Balast - a doua inima a lampii
Balast - a doua inima a lampii
După cum știți, "inima" lămpii este o sursă de lumină sau pur și simplu o lampă. Toate sursele de lumină utilizate în prezent pe scară largă sunt împărțite în două clase: descărcare termică și gaz. În surse termice, lumina este creată prin încălzirea filamentului (o spirală de metal refractar - tungsten) care curge prin ea. În sursele de descărcare de gaz, lumina este generată de o descărcare electrică între doi electrozi.
Sursele termice de lumină sunt familiare tuturor lămpilor cu incandescență. Acestea sunt conectate direct la rețea, adică nu necesită dispozitive speciale pentru funcționarea lor (lampa este simplu înșurubată sau introdusă în priza la care sunt conectate cablurile rețelei electrice).
Spre deosebire termică, sursele de lumină cu descărcare în gaz nu pot fi incluse în rețea în sine, și necesită pentru funcționarea normală a acestora includ numai cu echipamente speciale, asigurând aprinderea și arderea lor. Acest lucru se datorează fizica descărcării de gaz. În cazul în care marea majoritate a receptoarelor de energie electrică prin creșterea tensiunii aplicate acestora crește, iar curentul care curge prin ele, toate sursele de lumină cu descărcare în gaz sunt așa-numitele „cădere“ caracteristica curent-tensiune.
Acest lucru înseamnă că, cu o creștere a curentului prin această sursă de tensiune pe ea nu crește, ci scade. Datorită acestui curent de descărcare de gestiune, în cazul în care nu restricționează, avalanșă va crește atâta timp cât are loc nici un eșec este una dintre cele trei unități de orice circuit electric: sursa de energie, receptor sau fire care leagă sursa de energie și receptor. Mai mult, pentru apariția descărcării (aprindere) necesită o tensiune de mai multe ori mai mare decât tensiunea de descărcare de susținere (ardere).
Aceste două caracteristici ale fizicii cu descărcare în gaze fac posibilă includerea surselor luminoase cu descărcare în gaz numai în legătură cu astfel de dispozitive, care pe de o parte, asigură o tensiune suficientă pentru apariția unei descărcări (adică, pentru a aprinde lampa) și, pe de altă parte, curentul limită descărcare la nivelul necesar pentru funcționarea normală a lămpii. Astfel de dispozitive în literatura de specialitate de limbă rusă au fost numite „balasturi“ (ARP). Având în vedere că activitatea de surse luminoase cu descărcare în gaz, fără astfel de dispozitive nu este posibil, ne-am decis să gear numele „a doua inima a lămpii.“
În principiu, numele "uneltele de control" este incorect, deoarece astfel de dispozitive nu reglează, ci limitează doar curentul lămpii. Cu toate acestea, nu vom rupe spezele în această privință și vom continua să folosim abrevierea general acceptată "PRA".
După cum reiese din cele de mai sus, trebuie să furnizeze balast lămpi de iluminat și pentru a limita curentul prin ele la nivelul cerut. Este evident că curentul de limitare suficient de consistent pentru a porni o lampă de altă sarcină, tensiunea la care funcționarea normală (la „curentul nominal“), în valoare de lămpi cu tensiunea peste lampa este egală cu rețeaua de alimentare de tensiune. Deoarece puterea unei astfel de sarcină suplimentară este irosit, această sarcină este balast care este consumator inutil. Prin urmare, una dintre cerințele pentru ca o astfel de sarcină - redusă pentru a limita consumul ei de „balast“ putere.
În timpul funcționării, lămpile de la o rețea de curent alternativ balastare poate fi activ, inductiv sau capacitiv; rețele în sarcina de curent continuu poate fi activ numai. Teoretic, în pierderea inductiv sau capacitiv de putere de sarcină nu sunt disponibile, astfel încât, în practică, se aplică numai acelor tipuri de balasturi. Datorită naturii de descărcări electrice, cu mult dincolo de domeniul de aplicare al acestei revizuiri, balasturile capacitive aplicabile atunci când funcționează la frecvențe sub lămpi 1000 Hz, astfel încât efectiv utilizat numai sau (mult mai puțin) sau cu balast inductiv, capacitiv inductiv.
În practică, balastul inductiv este o bobină cu bobină cu un fir izolat pe un miez dintr-un material cu o permeabilitate magnetică mare (de exemplu, oțel electric). O astfel de bobină se numește accelerație. Deși, teoretic, nu ar trebui să existe pierderi de putere în comutatoare, este practic imposibil să se realizeze acest lucru, iar pierderile în ele se ridică la 10 până la 100% din puterea lămpilor care operează cu ele.
Dacă sarcina de limitare a curentului printr-o lampă cu descărcare în gaz este rezolvată pentru toate tipurile de lămpi, prin simpla comutare a acesteia cu o sarcină balast, problema aprinderii lămpilor este mai complicată și este rezolvată diferit pentru diferite tipuri de lămpi.
În lămpile cu descărcare la presiune scăzută, care includ toate lămpile fluorescente, tensiunea de aprindere depășește tensiunea de ardere de mai multe ori, iar cu electrozii fierbinți este de 400 până la 1000 de volți. Cu electrozii reci, această tensiune poate fi mult mai mare.
Cel mai simplu mod de a obține astfel de tulpini cu încălzirea simultană a electrozilor este conectat în paralel cu lampa și în serie cu electrozii săi, așa-numitul starter.
Starterul este, de asemenea, un dispozitiv de evacuare a gazelor, în care unul dintre electrozi este realizat dintr-o placă bimetalică, adică o placă constând din două metale cu coeficienți diferiți de dilatare termică. Tensiunea de aprindere a starterului trebuie să fie mai mică decât tensiunea din rețea și mai mare decât tensiunea de ardere a lămpii.
Atunci când lampa este pornită, apare o descărcare în circuitul de pornire și curentul trece de-a lungul lanțului: accelerația - electrodul stâng al lămpii - starterul - electrodul drept al lămpii. Datorită acestui curent, lampa și electrozii de pornire sunt încălziți. Când electrodul bimetalic al starterului este încălzit, acesta începe să se îndrepte și la un moment dat se închide cu alt electrod. După închidere, electrozii starterului încep să se răcească și să ia forma originală. În momentul deschiderii, pe clapetă se produce un impuls de tensiune, suficient în totalitate cu tensiunea de alimentare pentru aprinderea descărcării în lampă. Deoarece tensiunea de ardere a lămpii este mai mică decât tensiunea de aprindere a starterului, nu trebuie să apară repetarea unei descărcări în starter.
Totalitatea accelerației și a starterului se numește balast electromagnetic. Un șoc nu poate fi numit "dispozitiv de control al balastului", deoarece nu oferă "pornire", adică aprinderea lămpilor și nu reglează nimic.
Schema este extrem de simplu de la mijlocul anilor '90 ai secolului trecut a fost un monopol, care este utilizat în toate corpurile de iluminat cu lămpi fluorescente. Cu toate acestea, acest sistem este inerent un dezavantaj fundamental: deoarece valoarea tensiunii produsă la restricția este direct proporțională cu curentul prin inductor, și momentul contactelor starterului ruptură nu sunt legate de faza actuală, este adesea un decalaj apare la curenți mici care apar în tensiune inductor nu este suficientă pentru aprindere lampa de descărcare stabilă. Ca rezultat, lampa clipește - toate un fenomen familiar.
În lămpile cu presiune ridicată, care includ lămpi cu halogenuri metalice și sodiu, tensiunea de aprindere este de 3 - 5 kV și mai mare. Aceste lămpi nu au electrozii încălziți, adică aprinderea lămpilor apare mereu cu electrozii reci. Pentru astfel de lămpi, utilizarea starterului și a circuitului prezentat în Fig. 1, este imposibil, prin urmare, de a utiliza aprindere, care rulează numai ignitors speciale impuls la becurile și le furnizează tensiunea necesară. Uneori, pentru a facilita aprinderea în lămpile de înaltă presiune, se face un electrod special de "aprindere", la care se aplică tensiune mare de aprindere.
Ca și în cazul oricărui organ, "a doua inimă a lămpii" poate avea anumite vicii. Ce victime suferă?
1. Pierderi de putere destul de mari: în balastul pentru lămpi fluorescente cu putere redusă, aceste pierderi sunt proporționale cu puterea lămpilor.
2. La frecvența industrială a curentului (50 Hz), fluxul luminos pulsează la o frecvență de 100 Hz. Ochiul nu observă aceste pulsații, dar prin subconștient le afectează negativ corpul. În plus, pulsațiile fluxului luminos creează un așa-numit "efect stroboscopic" atunci când obiectele care se rotesc cu o frecvență de pulsație sau un multiplu al acesteia par a fi staționare. Acest lucru poate duce la vătămări în magazinele echipate cu mașini cu o astfel de viteză a pieselor sau uneltelor prelucrate.
- Lămpile fluorescente clipește frecvent când sunt pornite.
- Echipamentul de control de pornire are dimensiuni și greutate destul de impresionante.
- Fluxul luminos al lămpilor nu poate fi controlat, ceea ce limitează oarecum posibilitatea de a crea instalații de iluminare confortabile.
- Adesea, ciocurile "buzz", adică, creează un sunet neplăcut cu o frecvență de 100 Hz.
Pentru a trata aceste defecte în ceea ce privește lămpile fluorescente, cel mai radical mijloc a fost furnizarea lămpilor cu un curent de frecvență crescută. În acest scop, ca balast, un dispozitiv electronic complex este inclus în serie cu lampa, transformând tensiunea rețelei într-o altă tensiune cu o frecvență, de obicei câteva zeci de kHz, și oferind simultan aprinderea lămpilor. Astfel de dispozitive sunt denumite "balasturi electronice" (abreviate ca balast electronic).
Primul balast electronic a apărut în anii 60 ai secolului trecut, dar procesiunea lor triumfală a început doar la sfârșitul anilor 80 - începutul anilor 90. În prezent, în mai multe țări (Suedia, Elveția, Olanda, Austria), volumul producției de balast electronic este proporțional cu volumul producției de aparate electromagnetice.
Ce este atât de bun cu balasturile electronice care, în ciuda complexității și a costului relativ ridicat, înlocuiesc rapid dispozitivele vechi?
În comparație cu balasturile electromagnetice, dispozitivele electronice au următoarele avantaje incontestabile:
- la fluxuri de lumină egale, consumul de energie al setului de lămpi este redus cu 20-25%, iar pentru lămpile cu putere redusă, chiar și până la 50%;
- până la o dată și jumătate din durata de viață a lămpilor;
- Sunt excluse pulsațiile fluxului luminos și efectul stroboscopic cauzat de acestea;
- scade masa aparatelor și consumul de materiale extrem de rare - cupru și oțel electric;
- aprinderea lămpilor apare fără a clipi;
- zgomotul aparatului este exclus;
- utilizarea starter-ului este exclusă;
- există posibilitatea de reglare a fluxului luminos al lămpilor și, ca urmare a acestui fapt, economii suplimentare de energie electrică;
- factorul de putere (analog celui cunoscut cos j) este mărit la 1, ceea ce elimină necesitatea compensării condensatoarelor și reduce sarcina curentă a firelor;
- diminuarea fluxului luminos al lămpilor în timpul vieții.
În plus, odată cu introducerea balasturilor electronice, a fost posibilă crearea unor sisteme de control al iluminării în încăperi care oferă cea mai mare economie de energie și un confort maxim.
Prețul lămpii electronice „a doua inima“ acum in 5 - 10 ori mai mare decât cea a balastului electromagnetic și starterul. Cu toate acestea, lipsa (temporar!) De balast electronic se amortizează prin economisirea de energie și creșterea de viață a lămpii. Specialiștii din cele mai mari companii de iluminat (Osram, Philips, Motorola, și altele.) Au simțit că, la nivelul actual al prețurilor de energie electrică și mașini payback balasturi este de la 1 la 2, 5 ani, în funcție de momentul lămpilor.
În prezent, lumea produce până la 300 de milioane de bucăți. ECG-uri pe an, cu aproximativ jumătate din această sumă - în așa-numitele lămpi fluorescente compacte integrate pentru înlocuirea directă a lămpilor incandescente convenționale, fără a folosi nici un hardware suplimentar. Proiectele balasturilor electronice sunt foarte diverse
În ceea ce privește lămpile cu descărcare de înaltă presiune (de exemplu, halogenuri metalice), aici utilizarea de înaltă frecvență curent previne astfel de beneficii palpabile în lămpi fluorescente, și, uneori, pur și simplu inaplicabilă, din nou, din cauza fizica descărcare gazului (instabilitatea descărcării la o frecvență înaltă). Cu toate acestea, în ultimii ani, electronica începe să fie introdusă aici. Spre deosebire de lămpi fluorescente, aparate electronice furnizează puterea lămpilor de înaltă presiune nu au un curent de înaltă frecvență, și impulsuri dreptunghiulare de frecvență joasă (100 - 150 Hz). O astfel de alimente este permis să scadă, și, uneori, elimina complet pulsațiile fluxului luminos al lămpilor, precum și greutatea și dimensiunile ei înșiși aparate.
În prezent, balasturi electronice pentru lămpi cu descărcare de mare putere de presiune la 150 W sunt produse în cantități mici, la o fabrică de ENEF (Belarus), companii mari, Osram, Tridonic, Philips. Cu toate acestea, nu există nici o îndoială că în următorii ani va începe aceeași introducerea rapidă a dispozitivelor electronice pentru lămpi de înaltă presiune, pe care le vedem acum în balasturi electronice pentru lămpi fluorescente.