Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

LT_Svetotehnika_2014

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
02.02.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Рис.51.

Функциональная схема электронного пускорегулирующего аппарата

делается с электронными схемами включения (в Швеции и Австрии даже больше половины). К сожалению, в России такие аппараты используются еще недостаточно широко.

На рис. 51 показана структурная схема современного ЭПРА, содержащая все основные узлы: входной фильтр подавления высокочастотных помех 1, выпрямитель 2, корректор формы потребляемого от сети тока 3, управляющий каскад 4, усилитель мощности 5, выходной каскад 6. Различия схем ЭПРА заключаются, в основном, в принципиальной схеме управляющего каскада, так как остальные узлы к настоящему времени отработаны настолько, что являются чуть ли не унифицированными.

Для подавления высокочастотных помех, создаваемых ЭПРА в электрической сети, используются П-образные или двойные П-образные фильтры из индуктивностей в несколько мГн и емкостей до 1000 нФ. Как правило, дополнительно для этой же цели включается емкость порядка единиц нФ между одним из питающих проводников (обычно нейтралью) и заземляющим проводом. В качестве выпрямителя может быть использован любой стандартный мостик, рассчитанный на соответствующие токи и напряжения.

Коррекция формы потребляемого тока осуществляется с помощью достаточно мощных транзисторов (обычно полевых), управляемых специальными устройствами. Для этого разработаны и серийно выпускаются интегральные микросхемы, отслеживающие форму тока.

«Сердцем» любого ЭПРА является управляющий каскад 4. В настоящее время еще встречаются схемы ЭПРА, в которых для управления силовыми транзисторами усилителя мощности используются автогенераторы на дискретных элементах. Однако в подавляющем большинстве ЭПРА для управления усилителем мощности применяются специально созданные интегральные микросхемы. Современные микросхемы с небольшим количеством внешних элементов (конденсаторов и резисторов) обеспечивают предварительный прогрев электродов ламп, зажигание, рабочий режим, стабилизацию параметров ламп в рабочем режиме, защиту от аварийных ситуаций (перегрузка по току, работа при неисправных лампах или без ламп, короткое замыкание выходной цепи и т. п.).

Сигналы с выхода интегральных микросхем подаются на усилитель мощности 5. В качестве усилителей в настоящее время используются, в основном, полевые транзисторы, хотя изредка еще встречаются схемы и на биполярных транзисторах.

К выходу усилителя мощности подключается выходной каскад – токоограничивающий дроссель и лампа, параллельно которой включен конденсатор. Конденсатор и дроссель образуют резонансный контур, резонансная частота которого близка к частоте импульсов на выходе усилителя мощности. Из физики известно: при совпадении резонансной частоты цепочки из последовательно включенных дросселя и конденсатора с частотой подаваемого на нее напряжения суммарное сопротивление цепочки равно нулю. Ток через цепочку и напряжение на каждом из элементов схемы

  178    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  179

 

 

 

 

 

 

 

увеличиваются до бесконечности. Реально в электронных аппаратах включения частота напряжения на выходе усилителя мощности 5 близка к резонансной частоте цепочки из дросселя и конденсатора (но никогда не равна ей!). Поэтому при включении аппарата через электроды лампы протекает ток, достаточный для их разогрева до необходимой температуры, а на конденсаторе создается напряжение, необходимое для возникновения разряда в лампе с подогретыми электродами. После зажигания лампы напряжение на ней падает до напряжения горения, а частота напряжения преобразователя автоматически изменяется так, чтобы через лампу протекал ток заданной величины.

В большинстве современных аппаратов блок управления выполняет еще две функции: стабилизацию тока лампы при колебаниях сетевого напряжения и коррекцию коэффициента мощности. Коэффициент мощности, обычно обозначаемый греческой буквой γ, – это отношение мощности, потребляемой лампой вместе с аппаратом, к произведению тока и напряжения:

γ = Р / U I.

При синусоидальной форме тока и напряжения коэффициент мощности – это тот самый cos φ, о котором мы говорили при рассмотрении стартернодроссельной схемы включения. Но при питании ламп через электронные аппараты форма тока искажается (как говорят, «в токе появляются высшие гармоники»), и коэффициент мощности уже не совпадает с cos φ. У лучших современных аппаратов коэффициент мощности близок к 1 (0,95–0,99). Функции исправления формы потребляемого тока («подавление высших гармоник») обычно выполняет входной фильтр 1. Подавление высших гармоник и коррекция формы потребляемого тока обеспечивают электромагнитную совместимость аппарата с питающей сетью.

В некоторых аппаратах блок управления 4 выполняет еще одну функцию – обеспечивает регулирование светового потока ламп, чаще всего за счет изменения частоты напряжения преобразователя. Строго говоря, только такие аппараты и могут называться пускорегулирующими, так как только они обеспечивают и пуск, то есть зажигание, ламп, и регулирование их светового потока.

Принципиальное отличие электронных схем включения люминесцентных ламп от стартернодроссельных заключается в том, что лампы в таких схемах питаются током высокой частоты, обычно 20–40 кГц, вместо 50 Гц. Высокочастотное питание ламп дает следующие положительные результаты:

1.Из-за особенностей высокочастотного разряда увеличивается световая отдача ламп. Это увеличение тем больше, чем короче лампа: у ламп мощностью 36 (40) Вт световая отдача возрастает примерно на 10%, у ламп мощностью 18 (20) Вт – на 15%, у ламп мощностью 4 Вт – на 40%.

2.Глубина пульсаций светового потока с частотой 100 Гц уменьшается примерно до 5%.

3.Исключаются звуковые помехи, создаваемые дросселями.

4.Исключается мигание ламп при включении.

5.Исключается необходимость компенсации реактивной мощности (коррекции cos φ).

6.За счет исключения миганий при включении и точного прогрева электродов повышается срок службы ламп (до полутора раз).

7.Появилась возможность регулирования светового потока ламп.

8.Электронные аппараты значительно легче, чем дроссели и компенсирующие конденсаторы.

Таким образом, ЭПРА устраняют большинство недостатков люминесцентных ламп со стартернодроссельными схемами включения. Но эти аппараты имеют и свой недостаток,

  180    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  181

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 52. Электронные аппараты включения различных источников света

препятствующий их повсеместному внедрению: цена электронных аппаратов сегодня значительно выше, чем дросселей, стартеров и компенсирующих конденсаторов, вместе взятых. Но, тем не менее, как уже было сказано, в странах Европейского Союза доля светильников с электронными аппаратами приближается к 50% всех светильников с люминесцентными лампами.

Необходимо отметить, что люминесцентные лампы нового поколения в колбах диаметром 16 мм принципиально могут работать только с электронными аппаратами. Это обстоятельство дает дополнительные преимущества светильникам с такими лампами.

На рис. 52 показаны электронные аппараты включения для линейных и компактных люминесцентных ламп, разрядных ламп высокого давления, а также устройства управления для светодиодов и электронные трансформаторы для галогенных ламп накаливания.

В последние годы началось довольно широкое внедрение электронных аппаратов включения разрядных ламп высокого давления, в частности, металлогалогенных, совмещающих функции зажигающего устройства и дросселя. Высокочастотное питание ламп высокого давления не дает таких преимуществ, как у люминесцентных ламп, и, кроме того, приводит к неустойчивости разряда (так называемому акустическому резонансу). Поэтому, в отличие от люминесцентных ламп, лампы высокого давления через такие аппараты питаются не высокочастотным током, а током прямоугольной формы с частотой 80–150 Гц. Электронные аппараты включения значительно (в 3–4 раза) легче дросселей и, кроме того, сочетают функции балласта и зажигающего устройства, а иногда и компенсирующего конденсатора. Металлогалогенные лампы с керамическими горелками, как правило, рекомендуется использовать только с электронными аппаратами.

Питание ламп током прямоугольной формы приводит к значительному снижению глубины пульсаций светового потока и улучшению некоторых параметров ламп (срока службы и световой отдачи). За рубежом такие аппараты выпускаются только для ламп небольшой мощности (до 150 Вт).

Параметры аппаратов разных фирм мало отличаются друг от друга. некоторые фирмы выпускают аппараты, способные работать с лампами не одного, а нескольких номиналов мощности. Практически все крупные фирмы производят и аппараты, обеспечивающие регулирование светового потока ламп, то есть электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) в полном смысле этого понятия. Кроме обеспечения наиболее комфортного освещения, ЭПРА позволяют создавать и системы автоматизированного управления освещением, дающие экономию электроэнергии до 75%. Параметры некоторых типов ЭПРА даны в таблице 34.

Мощность

Потери

Габариты, мм

 

Масса, кг

лампы, Вт

мощности, Вт

 

 

 

 

L

D

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нерегулируемые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

3

234

40

28

0,27

 

 

 

 

 

 

 

36

 

4

234

40

28

0,27

 

 

 

 

 

 

 

58

 

6

234

40

28

0,27

 

 

 

 

 

 

2×18

4

234

40

28

0,28

 

 

 

 

 

 

2×36

6

234

40

28

0,28

 

 

 

 

 

 

2×58

10

234

40

28

0,28

 

 

 

 

 

 

3×18

7

234

40

28

0,28

 

 

 

 

 

 

4×18

10

234

40

28

0,28

 

 

 

 

 

 

 

14

 

3

280

30

21

0,20

 

 

 

 

 

 

 

21

 

3

280

30

21

0,20

 

 

 

 

 

 

 

35

 

3

280

30

21

0,20

 

 

 

 

 

 

 

39

 

4,6

280

30

21

0,20

 

 

 

 

 

 

 

54

 

4,2

280

30

21

0,20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 34. Типовые параметры электронных аппаратов включения люминесцентных ламп

  182    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  183

 

 

 

 

Мощность

Потери

Габариты, мм

 

Масса, кг

лампы, Вт

мощности, Вт

 

 

 

 

L

D

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2×14

4

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

3×14

8

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

4×14

12,8

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

2×39

6,5

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

2×54

8,5

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

Регулируемые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

3,8

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

2×14

7,6

360

30

21

0,35

 

 

 

 

 

 

28

4,0

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

2×28

5,0

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

35

3,0

360

30

21

0,26

 

 

 

 

 

 

2×35

5,0

425

30

21

0,36

Коэффициент мощности всех аппаратов не менее 0,95.

В последние годы на российском рынке появились сравнительно дешевые ЭПРА, изготавливаемые, в основном, в странах азиатско-тихоокеанского региона. Понятно, что существенно снизить цену аппаратов можно только за счет упрощения их схем, а это возможно лишь при условии исключения некоторых функций. «Дешевые» аппараты обеспечивают работу люминесцентных ламп, но обладают целым рядом существенных недостатков:

1.Включение ламп, как правило, производится без предварительного прогрева электродов, что при частых включениях приводит к сокращению срока службы.

2.В «дешевых» аппаратах нет стабилизации режима ламп при колебаниях сетевого напряжения.

3.Как правило, в «дешевых» аппаратах нет компенсации реактивной мощности, что требует использования внешних компенсирующих конденсаторов.

4.Нет коррекции формы потребляемого тока, поэтому аппараты не соответствуют требованиям Европейских и Российских норм по электромагнитной совместимости.

5.Большинство «дешевых» аппаратов не может работать на постоянном токе, что препятствует их использованию в светильниках аварийного освещения.

6.Срок службы «дешевых» аппаратов примерно в два раза меньше.

7.В некоторых аппаратах недостаточное сглаживание пульсаций выпрямленного сетевого напряжения приводит к заметной модуляции высокочастотного напряжения, подаваемого на лампу. В результате этого не устраняет-

ся один из главных недостатков стартернодроссельных схем – большая глубина пульсаций светового потока.

Эти недостатки приводят к увеличению эксплуатационных расходов в осветительных установках с такими аппаратами и сводят на нет выигрыш в цене по сравнению с высококачественными ЭПРА. Кроме того, производители светильников часто оказываются в неловком положении, так как светильники не соответствуют требованиям нормативных документов (в частности, по электромагнитной совместимости и cos φ).

5.3.Аппараты включения галогенных ламп накаливания низкого напряжения

Для включения галогенных ламп накаливания с номинальным напряжением 6, 12 и 24 В используются обычные электромагнитные или электронные трансформаторы. Компенсации реактивной мощности при этом не требуется, так как все лампы накаливания – это чисто активная нагрузка (cos φ = 1). Электромагнитные трансформаторы просты, надежны, дешевы и получили очень широкое распространение в осветительных установках с галогенными лампами.

  184    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  185

 

 

 

 

 

 

 

Однако схемы питания с электромагнитными трансформаторами имеют ряд недостатков:

1.Напряжение на выходе трансформатора прямо пропорционально входному напряжению. Поэтому все колебания сетевого напряжения передаются на лампу. Это приводит к нестабильности режима ламп, а при скачках сетевого напряжения, нередких в наших электросетях, заметно сокращают срок службы ламп.

2.Напряжение на выходе трансформаторов зависит от нагрузки. Если номинальная мощность трансформатора, например, равна 105 Вт, то к нему может быть подключено три лампы мощностью 35 Вт. Если же одна из ламп выходит из строя или просто не включена, то напряжение на двух оставшихся лампах может превысить номинальное, что ведет к сокращению их срока службы.

3.Как было сказано в разделе 4.2, электрическое сопротивление холодных ламп в 12–20 раз меньше, чем работающих, причем у галогенных ламп эта цифра ближе к максимуму. Это приводит к резким броскам потребляемого от сети тока – ток в момент включения многократно превышает рабочий, что усложняет требования к подводящим проводам и защитным аппаратам (предохранителям).

4.Для регулирования светового потока требуется применение дополнительных устройств (автотрансформатора, темнителя).

5.Электромагнитные трансформаторы тяжелы, что увели-

чивает массу осветительных приборов.

Как и в случае с люминесцентными лампами, на помощь в преодолении этих недостатков пришла электроника – еще в 80-е годы прошлого века на рынке появились электронные трансформаторы. Электронный трансформатор – это аппарат, состоящий из выпрямителя сетевого напряжения и преобразователя выпрямленного напряжения

в  высокочастотное переменное напряжение заданной величины. Преобразователь построен так, чтобы выходное напряжение было стабилизированным и не зависело ни от колебаний сетевого напряжения, ни от нагрузки (естественно, в определенных пределах). Кроме того, выходное напряжение после включения плавно нарастает в течение 1–2 секунд. Благодаря этому исключаются броски потребляемого от сети тока. Высокочастотный преобразователь неизбежно создает помехи и искажает форму потребляемого от сети тока. Для исключения помех и обеспечения требований норм по электромагнитной совместимости в схему электронных трансформаторов вводятся корректоры формы тока.

Электронные трансформаторы содержат внутренние устройства, защищающие их от коротких замыканий, перегрева и токовой перегрузки. Многие фирмы выпускают электронные трансформаторы, обеспечивающие плавное регулирование светового потока ламп от номинального значения до нуля, что значительно расширяет области применения галогенных ламп. Регулирование при этом, как и в ЭПРА для люминесцентных ламп, может быть аналоговым или цифровым в том или ином стандарте, или осуществляться потенциометром.

Высокочастотное питание ламп накаливания, в отличие от люминесцентных ламп, не дает никаких преимуществ по сравнению с питанием постоянным током или переменным током низкой частоты (50 Гц). Более того, высокочастотное питание в данном случае имеет свои недостатки: во-пер- вых, электрическое сопротивление проводов на высокой частоте больше, чем на низкой или на постоянном токе, во-вторых, – появляются радиопомехи. Радиопомехи исходят, в основном, от проводов, соединяющих трансформатор с лампами. Поэтому фирмы-изготовители электронных трансформаторов всегда указывают максимальную длину проводов (обычно 2 метра).

  186    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  187

 

 

 

 

 

 

 

Для преодоления этих недостатков некоторые фирмы производят трансформаторы с выпрямленным выходным напряжением. Длина проводов, подключаемых к таким трансформаторам, – до 20 метров. Введение выпрямителя выходного напряжения усложняет схему трансформатора, несколько понижает его КПД и увеличивает стоимость, но значительно повышает гибкость и функциональные возможности осветительных установок с галогенными лампами накаливания низкого напряжения.

5.4. Аппаратура включения светодиодов

В соответствии с проектом ГОСТ на терминологию светодиодов аппаратура включения светодиодов называется «Устройством управления». Распространенные сегодня названия «драйвер» и «конвертор» не соответствуют ГОСТ и рассматриваются как жаргонные.

Для питания светодиодов, как и галогенных ламп накаливания, требуется низкое напряжение. Но если для ламп может использоваться как переменное, так и постоянное напряжение, то для светодиодов требуется только постоянное. Величина этого напряжения, как было сказано в разделе 4.4, зависит от цвета излучения: для красных светодиодов это 1,9–2,1 В, для зеленых – 2,5–3 В, для синих и белых – от 3 до 4 В.

Параметры светодиодов зависят от протекающего через них тока гораздо сильнее, чем от приложенного к светодиоду напряжения. Поэтому большинство устройств управления – это источники стабилизированного тока. Сегодня мощные светодиоды выпускаются с номинальным рабочим током 350, 700 или 1050 мА, маломощные светодиоды – от 5 до 20 мА, светодиоды средней мощности – от 50 до 100 мА.

Выходное напряжение устройств управления – от трех до 480 В. К одному аппарату может быть подключено

практически любое количество светодиодов; ограничение накладывают выходные параметры устройства – мощность, ток и напряжение. Рыночный ассортимент устройств управления сегодня огромен; серийно выпускаются сотни типов таких устройств с различными выходными параметрами.

Как правило, КПД устройств управления очень высок – не ниже 85%. Большинство устройств делается с коррекцией коэффициента мощности (cos φ > 0,9). К сожалению, часто встречаются устройства с высокими пульсациями выходного напряжения (больше 20%). Для уличного и декоративного освещения это не имеет большого значения, но для освещения помещений с длительным пребыванием людей, помещений с компьютерами и промышленных помещений со станками применение таких устройств управления абсолютно не допустимо.

Из-за малой единичной мощности светодиоды редко используются поодиночке. Группы светодиодов или светодиодных модулей обычно соединяются в цепочки последовательно. Количество светодиодов или модулей в цепочках подбирается так, чтобы суммарное напряжение на них было равно или несколько ниже выходного напряжения устройства управления (рис. 53).

Принцип работы устройств управления не отличается от принципа работы электронных трансформаторов для

а)

Рис. 53. Схемы включения светодиодов:

а – последовательная, б – параллельно-последо-

б) вательная

  188    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  189

 

 

 

 

 

 

 

галогенных ламп накаливания, но с обязательным выпрямлением выходного напряжения.

Светодиоды легко поддаются регулированию. Поэтому практически все устройства управления могут работать в режиме регулирования, которое, как и при традиционных источниках света, может быть аналоговым, цифровым или потенциометрическим. Цифровое регулирование светового потока светодиодов позволяет создавать бесконечно разнообразные цветодинамичные картины. Чередование цветов

иинтенсивности света может быть заранее запрограммировано. Аппараты, предназначенные для программирования цветодинамичных режимов освещения, называются секвенсорами. Крупные фирмы, производящие светодиоды

иустройства управления, обычно изготавливают и секвенсоры, а также усилители мощности для подключения многих тысяч светодиодов (например, для рекламно-информационных табло, установленных на многих площадях в центре Москвы).

Для упрощения включения и расширения областей использования светодиодов некоторые фирмы выпускают готовые светодиодные цепочки разных цветов (а иногда

имногоцветные) в виде линеек, гибких лент, наборов светодиодов на общей плате (модулей или кластеров) и т. п. Такие цепочки или модули всегда содержат и ограничительные сопротивления, поэтому могут прямо подключаться к выходу устройств управления.

Южнокорейская фирма Seoul Semiconductor производит светодиодные модули Acrich, предназначенные для прямого включения в сеть 220 В без устройств управления. Модули представляют собой две цепочки из 60 светодиодов, включенных последовательно. Цепочки через небольшие ограничительные сопротивления подключаются к сетевому напряжению антипараллельно, то есть так, что в один полупериод ток течет через одну цепочку, в другой полупериод – через другую. Прямое напряжение шестидесяти

белых светодиодов примерно равно 220 В; максимально допустимое обратное напряжение каждого светодиода – не менее 5 В. Поэтому модули Acrich без всякого устройства управления нормально работают при их непосредственном включении в сеть переменного тока. Модули имеют световую отдачу до 100 лм/Вт при общем индексе цветопередачи не менее 80. Недостатком этих модулей является большая пульсация светового потока (100%), что значительно ограничивает области их применения.

Большинство устройств управления производится в герметичных корпусах, обеспечивающих степень защиты от пыли и влаги IP67, и могут работать в достаточно широком интервале температуры окружающего воздуха – от -40 до +50 °С. Это позволяет использовать их практически в любых осветительных приборах как для внутреннего, так и для наружного освещения.

Важным параметром устройств управления является электромагнитная совместимость, определяемая степенью искажения формы потребляемого из сети тока и излучаемыми радиопомехами.

Срок службы серийных устройств управления, как правило, 50 000 часов. Он определяется в основном сроком службы электролитических конденсаторов, необходимых, прежде всего, для обеспечения электромагнитной совместимости.

5.5. Зажигающие устройства

Для зажигания металлогалогенных ламп и натриевых ламп высокого давления на них на короткое время надо подать напряжение 2–5 киловольт. Такое напряжение создается импульсными зажигающими устройствами (ИЗУ). ИЗУ – это полупроводниковые генераторы высоковольтных высокочастотных импульсов. Упрощенная схема ИЗУ показана на рис. 54.

  190    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  191

 

 

 

 

 

 

 

Конденсатор С заряжается до амплитудного значения сете-

Импульсы с выхода ИЗУ подаются на лампу. На рис. 56

вого напряжения через резистор R и диод D. При замыкании

показаны три варианта схем включения ИЗУ.

 

На рис. 56а представлена схема параллельного включе-

Рис. 54.

ния ИЗУ. В этой схеме ток лампы не протекает через ИЗУ,

Упрощенная схема

 

ИЗУ (слева)

 

Рис. 55. Форма суммарного напряжения сети и ИЗУ (справа)

 

а)

 

б)

в)

контакта К происходит колебательный высокочастотный

 

 

 

 

разряд конденсатора через первичную обмотку 1 импуль-

 

 

 

 

сного трансформатора ИТ. На вторичной обмотке 2 транс-

поэтому в нем практически нет потерь мощности. Схема

форматора наводится напряжение, равное в идеальном

ИЗУ для такого включения проста, сами аппараты дешевы,

случае напряжению на первичной обмотке, умноженному

легки и надежны. Но генерируемые ИЗУ высоковольтные

на коэффициент трансформации (отношение числа витков

импульсы в этой схеме воздействуют не только на лампу,

во вторичной обмотке к числу витков в первичной обмотке).

но и на дроссель, что требует применения дросселей с уси-

Если коэффициент трансформации равен, например, 10, то

ленной изоляцией, способной выдерживать напряжение

есть в первичной обмотке 1 виток, а во вторичной – 10, то

2–5 кВ. Так как стандартные дроссели для МГЛ и НЛВД не

амплитуда импульсов на вторичной обмотке может дости-

рассчитаны на такое напряжение, то параллельное вклю-

гать 3000 вольт.

чение ИЗУ применяется только с лампами, напряжение

В качестве контакта К обычно используются тиристоры,

зажигания которых ниже 2 кВ. Это, прежде всего, мощные

на управляющие электроды которых подается напряжение

МГЛ (2000–3500 Вт).

 

с частотой питающей сети (50 Гц). Параметры элементов

 

В ИЗУ, включенном по схеме рис. 56б, нет импульсного

ИЗУ подбираются так, чтобы высокочастотные импульсы

трансформатора – его роль выполняет балластный дроссель

вырабатывались только в определенные моменты (фазы)

с отводом. Очевидно, что дроссель в этом случае должен

сетевого напряжения. На рис. 55 показана типичная форма

быть специально предназначен для работы в таких схемах

суммарного напряжения сети и выходного напряжения

включения и иметь усиленную изоляцию. Некоторые фирмы

ИЗУ. Количество высокочастотных импульсов в одном по-

производят такие дроссели для МГЛ мощностью от 35 до

лупериоде сетевого напряжения – от одного до нескольких

2000 Вт и для НЛВД мощностью от 35 до 1000 Вт, а также

десятков; длительность импульсов – от долей микросекунды

ИЗУ, которые могут работать только с этими дросселями.

до нескольких микросекунд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 56. Схемы включения ИЗУ

  192    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  193

 

 

 

 

Схема последовательного включения ИЗУ (рис. 56в) получила наиболее широкое распространение. В этих ИЗУ вторичная обмотка импульсного трансформатора включается между балластным дросселем и лампой, и по ней протекает ток лампы. Из-за этого в ИЗУ неизбежно теряется некоторая мощность (до 1% от мощности лампы), и происходит нагрев элементов. Поэтому габариты и масса ИЗУ последовательного включения больше, чем у аппаратов параллельного включения или у ИЗУ для дросселей с отводом. Но в этой схеме могут использоваться самые обычные дроссели без усиленной изоляции, так как высокое напряжение прикладывается только к лампе. Доля ИЗУ последовательного включения составляет более 95% всех выпускаемых зажигающих устройств.

Качество ИЗУ оценивается следующими параметрами:

——амплитудой импульсов выходного напряжения;

——длительностью импульсов;

—— фазой генерации импульсов (должна быть 60–90°

и 240–270°);

——максимально допустимым током (так как пусковой ток ламп высокого давления всегда намного больше рабочего тока, рекомендуется выбирать ИЗУ с допустимым током в 2,5 – 3 раза большим рабочего тока лампы);

——напряжением включения (должно быть ниже минимально допустимого напряжения сети, то есть 198 В в сети с номинальным напряжением 220 В и 342 В в сети с напряжением 380 В, но выше напряжения горения лампы – соответственно 170 и 320 В);

——допустимой длиной проводов от ИЗУ;

——максимальным количеством включений за срок службы;

——наличием или отсутствием функций автоматического отключения при отсутствии ламп или при дефектных лампах.

В сопроводительной документации на ИЗУ иногда

указывается не допустимая длина проводов, а допустимая

емкость нагрузки. Приблизительно можно считать, что допустимая длина проводов (в метрах) равна допустимой емкости нагрузки (в пкФ), деленной на 100. Во всех случаях, кроме схем с дросселями с отводом, длина проводов должна быть не более двух метров.

Длительное воздействие высоковольтных импульсов отрицательно влияет на лампу, провода и патроны. Чтобы это исключить, все ИЗУ после зажигания лампы автоматически отключаются за счет того, что напряжение горения ламп значительно ниже напряжения сети. Если лампа неисправна или просто не вставлена в светильник, ИЗУ продолжает генерировать высоковольтные импульсы, вызывая порчу арматуры. Поэтому в последнее время ведущие производители ИЗУ стали выпускать аппараты с блоками отключения. В схемы таких ИЗУ вводятся специальные устройства с цифровыми интегральными микросхемами, прекращающие генерацию импульсов через определенное время (TimeCONTROL) или через определенное количество поджигающих импульсов (Puls-CONTROL). Время отключения составляет 1–2 минуты для НЛВД и 10–15 минут для МГЛ.

ИЗУ одного типа включения (параллельного, последовательного или для дросселя с отводом) не могут работать в других схемах. В таблице 35 даны типовые параметры некоторых типов ИЗУ.

Мощность

Макс.

Напр.

Потери,

Габариты, мм

Масса,

лампы, Вт

ток, А

импульса, кВ

Вт

 

 

 

кг

L

B

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЗУ последовательного включения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35–70

1

1,9–2,3

1

88

34

28

0,105

 

 

 

 

 

 

 

 

35–150

1,8

3,5–4,5

1

88

34

28

0,128

 

 

 

 

 

 

 

 

70–250

3

4,0–4,5

2,5

92

39

33

0,150

 

 

 

 

 

 

 

 

70–400

6

4,0–4,5

3

95

42

36

0,200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 35. Типовые параметры ИЗУ

  194    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  195

 

 

 

 

Мощность

Макс.

Напр.

Потери,

Габариты, мм

Масса,

лампы, Вт

ток, А

импульса, кВ

Вт

 

 

 

кг

L

B

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70–1000

12

4,0–4,5

6

108

55

43

0,450

 

 

 

 

 

 

 

 

1000–3500

20

3,5–5,0

9,3

125

65

47

0,750

 

 

 

 

 

 

ИЗУ параллельного включения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2000–3500

–

1,4

3,8*

86

38

31

0.17

 

 

 

 

 

 

ИЗУ для дросселей с отводами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35–2000

–

2,1–4,1

0,9

86

38

32

0,052

 

 

 

 

 

 

* потери только во время зажигания

 

 

 

 

 

5.6. Электроустановочные изделия и шинопроводы

К электроустановочным изделиям относятся патроны для ламп и стартеров, клеммные и соединительные колодки для подключения дросселей, зажигающих устройств, ламп

исетевых проводов внутри светильников, выключатели

ипереключатели, розетки и вилки для включения переносных светильников и других приборов в электрическую сеть. Сюда же можно отнести различные клипсы, ламподержатели и другие детали светильников, не выполняющие никаких электрических функций, но обеспечивающие фиксацию ламп в нужном положении, защиту их от выпадения и т. д.

Электроустановочные изделия можно разделить на две группы: промышленного назначения (те, которые устанавливаются в светильниках, аппаратах включения и других изделиях – патроны, зажимы, соединители, а также клипсы, лампо- и стартеродержатели и пр.), и бытовые (выключатели, розетки, удлинители и т. п.).

Важнейшей эксплуатационной характеристикой электроустановочных изделий служит их работоспособность, то есть обеспечение надежного контакта источников света

иаппаратов включения в течение всего срока службы. Надежность изделий обеспечивается их конструкцией

ивыбором материала для изготовления токоведущих

иизолирующих деталей. Изолирующие детали, как правило, выполняют также функции конструктивных элементов, с помощью которых изделия крепятся к местам их установки.

Главное требование к изолирующим деталям – обеспечение электрической безопасности людей и пожарной безопасности помещений. Так как источники света при работе могут нагреваться до высоких температур, изолирующие материалы должны быть достаточно термостойкими. В патронах для галогенных ламп накаливания, металлогалогенных и натриевых ламп чаще всего используется керамика, способная работать при температурах выше 300 °С. Патроны для люминесцентных ламп и стартеров в настоящее время делаются из термопластичных смол – поликарбоната, полибутилентерефталата, полифенилсульфида.

При изготовлении патронов для обычных ламп накаливания до недавнего времени основным материалом был карболит – термореактивная смола на основе фенолформальдегида. Теперь использование карболита не рекомендуется по экологическим соображениям. Сейчас основным материалом при изготовлении патронов для ламп накаливания с резьбовыми цоколями Е14 и Е27 стали другие термореактивные полимеры, а также керамика. Основным изолирующим материалом клеммных и соединительных колодок в настоящее время являются поликарбонат, полибутилентерефталат, полифениленсульфид, а также термореактивные стеклопластики.

Токоведущие детали в патронах делаются из металлов, обладающих довольно высокой упругостью и не теряющих этой упругости во всем диапазоне рабочих температур, а также после многократной установки и вынимания ламп. Обычно это латунь, реже никель. Для защиты от коррозии латунные детали иногда покрывают слоем другого металла, более устойчивого к воздействию воздуха и содержащихся в нем паров воды или химических соединений – олова,

  196    Л. П. В А Р Ф О Л О М Е Е В

 

 

Э Л Е М Е Н Т А Р Н А Я С В Е Т О Т Е Х Н И К А    

  197

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]