Устройство дросселя (ПРА).
Внешний вид дросселя
На фотографии представлен дроссель для люминесцентных ламп дневного света. По большому счету он является катушкой индуктивности с металлическим сердечником в корпусе (кожухе) из листового металла. Более современные изготавливаются в термоустойчивом пластиковом корпусе, имеют более низкие массо-габаритные показатели. Это промышленное название (максимально близкий перевод — ограничитель). Его сопротивление по постоянному току порядка 60 Ом. При проверке мультиметром, в случае индикации бесконечного сопротивления – дроссель неисправен, в обрыве. Если сопротивление менее 55 Ом, это также означает неисправность дросселя. В этом случае он, скорее всего, имеет межвитковое замыкание. Это случалось со старыми ПРА, когда начинает рассыпаться компаунд и происходит отслоение лака с проволоки. В простейшей схеме он выполняет функцию балласта.
Дроссель в разрезе
Сердечник дросселя обычно изготавливается из трансформаторной стали, при этом пластины, входящие в его набор, электрически не контактируют между собой. Это сделано для уменьшения вихревых токов.
Изготовить своими руками
Трубчатые ЛЛ длиной 1200 мм недорого стоят и могут освещать большие площади. Светильник можно изготовить своими руками, например, из 2 ламп по 36 Вт.
- Корпус – основание прямоугольной формы из негорючего материала. Можно использовать бывший в употреблении светильник, для которого ремонт уже не требуется.
- ЭПРА подбирается под мощность светильников.
- На каждую из ламп понадобится по 2 патрона G13, многожильный провод и крепеж.
- Патроны для ламп крепятся на корпусе после выбора расстояния между ними.
- ЭПРА устанавливается в зоне минимального нагрева от ламп (обычно ближе к центру) и подключается к патронам. Каждый блок выпускается со схемой подключений на корпусе.
- Светильник крепится на стене или потолке с подключением к сети питания на 220 В через выключатель.
- Для защиты ламп желательно применять прозрачный колпак.
Устройство ЭПРА
Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) является сложным электронным устройством. В состав входят:
- Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех из электросети и в нее;
- Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
- Опционально: корректор мощности;
- Сглаживающий фильтр: служит для снижения пульсаций;
- Инвертор: повышает напряжение до необходимого;
- Балласт: аналог электро-магнитного дросселя.
В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Для этого необходим внешний светорегулятор (либо ручной, либо автоматический на базе фоторезистора). Схем разработано очень много. Элементная база ЭПРА для люминесцентных ламп (лл) весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов в мостовой схеме при нагрузках в сотни Ватт, до микросхем-драйверов в маломощных светильниках. Но тем не менее алгоритм работы един.
В упрощенном виде подключение одной лампы дневного света выглядит так:
Схема подключения ЭПРА с одной лампой
Т.е. подключение состоит всего из двух компонентов: люминесцентного источника света и электронного балласта. С точки зрения электрика это намного проще классического подключения люминесцентного светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы электронного балласта подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации.
ЭПРА сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования понять схему очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет разобраться во внутреннем устройстве.
Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА
Это достаточно простая схема для инженера-электроника. В упрощенном понимании работа электронного балласта выполняется следующем образом. Выпрямление производится двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций выполняется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше сетевого, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно в полтора раза выше сетевого (√2*220В). Остальными процессами управляет микросхема. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Далее преобразователь работает автономно, частота не изменяется.
Знание электроники позволяет создать и схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается достаточно компактна
Самое важно правильно намотать трансформатор
Принципиальная схема питания лл от низковольтного источника
Ремонт ЭПРА
Если модуль ЭПРА вышел из строя, то для его ремонта потребуются определенные знания электроники и умение пользоваться мультиметром. Если базовых знаний электроники нет, то лучше всего просто произвести замену блока целиком, либо отдать в мастерскую на ремонт. Чтобы рассмотреть подробности ремонта ЭПРА не хватит многотомника.
Поиск неисправности необходимо начинать с осмотра платы. Неисправные электронные элементы имеют характерную черному. Корпуса деталей могут почернеть, а на плате будет заметно темное пятно. Обязательно нужно просмотреть и токоведущие дорожки.
Как и любом ремонте, часто, перегоревший элемент – это не причина, а следствие.
Инструментальную диагностику начинаем с проверки предохранителя. Как правило на плате он обозначается латинской буквой F и цифрой – порядковым номером.
Прозвонка элементов ЭПРА с помощью мультиметра
При ремонте балласта для люминесцентных источников света обратите внимание на электролитические конденсаторы. Если конденсатор деформирован – вздулся, он подлежит замене
Здесь важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, который был установлен. Больше – можно, меньше – нет
Емкость не желательно менять. Обязательно соблюсти полярность. Неправильная полярность – основная причина взрыва конденсатора.
Далее стоит произвести прозвонку полупроводников. Диоды не должны быть в пробое – при любой полярности щупов мультиметра Вы не должны слышать писк. Тоже касается и униполярных транзисторов. Затвор, исток, сток не должны прозваниваться накоротко в любых позициях.
Большинство мастеров сервисных центров предпочитают не браться за ремонт схемы пускателя. Да и потребителю могут выставить счет на сумму большую, чем стоит новый аппарат. Мастера считают, что при выходе более одного компонента на плате, ремонт считается экономически нецелесообразным.
Изготовление ИБП своими руками
Чаще всего во время изготовления импульсного БП требуется незначительно изменять строение дросселя, если для этой цели используется двухтранзисторная схема. Конечно же, некоторые элементы в устройстве нужно будет удалить.
Если же изготавливается БП, который будет иметь мощность 3,7−20 Ватт, в таком случае трансформатор не является основной составляющей. Вместо него лучше всего сделать несколько витков провода, которые закрепляются на магнитопровод. Для этого необязательно избавляться от старой намотки, их можно выполнить поверх.
Рекомендуется для этой цели использовать провод марки МГТФ, имеющий фторопластовую изоляцию. Понадобится небольшое его количество. Несмотря на это обмотка будет полностью покрыта, поскольку большая часть отводится на изоляцию. Из-за этого такие устройства имеют низкие показатели мощности. Для её увеличения требуется использовать трансформатор переменного тока.
Использование трансформатора
Главным преимуществом при изготовлении блока питания своими руками является то, что есть возможность подстраиваться под показатели трансформатора. Кроме этого, не потребуется цепь обратной связи, которая чаще всего является неотъемлемой частью в работе устройства. Даже если во время сборки были сделаны какие-либо ошибки, чаще всего такой блок будет работать.
Для того чтобы сделать собственноручно трансформатор, потребуется иметь дроссель, межобмоточную изоляцию, а также обмотку. Последнюю лучше всего выполнить из лакированного медного провода. Следует не забывать о том, что дроссель будет работать под напряжением.
Обмотку нужно тщательно изолировать даже тогда, когда она имеет заводскую специальную защитную плёнку из синтетического материала. В качестве изоляции можно использовать или электрокартон, или же обычную бумажную ленту, толщина которой должна быть не меньше 0,1 мм. Только после того, как будет сделана изоляция, можно поверх неё наматывать медный провод.
Что касается обмотки, то провод лучше всего выбрать как можно толще, а вот количество необходимых витков можно подобрать исходя из требуемых показателей работы будущего устройства.
Таким образом, можно сделать ИБП, который будет иметь мощность более 20 Вт.
Назначение выпрямителя
Для того чтобы в импульсном блоке не произошло насыщение магнитопровода, требуется использовать только двухполупериодный выходной выпрямитель. В том случае, если трансформатор должен понижать напряжение, рекомендуется использование схемы с нулевой точкой. Чтобы выполнить такую схему, нужно иметь две абсолютно одинаковые вторичные обмотки. Их можно сделать самостоятельно.
Следует учитывать то, что выпрямитель по типу «диодный мост» для этой цели не подходит. Это связано с тем, что значительное количество мощности во время передачи будет теряться, а значение электрического напряжения будет минимальным (менее 12В). Но если делать выпрямитель из специальных импульсных диодов, тогда стоимость такого устройства обойдётся значительно дороже.
Наладка устройства
После того как БП будет собран, требуется проверить его работу на максимальной мощности. Это необходимо для того, чтобы измерить температуру нагревания трансформатора и транзистора, значения которых не должны превышать 65 и 40 градусов соответственно. Чтобы избежать перегрева этих элементов, достаточно увеличить сечение провода обмотки. Также часто помогает изменение мощности магнитопровода в большую сторону (учитывается ЭПР). В том случае, если дроссель был взят из балласта светодиодного фонаря, увеличить сечение не получится. Единственным вариантом будет контролировать нагрузку на прибор.
Для чего нужен балласт?
Газоразрядные лампы, в большинстве, за приятным исключением
некоторых типов ксеноновых ламп, которые не используются в аквариумах, имеют отрицательное
сопротивление, т.е. увеличение тока, приводит к уменьшению напряжения на лампе.
Поэтому, приходится в схему лампы вводить балласт, ограничивающий ток. Также балласт
служит и для создание напряжения зажигания лампы, если напряжение питающей сети
недостаточно для этого.
По принципу действия балласты для
и схожи. Безусловно,
это не значит, что они взаимозаменяемы. При выборе балласта надо смотреть на тип
лампы.
Ниже рассмотрены основные типы и параметры балласта. Данный
раздел не является исчерпывающим описанием устройств работы балластов и другой
регулирующей аппаратуры и предназначена для того, чтобы дать общее представление
о схемах включения ламп.
| назад к оглавлению |
Схема подключения, запуск
Пускорегулирующий аппарат подключается с одной стороны к источнику питания, с другой – к осветительному элементу. Нужно предусмотреть возможность установки и крепления ЭПРА. Подключение производится в соответствии с полярностью проводов. Если планируется установить две лампы через ПРА, используется вариант параллельного соединения.
Схема будет выглядеть следующим образом:
Поджиг и поддержание функционирования лампы осуществляется в три этапа: прогрев электродов, появление излучения в результате высоковольтного импульса, поддержание горения осуществляется посредством постоянной подачи напряжения небольшой величины.
Определение поломки и ремонтные работы
Если наблюдаются проблемы в работе газоразрядных ламп (мерцание, отсутствие свечения), можно самостоятельно сделать ремонт. Но сначала необходимо понять, в чем заключается проблема: в балласте или осветительном элементе. Чтобы проверить работоспособность ЭПРА, из светильников удаляется линейная лампочка, электроды замыкаются, и подсоединяется обычная лампа накаливания. Если она загорелась, проблема не в пускорегулирующем аппарате.
В противном же случае нужно искать причину поломки внутри балласта. Чтобы определить неисправность люминесцентных светильников, необходимо «прозвонить» все элементы по очереди. Начинать следует с предохранителя. Если один из узлов схемы вышел из строя, необходимо заменить его аналогом. Параметры можно увидеть на сгоревшем элементе. Ремонт балласта для газоразрядных ламп предполагает необходимость использования навыков владения паяльником.
https://youtube.com/watch?v=k9Jo5f3tnAA
Если с предохранителем все в порядке, далее следует проверить на исправность конденсатор и диоды, которые установлены в непосредственной близости к нему. Напряжение конденсатора не должно быть ниже определенного порога (для разных элементов эта величина разнится). Если все элементы ПРА в рабочем состоянии, без видимых повреждений и прозвон также ничего не дал, осталось проверить обмотку дросселя.
В некоторых случаях проще купить новую лампу. Это целесообразно сделать в случае, когда стоимость отдельных элементов выше ожидаемого предела или при отсутствии достаточных навыков в процессе пайки.
Ремонт компактных люминесцентных ламп выполняется по сходному принципу: сначала разбирается корпус; проверяются нити накала, определяется причина поломки на плате ПРА. Часто встречаются ситуации, когда балласт полностью исправен, а нити накаливания перегорели. Починку лампы в этом случае произвести сложно. Если в доме имеется еще один сломанный источник света сходной модели, но с неповрежденным телом накала, можно совместить два изделия в одно.
Таким образом, ЭПРА представляет группу усовершенствованных аппаратов, обеспечивающих эффективную работу люминесцентных ламп. Если было замечено мерцание источника света или он и вовсе не включается, проверка балласта и его последующий ремонт позволят продлить срок службы лампочки.
Способы пуска ЛДС без специализированного ПРА
При выходе из строя лампы дневного света возможны две причины: 1) Из строя вышел стартер. В таком случае достаточно заменить стартер. Эту же операцию следует провести при появлении мерцания лампы. В таком случае при визуальном осмотре на колбе ЛДС нет характерных затемнений. 2) Из строя вышла сама ЛДС. Возможно, перегорела одна из нитей электродов. При визуальном осмотре могут быть заметны потемнения на концах колбы. Здесь можно применить известные схемы запуска для продолжения эксплуатации лампы даже с перегоревшими нитями электродов. Для экстренного запуска лампу дневного света можно подключить без стартера по схеме, приведенной ниже (рис. 4). Здесь роль стартера выполняет пользователь. Контакт S1 замыкается на весь период работы лампы. Кнопка S2 замыкается на 1-2 секунды для зажигания лампы
При размыкании S2 напряжение на ней в момент зажигания будет значительно больше сетевого! Поэтому при работе с такой схемой следует проявлять повышенную осторожность
Рис. 4 Принципиальная схема запуска ЛДС без стартера Если требуется быстро зажечь ЛДС со сгоревшими нитями накала, то необходимо собрать схему (рис. 5).
Рис. 5 Принципиальная схема подключения ЛДС со сгоревшей нитью накала Для дросселя 7-11 Вт и лампы 20 Вт номинал С1 – 1 мкФ с напряжением 630 В. Конденсаторы с меньшим номиналом использовать не стоит. Автоматические схемы запуска ЛДС без дросселя предполагают использование в качестве ограничителя тока обыкновенной лампы накаливания. Такие схемы, как правило, являются умножителями и питают ЛДС постоянным током, что вызывает ускоренный износ одного из электродов. Однако подчеркнём, что такие схемы позволяют некоторое время запускать даже ЛДС со сгоревшими нитями электродов. Типовая схема подключения люминесцентной лампы без дросселя приведена на рис. 6.
Рис. 6. Структурная схема подключения ЛДС без дросселя
Рис. 7 Напряжение на ЛДС подключенной по схеме (рис. 6) до момента пуска Как видим на рис. 7 напряжение на лампе в момент пуска доходит до уровня 700 В примерно за 25 мс. Вместо лампы накаливания HL1 можно использовать дроссель. Конденсаторы в схеме рис. 6 следует выбирать в пределах 1÷20 мкФ с напряжением не меньше 1000В. Диоды должны быть рассчитаны на обратное напряжение 1000В и ток от 0,5 до 10 А в зависимости от мощности лампы. Для лампы мощностью 40 Вт будет достаточно диодов, рассчитанных на ток 1. Ещё один вариант схемы запуска показан на рис 8.
Рис. 8 Принципиальная схема умножителя с двумя диодами Параметры конденсаторов и диодов в схеме на рис. 8 аналогичны схеме на рис. 6. Один из вариантов использования низковольтного источника питания приведен на рис. 9. На основе такой схемы (рис. 9) можно собрать беспроводную лампу дневного света на аккумуляторе.
Рис. 9 Принципиальная схема подключения ЛДС от низковольтного источника питания Для вышеприведенной схемы необходимо намотать трансформатор с тремя обмотками на одном сердечнике (кольце). Как правило, первой наматывают первичную обмотку, затем главную вторичную (на схеме обозначена, как III). Для транзистора необходимо предусмотреть охлаждение.
Классическая схема c использованием электромагнитного балласта
Совокупность дросселя и стартера также называют электромагнитным балластом. Схематически такой вид подключения можно представить в виде нижерасположенного рисунка.
Для увеличения коэффициента полезного действия,a также уменьшения реактивных нагрузок в схему вводятся два конденсатора – они обозначены С1 и С2.
- Обозначение LL1- дроссель, иногда его называют балластником.
- Обозначение Е1 – стартер, как правило он представляет собой небольшую лампочку тлеющего разряда c одним подвижным биметаллическим электродом.
Изначально, до подачи тока эти контакты разомкнуты, поэтому ток в схеме напрямую на лампочку не подается, а нагревает биметаллическую пластину, которая нагреваясь выгибается и замыкает контакт. В результате возрастает ток, нагревающий нити нагрева в люминесцентной лампе, а самом стартере ток уменьшается и электроды размыкаются. В балласте начинается процесс самоиндукции, приводящий к созданию высокого импульса напряжения, обеспечивающего образование заряженных частиц, которые взаимодействуя с люминофором покрытия, обеспечивают возникновение светового излучения.
Такие схемы с использованием балласта имеют ряд достоинств:
- небольшая стоимость требуемого оборудования;
- простота в использовании.
К недостаткам таких схем можно отнести:
- «мерцающий» характер светового излучения;
- значительный вес и крупные габариты дросселя;
- долгое зажигание люминесцентной лампы;
- гудение работающего дросселя;
- почти 15% потерь энергии.
- невозможно использовать совместно с устройствами, которые плавно регулируют яркость освещения;
- на холоде включение значительно замедляется.
Дроссель выбирают строго в соответствии c инструкцией к конкретному виду люминесцентных ламп. Это обеспечит полноценное выполнение им своих функций:
- ограничивать в требуемых значениях величину тока при замыкании электродов;
- генерировать достаточное для пробоя газовой среды в колбе лампы напряжение;
- обеспечивать поддержку горения разряда на стабильном постоянном уровне.
Несоответствие выбора приведет к преждевременному износу ламп. Как правило, дроссели имеют ту же мощность, что и лампа.
Среди наиболее распространенных неисправностей светильников, в которых используют люминесцентные лампы, можно выделить такие:
- отказ дроселля, внешне это появляется в почернении обмотки, в оплавлении контактов: проверить его работоспособность можно самостоятельно, для этого понадобится омметр – сопротивление исправного балласта составляет порядка сорока Ом, если омметр показывает менее тридцати Ом – дроссель подлежит замене;
- отказ стартера – в этом случае лампа начинает светиться только по краям, начинается мигание, иногда лампочка стартера светится, нол сам светильник не зажигается, устранить неисправность можно только заменой стартера;
- иногда все детали схемы исправны, но светильник не включается, как правило, причиной является потеря контактов в ламподержателях: в некачественных светильниках они изготавливаются из некачественных материалов и поэтому плавятся – устранить такую неисправность можно только заменой гнезд ламподержателей;
- лампа мигает по типу стробоскопа, по краям колбы наблюдается почернение, свечение очень слабое – устранение неисправности замена лампы.
Принцип работы дросселя.
Основное, что делает дроссель – это производит сдвиг фазы переменного тока в момент перехода через ноль. За счет этого поддерживается тлеющий разряд в колбе газоразрядной лампы. Для ограничения тока, проходящего через электроды лампы выбран дроссель так как он имеет реактивное сопротивление. Кроме того, любая катушка индуктивности может накапливать энергию.
Для зажигания тлеющего разряда необходим импульс электрического тока, это тоже обеспечивается дросселем.
При подаче питания на схему происходит следующее:
- Ток идет по схеме через каушку, электроды лампы и стартер. Он сравнительно не велик, не более 50 мА.
- В колбе стартера происходит ионизация газа, температура растет.
- Биметаллические контакты замыкаются, сила тока возрастает до 600 мА. Дальнейший ток ограничивается дросселем
- Этого тока вполне достаточно для разогрева электродов лампы EL
- В лампе EL1 начинает протекать тлеющий разряд, образуется ультрафиолетовое излучение.
- Люминофорное покрытие под действием образовавшегося ультрафиолета начинает испускать свет с видимой длиной волны.
Важно помнить, что параметры лампы и дросселя коррелируют. Обычно самостоятельное изготовление дросселя лишено смысла
Сейчас на рынке очень много различной пуско-регулирующей аппаратуры. Дополнительно дроссель снижает помехи и сглаживает пульсации.
Схемы подключения
Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.
ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.
Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.
Подключение ЭПРА к четырем лампам
Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.
Схема подключения ЭПРА 4х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-418-EA3)
Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)
Схема подключения ЭПРА 2х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-218-EA3)
Во всех случаях выключатель рекомендовано ставить именно на фазовый провод. При наличии нуля потенциал может сохраняться. Об этом будет говорить слабое мерцание ламп в выключенном положении. С рабочими, но дешевыми ЭПРА иногда тоже наблюдается такое явление. Возможно, что причина в том, что с электролитического конденсатора не ушел полностью заряд. В этом случая поможет простая доработка: достаточно зашунтировать электролитический конденсатор резистором на сотню килоом.
Схема включения люминисцентной лампы без подогрева электродов (instant start)
|
|
Эта схема стала использоваться в последнее время. В ней Отличительной внешней особенностью подобных ламп и балласта Достоинством такой схемы включения является меньшее потребление |
Что такое дроссель и для чего он нужен.
Люминесцентные лампы, которые являются представителями типа газоразрядных ламп, невозможно зажечь как обычные лампы накаливания, просто подключив к ним напряжение питающей сети. Просто не произойдет ничего. Чтобы выполнить зажигание такой лампы необходима специальная схема или электронный пускорегулирующий аппарат.
В случае применения простейшей схемы для запуска тлеющего разряда в колбе газоразрядной лампы потребуется стартер и дроссель. Со стартером все понятно. Он требуется только для запуска, после чего он отключается. В работе всегда участвует дроссель. Его задача ограничивать ток, протекающий через лампы. Может показаться, что достаточно резистора. Он и меньшие размеры имеет. Теоретически, в цепи на переменном токе можно ограничивать ток резистором, конденсатором, катушкой индуктивности. Но в отличие от резистора, она обладает реактивным сопротивлением. И это делает его наиболее уместным вариантом, для его использования в качестве балластного элемента. В схеме он подключается последовательно с лампой.
Благодаря реактивному сопротивлению и выполняется защита от лавинообразного нарастания тока.
Классификация и разновидности дросселей.
В разных схемах дроссели могут выполнять разные функции. Допустим в схеме осветителя на люминесцентной лампе у него одни задачи, в электронике при помощи катушки можно, допустим, произвести развязку разночастотных электронных схем, или использовать в LC-фильтре. Это и определяет классификацию.
Вид дросселя зависит от его назначения в каждой конкретной схеме. Это могут быть фильтрующие, сглаживающие, сетевые, моторные, особого назначения. В любом случае, их объединяет общее свойство: высокое сопротивление по переменному току и низкое – по постоянному. Этим можно добиться снижения электромагнитных помех и наводок. В однофазных цепях катушку индуктивности можно применить в качестве ограничителя (предохранителя) от бросков напряжения. Функцию сглаживания дроссель выполняет в фильтрах выпрямителей. Обычно применяется LC-фильтр.
Схема включения люминисцентной лампы со стартером (preheat start)
Традиционная схема, используемая очень давно, в случае
когда напряжение сети достаточно для зажигания лампы. В ней используется балласт,
представляющий собой большое индуктивное сопротивление — дроссель, и стартер —
маленькая неоновая лампа, служащая для предварительного подогрева электродов лампы.
Параллельно неоновой лампе в стартере стоит конденсатор для уменьшения радиопомех.
Также в схему может включатся и конденсатор для улучшения коэффициента мощности.
|
При включении лампы в сеть, вначале, возникает разряд Балласт используется только для ограничения тока. Параметры |
Определить параметры индуктивного балласта можно очень
несложно пользуясь правилами расчета цепей перменного тока. Для примера рассмотрим
лампу мощностью 40Вт (F40T12) длиной 48″ (122 см), включенную в сеть напряжением
230В
Рабочий ток лампы составляет около 0.43A. Коэффициент
мощности лампы равен примерно 0.9 (в принципе, можно считать лампу активной нагрузкой).
Напряжение на лампе равно: 40Вт/(0.43А*0.9)=102В. Активная составляющая напряжения
равна: 102В*0.9=92В, реактивная равна 102В*sqrt(1-0.9^2)=44В.
Потери мощности в балласте составляют 9-10Вт. Отсюда, суммарный коэффициент мощности
равен: (40Вт+10Вт)/(230В*0.43A)=0.51 (сюда явно просится корректирующий конденсатор).
Активная составляющая падения напряжения на балласте равна: 230В*0.51-102В=15В,
реактивная составляющая 230В*sqrt(1-0.51^2)-44В=154В. Активное сопротивление балласта
равно 15В/0.43А=35 Ом, реактивное 154В/0.43=358 Ом. Индуктивность балласта на
частоте 50Гц равна 358/(2*31.4*50)=1.1Гн
Аналогичный расчет для лампы мощностью 30Вт (F30T12) длиной
36″ (91 см), у которой рабочий ток 0.37А, дает параметры балласта — активное
сопротивление равно 59 Ом, реактивное 450 Ом. Суммарный коэффициент мощности равен
0.45. Индуктивность балласта 1.4Гн
Отсюда, вообщем-то понятно, что произойдет если использовать
балласт для 40Вт лампы в схеме с 30Вт лампой — ток будет превышать номинальное
значение, что приведет к более быстрому выходу лампы из строя. И наоборот, использование
балласта от менее мощной лампы в схеме с более мощной лампой приведет к ограничению
тока и пониженной светоотдачей.
Для улучшения коэффициента мощности можно использовать
конденсатор. Например, в первом примере, для лампы 40Вт, конденсатор, включенный
параллельно, рассчитывается следующим образом. Ток через конденсатор 0.43А*sqrt(1-0.51^2)=0.37A,
реактивное сопротивление конденсатора равно 230В/0.37А=622Ом, емкость для сети
50Гц равняется: 1/(2*3.14*50*622)=5.1мкФ. Конденсатор должен быть на 250В. Его
можно включить и последовательно (рассчитывается аналогично), но при этом надо
использовать конденсатор на 450В.
| назад к оглавлению |
Принцип работы электронного балласта
Действие электронных пускорегулирующих баластников напрямую связано с принципом работы самой люминесцентной лампы. Основным этапом считается ее пуск, при котором должны соблюдаться определенные условия. В первую очередь, осуществляется разогрев обеих нитей накала, после чего на них поступает высокое напряжение, порядка 600 вольт. Значение зажигающего напряжения находится в прямой зависимости с длиной стеклянной трубки. Чем короче лампа и ниже ее мощность, тем меньше будет требуемое пусковое напряжение.
На начальном этапе происходит выпрямление входного сетевого напряжения до постоянного значения в пределах 260-270 В и его последующее сглаживание при помощи электролитического конденсатора С1. Это хорошо видно на представленной схеме.
Затем начинается работа двухтактного полумостового преобразователя, состоящего из двух высоковольтных биполярных транзисторов со структурой п-р-п. Данные транзисторы выполняют функцию ключей, а вся схема осуществляет преобразование постоянного напряжения 260-270 В, в напряжение с высокой частотой до 38 кГц. За счет этот как раз и снижаются размеры и вес устройства.
Схема электронного балласта включает в себя трансформатор, выполняющий одновременно функции нагрузки и управления. Из его трех обмоток, две четырехвитковые являются управляющими, а одна двухвитковая – рабочей. Рабочая обмотка, включенная в цепь, создает необходимую нагрузку для преобразователя.
Изначально преобразователь запускается с помощью симметричного динистора, открывающегося в случае превышения напряжением порога срабатывания в местах подключения. Находясь в открытом состоянии, он посылает импульс на транзисторную базу, что приводит к запуску преобразователя. Конденсатор, находящийся в резонансной цепи и подключенный непосредственно к лампе, обеспечивает падение напряжения до уровня, при котором зажигается лампа.
Таким образом, с помощью максимального тока происходит разогрев обеих нитей накаливания, а непосредственное зажигание лампы происходит за счет высокого резонансного напряжения на конденсаторе. В зажженной лампе сопротивление уменьшается, однако сохраняющийся резонанс напряжений обеспечивает ее дальнейшее горение. Ограничение тока происходит за счет индуктивности дросселя. Несмотря на столь подробное описание, на зажигание люминесцентной лампы фактически требуется менее 1 секунды.
Принцип работы пускателя
Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:
- Первоначальный прогрев электродов. В электронном баласте это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
- Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
- Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.
В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.
Плюсы и минусы.
Подводя итоги, можно сказать, что, как и любое электронное изделие, электронный пускатель обладает достоинствами и недостатками.
Плюсы
- Больший срок эксплуатации лл.
- Больший КПД, меньшие потери (как минимум, отсутствует постоянное перемагничивание сердечника дросселя). Экономия до 30 процентов.
- Нет реактивных выбросов в сеть питания. Не создают помехи другой аппаратуре.
- Отсутствие мерцания при пуске и эффекта стробирования при работе.
- Автоматика отключается при выходе лампы из строя.
- Плавный прогрев электродов.
- Стабильный световой поток при скачках напряжения.
- Возможность работы и на постоянном токе (не все модели).
- Имеют защиту от короткого замыкания.
- Отсутствие характерного шума.
- Возможен запуск ламп при низких температурах окружающей среды.
Минусы
- Некачественные, дешевые электронные балласты – недолговечны.
- Главный недостаток – цена (они окупаются со временем).
- Часть моделей не совместимы со светодиодными аналогами люминесцентных ламп.
Схема включения люминисцентной лампы без стартера (rapid start)
Недостатки схемы со стартером (долгое время прогревания
электродов, необходимость замены стартера и т.д.) привели к тому, что появилась
другая схема, где подогрев электродов осуществляется со вторичной обмотки трансформатора,
который одновременно является и индуктивным сопротивлением.
|
|
Отличительной внешней особенностью такого балласта является, Существует много разновидностей такой схемы, Нельзя в такой схеме использовать лампу, предназначенную для |
|
Рисунок показывает внутренний вид такого балласта. Он состоит и дросселя (core and coil), конденсатора для коррекции коэффициента мощности (power capacitor) и термопредохранителя (thermal protector). Внутри корпуса все заливается терморассеиващим материалом (potting material) |
| назад к оглавлению |
