Spínací obvody pro zářivky s elektromagnetickými předřadníky

Pro udržení a stabilizaci vybíjecího procesu je do sítě střídavého proudu zapojen do série se zářivkou předřadný odpor ve formě tlumivky nebo tlumivky a kondenzátoru. Tato zařízení se nazývají předřadníky (balasty).

Síťové napětí, při kterém zářivka pracuje v ustáleném stavu, nestačí k jejímu zapálení. Pro vytvoření plynového výboje, tj. rozbití plynového prostoru, je nutné zvýšit emisi elektronů jejich předehřátím nebo přivedením zvýšeného napěťového impulsu na elektrody. Obojí zajišťuje startér zapojený paralelně s lampou.

Schéma spínání zářivky: a – s indukčním předřadníkem, b – s indukčně-kapacitním předřadníkem.

Zvažme, jak probíhá proces zapálení zářivky.

Startér je miniaturní doutnavka s neonovou náplní, která má dvě bimetalové elektrody, které jsou v normální poloze otevřené.

Při přivedení napětí dojde ve startéru k výboji a bimetalové elektrody se při ohybu zkratují. Po jejich uzavření se proud v obvodu startéru a elektrod, omezený pouze odporem tlumivky, zvýší na dvoj až trojnásobek provozního proudu výbojky a elektrody zářivky se rychle zahřejí. Současně bimetalové elektrody startéru, ochlazující se, otevírají jeho okruh.

Při přerušení obvodu startérem dochází v škrticí klapce ke zvýšenému napěťovému pulzu, v důsledku čehož dochází v plynném prostředí zářivky k výboji a k ​​jejímu zapálení. Po rozsvícení lampy je napětí na ní asi poloviční než napětí sítě. Toto napětí bude přítomno i na startéru, ale to nestačí k jeho opětovnému uzavření. Proto, když lampa svítí, startér je otevřený a nepodílí se na provozu obvodu.

Jednolampový startovací obvod pro zapínání zářivky: L – zářivka, D – tlumivka, St – startér, C1 – C3 – kondenzátory.

Kondenzátor zapojený paralelně se startérem a kondenzátory na vstupu obvodu jsou navrženy pro snížení úrovně rádiového rušení. Kondenzátor zapojený paralelně se startérem navíc pomáhá prodloužit životnost startéru a ovlivňuje proces zapalování lampy, pomáhá výrazně snížit napěťový impuls ve startéru (z 8000 -12 000 V na 600 – 1500 V) při současném zvyšování energie pulzu (prodlužováním jeho trvání).

Nevýhodou popsaného startovacího obvodu je nízký cos phi, nepřesahující 0,5. Zvýšení cos phi se dosáhne buď zapnutím kondenzátoru na vstupu, nebo použitím indukčně-kapacitního obvodu. V tomto případě však cos phi 0,9 – 0,92 v důsledku přítomnosti vyšších harmonických složek v proudové křivce, určených specifiky výboje plynu a předřadníku.

U svítidel se dvěma žárovkami je kompenzace jalového výkonu dosaženo rozsvícením jedné žárovky s indukčním předřadníkem a druhé s indukčně-kapacitním předřadníkem. V tomto případě cos phi = 0,95. Navíc takový předřadný obvod umožňuje výrazně vyhladit pulzace světelného toku zářivek.

Schéma spínání pro zářivky s předřadníky s dělenou fází

Nejpoužívanější pro zapínání zářivek o výkonu 40 a 80 W je dvoulampový impulsní zapalovací obvod s kompenzací předřadníků 2UBK-40/220 a 2UBK-80/220, pracující podle „rozdělené fáze“ systém. Jsou to kompletní elektrická zařízení s tlumivkami, kondenzátory a vybíjecími odpory.

Pouze indukční reaktance je zapojena do série s jednou z výbojek, což vytváří fázové zpoždění v proudu od přivedeného napětí. V sérii s druhou lampou se kromě tlumivky zapíná kondenzátor, jehož kapacitní reaktance je přibližně 2krát větší než indukční reaktance tlumivky, což vytváří proudový předstih, v důsledku čehož celkový výkon faktor souboru je asi 0,9 -0,95.

Navíc zapojení speciálně zvoleného kondenzátoru do série s induktorem jedné ze dvou žárovek poskytuje takový fázový posun mezi proudy první a druhé žárovky, při kterém bude hloubka oscilací celkového světelného toku dvou žárovek výrazně snížit.

Pro zvýšení ohřívacího proudu elektrody se v sérii s kondenzátorem zapíná kompenzační cívka, která je vypínána startérem.

Schéma zapojení pro zapínání dvoulampového spouštěcího aparátu 2UBK: L – zářivka, St – startér, C – kondenzátor, r – vybíjecí odpor. Pouzdro předřadníku 2UBK je znázorněno tečkovanou čarou.

Bezstartérové ​​obvody pro zapínání zářivek

Nevýhody spínacích obvodů startéru (značný hluk vytvářený předřadníky při provozu, hořlavost v nouzových režimech atd.), stejně jako nízká kvalita vyráběných spouštěčů, vedly k trvalému hledání bezstartérových, ekonomicky schůdných, racionálních předřadníků v primárně je používat v instalacích, kde jsou docela jednoduché a levné.

Pro spolehlivou funkci bezstartérových obvodů se doporučuje používat výbojky s vodivým páskem aplikovaným na žárovky.

Nejpoužívanější jsou transformátorové obvody pro rychlý náběh zářivek, ve kterých je jako předřadný odpor použita tlumivka a předehřev katod se provádí vláknovým transformátorem nebo autotransformátorem.

Bezstartérové ​​jednolampové a dvoulampové obvody pro zapínání zářivek: L – zářivka, D – tlumivka, NT – vláknový transformátor

V současné době výpočty prokázaly, že spouštěcí obvody pro vnitřní osvětlení jsou hospodárnější, a proto jsou převážně rozšířené. V obvodech spouštěče jsou ztráty energie přibližně 20 – 25%, v obvodech bez spouštěče – 35%

V poslední době jsou obvody pro zapínání zářivek s elektromagnetickými předřadníky postupně nahrazovány obvody s funkčnějšími a ekonomičtějšími elektronickými předřadníky (EPG).

Při výpočtu osvětlovacích sítí se zářivkami je třeba počítat s tím, že ani u kompenzovaných obvodů bez předřadníků nelze fázový posun zcela eliminovat. Při určování návrhového proudu sítí se zářivkami je proto nutné u obvodů s kompenzací jalového výkonu brát kosinus phi = 0,9 a když v obvodech nejsou kondenzátory, kosinus phi = 0,5. Navíc je nutné počítat se ztrátami výkonu v předřadnících.

Při výběru průřezů vodičů pro čtyřvodičové sítě se zářivkami je třeba vzít v úvahu některé vlastnosti takových sítí. Faktem je, že nelinearita proudově-napěťové charakteristiky zářivek, stejně jako přítomnost induktoru s ocelovým jádrem a kondenzátory v jejich cíli, má za následek nesinusovost proudové křivky a v důsledku toho výskyt vyšších harmonických, což výrazně mění proud nulového vodiče i při rovnoměrném fázovém zatížení.

Proud v nulovém vodiči může dosáhnout hodnot blízkých proudu ve fázovém vodiči, 85-87% If. Z toho vyplývá nutnost zvolit průřez nulového vodiče ve čtyřvodičových sítích zářivkového osvětlení rovný průřezu fázových vodičů a při pokládání vodičů do potrubí je třeba vzít přípustné proudové zatížení jako u čtyř vodičů. v jedné trubce.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Zářivky jsou založeny na záři plynového výboje ve rtuťových parách. Záření je v ultrafialové oblasti a pro jeho přeměnu na viditelné světlo je žárovka potažena vrstvou fosforu.

Princip činnosti zářivky

Zvláštností zářivek je, že nemohou být přímo připojeny k napájení. Odpor mezi elektrodami ve studeném stavu je vysoký a velikost proudu, který mezi nimi protéká, je nedostatečná k tomu, aby způsobila výboj. K zapálení je nutný vysokonapěťový impuls.

Lampa se zapáleným výbojem se vyznačuje nízkým odporem, který má reaktivní charakteristiku. Pro kompenzaci reaktivní složky a omezení protékajícího proudu je do série se zdrojem zářivkového světla zapojena tlumivka (předřadník).

Mnoho lidí nechápe, proč je v zářivkách potřeba startér. Induktor, připojený k napájecímu obvodu spolu se startérem, generuje vysokonapěťový impuls pro spuštění výboje mezi elektrodami. To se děje proto, že při otevření kontaktů spouštěče se na svorkách induktoru vytvoří samoindukční EMF puls až 1 kV.

K čemu je škrticí klapka?

Použití tlumivky pro zářivky (předřadník) v silových obvodech je nutné ze dvou důvodů:

• generování spouštěcího napětí;
• omezení proudu elektrodami.

Princip činnosti induktoru je založen na reaktanci induktoru, což je induktor. Indukční reaktance zavádí fázový posun mezi napětím a proudem rovný 90º.

Z toho, že proud omezující veličinou je indukční reaktance, vyplývá, že tlumivky určené pro výbojky stejného výkonu nelze použít pro připojení více či méně výkonných zařízení.

Tolerance jsou možné v určitých mezích. Dříve domácí průmysl vyráběl zářivky s výkonem 40 W. Tlumivku 36W pro zářivky moderní výroby lze bezpečně použít v silových obvodech zastaralých svítidel a naopak.

Rozdíly mezi škrticí klapkou a elektronickými předřadníky

Škrticí obvod pro zapínání zářivkových světelných zdrojů je jednoduchý a vysoce spolehlivý. Výjimkou je pravidelná výměna spouštěčů, protože obsahují skupinu vypínacích kontaktů pro generování startovacích impulsů.

Současně má obvod značné nevýhody, které nás donutily hledat nová řešení pro zapínání lamp:

• dlouhá doba spouštění, která se prodlužuje, když se lampa opotřebovává nebo se snižuje napájecí napětí;
• velké zkreslení průběhu napájecího napětí (cosph <0.5);
• blikání záře s dvojnásobnou frekvencí napájecí sítě v důsledku malé setrvačnosti svítivosti výboje plynu;
• velká hmotnost a rozměry;
• nízkofrekvenční hučení v důsledku vibrací desek magnetického systému škrticí klapky;
• nízká spolehlivost startování při nízkých teplotách.

Kontrola tlumivky zářivek je ztížena tím, že přístroje pro stanovení zkratových závitů se používají málo a pomocí standardních přístrojů lze pouze zjistit přítomnost nebo nepřítomnost přerušení.

K odstranění těchto nedostatků byly vyvinuty obvody elektronického startovacího a řídicího zařízení (EPG). Činnost elektronických obvodů je založena na jiném principu generování vysokého napětí pro spuštění a udržení spalování.

Vysokonapěťový impuls je generován elektronickými součástkami a k ​​podpoře výboje se používá vysokofrekvenční napětí (25-100 kHz). Elektronické předřadníky mohou pracovat ve dvou režimech:

• s předehřátými elektrodami;
• se studeným startem.

V prvním režimu je na elektrody aplikováno nízké napětí po dobu 0.5-1 sekundy pro počáteční zahřátí. Po uplynutí doby je přiveden vysokonapěťový impuls, který způsobí zapálení výboje mezi elektrodami. Tento režim je technicky obtížněji realizovatelný, ale zvyšuje životnost lamp.

Režim studeného startu se liší v tom, že startovací napětí je aplikováno na nezahřáté elektrody, což způsobuje rychlý start. Tento způsob spouštění se nedoporučuje pro časté používání, protože výrazně snižuje provozní životnost, ale lze jej použít i u žárovek s vadnými elektrodami (s vypálenými vlákny).

Elektronické obvody škrticí klapky mají následující výhody:

• úplná absence blikání;
• široký teplotní rozsah použití;
• nízké zkreslení průběhu síťového napětí;
• nepřítomnost akustického hluku;
• zvýšení životnosti světelných zdrojů;
• malé rozměry a hmotnost, možnost miniaturního provedení;
• možnost stmívání – změna jasu řízením pracovního cyklu výkonových pulzů elektrody.

Klasické zapojení přes elektromagnetický předřadník – tlumivka

Nejběžnější schéma zapojení zářivky zahrnuje tlumivku a startér, které se nazývají elektromagnetické předřadníky (EMP). Obvod je sekvenční obvod: induktor – vlákno – startér.

V počátečním okamžiku zapnutí prochází prvky obvodu proud, který zahřívá vlákna žárovky a současně kontaktní skupinu spouštěče. Po zahřátí kontaktů se otevřou, což vyvolává vzhled samoindukčního emf na koncích vinutí elektromagnetického předřadníku. Vysoké napětí způsobuje porušení plynové mezery mezi elektrodami.

Malý kondenzátor zapojený paralelně s kontakty spouštěče tvoří s induktorem oscilační obvod. Toto řešení zvyšuje napětí startovacího impulsu a snižuje pálení kontaktů startéru.

Když se objeví stabilní výboj, odpor mezi elektrodami na opačných koncích baňky klesne a proud protéká obvodem induktor-elektroda. Proud v tomto okamžiku je omezen indukční reaktancí induktoru. Elektroda ve startéru se uzavře a startér již není v tuto chvíli zapojen do provozu.

Pokud v baňce nedojde k výboji, proces zahřívání a zapalování se několikrát opakuje. V tomto okamžiku může lampa blikat. Pokud zářivka bliká, ale nesvítí, může to znamenat její poruchu v důsledku snížení emisivity elektrod nebo snížení napětí napájecí sítě.

Propojení zářivek s tlumivkou lze doplnit kondenzátorem, který snižuje zkreslení sítě. Kondenzátor je také instalován v duálních lampách pro vzájemné posunutí světlometů mezi sousedními lampami, aby se vizuálně snížil efekt blikání.

Připojení přes moderní elektronický předřadník

U svítidel, která k provozu používají elektronické předřadníky, je schéma zapojení zářivek uvedeno na pouzdru elektronického předřadníku. Chcete-li jej správně aktivovat, musíte přesně postupovat podle pokynů. To nevyžaduje žádnou úpravu. Správně sestavený obvod s pracovními prvky začne okamžitě fungovat.

Obvod pro zapojení dvou svítilen do série

Zářivky umožňují sekvenční připojení dvou osvětlovacích zařízení v jednom okruhu za následujících podmínek:

• použití dvou stejných světelných zdrojů;
• elektromagnetický předřadník určený pro takový obvod;
• plyn navržený pro dvojnásobný výkon.

Výhodou sériového zapojení je, že se používá pouze jedna těžká tlumivka, ale při poruše jedné ze žárovek nebo startéru je lampa zcela nefunkční.

Moderní elektronické předřadníky umožňují zapínání pouze podle znázorněného schématu, ale mnoho provedení je navrženo pro spínání dvou lamp. Současně jsou v obvodu organizovány dva nezávislé kanály generování napětí, takže dvojitý elektronický předřadník zajišťuje provoz jedné žárovky v případě poruchy nebo nepřítomnosti sousední.

Připojení bez startéru

Bylo vyvinuto několik možností pro zapínání zářivek bez tlumivky a startéru. Všechny využívají princip vytvoření vysokého spouštěcího napětí pomocí násobiče napětí.

Mnoho obvodů umožňuje provoz se spálenými vlákny, což umožňuje použití vadných žárovek. Některá řešení využívají stejnosměrné napájení. To vede k úplné absenci blikání, ale elektrody se opotřebovávají nerovnoměrně. To lze vidět přítomností tmavých fosforových skvrn na jedné straně žárovky.

Někteří elektrikáři instalují samostatné startovací tlačítko místo startéru, ale to znamená ovládat začlenění lampy pomocí spínače a tlačítka, což je nepohodlné a může poškodit lampu, pokud stisknete tlačítko příliš dlouho kvůli přehřátí elektrod .

Schémata pro zapínání zářivek bez použití startéru, s výjimkou elektronických předřadníků, průmysl nevyrábí. To je způsobeno jejich nízkou spolehlivostí, negativním dopadem na životnost žárovek a velkými rozměry díky přítomnosti velkých kondenzátorů.

Co je to zářivka a jak funguje?

Jak vyměnit zářivku za LED?

Co je halogenová žárovka, kde se používá, jak vybrat halogenovou žárovku pro váš domov

Jak vybrat stabilizátor napětí pro plynový topný kotel v síti 220 V

Jak správně udělat zemní smyčku v soukromém domě – výpočet obvodu a instalace

Co je to škrticí klapka?

Čtěte také: Porovnání hlavních parametrů LED svítidel a žárovek, tabulka shody výkonu a světelného toku