Электромагнитные пускорегулирующие устройства (ПРА)

Пускорегулирующая аппаратура (ПРА) для ламп

Существуют стартерные и бесстартерные ПРА:

- в стартерных ПРА начальный подогрев электродов обеспечивается кратковременным замыканием контактов стартера, включенного параллельно лампе;
- в бесстартерных ПРА начальный подогрев электродов обеспечивается подачей на электроды напряжения от специальных устройств, построенных на базе схем умножения напряжения, накальных трансформаторов и т. п.

Стартерные схемы включения люминесцентных ламп получили большее распространение, поскольку:

- достаточно просты,
- имеют малые потери мощности
- имеют меньшую стоимость по сравнению с бесстартерными схемами.

Недостатки:

- наличие стартера иногда может приводить к «миганиям» и выходу из строя ламп;
- при пониженной температуре, если электроды лампы не успели как следует прогреться, лампа может не зажечься.

Принцип работы

ПРА с электромагнитным балластом является индуктивным сопротивлением (дросселем). Он включается последовательно с лампой. Схема требует применения и пускового устройства – стартера. Так, классическая схема включения люминесцентной лампы с применением электромагнитного балласта (дросселя) включает в себя стартер (пускатель), служащий для регулирования процесса зажигания.

Конструктивно стартер является компактной газоразрядной лампой с двумя металлическими электродами внутри колбы, один из которых (или оба сразу) – биметаллический, способный деформироваться (изгибаться) при нагреве.

В нерабочем состоянии электроды разомкнуты. Пускатель соединен с лампой параллельно, образуя систему стартер-лампа. В начале работы, при подаче напряжения сети на электроды лампы и стартера ток через лампу не протекает.

Напряжения сети недостаточно для зажигания лампы, а в стартере возникает разряд, и через него начинает протекать ток. Биметаллический электрод разогревается, изгибается и замыкает цепь. Вследствие этого ток в общей цепи возрастает, и его становится уже достаточно для разогрева лампы. Замкнувшись, электроды прекращают разряд в стартере, тут же остывают и размыкаются. Этот мгновенный разрыв цепи тока приводит к скачкообразному повышению напряжения на дросселе, что и приводит к поджигу лампы. Когда стартер размыкается, электроды лампы разогреты уже достаточно. Разряд начинается вначале в наполняющем колбу лампы аргоне, далее в колбе испаряется ртуть, и разряд становится ртутным.

В рабочем режиме напряжение на стартере-лампе равно примерно половине сетевого из-за падения напряжения на дросселе. Поэтому повторно стартер уже не срабатывает.

Основные достоинства электромагнитного балласта:

- простота схемы
- низкая стоимость.

Недостатки электромагнитного балласта:

- люминофор не обладает инерционностью нити накала, поэтому мерцает с двойной частотой сети переменного тока, что вызывает быструю усталость глаз;
- мерцание люминофора создает эффект стробирования, поэтому предметы, вращающиеся или колеблющиеся с частотой, которая равна либо кратна частоте мерцания, кажутся наблюдателю неподвижными. Особенно это опасно для оператора токарного / сверлильного станка, циркулярной пилы и т.п. Поэтому в производственных применениях запрещено использование люминесцентных ламп без дополнительного источника света от ламп накаливания движущихся деталей станков и механизмов.
- запуск схемы производится сравнительно долго (1-3 сек для новых ламп, затем, по мере службы лампы, время увеличивается);
- потребляет больше электроэнергии, чем электронный балласт,
- издает неприятный гул (на частоте, равной двойной частоте сети).

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) для ламп

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) для ламп служат для ограничения тока в электрической цепи.

ЭПРА включает в себя электронный дроссель для лампы - это электронный балласт, который содержит схему преобразователя переменного напряжения сети 50 Гц в ток более высокой частоты (20-60 кГц), который и используется для питания лампы.

Запускать лампы с помощью электронного дросселя можно несколькими способами:

1. Электронный балласт разогревает катоды лампы и подает на них зажигающий потенциал. Высокая частота подаваемого напряжения увеличивает КПД системы и устраняет мерцание люминесцентной лампы. Разные балласты запускают лампы по-разному – может происходить или плавный пуск с нарастанием яркости до рабочей за пару секунд, или мгновенный запуск лампы.
2. При использовании комбинированных методов в зажигании лампы участвует не только процесс разогрева катодов, но и образование колебательного контура в цепи питания лампы (так работают сетевые дроссели ДРЛ, сетевые дроссели ДНАТ к соответствующим лампам). Параметры контура подбирают так, чтобы до начала разряда он входил в электрический резонанс. Тогда существенно повышается напряжение, прикладываемое к катодам лампы, а также растет ток подогрева катодов. Как правило, в таком варианте запуска нити накала катодов подключены последовательно через конденсатор, и эта схема служит частью колебательного контура. Рост напряжения запуска и тока катодов приводит к легкому и быстрому зажиганию лампы. Когда в колбе начинается разряд, колебательный контур изменяет свои параметры и выходит из резонанса. Напряжение на лампе падает до рабочего, уменьшается и ток катодов.

Преимущества электронного балласта:

- лампы дневного света с электронным балластом не мерцают и не гудят, как при использовании традиционного дросселя;
- электронный балласт компактнее и легче электромагнитного дросселя;
- в отличие от электромагнитного балласта, когда при запуске люминесцентной лампы требуется отдельный стартер, электронная схема сама формирует необходимые напряжения и токи в нужной последовательности.
- люминесцентную лампу можно запустить практически мгновенно в режиме «холодного старта».

Недостатком режима «холодного старта» является существенное сокращение срока службы лампы. Поэтому экономичнее использовать схему «горячего старта», то есть предварительного разогрева электродов в течение 0,5-1 сек. Такой режим пускорегулирующего аппарата увеличивает время зажигания лампы, но в то же время увеличивает и срок ее службы.