DE2642972A1

DE2642972A1 - Verfahren zum steuern des betriebsstromes einer hochdruckdampflampe mit ultraviolettlichtemission

Info

Publication number: DE2642972A1
Application number: DE19762642972
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Dudziak; Helmut Gustavs
Original assignee: REINHARD MOHN oHG
Current assignee: REINHARD MOHN oHG
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1978-03-30

Description

Verfahren zum Steuern des Betriebsstromes einer
Hochdruckdampflampe mit Ultraviolettlichtemission Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Betriebsstromes einer Hochdruckdampflampe mit Ultraviolettlichtemission, im folgenden UV-Strahler genannt, wobei mittels einer Phasenanschnittsteuerung eines Thyristor-Stellgliedes über einen Regler der über das Thyristor-Stellglied fließende Wechselstrom geregelt wird und parallel zum Thyristor-Stellglied ein Mindeststrom zur Aufrechterhaltung der Entladung des UV-Strahlers fließt und bei Ausfall der treibenden Spannung die Zündimpulse mit einer Phasenlage in einem Mindestabstand vor den Polaritätswechseln der Wechselspannung zugeführt werden.
Hochdruckdampflampen mit Ultraviolettlichtemission werden zur Trocknung von auf einer Material lage aufgebrachten Lacken oder Farben ausgenutzt. Die Anwendung der Ultraviolettlichtemission hat zur Trocknung von Lack oder Farbe besonders im Druckereigewerbe Bedeutung erlangt und eine weitgehende Rationalisierung ermöglicht. Sie beruht darauf, daß z.B. die Kunststofflacke bei der Bestrahlung mit UV-Licht sehr schnell und supplimationsarm trocknen. Dabei kommt es bei dem Betreiben der Hochdruckdampflampe insbesoridere darauf an, daß sie trotz maximaler Lichtausbeute eine möglichst hohe Lebenstauer besitzt. Weiterhin soll die Leistungsaufnahme und somit die Lichtemission jeweils auf den geforderten Einbrennstrom, der zur Trocknung des Lackes erforderlich ist, einstellbar sein.
c Um dies zu erreichen, ist bereits das eingangs beschriebene Verfahren und die dazugehörige Schaltung vorgeschlagen worden, wobei der parallel zum Thyristor-Stellglied durch einen Widerstand bestimmte Mindeststrom, dessen Größe etwa 20 bis 30 % des Nennstromes des UV-Strahlers betragen kann, dazu ausreicht, daß der UV-Strahler im Mitteldruckbereich brennt.
Beim Einschalten des UV-Strahlers wird sofort gleichzeitig das Thyristor-Stellglied geöffnet, und zwar zu einer voreingestellten Phasenlage, die der theoretischen Nennlast des UV-Strahlers entspricht. Die Stromerfassung zur Steuerung des Reglers zum Steuern des Thyristor-Stellgliedes erfolgt im Stromkreis des Thyristor-Stellgliedes, womit aber folgende Nachteile verbunden sind. Im Fall, daß der UV-Strahler vor der eingestellten Impulslage zündet, ist über das Thyristor-Stellglied keine Strombegrenzung gegeben, was aber dann zu einer Zerstörung des UV-Strahlers führen kann. Weiterhin kann beim Herunterfahren der Leistung des UV-Strahlers entsprechend dem jeweils gewünschten Einbrennstrom im Stromkreis des Thyristor-Stellgliedes ein Strom 0 gemessen werden, der bewirkt, daß der Regler sperrt und somit keine Regelung mehr erfolgt, so daß dann eine erneute Einschaltung erfolgen muß. Je häufiger aber derartige Einschaltvorgänge vorgenommen werden müssen, je stärker ist die Belastung des UV-Strahlers, was aber zu einer Verkürzung der Lebfnsdauer führt, und darüber hinaus wird dadurch der Trocknungsvorgang jeweils unterbrochen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Schaltung zum Steuern des Betriebsstromes des UV-Strahlers zu schaffen, daß eine unmittelbare Kontrolle des durch den UV-Strahler fließenden Betriebsstromes ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Betriebsstrom des UV-Strahlers über einen Wandler unmittelbar vor dem UV-Strahler erfaßt wird und die Reglung des Thyristor-Stellgliedes in Abhängigkeit von der Größe des Betriebsstromes erfolgt. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, daß auch beim Herunterfahren der Leistung des UV-Strahlers, d. h. wenn das Thyristor-Stellglied geschlossen wird, stets eine Regelgröße vorhanden ist, so daß der Regler immer betriebsbereit ist und somit jederzeit die Brennleistung des Strahlers wieder erhöht werden kann, ohne daß dazu eine erneute Einschaltung erforderlich wäre.
Darüber hinaus ist sichergestellt, daß auch Beim Einschalten, wenn der UV-Strahler vor der voreingestellten Phasenlage zündet, wenn also im Stromkreis des Thyristor-Stellgliedes noch gar kein Strom fließt, eine Regelgröße gemessen wird, die sogleich das Thyristor-Stellglied öffnet und somit den Betriebsstrom des UV-Strahlers regelt bzw. begrenzt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn der vom Wandler erfaßte Betriebsstrom gleichgerichtet und nach Erreichen eines voreingestellten Sollwertes der anstehende Stromwert über eine gewisse Zeitspanne aufsummiert und der derart gebildete Summenwert so lange über einen Impulsformer den Steuerwinkel des Thyristor-Stellgliedes gegen Oo elek-0 trisch, vorzugsweise bis 45 elektrisch, verschiebt, bis ein gewünschter Einbrunnstrom erreicht ist. Ist der Einbrennstrom erreicht, so baut sich langsam der Innenwiderstand des UV-Strahlers auf, was zu einem Absinken des Betriebsstromes führen würde. Zur weiteren Regelung des Betriebsstromes ist es erfindungsgemäß nun vorteilhaft, wenn nach Erreichen des Einbrennstromes die Phasenanschnittsteuerung des Thyristor-Stellgliedes über einen Regelverstärker erfolgt. Die Übernahme der Steuerung des Betriebsstromes durch den Regelverstärker erfolgt zweckmäßigerweise nach einer Zeitspanne von 0,1 bis 10 Sek., in der der Steuerwinkel des Thyristor-Stellgliedes derart von 180 ° elektrisch gegen 0 ° elektrisch verschoben worden ist, daß der Einbrennstrom erreicht wird. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß das Ausgangssignal des Regelverstärkers vor der Ansteuerung des Thyristor-Stellgliedes zunächst über eine bestimmte Zeitspanne von 0,1 bis 10 Sek. aufsummiert wird, in der der Steuerwinkel des Thyristor-Stellgliedes gemäß dem gewünschten Betriebsstrom gegen 0 ° elektrisch verschoben wird.
Diese Summation des Ausgangssignals des Regelverstärkers dient dazu, daß eine plötzliche Änderung der Regelabweichung nicht erfolgt, sondern die Regelung der Strom-Spannungs-Charakteristik des UV-Strahlers angepaßt ist. Dabei beträgt die Summationszeit 0,1 bis 10 Sek.
Anhand des auf der beiliegenden Zeichnung dargestellten Prinzipschaltbildes wird die Erfindung näher erläutert.
An einer Versorgungsleitung 1 mit einer Wechselspannung von z. B. 380 Volt, von der die Phase R dargestellt ist, ist z.
B. in Antiparallel-Schaltung ein Thyristor-Steuerglied 2 angeschlossen. Zu diesem Thyristor-Steuerglied 2 ist eine Drossel 3 oder aber ein Widerstand parallel geschaltet. An die Parallel-Schaltung ist in Reihen UV-Strahler 4 angeschlossen, der über eine Drossel 5 an die Phase S gelegt ist. Unmittelbar im Stromkreis vor dem UV-Strahler 4 ist über einen Stromwandler 6 ein Regelkreis angeschlossen.
Dieser Regelkreis besteht aus einem an den Stromwandler 6 angeschlossenen Gleichrichter 7. Dessen Ausgang ist einerseits mit einem Kippverstärker 8 und andererseits mit einem Regelverstärker 9 verbunden. Der Kippverstärker 8 besitzt eine Sollwerteinstellung und weist zwei Ausgänge auf, von denen einer ebenfalls mit dem Eingang des Regel verstärkers 9 mit angeschlossener integrationsstufe 10 verbunden ist.
Der Ausgang der Tntegrationsstufe 10 ist an einen Impulsformer 11 angeschlossen, der mit dem Steuereingang des Thyristor-Steuergliedes 2 verbunden ist. Der andere Ausgang des Kippverstärkers 8 ist mit dem Eingang eines Hochlaufintegrators 12 verbui,ien, deren Ausgang am Eingang des Impulsformers 11 ebenfalls angeschlossen ist.
Beim Einschalten des UV-Strahlers 4 fließt ein Strom über die Drossel 3, die so berechnet ist, daß etwa 20 bis 30 % des Nennstromes hierüber fließen können, und gleichzeitig wird das Thyristor-Steuerglied 2 geöffnet, und zwar in einer vorher eingestellten Phasenlage, die der theoretischen Nennlast des UV-Strahlers oder des Leerlaufstromes des Transformators des UV-Strahlers entspricht. Mittels des Wandlers 6 wird der im Strahlerstromkreis fließende Gesamtstrom i = i + i2 wobei il der Strom durch die Drossel und i2 der Strom über das Thyristor-Stellglied ist, gemessen und im Gleichrichter 7 die dem Strom proportionale Meßgröße gleichgerichtet wird. Der Kippverstärker 8 schaltet durch, sobald ein voreingestellter Sollwert erreicht ist. Nach dem Durch schalten des Kippverstärkers liegt am Hochlaufintegrator 12 ein positives Steuersignal an. Der Hochlaufintegrator 12, der zum Festlegen des maximalen Stromes i dient, steuert über den Impulsformer 11 das Steuerglied 2 durch Verschiebung des Steuerwinkels von 1-80° elektrisch gegen Oo elektrisch, wobei das Thyristor-Steuerglied 2 geöffnet wird, bis der je-0 weils gewünschte Einbrennstrom bei etwa 45 elektrisch erreicht ist. Wenn sich dann der Innenwiderstand des UV-Strah-Iers erhöht, übernimmt der Stromregler 9, 10 die weitere Regelung, indem er den Steuerwinkel des Thyristor-Steuergliedes 2 weiter in Richtung auf 0° elektrisch öffnet. Das dem Regelverstärker 9 nachgeschaltete Integrationsglied 10 dient dazu, daß eine plötzliche Änderung der Regelabweichung nicht erfolgt, sondern diese Regelung der Strom-Spannungs-Charakteristik des UV-Strahlers 4 angepaßt ist. Die Integrationszeit des Hochlaufintegrators 12 wie auch die Integrationszeit des Integrationsgliedes 10 beträgt etwa 0,1 bis 10 Sek.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ermöglicht das erfindungsgemäße Steuerverfahren und die erfindungsgemäße Schaltung eine unmittelbare Kontrolle und Regelung des durch den UV-Strahler fließenden Stromes.

Claims

Patentansprü~che 1.)Verfahren zum Steuern des Betriebsstromes einer Hochdruckdampflampe mit Ultraviolettlichtemission (UV-Strahler), wobei mittels einer Phasenanschnittsteuerung einesThyristor-Stellgliedes über einen Regler der über das Thyristor-Stellglied fließende Wechselstrom geregelt wird und parallel zum Thyristor-Steliglied ein Mindeststrom zur Aufrechterhaltung der Entladung des UV-Strahlers fließt und beim Ausfall der treibenden Spannung die Zündimpulse mit einer Phasenlage in einem Mindestabstand von den Polaritätswechseln der Wechselspannung zugeführt werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Betriebsstrom des UV-Strahlers unmittelbar vor diesem über einen Wandler erfaßt wird und die Regeluilj des Thyristor-Stellgliedes in Abhängigkeit von der Betriebsstromgröße erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der vom Wandler erfaßte Betriebsstrom gleichgerichtet und nach Erreichen eines voreingestellten Sollwertes der anstehende Stromwert über eine gewisse Zeitspanne aufsummiert und der derart gebildete Summenwert so lange über einen Impulsformer den Steuerwinkel des Thyristor-Stellgliedes gegen 0° elektrisch, vorzugsweise bis etwa 450 elektrisch, verschiebt, bis ein gewünschter Einbrennstrom erreicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die SummationszeitO, 1 bis 10 Sek.beträgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ~, d ci d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß nach Erreichen des Einbrennstromes die Phasenanschnittsteuerung des Thyristor-Stellgliedes über einen Regelverstärker erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Ausgangssignal des Regelverstärkers vor der Ansteuerung des Thyristor-Stellgliedes zunächst über eine bestimmte Zeitspanne aufsummiert wird, in der der Steuerwinkel des Thyristor-Stellgliedes gemäß dem gewünschten Betriebsstrom gegen Oo elektrisch verschoben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Summationszeit 0,1 bi 10 Sek. beträgt.
7. Schaltung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Thyristor-Stellglied (2) und eine parallel geschaltete Drossel (3), deren Eingänge an einer Wechselspannung anliegen und deren Ausgänge mit dem Eingang eines UV-Strahlers (4) verbunden sind, und einen im Stromkreis des UV-Strahlers (4) vor diesem angeordneten Stromwandler (6) mit angeschlossenem Gleichrichter (7), dessen Ausgang mit dem Eingang eines Kippverstärkers (8) mit Sollwerteinstellung und dem Eingang eines Regelverstärkers (9) verbunden ist und der Ausgang des Kippverstärkers (8) sowohl mit dem Eingang eines Hochlaufintegrators (12) als auch mit dem des Regelverstärkers (9) verbunden ist und die Ausgänge des Regelverstärkers (9) und des Hochlaufintegrators (12) miteinander verbunden sind und über einen Impulsformer (11) an den Steuereingang des Thyristor-Stellgliedes (2) angelegt sind.
8. Schaltung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Regelverstärker (9) und dem Impulsformer (11) ein Integrationsglied (10) eingeschaltet ist.