Jak są rozmieszczone i działają mechanizmy sterujące lampami fluorescencyjnymi

Klasa gazowo-wyładowczych źródeł światła, do których należą świetlówki, wymaga zastosowania specjalnego sprzętu, który wykonuje przejście wyładowania łukowego wewnątrz szczelnej szklanej obudowy.

Urządzenie i zasada działania świetlówki

Jego kształt jest wykonany w formie tuby. Może być prosty, zakrzywiony lub skręcony.

Powierzchnia bańki szklanej pokryta jest od wewnątrz warstwą fosforu, a na jej końcach znajdują się włókna wolframowe. Wewnętrzna objętość jest uszczelniona, wypełniona niskociśnieniowym gazem obojętnym z parami rtęci.

Blask świetlówki powstaje dzięki powstaniu i utrzymywaniu się wyładowania łuku elektrycznego w gazie obojętnym pomiędzy włóknami, które działają na zasadzie promieniowania termionowego. W celu jego przepływu prąd elektryczny przepływa przez drut wolframowy w celu podgrzania metalu.

Jednocześnie między włóknami przykładana jest duża różnica potencjałów, dostarczając energię do przepływu łuku elektrycznego między nimi.Opary rtęci poprawiają dla niej ścieżkę przepływu w środowisku gazu obojętnego. Warstwa luminoforu zmienia właściwości optyczne wychodzącej wiązki światła.

Zajmuje się zapewnieniem przepływu procesów elektrycznych wewnątrz urządzeń sterujących lampami fluorescencyjnymi... W skrócie PRA.

Rodzaje stateczników

W zależności od zastosowanej podstawy elementu, urządzenia balastowe mogą być wykonane na dwa sposoby:

1. konstrukcja elektromagnetyczna;

2. blok elektroniczny.

Pierwsze modele lamp fluorescencyjnych działały wyłącznie według pierwszej metody. Do tego użyliśmy:

• rozrusznik;

• przepustnica.

Bloki elektroniczne pojawiły się nie tak dawno temu. Zaczęto je produkować po masowym, gwałtownym rozwoju przedsiębiorstw produkujących nowoczesny asortyment baz elektronicznych opartych na technologiach mikroprocesorowych.

Stateczniki elektromagnetyczne

Zasada działania świetlówki ze statecznikiem elektromagnetycznym (EMPRA)

Obwód rozruchowy rozrusznika z podłączeniem dławika elektromagnetycznego jest uważany za tradycyjny, klasyczny. Ze względu na swoją względną prostotę i niski koszt pozostaje popularny i nadal jest szeroko stosowany w schematach oświetleniowych.

Po doprowadzeniu sieci do lampy, napięcie jest podawane przez cewkę dławikową i żarniki wolframowe do elektrody rozruchowe… Zaprojektowana w formie gazowej lampy wyładowczej o niewielkich rozmiarach.

Napięcie sieciowe przyłożone do jego elektrod powoduje wyładowanie jarzeniowe między nimi, tworząc żar gazu obojętnego i ogrzewając jego otoczenie. Tuż obok kontakt bimetaliczny dostrzeż to, pochyl się. zmienia kształt i zamyka szczelinę między elektrodami.

W obwodzie obwodu elektrycznego tworzy się obwód zamknięty i zaczyna przez niego przepływać prąd, ogrzewając włókna świetlówki. Wokół nich tworzy się emisja termionowa. W tym samym czasie pary rtęci wewnątrz kolby są podgrzewane.

Powstały prąd elektryczny zmniejsza napięcie przykładane z sieci do elektrod rozrusznika o około połowę. Błyskawica między nimi słabnie, a temperatura spada. Płytka bimetaliczna zmniejsza jej ugięcie poprzez rozłączenie obwodu między elektrodami, przepływający przez nie prąd zostaje przerwany i wewnątrz dławika powstaje pole elektromagnetyczne o samoindukcji. Natychmiast tworzy krótkotrwałe wyładowanie w podłączonym do niego obwodzie: między włóknami świetlówki.

Jego wartość sięga kilku kilowoltów. Wystarczy doprowadzić do rozpadu ośrodka gazu obojętnego za pomocą ogrzanych par rtęci i ogrzanych włókien do stanu promieniowania termionowego. Pomiędzy końcami lampy powstaje łuk elektryczny, który jest źródłem światła.

Jednocześnie napięcie na stykach rozrusznika nie wystarcza do zniszczenia jego warstwy obojętnej i ponownego zamknięcia elektrod bimetalicznej płytki. Pozostają otwarte. Rozrusznik nie uczestniczy w dalszym schemacie pracy.

Po uruchomieniu żarzenia należy ograniczyć prąd w obwodzie. W przeciwnym razie elementy obwodu mogą się spalić. Ta funkcja jest również przypisana do przepustnica… Jego rezystancja indukcyjna ogranicza narastanie prądu i zapobiega uszkodzeniu lampy.

Schematy połączeń stateczników elektromagnetycznych

W oparciu o powyższą zasadę działania świetlówek, tworzone są dla nich różne schematy połączeń za pomocą urządzenia sterującego.

Najprościej jest włączyć ssanie i rozrusznik dla jednej lampy.

W tej metodzie w obwodzie zasilającym pojawia się dodatkowa rezystancja indukcyjna. Aby zmniejszyć straty mocy biernej z jej działania, stosuje się kompensację dzięki włączeniu kondensatora na wejściu obwodu, przesuwając kąt wektora prądu w przeciwnym kierunku.

Jeśli moc dławika pozwala na wykorzystanie go do obsługi kilku świetlówek, te ostatnie są gromadzone w obwodach szeregowych, a do uruchamiania każdego z nich stosuje się oddzielne rozruszniki.

Gdy konieczne jest skompensowanie efektu rezystancji indukcyjnej, stosuje się tę samą technikę, co poprzednio: podłącza się kondensator kompensacyjny.

Zamiast dławika w obwodzie można zastosować autotransformator, który ma taką samą rezystancję indukcyjną i umożliwia regulację wartości napięcia wyjściowego. Kompensacja strat mocy czynnej składowej biernej odbywa się poprzez podłączenie kondensatora.

Autotransformator można zastosować do oświetlenia kilku lamp połączonych szeregowo.

Jednocześnie ważne jest stworzenie rezerwy jego mocy, aby zapewnić niezawodne działanie.

Wady stosowania stateczników elektromagnetycznych

Wymiary przepustnicy wymagają stworzenia oddzielnej obudowy dla urządzenia sterującego, która zajmuje określoną przestrzeń. Jednocześnie emituje, choć niewielki, hałas zewnętrzny.

Projekt rozrusznika nie jest niezawodny. Okresowo lampy gasną z powodu awarii. Jeśli rozrusznik ulegnie awarii, nastąpi falstart, gdy można wizualnie zaobserwować kilka błysków przed rozpoczęciem stałego spalania. Zjawisko to wpływa na żywotność nici.

Stateczniki elektromagnetyczne powodują stosunkowo duże straty energii i zmniejszają wydajność.

Mnożniki napięcia w obwodach do zasilania świetlówek

Schemat ten często spotykany jest w projektach amatorskich i nie jest stosowany we wzornictwie przemysłowym, chociaż nie wymaga skomplikowanej bazy elementów, jest łatwy w wykonaniu i wydajny.

Zasada jego działania polega na stopniowym zwiększaniu napięcia zasilania sieci do znacznie większych wartości, powodując zniszczenie izolacji ośrodka gazu obojętnego z parami rtęci bez jego podgrzania oraz zapewnienie promieniowania cieplnego nitek.

Takie połączenie pozwala na zastosowanie nawet żarówek z wypalonym żarnikiem. Aby to zrobić, w ich obwodzie żarówki są po prostu bocznikowane za pomocą zewnętrznych zworek po obu stronach.

Takie obwody stwarzają zwiększone ryzyko porażenia prądem elektrycznym. Jego źródłem jest napięcie wyjściowe z mnożnika, które można podnieść do kilowoltów i więcej.

Nie zalecamy korzystania z tej tabeli i publikujemy ją, aby wyjaśnić niebezpieczeństwo związane z ryzykiem, jakie stwarza. Celowo zwracamy uwagę na tę kwestię: nie stosuj tej metody samodzielnie i ostrzegaj współpracowników przed tą zasadniczą wadą.

Stateczniki elektroniczne

Cechy działania świetlówki ze statecznikiem elektronicznym (EKG)

Wszystkie prawa fizyczne, które powstają wewnątrz szklanej kolby z gazem obojętnym i oparami rtęci, tworząc wyładowanie łukowe i jarzenie, pozostają niezmienione w konstrukcji lamp sterowanych elektronicznymi statecznikami.

Dlatego algorytmy działania stateczników elektronicznych pozostają takie same, jak ich elektromagnetycznych odpowiedników. Tyle, że starą bazę elementów zastąpiono nowoczesną.

Zapewnia to nie tylko wysoką niezawodność urządzenia sterującego, ale także jego niewielkie wymiary, co pozwala na jego instalację w dowolnym dogodnym miejscu, nawet wewnątrz trzonka konwencjonalnej żarówki E27 opracowanej przez Edisona do lamp żarowych.

Zgodnie z tą zasadą działają małe energooszczędne lampy ze świetlówką o złożonym skręconym kształcie, które nie przekraczają rozmiarów żarówek i są przeznaczone do podłączenia do sieci 220 przez stare gniazda.

W większości przypadków elektrykom pracującym ze świetlówkami wystarczy wyobrazić sobie prosty schemat połączeń wykonany z dużym uproszczeniem z kilku elementów.

Z bloku elektronicznego do pracy stateczników elektronicznych są:

• obwód wejściowy podłączony do źródła zasilania 220 woltów;

• dwa obwody wyjściowe nr 1 i nr 2 podłączone do odpowiednich wątków.

Zwykle jednostka elektroniczna jest wykonana z wysokim stopniem niezawodności, długą żywotnością. W praktyce lampy energooszczędne najczęściej poluzowują korpus żarówki podczas pracy z różnych powodów. Gaz obojętny i opary rtęci natychmiast go opuszczają. Taka lampka już się nie zaświeci, a jej elektronika pozostaje w dobrym stanie.

Można go ponownie wykorzystać, podłączając do kolby o odpowiedniej pojemności. Dla tego:

• podstawa lampy jest ostrożnie zdemontowana;

• elektroniczna jednostka EKG jest z niej wyjęta;

• zaznacz parę przewodów używanych w obwodzie zasilania;

• zaznacz przewody obwodów wyjściowych na żarniku.

Następnie pozostaje tylko ponownie podłączyć obwód jednostki elektronicznej do kompletnej, działającej kolby. Będzie dalej pracować.

Statecznik elektromagnetyczny

Strukturalnie blok elektroniczny składa się z kilku części:

• filtr usuwający i blokujący zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące z zasilacza do obwodu lub wytwarzane przez jednostkę elektroniczną podczas pracy;

• prostownik oscylacji sinusoidalnych;

• obwody korekcji mocy;

• filtr wygładzający;

• falownik;

• statecznik elektroniczny (analog dławika).

Obwód elektryczny falownika działa na potężnych tranzystorach polowych i jest tworzony zgodnie z jedną z typowych zasad: mostek lub obwód półmostkowy do ich włączenia.

W pierwszym przypadku w każdym ramieniu mostka działają cztery klucze. Takie falowniki są przeznaczone do przetwarzania dużej mocy w systemach oświetleniowych na setki watów. Obwód półmostkowy zawiera tylko dwa przełączniki, ma niższą wydajność i jest częściej używany.

Oba obwody są kontrolowane przez specjalną jednostkę elektroniczną — mikrodar.

Jak działają stateczniki elektroniczne

Aby zapewnić niezawodną luminescencję świetlówki, algorytmy EKG podzielono na 3 etapy technologiczne:

1. przygotowawczy, związany ze wstępnym nagrzaniem elektrod w celu zwiększenia promieniowania termojonowego;

2. zajarzenie łuku poprzez zastosowanie impulsu wysokiego napięcia;

3. Zapewnienie stabilnego wyładowania łuku.

Technologia ta pozwala na szybkie włączenie lampy nawet przy ujemnych temperaturach, zapewnia łagodny start i wyprowadzenie minimalnego niezbędnego napięcia między włóknami dla dobrego oświetlenia łuku.

Jeden z prostych schematów podłączenia statecznika elektronicznego do świetlówki pokazano poniżej.

Mostek diodowy na wejściu prostuje napięcie AC. Jego fale są wygładzane przez kondensator C2.Za nim pracuje inwerter przeciwsobny podłączony w obwód półmostkowy.

Zawiera 2 tranzystory n-p-n, które wytwarzają oscylacje o wysokiej częstotliwości, które są podawane sygnałami sterującymi w przeciwfazie do uzwojeń W1 i W2 trójuzwojeniowego toroidalnego transformatora wysokiej częstotliwości L1. Jego pozostała cewka W3 dostarcza wysokie napięcie rezonansowe do świetlówki.

Tak więc, gdy zasilanie jest włączone przed zapaleniem lampy, w obwodzie rezonansowym powstaje maksymalny prąd, który zapewnia nagrzewanie obu żarników.

Kondensator jest połączony równolegle z lampą. Na jego płytkach powstaje duże napięcie rezonansowe. Wyzwala łuk elektryczny w środowisku gazu obojętnego. Pod jego działaniem dochodzi do zwarcia okładek kondensatora i przerwania rezonansu napięciowego.

Jednak lampa nie przestaje się palić. Kontynuuje pracę automatycznie ze względu na pozostałą część zastosowanej energii. Rezystancja indukcyjna przetwornicy reguluje prąd przepływający przez lampę, utrzymując go w optymalnym zakresie.

Zobacz też: Obwody przełączające do lamp wyładowczych