Дроссель для ламп: схема подключения, принцип работы, замена,

Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура

Прежде чем мы начнем говорить о газе, давайте выясним, что такое балласт и для чего он нужен. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять, как работает люминесцентная лампа (ЛДС). Рассмотрим его схематическое изображение.

Перед нами стеклянная колба в виде трубки, на концах которой припаяны две вольфрамовые спирали — анод и катод. Сама трубка заполнена инертным газом с небольшой добавкой ртути. Если к аноду и катоду подать рабочее напряжение, лампа не зажжется — сопротивление инертного газа слишком велико, и тока между электродами не будет.

Для запуска устройства необходимо разогреть катушки. Как только они нагреются, начнется термоэлектронная эмиссия, такая же, как и в обычной электронной вакуумной лампе для радиоприемников. Между электродами потечет ток, и пары ртути начнут излучать ультрафиолет.

Когда вы попадаете на люминофор, ультрафиолет заставляет его ярко светиться. Само УФ-излучение практически полностью поглощается стеклом и люминофором.

Запуск ДЛС обеспечивается специальным устройством — пускателем, который кратковременно подает напряжение на спирали (о его включении мы поговорим позже). Это начальная часть оборудования управления.

Стартеры для запуска СДО

Заставить лампу работать (как говорится, «завестись») можно и другим способом, кратковременно подав на электроды повышенное напряжение. Именно так работают электронные балласты, о которых мы поговорим позже.

Но после запуска ЛДС начинаются новые проблемы: тлеющий разряд в лампочке превращается в дугу и сразу приводит к короткому замыканию. Чтобы этого не произошло, ток через лампу во время работы нужно ограничивать. Эту роль выполняет другое устройство — электромагнитный балласт. Это регулирующая часть балласта.

ЭМПРА для ЛДС мощностью 36 Вт

Таким образом, без стартера лампа не заведется, без балласта сгорит. Комплекс этих двух агрегатов называется балластом. Теперь, я думаю, вы понимаете, зачем нужны балласты и что без них не обойтись.

Важно! Мощность дросселя должна соответствовать мощности лампы. В противном случае лампа либо сразу погаснет, либо вообще не запустится, либо перегорит.

Основные функции

Люминесцентные источники света нельзя подключать напрямую к электрической сети. На это есть следующие причины:

• для создания устойчивого разряда в люминесцентной лампе необходимо предварительно нагреть электроды и подать на них пусковой импульс;
• поскольку источники света газоразрядного типа имеют отрицательное дифференциальное сопротивление, для них характерно увеличение силы тока после выхода на рабочий режим. Он должен быть ограничен, чтобы источник света не вышел из строя.

Исходя из причин, описанных выше, необходимо использовать балласт.

Балласт электромагнитного типа

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя на примере типовой принципиальной схемы газоразрядных ламп .

Типовая схема подключения

На диаграмме показано:

• ЭЛ — лампа газоразрядного (люминесцентного) типа;
• СФ — стартер, представляет собой устройство, состоящее из колбы, заполненной инертным газом, внутри нее расположены биметаллические контакты. Параллельно колбе установлен холодильник;
• ЛЛ — газовый (электромагнитный);
• катушки лампы (1 и 2);
• С — конденсатор (компенсирует реактивную мощность), емкость зависит от мощности лампы, таблица соответствия приведена ниже.

Мощность источника разряда (Вт)	Емкость конденсатора (мкФ)
15	4,50
18	4,50
30	4,50
36	4,50
58	7.00

В цепях присутствуют устройства, у которых отсутствует компенсирующий конденсатор, это недопустимо, так как реактивная нагрузка приводит к следующим негативным последствиям:

• происходит увеличение потребляемой мощности, что приводит к повышенному энергопотреблению;
• ресурс оборудования значительно снижается.

Теперь перейдем непосредственно к принципу работы приведенной выше типовой схемы. Условно его можно разделить на следующие этапы:

• при подключении к сети через цепь удар «ЛЛ» — катушка «1» — пуск «СФ» — катушка «2» начинает проходить ток, сила которого составляет от 40 до 50 мА;
• под действием этого процесса в колбе стартера происходит ионизация инертного газа, что приводит к увеличению силы тока и нагреву биметаллических контактов;
• нагретые электроды в стартере замыкаются, это приводит к резкому увеличению силы тока, до прим. 600 мА. Дальнейший ее рост ограничивает индуктивность индуктора;
• из-за повышенного тока в цепи нагреваются катушки (1 и 2), в результате чего из них вылетают электроны, нагревается газовая смесь, что приводит к разряду ;
• под действием разряда возникает ультрафиолетовое излучение, попадающее на покрытие люминофора. В результате он светится в видимом спектре;
• при «загорании» источника света сопротивление уменьшается, соответственно снижается напряжение на газе (до 110 В);
• пусковые контакты остывают и размыкаются.

Тандемное подключение

Ниже приведена схема, где последовательно соединены две люминесцентные лампы люминесцентного типа.

Схема тандемного соединения

Принцип работы представленной схемы не отличается от типового подключения, разница только в параметрах пускателей. При соединении с двумя лампами применяют пускатели, имеющие «пробойное» напряжение 110 В (тип S2), для соединения с одной лампой — 220 В (тип S10).

Пускатели S10 и S2 на 220 и 110 В соответственно

Назначение и устройство дросселя

Газоразрядные лампы, представителем которых является люминесцентная разновидность, не могут, как обычно, гореть и давать электричество. Они просто не будут работать. Чтобы получить свечение от этого типа источника, вы также должны использовать балласт.

Назначение балласта в схеме включения

Получается, что для функционирования люминесцентной лампочки необходимо не только обеспечить протекание тока, но и подать на нее напряжение.

Поэтому в схеме включения участвует балласт — сопротивление. Он включен последовательно с лампой и предназначен для ограничения тока, протекающего через электроды.

Его роль могут выполнять различные электрические компоненты:

• в случае постоянного тока это резисторы;
• с переменным — дроссель, конденсатор и резистор.

Среди этих устройств наиболее удачным вариантом является газовый. Он проявляет реактивное сопротивление, не выделяя чрезмерного тепла. Он способен ограничивать ток, предотвращая его лавинообразное нарастание при подключении к сети.

Фото с дросселя ограничивает величину переменного тока до нужных параметров. Коммутацией токовых цепей преследуют цель блокировать резкие перенапряжения от трансформатора, пропускающие сглаженное напряжение.

Он используется для реализации высокочастотных электрических цепей. Кроме того, они часто не используют ядра. Исполнение может быть одно- или многослойным. Использование магнитных сердечников не случайно.

Он позволяет значительно уменьшить размеры самого индуктора при тех же параметрах индуктивности. На высоких частотах используются ферритовые и магнитоэлектрические составы. Кольцевые сердечники позволяют добиться большой индуктивности

В области длинных и средних волн для обеспечения необходимых/заданных параметров электрической цепи используется особая конструкция элемента — секционная обмотка из провода

Дроссельная заслонка является не только неотъемлемым элементом схемы выключателя стартера, она выполняет следующие функции:

• помогает создать безопасный и достаточный для конкретной лампочки ток, что обеспечивает быстрый нагрев электродов при розжиге;
• импульс повышенного напряжения, образующийся в обмотке, способствует возникновению разряда в люминесцентной лампе;
• обеспечивает стабилизацию разряда при номинальном значении электрического тока;
• способствует безотказной работе лампочки, несмотря на периодически возникающие в сети отклонения напряжения.

Индуктивность дросселя важна для работы флуоресцентных источников света. Поэтому при покупке данного электромеханического компонента следует обращать внимание на технические параметры, которые должны соответствовать характеристикам лампочки.

При выборе электромеханического устройства управления, которое также называют дросселем или ограничителем тока, важны не только технические параметры, но и репутация производителя — неизвестные китайские фирмы могут предложить ограничитель, реальные характеристики которого значительно ниже заявленных те

Из чего состоит пускорегулятор?

Катушка индуктивности, используемая в схемах включения лампочек люминесцентного типа, представляет собой не что иное, как намотку провода на сердечник — катушку индуктивности. Именно его промышленное исполнение в электротехнике называют дросселем, что дословно переводится как «ограничитель».

Разные виды обмоток с разными сердечниками, разные по размеру, форме и внешнему виду. Индуктивность конкретного изделия напрямую зависит от толщины провода, плотности витков в обмотке и их количества, формы сердечника и других параметров

Дроссель с необходимыми техническими характеристиками производится в промышленных условиях, поэтому у потребителя не возникнет проблем с выбором подходящего варианта, соответствующего параметрам подключаемой лампочки.

Более того, обладая навыками сбора различных электроприборов, подходящих комплектующих и электроинструмента, можно попробовать самостоятельно соорудить катушку с нужной индуктивностью.

На схемах картина газа может отличаться. В схемах подключения люминесцентных лампочек чаще всего можно встретить вариант L6 — обмотка с магнитопроводом с ферритовым сердечником

Дроссель состоит из следующих элементов:

• провод в изоляционном материале;
• сердечник – чаще всего ферритового типа или из другого материала;
• литьевой компаунд, композитный – содержит стойкие к горению вещества, что обеспечивает дополнительную изоляцию витков обмоточного провода;
• корпус, в котором размещена обмотка, изготовлен из термостойких полимеров.

Наличие последнего элемента зависит от функций и характеристик конкретной модели токоограничителя.

Участвуя в цепи зажигания газоразрядной лампы вместе со стартером, индуктивное сопротивление в виде дросселя ограничивает силу тока в момент подачи напряжения на лампу, и образование ЭДС самоиндукции 1000 В обеспечивает поджиг и стабилизирует дугу

Стартовая схема несовершенна, хотя и показывает отличный результат. Но мерцание лампочки, шум газа и его большие размеры, а также фальстарт из-за ненадежного стартера привели к изобретению более совершенного варианта балласта — электронного.

Электронные балласты в процессе эксплуатации помогают снизить потери мощности до 50%, исключают мерцание лампочки. Их использование позволило уменьшить массу дросселей, а также значительно повысить КПД осветительного блока.

Правда, стоимость ЭПРА значительно выше ЭМПРА, а покупать нужно у производителей с отличной репутацией — таких как Philips, Osram, Tridonic и других.

Читайте также: Электрический ток в вакууме — определение, основные свойства, причины

Схема + самостоятельное подключение

Вы не можете просто включить люминесцентную лампочку — для этого нужен зажигатель и ограничитель тока. В миниатюрных моделях производитель тщательно встроил все эти элементы в коробку, а потребителю остается только вкрутить изделие в подходящий патрон лампы/люстры и щелкнуть выключателем.

А для более крупных изделий потребуются балласты, которые могут быть как электромеханического, так и электронного типа. Чтобы правильно его подключить, чтобы обеспечить безотказную работу устройства, нужно знать порядок подключения отдельных элементов к электрической цепи.

Схема подключения люминесцентной лампочки (ЭЛ) с использованием дроссельного устройства, где ЛЛ — дроссель, СВ — стартер, С1, С2 — конденсаторы

Правда, справиться с задачей, имея схему, но не имея практического опыта проведения данного вида работ, будет сложно. Кроме того, если подключение необходимо произвести вне дома – в коридоре учебного заведения или другого общественного учреждения – несанкционированное вмешательство в работу электрической сети может стать проблемой.

Для этого в штате учреждения должен быть электрик, который работает на постоянной основе или обслуживает учреждение по мере возникновения потребности в его услугах.

На схеме показано последовательное соединение двух люминесцентных ламп. Существенная проблема — если один из них сломается/сгорит, другой тоже работать не будет

Рассмотрим пошаговое подключение двух трубчатых ЛЛ к электросети с помощью пусковой схемы. Для чего нужно 2 стартера, дроссельная составляющая, тип которой обязательно должен совпадать с типом лампочек.

И еще следует обратить внимание на общую мощность стартера, которая не должна превышать этот параметр на дроссельной заслонке.

При подключении силового кабеля к светильнику важно помнить, что за ограничение тока отвечает дроссель.

Это означает, что фазный провод должен быть подключен через него, а нулевой провод должен быть подключен к лампочке.

Подобная схема подключения актуальна для крупных осветительных приборов. Что касается компактных моделей, то они оснащены встроенным пуско-регулировочным механизмом – миниатюрным электронным балластом, смонтированным внутри корпуса изделия.

В компактной люминесцентной лампочке между цоколем и трубками со смесью газов находится небольшой балласт. Он отлично справляется с запуском агрегата и может значительно превзойти другие элементы ЛЛ по долговечности

Схема подключения люминесцентной лампы

Теперь пришло время узнать, как подключить LDS к дроссельной заслонке и стартеру.

Как это работает? При подаче напряжения на лампу практически все, что протекает через дроссель, поступает на стартер, так как через саму лампу ток не протекает. За счет тлеющего разряда биметаллическая пластина в пускателе нагревается и замыкает цепь, подавая на катушки полное сетевое напряжение.

Тлеющий разряд в стартере гаснет, биметаллическая пластина остывает и размыкает цепь, но в это время витки лампы уже нагреваются. За счет обратной самоиндукции индуктор образует кратковременный высоковольтный разряд (около 1 кВ) и зажигает лампу.

Важно! Если запуск не произошел, процесс запуска повторяется. Вы наверняка видели старую ЛДС, которая «мигает» часами, не поджигается.

Теперь напряжения на пускателе недостаточно для запуска в нем тлеющего разряда, и в дальнейшей работе лампы он не участвует. В работу входит балласт, ограничивающий ток через газоразрядное устройство на заданном уровне. Значение зависит от мощности газа. Поэтому выше я упомянул, что мощность дросселя должна соответствовать мощности ЛДС. В противном случае ток будет слишком мал или слишком велик.

Несколько слов о конденсаторе на входе в схему. При большой индуктивности балласт использует не только активную, но и реактивную энергию, причем последняя тратится впустую — на нагрев самого индуктора. Конденсатор, который называется компенсационным, снижает потребление реактивной энергии, повышает КПД конструкции и облегчает работу самого газа.

Можно ли подключить два ЛДС к одному индуктору? Все будет зависеть от рабочего напряжения самих ламп. Если они рассчитаны на напряжение 220 В, нужно собрать схему с двумя дросселями, а точнее собрать две схемы, которые я дал выше. Но если лампы рассчитаны на напряжение 110 В, это вполне возможно.

Схема подключения двух люминесцентных ламп к дросселю

Принцип работы этой схемы такой же, как и предыдущей, только каждый пускатель отвечает за запуск своей ЛДС.

 

Часто на газе для внутреннего производства можно увидеть аббревиатуру ЭМПРА. Вот так правильно называется электромагнитный дроссель — электромагнитный балласт.

Зачем нужен дроссель в схеме

В принципе, зачем нужен дроссель для ламп, мы выяснили: чтобы ограничить ток через них на рабочем уровне. Мы также знаем, как он включается. Осталось выяснить, как и за счет чего он ограничивает ток, поэтому самое время поговорить об устройстве дросселя и принципе его работы.

Дроссель в радиотехнике представляет собой обмотку, намотанную на сердечник какого-либо типа. Но такой дроссель на частоте 50 Гц имеет сравнительно небольшую индуктивность. Для увеличения индуктивности дросселя для люминесцентных ламп без увеличения габаритов используется разомкнутая магнитная цепь, оставляющая небольшие зазоры между участками пластин.

Почему индуктор сопротивляется току? Проходя через катушку индуктора, переменный ток намагничивает сердечник, запасая в нем магнитную энергию. Причём при полуволне он хранится одним признаком, при другом — другим.

Но для запасания энергии с другим знаком нужно сначала «разрушить» предыдущий: перемагнитить сердечник, который, конечно, «сопротивляется» и не позволяет сделать это быстро. Именно из-за этого постоянного перемагничивания ток ограничен.

Совершенно очевидно, что дроссель будет выполнять свои функции только в цепи переменного тока.

Преимущества и недостатки электромагнитного дросселя

Теперь поговорим о плюсах и минусах. К преимуществам электромагнитного дросселя относятся:

1. Относительно низкая стоимость.
2. Простой дизайн.
3. Продолжительность.

К сожалению, у этого устройства есть еще несколько недостатков. Это:

1. Большие весо-габаритные показатели.
2. Мигающая лампа с удвоенной частотой сети.
3. Гул.
4. Низкий КПД из-за большого индуктивного сопротивления.
5. При отрицательном напряжении лампа может не запуститься.
6. Долгий старт (от 1 до 3 сек.).
7. При жестком пуске лампа может долго «моргать», из-за этого перегорают спирали.

Можно ли обойтись без него

Выше я писал, что дроссель является составной частью балласта, а значит, без него не обойтись. Но газ другой. Есть устройства, ограничивающие силу тока другим, электронным способом. Они называются EPRA – Electronic Ballast.

Электронные балласты для люминесцентных ламп

Как видно из схемы, напечатанной на корпусе агрегата, он может одновременно обслуживать 4 ЛДС и для их запуска не требуются пускатели. Безопасна ли замена EMCG электронным балластом? Абсолютно, так как электронные балласты:

1. Имеет малые массогабаритные характеристики.
2. Не гудит.
3. Не вызывает мерцание лампы с частотой сети.
4. Обладает высокой эффективностью (на 30-50% выше, чем ЭМПРА).
5. Запускает LDS почти сразу.

Электронный дроссель сложнее и дороже электромагнитного, но цена полностью компенсируется преимуществами.

Типовые неисправности — замыкание, перегрев, обрыв

А теперь рассмотрим возможные неисправности электромагнитных дросселей и научимся их (дроссели) проверять. Наиболее распространенные неисправности ЭМПРА:

1. Перегрев. Обычно это вызвано неправильной эксплуатацией (светильник не имеет вентиляции или находится в теплом помещении), напряжением сети выше нормы и производственным браком (межвитковое замыкание).
2. Обрыв обмотки. Это может быть вызвано перегревом, механическим повреждением или просто производственным браком.
3. Закрытие. Он может быть как межвитковым, так и полным. Причины те же: брак, перегрев, механические повреждения.