment of the transformer according to the invention is shown in FIG.
There are additional windings that can be used to supply the heating current for the tube cathodes or to supply the ignition voltage. Since the heating current must be independent of the load, the heating elements 14 and 15 (see also FIG. 4) are arranged near the winding 1, through which an almost constant power flow flows. The ignition circuit 16 is arranged next to the coil 2, which means that the ignition voltage after ignition is rotated in its phase position to the same extent as the voltage on the coil 2 (BD in FIG. 1).
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 ignition coil 16 only needs to be very small due to the low strength of the current flowing through it, these windings take up little space .
In Fig. 4 the circuit of the windings is given. The light tube 17 is provided with two hot cathodes 18 and 19, which are fed by the windings 14 and 15.
The ignition electrode is connected to the winding 16 via a high resistance 21.
The weight 16 is connected in series with the winding 2.
PATENT CLAIMS:
1. Device for transforming a voltage, which contains a single-phase leakage transformer in economy circuit, expediently jacket transformer and is used to feed essentially ohmic loads, with one or more magnetic bridges being arranged between the common and the additional winding part of the transformer and the number of turns of the two Winding parts are at least almost the same, characterized in that the common coil is connected to the constant voltage and the load to the increased voltage, so that in the event of changes in the load, the voltage across the additional Wieklungteil remains essentially constant and the induction in the core of the additional winding part is almost independent of the load.