Электронные схемы зажигания

Основные элементы схем включения ЛЛ выпускаются серийно и в комплексе называются пускорегулирующими аппаратами (ПРА). ПРА, применяемые в уже рассмотренных схемах, называются электромагнитными.

В настоящее время наиболее перспективными и прогрессивными являются электронные ПРА (ЭПРА).

ЭПРА стремительно вытесняют электромагнитные аппараты: в США, Японии, Германии их доля составляет 40…55 % всех ПРА, в Китае и Европе – 25 %. Внедрение ЭПРА в России идёт с заметным отставанием.

Причина этого явления заключается в ряде достоинств ЭПРА:

1. Экономичность:

– близкий к единице коэффициент мощности;

– снижение примерно на 20 % электропотребления за счёт роста световой отдачи ЛЛ при работе с повышенной частотой питающего напряжения и меньших потерь мощности (на 30…35 %) в самом ПРА;

– уменьшение установленной мощности ОУ, благодаря снижению коэффициента запаса и меньшим потерям;

– увеличение примерно на 50 % продолжительности горения ЛЛ благодаря щадящим режимам пуска и горения (отсутствие подогрева электродов после зажигания ЛЛ);

– пониженный уровень высших гармоник при горении ЛЛ;

– высокая безотказность, обеспечивающая продолжительность эксплуатации равную периоду использования светильника (например, во франкфуртском аэропорте за 150 тыс. часов эксплуатации вышли из строя только 4 % из 30 тыс. установленных ЭПРА);

– снижение эксплуатационных расходов, благодаря менее частой замене ЛЛ и отсутствию замен стартеров, которых в ЭПРА нет;

– меньшая масса и габариты, пониженный расход материалов как ЭПРА, так и светильников.

2. Хорошие экологические и медицинские характеристики:

– практическое отсутствие пульсации светового потока, в том числе и при колебаниях питающего напряжения;

– надёжное и быстро зажигание ЛЛ;

– отсутствие шума при работе;

– слабое электромагнитное поле, значительное снижение выброса в атмосферу двуокиси углерода;

– возможность регулирования светового потока;

– меньшее количество утилизируемых ЛЛ за счёт их более длительной эксплуатации.

Все эти преимущества достигаются главным образом за счёт того, что ЛЛ с ЭПРА работают при высокой частоте питающего напряжения 40…60 кГц.

ЭПРА используются с ЛЛ нового поколения – серии Т5 (именно к ней, в первую очередь, относятся вышеперечисленные преимущества), а так же с компактными ЛЛ (для них эти преимущества проявляются в меньшей мере).

Со схемами ЭПРА можно познакомиться в специальной литературе [10].

Единственным недостатком ЭПРА является их высокая стоимость – от 15 до 20 $ за четырёхламповый светильник с ЛЛ по 20 Вт (2005 г.). Однако как и для всякой новой техники она быстро снижается – примерно в 4…5 раз за период с 1999 по 2005 г.

М еры борьбы с пульсацией светового потока разрядных ламп

Пульсация светового потока вызывается тем, что при частоте питающего напряжения 50 Гц ток i через РЛ проходит через ноль 100 раз в секунду (рис. 54). Соответственно 100 раз в секунду будет снижаться до нуля и поток Ф_Р излучения РЛ. Благодаря тому, что люминофоры обладают послесвечением (излучают световой поток некоторое время после снятия облучения ультрафиолетом), световой поток Ф_Л ЛЛ снижается не до нуля, а примерно наполовину

Пульсация светового потока вызывает повышенную утомляемость зрения и может вызвать стробоскопический эффект.

Стробоскопический эффект – явление кажущейся неподвижности или медленного вращения быстро вращающихся валов или деталей при частотах вращения кратных частоте пульсации светового потока. Опасность этого явления – в возможности получения травм при работе в механических цехах.

Пульсацию отдельно взятой лампы нельзя уменьшить, кроме как путем увеличения частоты питающего напряжения, что реализуется в схемах включения ЛЛ с ЭПРА.

П ри частоте питающего напряжения 50 Гц пульсацию уменьшают за счет сдвигов по фазе световых потоков близ расположенных ламп. Это не позволяет уменьшить пульсацию в отдельно взятой лампе, но за счёт наложения световых потоков соседних ламп суммарный световой поток пульсирует значительно меньше. Сдвиг по фазе световых потоков осуществляется двумя путями:

– если используется 3-х фазная групповая сеть, соседние РЛ включаются на разные фазы сети со следующим чередованием фаз в рядах:

АBCABCАВС…….

CABCABСАВ……..

ВСАВСАВСА……..

– при однофазной групповой сети для ЛЛ используется специальная антистробоскопическая схема зажигания (рис. 55).

Эта схема в настоящее время очень распространена. Она представляет собой стартерную схему параллельного включения двух ЛЛ, расположенных в одном светильнике.

Для создания сдвига фаз между токами этих ламп последовательно с одной из них (ЛЛ2) включается конденсатор. В результате ток 1-й лампы носит активно-индуктивный (отстающий) характер (рис. 56) с коэффициентом мощности около 0,5, а у 2-й – активно-ёмкостный (опережающий) с таким же но опережающим коэффициентом мощности. Результирующий ток носит отстающий характер, обеспечивая коэффициент мощности не ниже 0,92.

Коэффициент пульсации светового потока при использовании такой схемы – 0,15.

Дроссель ДрР, установленный в цепи стартера 2-й лампы, нужен для создания активно-индуктивного характера тока в момент зажигания, что обеспечивает всплеск напряжения на второй лампе.

Шунтирующее сопротивление R защищает конденсатор от пробоя и обеспечивает его саморазряд при отключении от сети.

Часть схемы, включающая дроссели, конденсатор, сопротивление (на рис. 55 обведена штриховой линией), называется пускорегулирующим аппаратом (ПРА). Для серийно выпускаемых ПРА используется система обозначений, которую можно проиллюстрировать примером:

2УБК-40/220-НПП,

где 2 – количество ламп;

УБ – устройство балластное (стартерный ПРА);

АБ – бесстартерный ПРА быстрого пуска;

МБ – бесстартерный ПРА мгновенного зажигания;

К (варианты – И, Е) – компенсированный (индуктивный, ёмкостный) ПРА;

40 – мощность лампы, Вт;

220 – номинальное напряжение сети, В;

Н (вариант – В) – ПРА независимой установки (встроенный в светильник);

П (вариант ПП)– пониженный (особо пониженный) уровень шума.

Шум при работе ЛЛ объясняется вибрацией пластин дросселя и явлением магнитострикции (изменением размеров пластин) под воздействием переменного магнитного поля. Его можно уменьшить за счёт высокого качества исполнения магнитопровода.