Cum sunt aranjate și funcționează mecanismele de control ale lămpilor fluorescente

Clasa de surse de lumină cu descărcare în gaz, care includ lămpi fluorescente, necesită utilizarea unui echipament special care realizează trecerea unei descărcări cu arc în interiorul unei carcase de sticlă etanșă.

Dispozitivul și principiul de funcționare al unei lămpi fluorescente

Forma sa este realizată sub formă de tub. Poate fi drept, curbat sau răsucit.

Suprafața becului de sticlă este acoperită cu un strat de fosfor din interior, iar la capete sunt amplasate filamente de wolfram. Volumul interior este sigilat, umplut cu gaz inert de joasă presiune cu vapori de mercur.

Strălucirea unei lămpi fluorescente are loc datorită creării și menținerii unei descărcări de arc electric într-un gaz inert între filamente, care funcționează pe principiul radiației termoionice. Pentru curgerea sa, un curent electric este trecut prin firul de tungsten pentru a încălzi metalul.

În același timp, între filamente se aplică o diferență mare de potențial, furnizând energie pentru curgerea unui arc electric între ele.Vaporii de mercur îmbunătățesc calea de curgere pentru ei într-un mediu cu gaz inert. Stratul de fosfor transformă caracteristicile optice ale fasciculului de lumină care iese.

Se ocupă cu asigurarea trecerii proceselor electrice în interiorul echipamentului de control al lămpii fluorescente... Abreviat PRA.

Tipuri de balasturi

În funcție de baza elementului utilizat, dispozitivele de balast pot fi realizate în două moduri:

1. design electromagnetic;

2. bloc electronic.

Primele modele de lămpi fluorescente au funcționat exclusiv prin prima metodă. Pentru aceasta am folosit:

• incepator;

• regulator.

Blocurile electronice au apărut nu cu mult timp în urmă. Au început să fie produse după dezvoltarea masivă și rapidă a întreprinderilor care produc un sortiment modern de baze electronice bazate pe tehnologii cu microprocesoare.

Balasturi electromagnetice

Principiul de funcționare a unei lămpi fluorescente cu balast electromagnetic (EMPRA)

Circuitul de pornire al demarorului cu conexiunea unui șoc electromagnetic este considerat tradițional, clasic. Datorită simplității sale relative și costului scăzut, rămâne popular și continuă să fie utilizat pe scară largă în schemele de iluminat.

După alimentarea lămpii cu rețeaua, tensiunea este furnizată prin bobina de șoc și filamentele de tungsten la electrozi de pornire… Este proiectat sub forma unei lămpi cu descărcare în gaz cu o dimensiune mică.

Tensiunea de rețea aplicată electrozilor săi provoacă o descărcare strălucitoare între ei, formând o strălucire de gaz inert și încălzind mediul înconjurător. Aproape de contact bimetalic percepe, îndoi. își schimbă forma și închide spațiul dintre electrozi.

În circuitul circuitului electric se formează un circuit închis și un curent începe să circule prin el, încălzind filamentele lămpii fluorescente. În jurul lor se formează o emisie termoionică. În același timp, vaporii de mercur din interiorul balonului sunt încălziți.

Curentul electric rezultat reduce tensiunea aplicată de la rețea la electrozii demarorului cu aproximativ jumătate. Fulgerul dintre ele scade și temperatura scade. Placa bimetalica isi reduce indoirea prin deconectarea circuitului dintre electrozi.Curentul prin ei este intrerupt si se creeaza un EMF de autoinducere in interiorul choke-ului. Se creează imediat o descărcare de scurtă durată în circuitul conectat la acesta: între filamentele unei lămpi fluorescente.

Valoarea sa ajunge la câțiva kilovolți. Este suficient să se creeze degradarea unui mediu gazos inert cu vapori de mercur încălziți și filamente încălzite până la o stare de radiație termoionică. Un arc electric are loc între capetele lămpii, care este sursa de lumină.

În același timp, tensiunea la contactele demarorului nu este suficientă pentru a distruge stratul său inert și a reînchide electrozii plăcii bimetalice. Ele rămân deschise. Starterul nu participă la schema de lucru ulterioară.

După pornirea strălucirii, curentul din circuit trebuie limitat. În caz contrar, elementele circuitului se pot arde. Această funcție este, de asemenea, atribuită regulator… Rezistența sa inductivă limitează creșterea curentului și previne deteriorarea lămpii.

Scheme de conectare ale balastului electromagnetic

Pe baza principiului de mai sus de funcționare a lămpilor fluorescente, sunt create diferite scheme de conectare pentru acestea printr-un dispozitiv de control.

Cel mai simplu este să porniți șocul și demarorul pentru o lampă.

În această metodă, în circuitul de alimentare apare o rezistență inductivă suplimentară. Pentru a reduce pierderile de putere reactivă din acțiunea sa, se folosește compensarea datorită includerii unui condensator la intrarea circuitului, deplasând unghiul vectorului curent în direcția opusă.

Dacă puterea șocului îi permite să fie folosit pentru a acționa mai multe lămpi fluorescente, acestea din urmă sunt colectate în circuite în serie, iar pentru pornirea fiecăreia se folosesc startere separate.

Când este necesar să se compenseze efectul rezistenței inductive, se folosește aceeași tehnică ca și înainte: se conectează un condensator de compensare.

În loc de șoc, în circuit poate fi folosit un autotransformator, care are aceeași rezistență inductivă și vă permite să reglați valoarea tensiunii de ieșire. Compensarea pierderilor de putere activă a componentei reactive se face prin conectarea unui condensator.

Autotransformator poate fi folosit pentru iluminat cu mai multe lămpi conectate în serie.

În același timp, este important să se creeze o rezervă de putere pentru a asigura o funcționare fiabilă.

Dezavantajele utilizării balastului electromagnetic

Dimensiunile clapetei de accelerație necesită crearea unei carcase separate pentru dispozitivul de control, care ocupă un anumit spațiu. În același timp, emite zgomot extern, deși mic.

Designul starterului nu este de încredere. Periodic, lămpile se sting din cauza defecțiunilor. Dacă demarorul eșuează, apare o pornire falsă atunci când mai multe clipiri pot fi observate vizual înainte de a începe o ardere constantă. Acest fenomen afectează durata de viață a firelor.

Balasturile electromagnetice creează pierderi de energie relativ mari și reduc eficiența.

Multiplicatori de tensiune în circuite pentru acționarea lămpilor fluorescente

Această schemă se găsește adesea în modelele de amatori și nu este utilizată în desenele industriale, deși nu necesită o bază complexă de elemente, este ușor de fabricat și este eficientă.

Principiul funcționării acestuia constă în creșterea treptată a tensiunii de alimentare a rețelei la valori semnificativ mai mari, determinând distrugerea izolației unui mediu gazos inert cu vapori de mercur fără a-l încălzi și asigurând radiația termoionică a firelor.

O astfel de conexiune permite utilizarea chiar și a becurilor cu filamente arse. Pentru a face acest lucru, în circuitul lor, becurile sunt pur și simplu manevrate cu jumperi externi pe ambele părți.

Astfel de circuite au un risc crescut de șoc electric pentru o persoană. Sursa sa este tensiunea de ieșire de la multiplicator, care poate fi adusă la kilovolți și mai mult.

Nu recomandăm utilizarea acestei diagrame și o publicăm pentru a clarifica pericolul riscurilor pe care le prezintă. Vă atragem atenția asupra acestei chestiuni în mod intenționat: nu utilizați singur această metodă și avertizați-vă colegii despre acest dezavantaj major.

Balasturi electronice

Caracteristici ale funcționării unei lămpi fluorescente cu un balast electronic (ECG)

Toate legile fizice care apar în interiorul unui balon de sticlă cu gaz inert și vapori de mercur pentru a forma un arc de descărcare și strălucire rămân neschimbate în designul lămpilor controlate de balasturi electronice.

Prin urmare, algoritmii de funcționare a balastului electronic rămân aceiași cu cei ai omologilor lor electromagnetici. Doar că vechiul element de bază a fost înlocuit cu unul modern.

Acest lucru asigură nu numai fiabilitatea ridicată a dispozitivului de control, ci și dimensiunile sale mici, ceea ce îi permite să fie instalat în orice loc potrivit, chiar și în interiorul bazei unui bec convențional E27 dezvoltat de Edison pentru lămpi cu incandescență.

Conform acestui principiu, lămpile mici de economisire a energiei, cu un tub fluorescent de formă răsucită complexă, care nu depășesc dimensiunile lămpilor incandescente, funcționează și sunt proiectate pentru a fi conectate la rețeaua 220 prin prize vechi.

În cele mai multe cazuri, pentru electricienii care lucrează cu lămpi fluorescente, este suficient să-și imagineze o simplă schemă de conexiune realizată cu mare simplificare din câteva componente.

De la blocul electronic pentru balasturi electronice la funcționare există:

• circuit de intrare conectat la o sursă de alimentare de 220 volți;

• două circuite de ieșire #1 și #2 conectate la firele respective.

De obicei, unitatea electronică este realizată cu un grad ridicat de fiabilitate, o durată de viață lungă. În practică, lămpile de economisire a energiei slăbesc cel mai adesea corpul becului în timpul funcționării din diverse motive. Gazul inert și vaporii de mercur îl părăsesc imediat. O astfel de lampă nu se va mai aprinde, iar unitatea sa electronică rămâne în stare bună.

Poate fi reutilizat prin conectarea la un balon de capacitate adecvată. Pentru aceasta:

• baza lămpii este dezasamblată cu grijă;

• unitatea electronică ECG este îndepărtată din aceasta;

• marcați o pereche de fire utilizate în circuitul de alimentare;

• marcați firele circuitelor de ieșire pe filament.

După aceea, rămâne doar să reconectați circuitul unității electronice la un balon complet, funcțional. Ea va continua să lucreze.

Dispozitiv de balast electromagnetic

Din punct de vedere structural, blocul electronic este format din mai multe părți:

• un filtru care îndepărtează și blochează interferențele electromagnetice care provin de la sursa de alimentare către circuit sau create de unitatea electronică în timpul funcționării;

• redresor de oscilații sinusoidale;

• circuite de corecție a puterii;

• filtru de netezire;

• invertor;

• balast electronic (un analog al unui sufoc).

Circuitul electric al invertorului funcționează pe tranzistoare puternice cu efect de câmp și este creat după unul dintre principiile tipice: un circuit în punte sau semipunte pentru includerea lor.

În primul caz, în fiecare braț al podului funcționează patru chei. Astfel de invertoare sunt concepute pentru a converti puterea mare din sistemele de iluminat în sute de wați. Un circuit cu jumătate de punte conține doar două comutatoare, are o eficiență mai mică și este utilizat mai des.

Ambele circuite sunt controlate de o unitate electronică specială - microdar.

Cum funcționează balasturile electronice

Pentru a asigura luminiscența fiabilă a lămpii fluorescente, algoritmii ECG sunt împărțiți în 3 etape tehnologice:

1. pregătitoare, legate de încălzirea inițială a electrozilor în vederea creșterii radiației termoionice;

2. aprinderea arcului prin aplicarea unui impuls de înaltă tensiune;

3. Asigurarea unei descărcări stabile a arcului.

Această tehnologie vă permite să porniți rapid lampa chiar și la temperaturi negative, oferă o pornire ușoară și o ieșire a tensiunii minime necesare între filamente pentru o iluminare bună a arcului.

Una dintre schemele schematice simple pentru conectarea unui balast electronic la o lampă fluorescentă este prezentată mai jos.

O punte de diodă la intrare redresează tensiunea AC. Undele sale sunt netezite de condensatorul C2.Un invertor push-pull conectat într-un circuit în jumătate de punte funcționează după el.

Include 2 tranzistoare n-p-n care creează oscilații de înaltă frecvență care sunt alimentate cu semnale de control în antifază la înfășurările W1 și W2 ale transformatorului toroidal de înaltă frecvență cu trei înfășurări L1. Bobina W3 rămasă furnizează o tensiune de rezonanță ridicată tubului fluorescent.

Astfel, atunci când alimentarea este pornită înainte de aprinderea lămpii, se creează un curent maxim în circuitul rezonant, care asigură încălzirea ambelor filamente.

Un condensator este conectat în paralel cu lampa. Pe plăcile sale este creată o tensiune rezonantă mare. Declanșează un arc electric într-un mediu cu gaz inert. Sub acțiunea sa, plăcile condensatorului sunt scurtcircuitate și rezonanța tensiunii este întreruptă.

Cu toate acestea, lampa nu se oprește din ardere. Continuă să funcționeze automat datorită ponderii rămase din energia aplicată. Rezistența inductivă a convertorului reglează curentul care trece prin lampă, menținându-l în intervalul optim.

Vezi si: Circuite de comutare pentru lămpi cu descărcare în gaz