Вопрос 7. Условия зажигания люминесцентной лампы. Резонансная схема зажигания. Схемы зажигания люминесцентных ламп

Устройство и схема включения люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой источник света, создаваемый электрическим разрядом в среде паров ртути и инертного газа. При этом возникает невидимое ультрафиолетовое свечение, действующее на слой люминофора, нанесенный изнутри на стеклянную колбу. Типовая схема включения люминесцентной лампы представляет собой пускорегулирующее устройство с электромагнитным балластом (ЭмПРА).

схема включения люминесцентной лампы

Устройство и описание ЛЛ

Колба большинства ламп всегда имела цилиндрическую форму, но сейчас она может быть в виде сложной фигуры. На торцах в нее вмонтированы электроды, конструктивно похожие на некоторые спирали ламп накаливания, изготовленные из вольфрама. Они подпаяны к расположенным снаружи штырькам, на которые подается напряжение.

Газовая электропроводная среда внутри ЛЛ имеет отрицательное сопротивление. Оно проявляется в снижении напряжения между противоположными электродами при росте тока, который необходимо ограничивать. Схема включения люминесцентной лампы содержит балластник (дроссель), основное назначение которого - создание большого импульса напряжения для ее зажигания. Кроме него в ЭмПРА входит стартер - лампа тлеющего разряда с размещенными внутри нее двумя электродами в среде инертного газа. Один из них изготовлен из биметаллической пластины. В исходном состоянии электроды разомкнуты. стартерная схема включения люминесцентных ламп

Принцип работы ЛЛ

Стартерная схема включения люминесцентных ламп работает следующим образом.

На схему подается напряжение, но сначала через ЛЛ ток не идет из-за большого сопротивления среды. По спиралям катодов ток проходит и разогревает их. Кроме того, он поступает также на стартер, для которого подаваемого напряжения достаточно, чтобы внутри возник тлеющий разряд.
При разогреве контактов пускателя от проходящего тока биметаллическая пластина замыкается. После этого проводником становится металл, и разряд прекращается.

Биметаллический электрод остывает и размыкает контакт. При этом дроссель выдает импульс высокого напряжения из-за самоиндукции, и ЛЛ зажигается.
Через лампу идет ток, который затем в 2 раза уменьшается, поскольку напряжение на дросселе падает. Его недостаточно для повторного запуска стартера, контакты которого остаются разомкнутыми при горении ЛЛ.

Схема включения двух ламп люминесцентных, установленных в одном светильнике, предусматривает использование для них одного общего дросселя. Они подключаются последовательно, но на каждой лампе установлено по одному параллельному стартеру. схема включения двух ламп люминесцентных

Недостатком светильника является отключение второй лампы, если одна из них вышла из строя.

Важно! С люминесцентными лампами необходимо использовать специальные выключатели. У бюджетных устройств стартовые токи большие, и контакты могут залипать.

Бездроссельное включение люминесцентных ламп: схемы

Несмотря на дешевизну, электромагнитные балласты имеют недостатки. Они и явились причиной создания электронных схем зажигания (ЭПРА).

Как запускается ЛЛ с ЭПРА

Бездроссельное включение люминесцентных ламп производится через электронный блок, в котором формируется последовательное изменение напряжения при их зажигании.

бездроссельное включение люминесцентных ламп

Достоинства электронной схемы запуска:

возможность пуска с любой временной задержкой;
не нужны массивный электромагнитный дроссель и стартер;
отсутствие гудения и моргания ламп;
высокая светоотдача;
легкость и компактность устройства;
больший срок эксплуатации.

Современные электронные балласты обладают компактными размерами и низким потреблением энергии. Их называют драйверами, помещая в цоколь малогабаритной лампы. Бездроссельное включение люминесцентных ламп позволяет использовать обычные стандартные патроны.

Система ЭПРА преобразует сетевое переменное напряжение 220 В в высокочастотное. Сначала разогреваются электроды ЛЛ, а затем подается высокое напряжение. При высокой частоте повышается КПД и полностью исключается мерцание. Схема включения люминесцентной лампы может обеспечивать холодный запуск или с плавным увеличением яркости. В первом случае срок эксплуатации электродов существенно сокращается.

Повышенное напряжение в электронной схеме создается через колебательный контур, приводящий к резонансу и зажиганию лампы. Запуск совершается намного легче, чем в классической схеме с электромагнитным дросселем. Затем также снижается напряжение до необходимого значения удерживания разряда.

бесстартерная схема включения люминесцентных ламп

Выпрямление напряжения осуществляется диодным мостом, после чего оно сглаживается параллельно подключенным конденсатором С1. После подключения к сети сразу заряжается конденсатор С4 и пробивается динистор. Запускается полумостовой генератор на трансформаторе TR1 и транзисторах Т1 и Т2. При достижении частоты 45-50 кГц создается резонанс c помощью последовательного контура С2, С3, L1, подключенного к электродам, и лампа зажигается. В этой схеме также есть дроссель, но с очень малыми габаритами, позволяющими поместить его в цоколь лампы.

ЭПРА имеет автоматическую подстройку под ЛЛ по мере изменения характеристик. Через некоторое время для изношенной лампы требуется повышение напряжения для зажигания. В схеме ЭмПРА она просто не запустится, а электронный балласт подстраивается под изменение характеристик и тем самым позволяет эксплуатировать устройство в благоприятных режимах.

Преимущества современных ЭПРА следующие:

плавное включение;
экономичность работы;
сохранение электродов;
исключение мерцания;
работоспособность при низкой температуре;
компактность;
долговечность.

Недостатками являются более высокая стоимость и сложная схема зажигания.

Применение умножителей напряжения

Способ дает возможность включать ЛЛ без электромагнитного балласта, но применяется преимущественно для продления жизни лампам. Схема включения сгоревших люминесцентных ламп позволяет им проработать еще некоторое время, если мощность не превышает 20-40 Вт. При этом нити накала могут быть как целыми, так и перегоревшими. В обоих случаях выводы каждой нити накала нужно закоротить.

схема включения сгоревших люминесцентных ламп

После выпрямления напряжение удваивается, и лампа загорается моментально. Конденсаторы С1, С2 выбираются под рабочее напряжение 600 В. Их недостаток заключается в больших габаритах. Конденсаторы С3, С4 устанавливают слюдяные на 1000 В.

ЛЛ не предназначена для питания постоянным током. Со временем ртуть скапливается около одного из электродов, и свечение ослабевает. Для его восстановления изменяют полярность, перевернув лампу. Можно установить переключатель, чтобы ее не снимать.

Бесстартерная схема включения люминесцентных ламп

Схема со стартером требует долгого разогрева лампы. Кроме того, его иногда приходится менять. В связи с этим существует другая схема с подогревом электродов через вторичные обмотки трансформатора, который также выполняет функцию балласта.

бесстартерная схема включения люминесцентных ламп

Когда производится включение люминесцентных ламп без стартера, на них должно быть обозначение RS (быстрый старт). Светильник со стартерным запуском здесь не подойдет, поскольку его электроды дольше разогреваются, и спирали быстро перегорят.

Как включить сгоревшую лампу?

Если спирали вышли из строя, ЛЛ можно зажечь без умножителя напряжения, используя обычную схему ЭмПРА. Схема включения перегоревшей люминесцентной лампы незначительно изменяется по сравнению с обычной. Для этого к стартеру последовательно подключают конденсатор, а штырьки электродов замыкают накоротко. После такой небольшой переделки лампа проработает еще какое-то время.

Заключение

Конструкция и схема включения люминесцентной лампы постоянно совершенствуется в сторону экономичности, уменьшения размеров и повышения срока службы. Важно правильно ее эксплуатировать, разбираться во всем многообразии выпускаемых типов и знать эффективные способы подключения.

fb.ru

Вопрос 7. Условия зажигания люминесцентной лампы. Резонансная схема зажигания.

ОТВЕТ:

Напряжение зажигания UЗ – то минимальное напряжение, при котором в лампе возникает электрический разряд, является важнейшей характеристикой РЛ.У ЛЛ напряжение зажигания значительно превосходит напряжение сети.

На напряжение зажигания влияют:

1. Род и давление газа в разрядной трубке.

2. Материал электродов, который должен быть таким, чтобы работа выхода электрона была минимальной. С этой целью спиральные вольфрамовые электроды покрывают оксидной пленкой (плёнкой карбонатов или перекисей щелочноземельных металлов – бария, стронция). В процессе эксплуатации ЛЛ эта плёнка разрушается, и, в конечном счёте, ЛЛ теряет эмиссию.

3. Температура электродов в момент зажигания – чем она выше, тем сильнее термоэлектронная эмиссия, и тем проще зажечь разряд в ЛЛ.;

4. Расстояние между электродами – чем длиннее трубка, тем выше напряжение зажигания. В ЛЛ это расстояние может превышать 1 м. Поэтому разряд между столь удалёнными электродами сразу возникнуть не может. В ЛЛ используют специальные приёмы «приближающие» электроды.

Во-первых, электроды снабжаются усами, между которыми и возникает первичный разряд. Потом этот разряд переходит в разряд между электродом и трубкой и, наконец, после распространения ионизации вдоль всей трубки – в разряд (сначала тлеющий, а потом дуговой) между противоположными электродами.

Во-вторых, используют лампы быстрого зажигания (ЛБЭ). На внешнюю поверхность колбы таких ЛЛ наносится токопроводящая плёнка, соединённая с противоположным электродом через токоограничивающее сопротивление.

5. Диаметр разрядной трубки – в узких трубках напряжение зажигания выше

Резонансная схема зажигания люминесцентных ламп

В схеме (рис. 51) наряду с ЛЛ и балластным дросселем ДрБ используются конденсатор С и резонансный дроссель ДрР.

При подаче напряжения по цепи «сеть – ДрБ – контакт ЛЛ –ДрР – С – контакт ЛЛ – сеть» протекает ток. Параметры последовательно включённых дросселей и конденсатора подобраны таким образом, чтобы выполнялось условие резонанса напряжения:ХLБ + ХLР = ХC ,

где ХLБ, ХLР – индуктивные сопротивления балластного и резонансного дросселей соответственно;

ХC – ёмкостное сопротивление.

Модуль полного сопротивления в последовательной цепи

Z = (R2 + (XL – XC)2)1/2.

При резонансе напряжений Z = R, т.е. сопротивление цепи минимально, а ток в ней максимален. Этот ток способствует интенсивному разогреву электродов ЛЛ.

Кроме того, при резонансе напряжений, как известно, частичные напряжения (т.е. напряжения на индуктивности и на ёмкости) значительно превышают напряжение, поданное в схему. Хотя в этой схеме к ЛЛ подводится не частичное напряжение, а его часть (рис.52), оно, тем не менее, существенно больше сетевого, что и обеспечивает зажигание ЛЛ.

После зажигания ЛЛ условия резонанса нарушаются, напряжение на ЛЛ снижается до рабочего и ток прогрева электродов уменьшается. При горении ЛЛ большой ток через электроды нежелателен, так как он снижает продолжительность горения лампы.

Необходимость использования в схеме двух дросселей объясняется следующим: балластный дроссель нельзя убрать, так как ЛЛ без балласта неработоспособен. Если объединить резонансный дроссель с балластным, то из-за изменения тока через ЛЛ её световой поток существенно уменьшится

studfiles.net

Вопрос 7. Условия зажигания люминесцентной лампы. Резонансная схема зажигания.

ОТВЕТ:

На напряжение зажигания влияют:

1. Род и давление газа в разрядной трубке.

5. Диаметр разрядной трубки – в узких трубках напряжение зажигания выше

Резонансная схема зажигания люминесцентных ламп

В схеме (рис. 51) наряду с ЛЛ и балластным дросселем ДрБ используются конденсатор С и резонансный дроссель ДрР.

где ХLБ, ХLР – индуктивные сопротивления балластного и резонансного дросселей соответственно;

ХC – ёмкостное сопротивление.

Модуль полного сопротивления в последовательной цепи

Z = (R2 + (XL – XC)2)1/2.

studfiles.net

Схемы включения люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА

Схемы включения люминесцентных ламп с электрическими ПРА Для поддержания и стабилизации процесса разряда поочередно с люминесцентной лампой врубается балластное сопротивление в сети переменного тока в виде дросселя либо дросселя и конденсатора. Эти устройства именуют пускорегулирующими аппаратами (ПРА).

Напряжение сети, при котором работает люминесцентная лампа в установившемся режиме, недостаточно для ее зажигания. Для образования газового разряда, т. е. пробоя газового места, нужно повысить эмиссию электронов методом их подготовительного разогрева либо подачи на электроды импульса завышенного напряжения. То и другое обеспечивается при помощи стартера, включенного параллельно лампе.

Схема включения люминесцентной лампы: а - с индуктивным балластом, б - с индуктивно-емкостным балластом

Схема включения люминесцентной лампы: а — с индуктивным балластом, б — с индуктивно-емкостным балластом.

Разглядим как происходит процесс зажигания люминесцентной лампы.

Стартер представляет собой маленькую лампочку тлеющего разряда с неоновым заполнением, имеющую два биметаллических электрода, которые в обычном положении разомкнуты.

люминесценые лампы При подаче напряжения в стартере появляется разряд и биметаллические электроды, изгибаясь, замыкаются накоротко. После их замыкания ток в цепи стартера и электродов, ограниченный только сопротивлением дросселя, растет до двухтрехкратного значения рабочего тока лампы и происходит резвый разогрев электродов люминесцентной лампы. В это время биметаллические электроды стартера, остужаясь, размыкают его цепь.

В момент разрыва цепи стартером в дросселе появляется импульс завышенного напряжения, вследствие которого происходят разряд в газовой среде люминесцентной лампы и ее зажигание. После того как лампа зажглась, напряжение на ней составляет около половины сетевого. Такое напряжение будет и на стартере, но этого оказывается недостаточно для его повторного замыкания. Потому при пылающей лампе стартер разомкнут и в работе схемы не участвует.

Одноламповая стартерная схема включения люминесцентной лампы

Одноламповая стартерная схема включения люминесцентной лампы: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, Ст — стартер, С1 — С3 — конденсаторы.

Конденсатор, включенный параллельно стартеру, и конденсаторы на входе схемы созданы для понижения уровня радиопомех. Конденсатор, включенный параллельно стартеру, не считая того, содействует повышению срока службы стартера и оказывает влияние на процесс зажигания лампы, содействуя значительному понижению импульса напряжения в стартере (с 8000 -12 000 В до 600 — 1500 В) при одновременном увеличении энергии импульса (за счет роста его длительности).

дроссель для включения люминесценой лампы Недочетом описанной стартерной схемы является маленький cos фи, не превосходящий 0,5. Увеличение cos фи достигается или включением конденсатора на вводе, или применением индуктивно-емкостной схемы. Но и в данном случае cos фи 0,9 — 0,92 в итоге наличия высших гармонических составляющих в кривой тока, определяемых специфичностью газового разряда и пускорегулирующей аппаратурой.

В двухламповых светильниках компенсация реактивной мощности достигается при включении одной лампы с индуктивным, а другой с индуктивно-емкостным балластом. В данном случае cos фи = 0,95. Не считая того, такая схема ПРА позволяет сгладить в значимой степени пульсации светового потока люминесценых ламп.

Схема включения люминесцентных ламп с ПРА с расщепленной фазой

Наибольшее распространение для включения люминесцентных ламп мощностью 40 и 80 Вт получила у нас двухламповая импульсная схема стартерного зажигания с применением балластных возмещенных устройств 2УБК-40/220 и 2УБК-80/220, работающих по схеме «расщепленной фазы». Они представляют собой комплектные электронные аппараты с дросселями, конденсаторами и разрядными сопротивлениями.

Поочередно с одной из ламп врубается только дроссель-индуктивное сопротивление, что делает отставание тока по фазе от приложенного напряжения. Поочередно со 2-ой лампой, кроме дросселя, врубается конденсатор, емкостное сопротивление которого больше индуктивного сопротивления дросселя приблизительно в 2 раза, создающий опережение тока, в итоге чего суммарный коэффициент мощности комплекта выходит порядка 0,9 -0,95.

Не считая того, включение поочередно с дросселем одной из 2-ух ламп специально подобранного конденсатора обеспечивает таковой сдвиг фаз меж токами первой и 2-ой ламп, при котором глубина колебаний суммарного светового потока 2-ух ламп будет значительно уменьшена.

Для роста тока обогрева электродов поочередно с емкостью врубается компенсирующая катушка, которая отключается стартером.

Монтажная схема включения двухлампового стартерного аппарата 2УБК

Монтажная схема включения двухлампового стартерного аппарата 2УБК: Л — люминесцентная лампа, Ст- стартер, С — конденсатор, r — разрядное сопротивление. Корпус ПРА 2УБК показан пунктиром.

схема включения люминесценой лампы

Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп

Недочеты стартерных схем включения (значимый шум, создаваемый ПРА при работе, возгораемость при аварийных режимах и др.), также низкое качество выпускаемых стартеров привели к напористым поискам бесстартерных экономически целесообразных оптимальных ПРА с тем, чтоб сначала применить их в установках, где довольно ординарны и дешевы.

Для надежной работы бесстартерных схем которых рекомендуется использовать лампы с нанесенной на пробирки токопроводящей полосой.

Наибольшее распространение получили трансформаторные схемы резвого запуска люминесцентных ламп в каких в качестве балластного сопротивления употребляется дроссель, а подготовительный обогрев катодов осуществляется накальным трансформатором или автотрансформатором.

Бесстартерные одноламповая и двухламповая схемы включения люминесцентных ламп: Л - люминесцентная лампа, Д - дроссель, НТ - накальный трансформатор

Бесстартерные одноламповая и двухламповая схемы включения люминесцентных ламп: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, НТ — накальный трансформатор

В текущее время расчетами установлено, что стартерные схемы для внутреннего освещения более экономны, и потому они имеют преимущественное распространение. В стартерных схемах энергопотери составляют приблизительно 20 — 25%, в бесстартерных — 35%

В ближайшее время схемы включения люминесцентных ламп с электрическими ПРА равномерно вытесняются схемами с более многофункциональными и экономными электрическими пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА).

elektrica.info

Схемы включения люминесцентных ламп со стартерами

Одноламповые схемы включения

Простейшая стартерная схема включения приведена на рис. 1. Основные элементы этой схемы: стартер, включенный параллельно лампе, и дроссель, соединенный последовательно с ней.

Схема детекторного приемника с одноламповым усилителем низкой частоты.

Стартер представляет собой небольшую газоразрядную лампу тлеющего разряда (рис. 2).

Стеклянная колба наполняется инертным газом (неон или смесь гелий-водород) и помещается в металлический или пластмассовый корпус, на верхней крышке которого имеется смотровое окно.

В некоторых конструкциях стартеров смотровое окно отсутствует. Стартер имеет 2 электрода. Различают несимметричную и симметричную конструкции стартеров. В несимметричных стартерах 1 электрод неподвижный, а 2-ой - подвижный, изготовлен из биметалла.

Рисунок 1. Простейшая стартерная схема включения.

В настоящее время наибольшее распространение получила симметричная конструкция стартеров, у которых оба электрода изготовляются из биметалла. Эта конструкция имеет ряд преимуществ по сравнению с несимметричной.

Напряжение зажигания в стартере тлеющего разряда выбирается таким образом, чтобы оно было меньше номинального напряжения сети, но больше рабочего напряжения, устанавливающегося на люминесцентной лампе при ее горении.

При включении схемы (рис. 1) на напряжение сети оно полностью окажется приложенным к стартеру. Электроды стартера разомкнуты, и в нем возникает тлеющий разряд. В цепи будет проходить небольшой ток (20—50 мА). Этот ток нагревает биметаллические электроды, и они, изгибаясь, замкнут цепь, и тлеющий разряд в стартере прекратится. Через дроссель ипоследовательно соединенные катоды начнет проходить ток, который будет подогревать катоды ламп. Величина этого тока определяется индуктивным сопротивлением дросселя, выбираемым таким образом, чтобы ток предварительного подогрева катодов в 1,5—2,1 раза превышал номинальный ток лампы. Длительность предварительного подогрева катодов определяется временем, в течение которого электроды стартера остаются замкнутыми. Когда электроды стартера замкнуты, они остывают, и по прошествии определенного промежутка времени, называемого временем контактирования, электроды размыкаются. Так как дроссель обладает большой индуктивностыо, то в момент размыкания электродов стартера в дросселе возникает большой импульс напряжения, зажигающий лампу.

Рисунок 2. Стартеры тлеющего разряда.

После зажигания лампы в цепи установится ток, равный номинальному рабочему току лампы. Этот ток обусловит такое падение напряжения на дросселе, что напряжение на лампе станет примерно равным половине номинального напряжения сети. Так как стартер включен параллельно лампе, то напряжение на нем будет равно напряжению на лампе и в связи с тем, что оно недостаточно для зажигания тлеющего разряда в стартере, его электроды останутся разомкнутыми при горении лампы.

Возможность зажигания лампы зависит от длительности предварительного подогрева катодов и величины тока, проходящего через лампу в момент размыкания электродов стартера. Если разрыв цепи произойдет при малом значении тока, то величина индуктированной в дросселе э. д. с. и, следовательно, приложенного к лампе напряжения может оказаться недостаточной для ее зажигания, и лампа не зажжется. Поэтому, если при первой попытке стартер не зажжет лампу, он сразу же автоматически будет повторять описанный процесс до тех пор, пока не произойдет зажигание лампы. Параллельно электродам стартера включен конденсатор емкостью 0,003—0,1 мкф. Этот конденсатор обычно размещается в корпусе стартера.

Конденсатор выполняет 2 функции: снижает уровень радиопомех, возникающих при контактировании электродов стартера и создаваемых лампой; с другой стороны, этот конденсатор оказывает влияние на процессы зажигания лампы. Конденсатор уменьшает величину импульса напряжения, образуемого в момент размыкания электродов стартера, и увеличивает его длительность. При отсутствии конденсатора напряжение на лампе очень быстро возрастает, достигая нескольких тысяч вольт, но продолжительность его действия очень небольшая. В этих условиях резко снижается надежность зажигания ламп. Кроме того, включение конденсатора параллельно электродам стартера уменьшает вероятность сваривания или, как говорят, залипания электродов, получающегося в результате образования электрической дуги в момент размыкания электродов. Конденсатор способствует быстрому гашению дуги.

Рисунок 3. Схема компенсирующей катушки.

Применение конденсаторов в стартёре не обеспечивает полного подавления радиопомех, создаваемых люминесцентной лампой. Поэтому необходимо дополнительно на входе схемы (рис. 1) установить 2 конденсатора емкостью не менее 0,008 мкф каждый, соединенных последовательно, и среднюю точку заземлить.

Одним из рекомендуемых способов снижения уровня радиопомех является применение дросселей с симметрированной обмоткой (рис. 1). Обмотка дросселя разделена на 2 совершенно одинаковые части, имеющие равное число витков, намотанных на один общий сердечник. Каждая часть дросселя соединена последовательно с одним из катодов лампы. При включении такого дросселя с лампой оба ее катода работают в одинаковых условиях, что снижает уровень радиопомех. В настоящее время, как правило, выпускаемые промышленностью дроссели изготовляются с симметрированными обмотками. В схеме на рис. 1 из-за наличия дросселя ток через лампу и напряжение сети не будут совпадать по фазе, т. е. они не будут одновременно достигать своих нулевых и максимальных значений. Как известно из теории переменного тока, в этом случае ток будет отставать по фазе от напряжения сети на некоторый угол, величин которого определяется соотношением индуктивного сопротивления дросселя и активного сопротивления всей сети. Такие схемы называются отстающими.

В ряде случаев использования люминесцентных лам, требуется создавать такие условия, когда ток через лампу опережал бы по фазе напряжение сети. Такие схемы называются опережающими. Для выполнения этого условия последовательно с дросселем включается конденсатор, емкость которого рассчитывается таким образом, чтобы его емкостное сопротивление было больше индуктивного сопротивления дросселя.

В опережающем балласте в период зажигания лампы ток предварительного подогрева катодов имеет недостаточную величину. Для устранения этого явления необходимо на время зажигания лампы увеличить ток предварительного подогрева, что можно сделать, если частично компенсировать емкость индуктивностью. В цепь стартера включается дополнительная индуктивность в виде компенсирующей катушки (рис. 3). При замыкании электродов стартера эта компенсирующая катушка включается последовательно с дросселем и конденсатором, общая индуктивность схемы возрастает, а вместе с ней увеличивается ток предварительного подогрева. После размыкания электродов стартера компенсирующая катушка отключается, и в рабочем режиме лампы она не участвует. Индуктивность дополнительной катушки компенсирует емкость конденсатора, установленного в стартере. Поэтому в схему вводится дополнительный конденсатор емкостью не менее 0,008 мкф, включаемый параллельно лампе и выполняющий в этом случае роль помехоподавляющего конденсатора.

Схемы подключения двух люминесцентных ламп.

Один из недостатков рассмотренных схем — низкий коэффициент мощности. Он составляет величину 0,5—0,6. Пускорегулирующие аппараты (ПРА), выполненные на основе этих схем, относятся к группе так называемых некомпенсированных аппаратов. При использовании таких аппаратов, согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), для повышения низкого коэффициента мощности необходимо предусматривать групповую компенсацию коэффициента мощности, обеспечивающую доведение его для всей осветительной установки до величины 0,9-0,95.

При невозможности или экономической неэффективности применения групповой компенсации коэффициента мощности используют схемы, в которых дополнительно параллельно лампе включается конденсатор достаточной емкости, выбранный таким образом, чтобы коэффициент мощности схемы повысился до величины 0,85–0,90 (рис. 1). ПРА, изготовленный по этой схеме, называют компенсированным. Расчеты показывают, что при напряжении 127 в для ламп мощностью 15 и 20 вт конденсатор должен иметь емкость 3,5-4 мкф, для ламп мощностью 30 и 40 Вт при напряжении 220 В емкость конденсатора составляет 3-5 мкф.

Основной недостаток стартерных схем зажигания — их низкая надежность, которая обусловлена, ненадежностью работы стартера. Надежная работа стартера также зависит от уровня напряжения в питающей сети. Со снижением напряжения в питающей сети увеличивается время, необходимое для разогрева биметаллических электродов, а при уменьшении напряжения более чем на 20% номинального стартер вообще не обеспечивает контактирования электродов, и лампа не будет зажигаться. Значит, с уменьшением напряжения в питающей сети время зажигания лампы увеличивается.

http://fazaa.ru/youtu.be/PeerFUxDrz4

У люминесцентной лампы по мере старения наблюдается увеличение ее рабочего напряжения, а у стартера, наоборот, с ростом срока службы напряжение зажигания тлеющего разряда уменьшается. В результат этого возможно, что при горящей лампе стартер начнет срабатывать и лампа гаснет. При размыкании электродов стартера лампа вновь загорается и наблюдается мигание лампы. Такое мигание лампы, помимо вызываемой им неприятного зрительного ощущения, может привести к перегреву дросселя, выходу его из строя и порче лампы. Подобные же явления могут иметь место при использовании старых стартеров в сети с пониженным» уровнем напряжения. При появлении миганий лампе необходимо заменить стартер на новый.

Стартеры имеют значительные разбросы времени контактирования электродов, и оно очень часто недостаточно для надежного предварительного подогрева катодов ламп. В результате стартер зажигает лампу после нескольких промежуточных попыток, что увеличивает длительность переходных процессов, снижающих срок службы ламп.

Общий недостаток всех одноламповых схем - невозможность уменьшить создаваемую одной люминесцентной лампой пульсацию светового потока. Поэтому такие схемы можно применять в помещениях, где устанавливается несколько ламп, а в случае их использования для группы ламп рекомендуется с целью уменьшения пульсации светового потока лампы включать в различные фазы трехфазной цепи. Необходимо стремиться к тому, чтобы освещенность в каждой точке создавалась не менее чем от 2-3 ламп, включенных в разные фазы сети.

Двухламповые схемы включения

Применение двухламповых схем включения дает возможность уменьшить пульсацию суммарного светового потока, так как пульсации каждой лампы происходят не одновременно, а с некоторым сдвигом по времени. Поэтому суммарный световой поток 2-х ламп никогда не будет равен 0, а колеблется около некоторого среднего значения с частотой, меньшей, чем при одной лампе. Кроме того, эти схемы обеспечивают высокий коэффициент мощности комплекта лампа-ПРА

Рисунок 4. Схема с расщепленной фазой

Наибольшее распространение получила двухламповая схема, называемая часто схемой с расщепленной фазой (рис. 4). Схема состоит из 2-х элементов-ветвей, отстающей и опережающей. В 1-ой ветви ток отстает по фазе от напряжения на угол 60°, а во 2-ой - опережает на угол 60°. Благодаря этому ток во внешней цепи будет почти совпадать по фазе с напряжением, и коэффициент мощности всей схемы составит величину 0,9-0,95. Эту схему можно отнести к группе компенсированных, и по сравнению с одноламповой некомпенсированной схемой она обладает тем преимуществом, что не требуется принимать дополнительных мер для повышения коэффициента мощности.

При изготовлении ПРА по этой схеме общий расход конструкционных материалов меньше, чем для одноламповых аппаратов. В настоящее время выпускается большое количество различных типов аппаратов, выполненных по этой схеме.

Схема последовательного включения люминесцентных ламп.

Последовательное включение люминесцентных ламп, в некоторых практических случаях может возникнуть необходимость в последовательном включении люминесцентных ламп: например, потребуется включить в сеть с напряжением 220 В две лампы мощностью 15 или 20 Вт, имеющие рабочее напряжение порядка 60 В.

Для последовательного включения должны быть взяты 2 одинаковые по мощности лампы. Не рекомендуется включать последовательно лампы разной мощности, так как рабочий ток у таких ламп неодинаков по величине. В качеств балластного сопротивления может быть использован стандартный дроссель, рассчитанный на суммарную мощность последовательно включаемых ламп.

В схеме на рис. 5а стартеры должны быть взяты на половину напряжения сети, т. е. для сети 220 В стартер выбирается на напряжение 127 В. Недостаток этой схемы — при несимметричной конструкции стартера возможны случаи их неодновременной работы, что может привести к холодным зажиганиям ламп.

В схеме на рис. 56 предварительный подогрев 2-х катодов ламп осуществляется специальным накальным трансформатором, отключаемым стартером после размыкания его электродов. В этой схеме используете 1 стартер, рассчитанный на номинальное напряжение сети.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Схема подключения и принципы работы люминесцентных ламп.

Среди всех источников искусственного света самыми распространенными сегодня являются люминесцентные лампы. Благодаря тому что они в 5-7 раз экономичнее ламп накаливания и гораздо дешевле самых сверхэффективных на сегодня- светодиодных.

Люминесцентные лампы сегодня можно встретить на каждом шагу. Они используются преимущественно для освещения в магазинах, супермаркетах, учебных заведениях, общественных зданиях, а после появления компактных вариантов, подходящих под обычные патроны E27 и E14 домашних светильников и люстр, люминесцентные лампы стали широко применяться для освещения в многоквартирных квартирах и частных домах.

Принцип работы.

работа люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа — это газоразрядный источник света, внутри стрелянной трубы протекает электрический разряд между двумя спиралями (катодом и анодом), расположенными с обоих сторон. Пары ртути под воздействием электрического разряда излучают невидимое для наших глаз ультрафиолетовое излучение, которое затем преобразовывается в видимый свет при помощи нанесенного по внутренней поверхности лампы люминофора, состоящего из смеси фосфора с другими элементами.

Схема подключения с применением электромагнитный балласта или ЭмПРА.

электромагнитный балласт ЭмПРА — это сокращенная аббревиатура- Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат. Часто называемый, как дроссель. Его мощность должна соответствовать общей мощности подключаемым к нему лампам.Это довольно старая (активно применяемая еще в советское время) простая стартерная схема подключения к электросети люминесцентной лампы дневного света.

Стартер — это миниатюрная лампочка с неоновым наполнением с двумя биметаллическими электродами внутри, которые разомкнуты в нормальном положении.

Схема работы люминисцентной лампы Принцип работы: при включении электропитания в стартере возникает разряд и замыкаются накоротко биметаллические электроды, после чего ток в цепи электродов и стартера ограничивается только внутренним сопротивлением дросселя, в результате чего возрастает почти в три раза больше рабочий ток в лампе и моментально разогреваются электроды люминесцентной лампы. Одновременно с этим остывают биметаллические контакты стартера и цепь размыкается.В этот момент разрыва дроссель, благодаря самоиндукции создает запускающий высоковольтный импульс (до 1 кВольта), который приводит к разряду в газовой среде и зажигается лампа. После этого напряжение на ней будет равняться половине от сетевого, которого будет недостаточно для повторного замыкания электродов стартера.Если лампа светит стартер не будет участвовать в схеме работы и его контакты всегда будут разомкнуты.

Часто встречается последовательная схема включения 2 ламп, для работы в которой применяются стартеры на 127 Вольт, но они не будут работать в одноламповой схеме, для которой понадобятся стартеры на 220 Вольт!

схема подключения 2 ламп

Недостатки схемы ПРА:

По сравнению со схемой с электронным балластом на 10-15 % больший расход электроэнергии.
Долгий запуск не менее 1 до 3 секунд (зависимость от износа лампы).
Звук от гудения пластин дросселя, возрастающий со временем.
Стробоскопический эффект мерцания лампы, что негативно влияет на зрение, при чем детали станков, вращающихся синхронно с частотой сети- кажутся неподвижными.
Неработоспособность при низких температурах окружающей среды. Например, зимой в неотапливаемом гараже.

Схема подключения с применением электронного балласта или ЭПРА.

Электронный Пускорегулирующий Аппарат (сокращенно- ЭПРА) в отличии от электромагнитного- подает на лампы напряжение не сетевой частоты, а высокочастотное от 25 до 133 кГц. А это полностью исключает возможность появления заметного для глаз мигания ламп. В ЭПРА используется автогенераторная схема, включающая трансформатор и выходной каскад на транзисторах.

Схемы подключений бывают разные, как правило они наносятся сверху на блоке и не вызывают трудности в подключении. Давайте рассмотрим пример.

схема подключения ЭРПА Слева, L – фаза и N- ноль от электропитания. Один провод общий на контакты с левой стороны и два — раздельные.Справа, 4 контакта. По два на каждую нить накала. Только соблюдайте схему подключения на каждую лампу с обоих сторон.

Преимущества схем с ЭПРА:

Увеличение срока службы люминесцентных ламп, благодаря специальному режиму работы и запуска.
По сравнению с ПРА до 20% экономия электроэнергии.
Отсутствие в процессе работы шума и мерцания.
Отсутствует в схеме стартер, который часто ломается.
Специальные модели выпускаются с возможностью диммирования или регулирования яркости свечения.

Как Вы уже поняли у ЭПРА много преимуществ, именно поэтому Мы только и рекомендуем их использовать.Дополнительно прочитайте по этом теме нашу статью ”Характеристики люминесцентных ламп и светильников”.

jelektro.ru

Схема подключения люминесцентных ламп и принцип их работы

Содержание [скрыть]

На сегодняшний день люминесцентные лампы являются одним из самых распространенных источников искусственного освещения. Это объясняется тем, что светильники данного типа в несколько раз более экономичнее, чем привычные нам стандартные приборы накаливания и на порядок дешевле светодиодных.

люминесцентные лампы

Люминесцентный вид на сегодняшний день встречаются чуть ли не на каждом шагу: в офисах, больницах, школах и домах.

Как работает

Люминесцентная лампа представляет собой газоразрядный прибор, внутри которого и образуется этот разряд среди пары спиралей. Данные спирали есть не что иное, как анод и катод, расположены они с обеих сторон. Видимый свет появляется при ультрафиолетовом излучении парами ртути. Этому способствует нанесенный на внутреннюю поверхность лампы люминофор – вещество, в составе которого имеется фосфор и другие элементы.

Люминесцентные лампы работают благодаря специальному устройству –пускорегулирующему аппарату, который по-другому называется дроссель. Многие модели импортного производства функционируют как со стандартным дросселем, так и с устройством автоматической работы. Последние распространены как электронные пускорегулирующие автоматы.

Преимущества приборов, работающих на ЭПРА

Среди положительных качеств данных моделей можно выделить следующие:

отсутствие мерцания;
отсутствие шума;
относительно малый вес;
лучшее зажигание;
экономия электроэнергии.

Каждая люминесцентная лампа имеет ряд преимуществ перед стандартной лампой накаливания:

долговечность;
экономичность;
большая светопередача.

Однако у данной технологии есть и существенный недостаток – если температура в помещении не больше, чем пять градусов, зажигание такой лампы происходит медленно, а свет от нее более тусклый.

Схема подключения

Существует несколько схем подключения люминесцентных светильников.

Если используется электронная пускорегулирующая аппаратура, схема подключения выглядит следующим образом:

схема

С – компенсационный конденсатор;
LL– дроссель;
EL– лампа люминесцентная;
SF– стартёр.

Как правило, на практике наиболее распространены светильники, в которых используются два прибора, подключенные последовательно. При этом схема их подключения имеет вид:

схема

А – для люминесцентных моделей мощностью 20 (18) ВТ

В – для люминесцентных моделей мощностью 40 (36) ВТ

Когда применяются именно две лампы, появляется возможность уменьшения пульсации суммарного светового потока. Это происходит из-за того, что пульсация отдельно взятой лампы неодновременная, то есть имеется небольшой сдвиг по времени. В связи с этим никогда не станет равным нулю значение суммарного светового потока. Другое название схемы, когда применяется сразу два светильника – это схема с расщепленной фазой. Важным ее преимуществом является то, что при ней не требуется дополнительных мер с целью повышения коэффициента мощности. Еще одним преимуществом является то, что при снижении напряжения в сети, суммарный световой поток остается стабильным.

При подключении обязательно следует учитывать, что мощности дросселя и лампы должны быть идентичными. Если же мощность второй велика, то возможно стоит использовать сразу два дросселя.

Однако, несмотря на все явные достоинства, следует указать еще один существенный недостаток таких моделей. Все они содержат такое небезопасное вещество, как ртуть в жидком виде. На сегодняшний день существует проблема утилизации подобных устройств, вышедших из строя, поэтому использование люминесцентных ламп представляет угрозу окружающей среде.

Если при монтаже светильник нечаянно выскальзывает из рук и разбивается вдребезги, можно увидеть мелкие шарики ртути, которые раскатываются по земле.

Далее описана подробная схема подключения в комплекте с электромагнитным балластом.

Подается питающее напряжение на схему. Затем оно проходит через дроссель и нити накала, а следом – к выводам стартера;
стартер – есть не что иное, как неоновая лампочка, имеющая два контакта. На один из данных контактов приваривается биметаллическая пластина;
возникающее напряжение начинает ионизировать неон. Сквозь стартер начинает течь ток значительно силы, разогревающий газ и пластину из биметалла;
пластина при этом начинает изгибаться и замыкать выводы стартера;
электрический ток проходит по замкнутой цепи, благодаря чему нити накала разогреваются;
этот разогрев и дает толчок для возникновения в лампах свечения в условиях более низкого напряжения;
в момент, когда лампа начинает светиться, на стартере начинает падать напряжение. Падает оно до такого уровня, когда ион уже не способен ионизироваться. Стартер при этом автоматически отключается, а нити накала перестают быть под влиянием тока.

С целью обеспечить функционирование светильников, устанавливают дроссель. Данный прибор используется с целью ограничивать ток до необходимой величины, в зависимости от мощности. Благодаря самоиндукции обеспечивается надежный пуск ламп.

Плюсы и минусы ламп, имеющих электромагнитный балласт

Конструкция и схема данных светильников достаточно проста. Однако, несмотря на это их отличает высокая надежность и сравнительно небольшая стоимость, но у них имеются и недостатки.

Среди них:

нет гарантии запуска при пониженной температуре;
мерцание;
вероятность низкочастотного гула;
повышенное потребление электроэнергии;
достаточно большой вес и габариты.

Люминесцентные светильники компактного типа

Многие современные лампы люминесцентного типа подходят для освещения промышленных помещений. Однако для домашнего использования они неудобны вследствие больших габаритов и неподходящего дизайна. Технологии не стоят на месте и сегодня созданы такие приборы, которые имеют малогабаритный электронный балласт. Патент на компактную люминесцентную лампу был получен в 80-х годах прошлого века, однако использоваться они стали в быту не так давно. Сегодня по размеру компактные люминесцентные модели не превышают привычных стандартных. Что касается принципа работы, то он остался прежним. На концах лампы есть две нити накала. Именно между ними и появляется дуговой разряд, который производит ультрафиолетовые волны. Под воздействием данных волн происходит свечение люминофора.

Сколько служит компактная лампа

Компактная лампа по заявлениям производителя, должна служить около десяти тысяч часов. Однако из-за постоянной нестабильности напряжения в сети,срок службы устройств значительно сокращен. На уменьшение срока службы влияет и частота включения и выключения в схеме, а также функционирование в условиях повышенных либо, наоборот, слишком низких температур. По статистике самой частой причиной выхода таких устройств из строя является перегорание нитей канала.

bouw.ru