Меню

Балласт для постоянного тока

Особенности электронного балласта

Время на чтение:

Электронный балласт (ЭБ) — это устройство, которое ограничивает ток через электрическую нагрузку осветительного прибора. Он чаще всего используется, когда нагрузка, например, дуговой разряд, испытывает падение напряжения на клеммах при увеличении тока. Если этому процессу не препятствовать, он будет протекать, пока источник тока или сам прибор не будет выведен из строя. Чтобы этого не произошло, в схему включают балласт, обеспечивающий положительное или реактивное сопротивление, ограничивающее ток.

Пускорегулирующее устройство для люминесцентных ламп можно использовать для ограничения тока в обычной цепи с положительным сопротивлением. До появления твердотельного зажигания автомобильные системы зажигания обычно включали балластный резистор для регулирования напряжения, подаваемого на систему зажигания. Сегодня в современных устройствах освещения последовательные резисторы используются в качестве ЭБ для управления током через светодиоды.

Модель ЭБ

Что такое

Электронный балласт использует твердотельные электронные схемы, чтобы обеспечить надлежащие пусковые и рабочие электрические условия для питания газоразрядных лампочек. Они часто основаны на топологии SMPS, сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой. Усовершенствованные ЭБ могут позволить регулировать яркость с помощью широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение. Балласты, включающие микроконтроллер или цифровые схемы могут предлагать дистанционное управление и мониторинг через сети или простое аналоговое управление с использованием сигнала управления яркостью 0-10 В постоянного тока.

Конструкция ЭБ

Применение электронных балластов для HID освещения становится все более популярным. Большинство ЭБ нового поколения могут работать как с натриевыми (HPS) лампами высокого давления, так и с металлогалогенными устройствами, что снижает затраты систем освещения, которые используют оба типа ламп. Первоначально балласт работает как пускатель для дуги, подавая импульс высокого напряжения, а затем он функционирует как ограничитель/регулятор электрического потока внутри цепи. ЭБ работают намного холоднее и легче, чем их магнитные аналоги.

Принцип действия

Электронный балласт для люминесцентных ламп схема 36w получает питание при 50 — 60 Гц. Сначала он преобразует напряжение переменного тока в постоянный. После этого фильтрация этого постоянного напряжения осуществляется с помощью конфигурации конденсатора. Теперь отфильтрованное напряжение подается на каскад высокочастотных колебаний, они обычно представляют собой прямоугольные волны, а диапазон частот составляет от 20 кГц до 80 кГц.

Принцип ЭБ

Следовательно, выходной ток имеет очень высокую частоту. Небольшая индуктивность обеспечена, чтобы быть связанной с высокой скоростью изменения тока на большой частоте. Как правило, более 400 В требуется для запуска процесса газового разряда в свете люминесцентных светильников. Когда переключатель включен, начальное напряжение на лампе становится равным 1000 В из-за высокого значения, следовательно, разряд газа происходит мгновенно.

Как только процесс разрядки начат, напряжение на светильнике падает с 230 В до 125 В, балласт для ламп позволяет ограниченному току течь через нее. Это управление напряжением и током осуществляется блоком управления ЭБ. В рабочем состоянии люминесцентного светильника ЭБ действует, как диммер для ограничения тока и напряжения.

Простейший ЭБ использует общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы волны, пропуская его через простой фильтр, такой как электролитический конденсатор. Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп демонстрируют принцип их работы.

Схема построения электронного балласта

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный сигнал. Первым шагом является выпрямление входной мощности, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Этот тип балластов работает от 20 до 60 кГц. Другие типы, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте линии, которая составляет около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжащий звук, который иногда создает неудобства для окружающих.

Обоснование увеличения частоты в ЭБ заключается в том, что эффективность лампы быстро возрастает при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно повышается до 60 кГц. По мере того как рабочая частота устройства увеличивается, величина тока, необходимого для создания такого же количества света, уменьшается по сравнению с линейной частотой. Таким образом, повышая эффективность лампы.

График эффективности лампы

Важно! Повышенная производительность на более высоких частотах заключается в том, что период времени цикла переменного тока становится короче, чем время релаксации между последовательной ионизацией и деионизацией газа переменным током. Таким образом, плотность ионизации в лампе поддерживается практически постоянной вблизи оптимальных условий работы в течение всего периода переменного тока. Следовательно, он действует как омический резистор, который увеличивает коэффициент мощности. В то время как на низких частотах плотность ионизации колеблется больше относительно оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда.

Разновидности балласта

Различные типы балластов группируются по типам реализации: электронная и электромагнитная реализация. Кроме того модели классифицируются по области применения для устройств освещения, среди которых выделяют:

  • Высокочастотный электронный балласт для люминесцентных светильников, с предварительным и без предварительного нагрева. Первая модель повышает производительность и срок службы устройства, а также снижает шумовой эффект. Балласт без предварительного нагрева потребляет меньше энергии.
    Высокочастотный балласт для натриевых ламп. Это менее громоздкий балласт, чем обычные модели, установленные на светильниках низкого давления, простой в установке, с небольшим расходом энергии на собственные нужды.
  • Электронный балласт для газоразрядных устройств. Эта модель обычно предназначена для натриевых и металлических ламп высокого давления, что увеличивает их срок службы до 20% по сравнению со стандартом. Время запуска уменьшается, как и мигающие эффекты. Следует отметить, что эти балласты подходят не для всех светильников.
  • Многоламповый балласт. Он обладает тем преимуществом, что его можно использовать с несколькими типами люминесцентных устройств, в том числе в аквариумном освещении, создавая оптимальный праймер. Он имеет функцию записи всех параметров освещения в своей памяти.
  • Балласт с цифровым управлением. Это модель последнего поколения, предлагающая множество возможностей гибкости и модульности при установке светильников. Это улучшает экономический аспект светодиодной лампы и комфорт яркости. При этом, он является самой дорогой моделью.

Электромагнитная реализация

Магнитные балласты (МБ) — это устройства со старой технологией. Они используются для семейства флуоресцентных ламп и некоторых металлогалогенных устройств.
Они, как правило, являются причиной гудения и мерцания, потому что регулируют ток постепенно. МБ используют трансформаторы для преобразования и контроля электроэнергии. Когда ток образует дугу через светильник, он ионизирует больший процент молекул газа. Чем больше их ионизировано, тем ниже сопротивление газа. Таким образом, без МБ ток будет подниматься так высоко, что лампа будет нагреваться и разрушаться.

Электромагнитная реализация

Трансформатор, который в МБ называют «дросселем», представляет собой проволочную катушку — индуктор, создающий магнитное поле. Чем больше протекает ток, тем больше магнитное поле, тем больше замедляет рост тока. Поскольку процесс протекает в среде переменного тока, ток течет в одном направлении только в течение 1/60 или 1/50 секунды, а затем падает до нуля, прежде чем будет протекать в противоположном направлении. Следовательно, трансформатор должен только замедлять течение тока на мгновение.

Электронная реализация

Производительность электронных балластов измеряется по разным параметрам. Наиболее важным является балластный фактор. Это отношение светоотдачи светильника, управляемой рассматриваемым ЭБ, к светоотдаче того же устройства, управляемой эталонным балластом. Это значение находится в диапазоне от 0,73 до 1,50 для ЭБ. Значимость такого широкого диапазона заключается в уровнях светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного ЭБ. Это находит большое применение в схемах диммирования. Однако установлено, что слишком высокий и слишком низкий балластные факторы ухудшают срок службы светильника из-за износа люмена в результате высокого и низкого тока соответственно.

Когда ЭБ должны сравниваться внутри одной и той же модели и производителя, часто используется коэффициент эффективности балласта, который представляет собой отношение коэффициента балласта выраженного в процентах к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей комбинации. Мера эффективности работы балласта с параметром коэффициент мощности (PF) — это мера эффективности, с которой ЭБ преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, подаваемую на лампу с идеальным значением 1.

Достоинства и недостатки

Благодаря прогрессу в технологических особенностях электронных балластов, эти аксессуары стали широко использоваться в люминесцентных лампах (ЛЛ).

Блок подключения ЭБ

  • Гибкость конструкции и отличные характеристики управления. Существуют различные типы балластов с регулируемыми функциями, которые могут работать с ЛЛ на разных выходных уровнях. Есть балласты для слабой освещенности и снижения энергопотребления. Для более высокой освещенности имеются балласты с высокой светоотдачей, которые можно использовать с меньшим количеством ламп и более высоким коэффициентом мощности.
  • Большая эффективность. Электронные дроссели редко выделяют много внутреннего тепла, и поэтому они считаются более продуктивными. Эти ЭБ обеспечивают флуоресцентные лампы без мерцания и постоянной мощности, что является одним из наиболее заметных преимуществ.
  • Меньшая охлаждающая нагрузка. Поскольку ЭБ не включают в себя катушку и сердечник, выделяемое тепло сводится к минимуму и, следовательно, охлаждающая нагрузка уменьшается.
  • Способность одновременно эксплуатировать больше устройств. Один ЭБ может использоваться для управления 4 светильниками.
  • Легче по весу. Благодаря использованию электронных балластов светильники имеют меньший вес. Поскольку он не включает в себя сердечник и катушку, он сравнительно легкий по весу.
  • Меньшее мерцание лампочки. Одним из величайших преимуществ использования этих компонентов является уменьшение этого фактора.
  • Тихая работа. Еще одна полезная особенность — ЭБ работают тихо, в отличие от магнитных балластов.
  • Превосходные сенсорные возможности — ЭБ обладают сенсорными возможностями, так как они обнаруживают окончание срока службы лампы и выключают ее до того, как она перегреется и выйдет из строя.
  • Электронные дроссели доступны в огромном ассортименте во многих онлайн магазинах электроники по доступным ценам.
Читайте также:  График зависимости силы тока от напряжения называется графиком напряжения

К недостаткам можно отнести тот факт, что у электронных балластов переменные токи могут генерировать пики тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокий гармонический ток. Это проблема не только для системы освещения, но также может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи от радио и телевизионного оборудования и даже неисправность ИТ-оборудования.

Высокое содержание гармоник также вызывает перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может оставаться незамеченной человеческим глазом, тем не менее, она вызывает проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, например, таких как телевизоры.

Дополнительная информация! Электронные балласты не имеют схемы, чтобы выдержать скачки напряжения и перегрузки.

Как правильно выбрать

Перед тем как выбрать устройство для ламп освещения обращают внимание на такие характеристики:

  • Тип, мощность и количество ламп в схеме освещения. В листе спецификаций для электронного флуоресцентного балласта будет указано, какие типы и конфигурации светильников предназначены для работы балласта.
  • Тип запуска — мгновенный или запрограммированный. Если система освещения характеризуется частым переключением из-за датчиков присутствия или других факторов, выбирают «запрограммированный запуск». В противном случае — «мгновенный», который является лучшим выбором.
  • Балластный фактор. Обычный балластный коэффициент (от 0,77 до 1,1) является значением по умолчанию для большинства общего освещения. Низкий балластный коэффициент ( 1.1) полезен, когда целью является увеличение световой мощности для таких помещений, как склады или крупные розничные магазины. В этом случае пользователь получит примерно 10% увеличение светового потока по сравнению с номинальной освещенностью прибора.
  • Входное напряжение. Некоторые ЭБ обеспечивают универсальное напряжение, другие удельное. В любом случае, проверяют требования к входному напряжению — 120/277/347 В.
  • Минимальная начальная температура. Листы спецификации балласта включают температуры, которые будут варьироваться в зависимости от типа светильника, управляемой балластом. Например, ЭБ может показывать минимальную начальную температуру с −17 С до +30 С. Очевидно, что вариации довольно значительные. Поэтому при выборе ЭБ исходят из минимальной и максимальной температуры воздуха в помещении.
  • Нормальная схема подключение — параллель. Это позволяет другим светильникам оставаться зажженными, даже если одна лампа в приборе гаснет.
  • Контроль анти-стратификации: страты — это нежелательные яркие и тусклые области, которые могут образовывать структуру стоячей волны по всей длине светильника. Полоски более вероятны, когда лампа работает при низких температурах. Производители разработали способы минимизации этих зон и часто ссылаются на функцию защиты от зачистки в спецификации на ЭБ.
  • Оценка звука. ЭБ с рейтингом «А» будет тихо гудеть, с рейтингом «D» вызовет ярко выраженный шум. Важность оценки звука зависит от назначения помещений.
  • В библиотеках устанавливают ЛЛ с максимально тихим балластом, в то время как этот параметр, не так важен для складов.
  • Светодиодный переход: у некоторых производителей ЭБ есть списки мгновенных и запрограммированных стартовых балластов, которые они называют «LED Ready».
  • Гарантия производителя.

Как подключить электронный балласт своими руками к люминесцентной лампе

Замена люминесцентного балласта не слишком сложна, но, поскольку связана с электрическим напряжением, лучше доверить эту работу квалифицированному специалисту, если пользователь не имеет простейших навыков безопасной работы с электрооборудованием. Процедура замены балласта осветительного прибора зависит от типа установленной лампы.

Подключение ЭБ

Алгоритм замены ЭБ своими руками:

  1. При установке проводки или замене балласта люминесцентного света сначала отключают электрическое питание на светильник и отсоединяют его от сети.
  2. Снимают пластину рассеивателя, закрывающую лампу.
  3. Снимают сам светильник.
  4. После того, как появится доступ к балласту, снимают его крышку, которая может отличаться по конструкции и способу крепления.
  5. Отсоединяют все провода, ведущие в балласт. Перед этим лучше сфотографировать подключение, чтобы не перепутать провода при обратной сборке устройства.
  6. Перед началом работ с ЭБ. Еще раз проверяют тестером отсутствие напряжения на нем.
  7. Снимают ЭБ, ослабив и удалив гайки, удерживающие его на месте, одновременно поддерживая его свободной рукой, чтобы предотвратить падение.

Схема подключения ЭБ

Обратите внимание! Замену производят на совместимую марку и модель балласта, собирая схему в обратном направлении. После тщательной проверки правильности подключения подают напряжение на светильник.

Правильно установленные и функционирующие электрические осветительные балласты должны хорошо работать и обеспечивать безопасный, регулируемый ток для светильников без раздражающего мерцания и гудения, такого как в старых, магнитных или неисправных балластах.

Источник

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Что такое ЭПРА и для чего он нужен

Применение электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно ЭПРА) дает существенную прибавку к сроку полезной эксплуатации осветительного оборудования этого вида.

ЭПРА – это очередной виток развития систем зажигания лампы. Электронный баласт выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одного или нескольких источников света. Такой блок пришел на замену простой, но морально устаревшей схемы с дросселем и стартером. Такой конструкцией обычно оснащаются все современные светильники.

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.

Читайте также:  Расчет сложных электрических цепей постоянного тока методом эквивалентного генератора

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

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.

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)

Источник

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Преимущества электронных ПРА

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.Электронный ПРА — балласт, спасающий лампу. В статье, ниже рассмотрим принцип построения, работу и элементную базу электронных балластов.

Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостат­ков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерца­ние, исходящие от светильников использующих ЛЛ.

Основным и единственным его преимуществом является его деше­визна. Но за низкой ценой дросселя и стартера скрываются высокие экс­плуатационные расходы и масса неприятных факторов, влияющих на здоровье людей.

Директивой Европейской комиссии №2000/55/ЕС предписан запрет на продажу и применение электромагнитных ПРА с целью ускорения повсеместного внедрения ЭПРА (электронных балластов) в странах Евросоюза. В США от использования электромагнитных балластов отказались еще раньше.

Директива комиссии ЕС о запрещении использования электромаг­нитных ПРА, возможно с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на принятие аналогичных решений и в России. Отрадным выгля­дит опыт Белоруссии. Там уже разработаны и сегодня действуют новые СНиППы, запрещающие устанавливать ПРА (стартеры и дроссели) в дошкольных и школьных учреждениях, учебных заведениях и больницах, а также на предприятиях, где требуется качественное освещение.

Бурное развитие электронной промышленности позволило создать электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы люминесцентных ламп и светильников.

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА. Разделим их на четыре группы.

Группа 1 — влияние на здоровье:

  • приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30—100 кГц;
  • слабое электромагнитное поле.

Группа 2 — комфортность:

  • надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;
  • стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напря­жения;
  • возможность регулировки светового потока;
  • отключение по истечении срока службы лампы.

Группа 3 — экономичность:

  • высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к еди­нице коэффициент мощности благодаря потреблению синусои­дального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании ак­тивного корректора мощности);
  • уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении свето­вого потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышен­ной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классиче­скими электромагнитным ПРА;
  • увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему ре­жиму работы и пуска;
  • снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
  • дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в системах управления светом.

Группа 4 — экологичность:

  • меньшее количество отходов ламп (на 30 %) за счет увеличения срока службы ЛЛ.

Основные направления развития ПРА

В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типораз­меров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними ламп, наличием или отсутствием возможности регулирования свето­вого потока, характером включения ламп (с предварительным прогре­вом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся многообразии схемные решения современных ЭПРА ведущих мировых производителей, в принципе, одинаковы (рис. 3.12).

Одной из ведущих компаний в разработке и производстве кон­троллеров для управляющего каскада остается Int. Rectifier, США. Однако последнее время серьезную конкуренцию им оказывают компании THOMSON и PHILIPS.

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

OSRAM и TRIDONIC для уменьшения номенклатуры изделий при­ступили к выпуску унифицированных ЭПРА, предназначенных не для одного типа ламп, а для всей серии ламп различной мощности. Аппараты Quicktronic-Multiwatt от OSRAM могут работать с люминесцентными лампами 17 типоразмеров мощностью от 18 до 64 Вт и позволяют соз­давать более 100 комбинаций из линейных, компактных или кольцевых ламп. Но эти ЭПРА не обеспечивают плавное регулирование мощности ламп.

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Серьезные разработки ведутся на пути создания систем управле­ния освещенности, которые действительно решают задачи повышения комфортности и экономии электроэнергии. Австрийская компания TRIDONIC продвигает на рынок так называемые управляемые ЭПРА, позволяющие управлять мощностью светового потока. К примеру, аппараты серии EXCEL позволяют управлять мощностью ламп любым из четырех способов: простым кнопочным включением, с помощью дат­чика освещенности, цифровых сигналов стандарта DSI и цифрового сиг­нала стандарта DALI.

Использование ЭПРА с датчиками освещенности, присутствия и вре­мени позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, расходуемой на освещение. Учитывая, что доля люминесцентных светильников адми­нистративных помещений составляет до 50 % от общего энергопотре­бления в этих помещениях, внедрение систем управления освещением позволяет сэкономить десятки киловат-часов в год. На текущий момент эти системы весьма дороги и широкого применения не находят.

Электрические параметры ЭПРА

Электрические параметры ЭПРА различных фирм практически одинаковы:

  • КПД — от 80 до 90%;
  • коэффициент мощности — не ниже 0,98;
  • широкий диапазон напряжений питания.

Отечественные электронные ПРА

В линейке ЭПРА имеются аппараты с холодным пуском (не более пяти включений в день) и с предварительным прогревом электродов (с неограниченным включением в день).

Относительно производства ЭПРА в России следует заметить, что хорошие схемные решения время от времени предлагали компании «Элекс-Электро» (г. Александров), «Трансвит» (г. Великий Новгород), «Ситэл» (г. Москва), «Орбита» (г. Саранск) и др.

Однако на сегодняшний день пока ни одной из российских ком­паний не удалось наладить стабильное производство качествен­ного и конкурентоспособного продукта. Причины этого кроются в отсутствии финансирования, низкой квалификации рабочего пер­сонала, а также в неспособности создания процесса производства в целом. Заслуживает внимания, пожалуй, только одна компания — ОАО «ЭНЭФ»(Беларусь). Ее ассортиментная линейка состоит из 117 видов ЭПРА (включая ЭПРА для ламп Т5 и регулируемые балласты).

Несомненно, ведущие западные компании-производители ЭПРА, хорошо понимая перспективы российского рынка, предлагают широкий выбор этих изделий. Уже несколько лет назад отметились своим при­сутствием в нашей стране компании OSRAM, HELVAR, TRIDONIC, VOSLOH SCHWABE, PHILIPS и др.

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что в ближайшие 3—5 лет ЭПРА полностью вытеснят с рынка неэкономичные и вредные для здо­ровья электромагнитные балласты. Кстати, многие, кто умеет считать деньги и ценят свое здоровье и здоровье других, уже давно поменяли в используемых светильниках стартеры и дроссели на современные ЭПРА.

Структурная схема электронного балласта

Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на при­мере микросхемы IR2153. На структурной схеме электронного балласта (см рис. ниже) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (Un = 4-310 В), то к общему проводу. Ключи, пере­заряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напря­жения (частота коммутации обычно находится в пределах 30—100 кГц), которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, не дают газу деиони-зироваться (отсутствие мерцания).

Читайте также:  Как чертить источник тока

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Примечание

При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного эле­мента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов комму­тации можно добиться изменения яркости свечения.

Как зажечь лампу?

Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток разогрел электроды, а затем схему пуска отключить.

В лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замы­кание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева жела­тельно иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возникновения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком большой нельзя.

Разработчики поступили следующим образом. Они включили парал­лельно конденсатору термистор с положительным температурным коэф­фициентом РТС— позистор. В холодном состоянии сопротивление позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электро­дами разогревается и позистор.

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

При определенной температуре сопротивление позистора резко повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы. Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.

Существует также метод предварительного прогрева катодов (более прогрессивный), заключающийся в том, что при прогреве частота драй­вера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сна­чала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается до резонансной, — поджигается.

Микросхемы управления балластами

Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты рабо­тают в автогенераторном режиме и собираются из дискретных элемен­тов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов — трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надеж­ность, сложность настройки.

Ведущие фирмы-разработчики выпускают довольно широкий пере­чень микросхем управления балластами. Существуют как микросхемы, требующие наличия внешних силовых транзисторов, так и модифика­ции, в которых силовые ключи интегрированы в один корпус со схемой управления. Такие балласты довольно миниатюрны.

Совсем недавно появилось новое поколение микросхем управле­ния электронными балластами, обладающее многими сервисными и защитными функциями. К сожалению, отечественные разработки микросхем управления электронными балластами находятся в зача­точном состоянии; поэтому приходится рассказывать лишь о том, как преуспели на этом рынке зарубежные фирмы-производители силовой электроники.

Фирма International Rectifier производит микро­схемы IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520, требующие внеш­них силовых транзисторов, и микросхемы IR5xHxx с интегрированными силовыми ключами.

Фирма STMicroelectronics производит микро­схемы L6569, L6571, L6574.

Фирма Motorola — МС2151, MPIC2151, MC33157DW. Фирма Unitrode (Texas Instilments) — UC3871, UC3872. Фирма PHILIPS — UBA2014, UBA2021, UBA2024.

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Микросхемы имеют в своем составе:

  • цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора с вольтдобавкой;
  • схему защиты от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс);
  • узлы стабилизации внутреннего питания;
  • схему защиты от пониженного напряжения сети.

Кроме того, новое поколение микросхем MC33157DW, L6574, UBA2021, UBA2024, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520 реализует:

  • возможность установки времени прогрева накальных электродов;
  • возможность установки скорости зажигания лампы за счет введе­ния плавающей задающей частоты;
  • возможность установки задержки включения силовых ключей;
  • дополнительную защиту от незажигания лампы и включение за­щитного режима в момент ее отказа;
  • защиту при перегорании накальных электродов и контроль нали­чия вставленной лампы;
  • защиту от зажигания на частоте ниже резонансной;
  • защиту от падения сетевого напряжения;
  • автоматический перезапуск при кратковременном пропадании се­тевого напряжения;
  • защиту от перегрева кристалла.

Добавлю, что микросхема IR2159 является диммером — умеет регу­лировать яркость лампы (фазовый метод регулировки).

Микросхемы IR2166, IR2167 имеют встроенный корректор коэффи­циента мощности.

Программы для проектирования электронных балластов

Для упрощения и ускорения проектирования новых поколений элек­тронных балластов (IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167) к лампам разной мощности и типов разработаны как детальные рекомендации Reference Designs, так и ПО САПР IRPLBDA4 (International Rectifier Lighting Ballast Design Software v.3), обеспечивающее почти полную автоматизацию проектирования вплоть до перечня элементов схемы. САПР сегодня поддерживает 36 типов ламп и 7 различных конфигураций балласта, а также дает возможность добавлять новые. Более чем 20 параметров, включая частоту, напряже­ние, ток и номиналы компонентов, выбираются пользователем. О про­ектировании с помощью этой программы будет рассказано в следующей статье:

Схема простого электронного балласта на IR53HD420

Источник: Давиденко Ю. Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в осве­щении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома»

Источник



Как работает электронный балласт и его схема

электронный балласт и его схема

Защита от перенапряжения

Если кто-то не знает, как работают люминесцентные лампы, то важным моментом здесь является электрический ток, но не в плане питания, а в плане его вида. Люминесцентные лампы работают от постоянного тока, поэтому в электрическую схему светильника устанавливается так называемый регулируемый высокочастотный инвертор или по-другому электронный балласт. По сути, это обычный выпрямитель, только от стандартного прибора его отличает небольшие размеры, а соответственно и небольшой вес. Как приятное добавление инвертор не издает шума при работе. Давайте рассмотрим в этой статье, что собой представляет электронный балласт – схема его внутренней начинки.

Схема электронного балласта

В первую очередь необходимо отметить тот факт, что прибор отвечает не только за выпрямление переменного тока, но и за пуск самой лампы. То есть, его можно сравнить с обычным (стандартным) дроссельным контактом. Правда, надо быть до конца откровенным и сказать, что электронный балласт для люминесцентных ламп является прибором капризным, поэтому его срок годности оставляет желать лучшего.

Разновидности и назначение

В настоящее время производители предлагают два основных типа:

  • Одиночные.
  • Парные.

Здесь все понятно. Одиночные предназначаются для включения одной лампы, парные для нескольких, соединенных в единую сеть. Самое важно, выбирая инвертор, необходимо учитывать общую яркость светильника в целом, потому что именно по этому показателю и подбирается балласт для люминесцентных ламп.

Итак, кроме вышеописанных функций, для чего еще необходим электронный балласт.

  1. Установленный в схему инвертор должен обеспечить подачу постоянного тока, тем самым обеспечить источник света равномерным излучением без мерцания.
  2. При помощи него производится быстрое включение лампы. Без него она загорится тоже, но только через несколько секунд и при работе будет обязательно гудеть.
  3. Скачки напряжения – враг номер один для системы освещения. Так вот балласт сглаживает данные скачки за счет выпрямления тока в независимости от его амплитуды.
  4. В схеме электронного балласта есть специальный регулятор. Он фиксирует неисправности внутри самого светильника. Если поломка обнаружена, регулятор тут же отключает источник света от подачи электрического тока.

Внимание! Многие производители в схемах используют различные детали и элементы, с помощью которых можно экономить потребляемую электроэнергию. Во многих моделях данный показатель составляет 20%. Неплохой результат.

Как работает балласт

Как уже было сказано выше, балласт для люминесцентных ламп – это практически дроссель. Поэтому данный прибор и выпрямляет электрический ток, и тут же нагревает катоды люминесцентных ламп. После чего на них поступает то количество напряжения, которое быстро включает осветительный прибор. Напряжение выставляется специальным регулятором, который установлен в схеме инвертора, именно им устанавливается диапазон напряжений. Вот почему мерцание источника света отсутствует.

В схеме также присутствует свой собственный стартер. Он отвечает за передачу напряжения и за зажигание. Когда включается лампа, на микросхеме балласта напряжение падает, соответственно снижается и сила тока. Это дает возможность найти оптимальный режим работы светильника.

В настоящее время люминесцентные светильники комплектуются двумя видами балластов:

  • С плавным запуском – это так называемый холодный вариант.
  • Быстрый запуск – горячий. Сюда в основном относятся дроссели ПРА.

ЭПРА

Сегодня все больше производителей стараются найти золотую середину, так называемые комбинированные схемы (универсальные). К примеру, вот модель такого электронного балласта «ЭПРА SEA T8-18». И еще один момент, который касается доработки схемы. Считается, что нормальная яркость светового потока, который обеспечивает люминесцентная лампа, обеспечивается мощностью 200 Вт. Если мощность падает до 110 Вт, то яркость люминесцентного светильника серьезно снижается.

Источник