Bobina d'arresto su lampade fluorescenti. Informazioni sui sistemi di alimentazione per lampade fluorescenti

Ho detto più di una volta che molte cose che ci circondano potrebbero essere implementate molto prima, ma per qualche motivo sono entrate nella nostra vita abbastanza di recente. Ci siamo tutti imbattuti in lampade fluorescenti - tali tubi bianchi con due perni alle estremità. Ricordi come si accendevano? Si preme un tasto, la spia inizia a lampeggiare e infine entra nella modalità normale. È stato davvero fastidioso, quindi non hanno messo queste cose a casa. Abbiamo inserito nei luoghi pubblici, in produzione, negli uffici, nelle fabbriche - sono davvero economici rispetto alle tradizionali lampade a incandescenza. Sbattono le palpebre a una frequenza di 100 volte al secondo e molte persone hanno notato questo battito di palpebre, che li ha infastiditi ancora di più. Ebbene, per avviare ogni lampada si faceva affidamento su una zavorra, un tale pezzo di ferro con una massa inferiore a un chilogrammo. Se non è stato assemblato con una qualità sufficiente, ha ronzato in modo piuttosto sgradevole, anche a una frequenza di 100 hertz. E se ci sono dozzine di tali lampade nella stanza in cui lavori? O centinaia? E tutte queste dozzine si accendono e si spengono in fase 100 volte al secondo e le manette ronzano, anche se non tutte. Non ha avuto alcun effetto?

Ma, ai nostri giorni, possiamo dire che l'era dei ronzii delle strozzature e delle lampade lampeggianti (sia all'avvio che durante il funzionamento) è finita. Ora si accendono immediatamente e all'occhio umano il loro lavoro appare completamente statico. Il motivo è che invece di pesanti strozzature e avviatori che si bloccano periodicamente, sono entrati in circolazione reattori elettronici - reattori elettronici. Piccolo e leggero. Tuttavia, solo guardandoli schema elettrico, sorge la domanda: cosa ne ha impedito la produzione in serie tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '80? Dopotutto, l'intera base dell'elemento era già allora. In realtà, oltre a due transistor ad alta tensione, sono coinvolte le parti più semplici, letteralmente a un centesimo, che erano negli anni '40. Bene, va bene, l'URSS, qui la produzione ha reagito male al progresso tecnico (ad esempio, i televisori a tubo sono stati interrotti solo alla fine degli anni '80), ma in Occidente?

Quindi, in ordine...

Schema elettrico standard lampada a fluorescenza fu, come quasi tutto nel Novecento, inventato dagli americani alla vigilia della seconda guerra mondiale e comprendeva, oltre alla lampada, anche lo starter e lo starter già da noi menzionati. Sì, hanno anche appeso un condensatore in parallelo alla rete per compensare lo sfasamento introdotto dall'acceleratore, o per dirla ancora di più linguaggio semplice, per la correzione del fattore di potenza.

Acceleratori e avviatori

Il principio di funzionamento dell'intero sistema è piuttosto complicato. Nel momento in cui il pulsante di accensione è chiuso, una corrente debole inizia a fluire attraverso il circuito di rete-pulsante-acceleratore-prima spirale-avviamento-secondo-rete a spirale - circa 40-50 mA. Debole perché al momento iniziale la resistenza dello spazio tra i contatti del motorino di avviamento è abbastanza grande. Tuttavia, questa debole corrente provoca la ionizzazione del gas tra i contatti e inizia ad aumentare bruscamente. Da ciò, gli elettrodi di avviamento si riscaldano e poiché uno di essi è bimetallico, cioè costituito da due metalli con diverse dipendenze delle variazioni dei parametri geometrici della temperatura (diversi coefficienti di dilatazione termica - CTE), quando riscaldato, il bimetallico la piastra si piega verso il metallo con un CTE inferiore e si chiude con un altro elettrodo. La corrente nel circuito aumenta bruscamente (fino a 500-600 mA), ma il suo tasso di crescita e il valore finale sono comunque limitati dall'induttanza dell'induttore, l'induttanza stessa è la proprietà per prevenire l'induttanza di corrente istantanea. Pertanto, l'acceleratore in questo circuito è ufficialmente chiamato "zavorra". Questa grande corrente riscalda le bobine della lampada, che iniziano a emettere elettroni e riscaldare la miscela di gas all'interno del cilindro. La lampada stessa è piena di argon e vapori di mercurio: questa è una condizione importante per il verificarsi di una scarica stabile. Inutile dire che quando i contatti nell'avviatore si chiudono, la scarica in esso si interrompe. L'intero processo descritto richiede effettivamente una frazione di secondo.

Ora inizia il divertimento. I contatti del motorino di avviamento raffreddato si aprono. Ma l'induttore ha già immagazzinato energia pari alla metà del prodotto della sua induttanza per il quadrato della corrente. Non può scomparire all'istante (vedi sopra sull'induttanza) e quindi fa apparire nell'induttore EMF di autoinduzione (in altre parole, un impulso di tensione di circa 800-1000 volt per una lampada da 36 watt lunga 120 cm). Sommandosi alla tensione di rete di picco (310 V), crea una tensione sugli elettrodi della lampada sufficiente per un guasto, ovvero una scarica. La scarica nella lampada crea un bagliore ultravioletto di vapori di mercurio e questo, a sua volta, colpisce il fosforo e lo fa risplendere nello spettro visibile. Allo stesso tempo, ricordiamo ancora una volta che l'induttanza, avendo una resistenza induttiva, impedisce un aumento illimitato della corrente nella lampada, che porterebbe alla sua distruzione o al funzionamento di un interruttore nella vostra casa o altro luogo in cui tali lampade sono Usato. Si noti che la lampada non si accende sempre la prima volta, a volte sono necessari diversi tentativi per entrare in una modalità di illuminazione stabile, ovvero i processi che abbiamo descritto vengono ripetuti 4-5-6 volte. Il che in realtà è piuttosto fastidioso. Dopo che la lampada è entrata in modalità bagliore, la sua resistenza diventa molto inferiore alla resistenza del motorino di avviamento, quindi può essere estratta, mentre la lampada continuerà a illuminarsi. Bene, se smonti il motorino di avviamento, vedrai che un condensatore è collegato in parallelo ai suoi terminali. È necessario per attenuare le interferenze radio create dal contatto.

Quindi, se molto brevemente e senza approfondire la teoria, diciamo che una lampada fluorescente si accende con un grande voltaggio, e viene mantenuta in uno stato luminoso molto più basso (ad esempio si accende a 900 volt, si illumina a 150). Cioè, qualsiasi dispositivo per accendere una lampada fluorescente è un dispositivo che crea una grande tensione di accensione alle sue estremità e, dopo l'accensione della lampada, la riduce a un certo valore operativo.

Questo schema di commutazione americano era in realtà l'unico e solo 10 anni fa il suo monopolio iniziò a crollare rapidamente: i reattori elettronici (reattori elettronici) sono entrati in massa nel mercato. Hanno permesso non solo di sostituire i pesanti ronzii induttanze, per garantire l'accensione istantanea della lampada, ma anche di introdurre molte altre cose utili, come:

- avvio graduale della lampada - preriscaldamento delle spirali, che aumenta notevolmente la vita della lampada

- superamento dello sfarfallio (la frequenza di alimentazione della lampada è molto superiore a 50 Hz)

— Ampio intervallo di tensione di ingresso 100…250 V;

— riduzione dei consumi energetici (fino al 30%) con flusso luminoso costante;

- aumento della vita media della lampada (del 50%);

— protezione contro le sovratensioni;

— garantire l'assenza di interferenze elettromagnetiche;

- di nessun sbalzo di corrente di commutazione (importante quando si accendono più lampade contemporaneamente)

- spegnimento automatico delle lampade difettose (questo è importante, i dispositivi hanno spesso paura di lavorare Al minimo)

— Efficienza del reattore elettronico di alta qualità — fino al 97%

- lampade oscuranti

Ma! Tutti questi dolci sono realizzati solo in costosi reattori elettronici. E in generale, non tutto è così senza nuvole. Più precisamente, forse tutto sarebbe senza nuvole se gli schemi EPR fossero resi veramente affidabili. Del resto sembra ovvio che un ballast elettronico (electronic ballast) non debba comunque essere meno affidabile di uno strozzatore, soprattutto se costa 2-3 volte di più. Nel circuito "ex" composto da uno starter, un motorino di avviamento e la lampada stessa, era lo starter (ballast) il più affidabile e, in generale, con un assemblaggio di qualità, poteva funzionare quasi all'infinito. Le strozzature sovietiche degli anni '60 funzionano ancora, sono grandi e avvolte con filo piuttosto spesso. Le bobine d'arresto importate con parametri simili, anche da aziende famose come Philips, non funzionano in modo così affidabile. Come mai? Il filo sottilissimo con cui sono avvolti è sospetto. Ebbene, il nucleo stesso ha un volume molto più piccolo delle prime strozzature sovietiche, perché queste strozzature diventano molto calde, il che probabilmente influisce anche sull'affidabilità.

Sì, e così, come mi sembra, i reattori elettronici, almeno quelli economici - cioè che costano fino a $ 5-7 ciascuno (che è superiore a quello di un acceleratore), sono resi deliberatamente inaffidabili. No, possono funzionare per anni e possono anche funzionare per sempre, ma qui, come alla lotteria, la probabilità di perdere è molto più alta di quella di vincita. I costosi reattori elettronici sono resi condizionatamente affidabili. Perché "condizionatamente" lo diremo poco dopo. Iniziamo la nostra piccola recensione con quelli economici. Quanto a me, costituiscono il 95% dei reattori acquistati. O forse quasi il 100%.

Diamo un'occhiata ad alcuni di questi schemi. A proposito, tutti gli schemi "economici" sono quasi identici nel design, sebbene ci siano delle sfumature.

Reattori elettronici economici (reattori elettronici). 95% di vendite.

Questi tipi di reattori che costano $ 3-5-7 accendono semplicemente la lampada. Questa è la loro unica funzione. Non hanno altre funzioni utili. Ho disegnato un paio di diagrammi per spiegare come funziona questo nuovo miracolo, anche se, come abbiamo detto sopra, il principio di funzionamento è lo stesso della versione "classica" dell'acceleratore: accendiamo con alta tensione, teniamolo basso. È solo implementato in modo diverso.

Tutti i circuiti di reattori elettronici (reattori elettronici) che tenevo tra le mani - sia economici che costosi - erano un mezzo ponte - differivano solo le opzioni di controllo e la "reggiatura". Quindi, la tensione alternata di 220 volt viene rettificata dal ponte a diodi VD4-VD7 e livellata dal condensatore C1. Nei filtri di ingresso dei reattori elettronici economici, a causa del risparmio di spazio e dei costi, vengono utilizzati piccoli condensatori, da cui dipende l'entità delle ondulazioni di tensione con una frequenza di 100 Hz, nonostante il calcolo sia approssimativamente il seguente: 1 watt di una lampada - 1 microfarad di capacità del filtro. In questo schema 5,6 uF a 18 watt, cioè nettamente inferiore al necessario. Perché (anche se non solo perché), tra l'altro, la lampada emette una luce visivamente più debole rispetto a un costoso reattore per la stessa potenza.

Inoltre, attraverso il resistore ad alta resistenza R1 (1,6 MΩ), il condensatore C4 inizia a caricarsi. Quando la tensione su di esso supera la soglia di risposta del dinistor bidirezionale CD1 (circa 30 volt), si rompe e alla base del transistor T2 appare un impulso di tensione. L'apertura del transistore dà luogo al funzionamento di un oscillatore a semiponte formato dai transistori T1 e T2 e da un trasformatore TR1 con avvolgimenti di comando collegati in antifase. Tipicamente, questi avvolgimenti contengono 2 giri ciascuno e l'avvolgimento di uscita contiene 8-10 giri di filo.

I diodi VD2-VD3 smorzano le emissioni negative che si verificano sugli avvolgimenti del trasformatore di controllo.

Quindi, il generatore si avvia a una frequenza vicina alla frequenza di risonanza del circuito in serie formato dai condensatori C2, C3 e dall'induttore C1. Questa frequenza può essere pari a 45-50 kHz, in ogni caso non potevo misurarla con maggiore precisione, non avevo un oscilloscopio a memoria a portata di mano. Si noti che la capacità del condensatore C3 collegato tra gli elettrodi della lampada è circa 8 volte inferiore alla capacità del condensatore C2, pertanto i picchi di tensione su di esso sono altrettante volte superiori (poiché la capacità è 8 volte maggiore - il maggiore è la frequenza, maggiore è la capacità su una capacità minore). Ecco perché la tensione di un tale condensatore è sempre scelta per essere almeno 1000 volt. Allo stesso tempo, una corrente scorre attraverso lo stesso circuito, riscaldando gli elettrodi. Quando la tensione ai capi del condensatore C3 raggiunge un certo valore, si verifica un guasto e la lampada si accende. Dopo l'accensione, la sua resistenza diventa molto inferiore alla resistenza del condensatore C3 e non ha alcun effetto su ulteriori operazioni. Anche la frequenza dell'oscillatore viene ridotta. L'induttore L1, come nel caso dell'induttore "classico", svolge ora la funzione di limitare la corrente, ma poiché la lampada lavora ad alta frequenza (25-30 kHz), le sue dimensioni sono molte volte inferiori.

Aspetto di zavorra. Si può notare che alcuni elementi non sono saldati alla scheda. Ad esempio, dove ho saldato un resistore limitatore di corrente dopo la riparazione, c'è un ponticello.

Un altro prodotto. Produttore sconosciuto. Qui non sono stati donati 2 diodi per fare uno "zero artificiale".

"Schema Sebastopoli"

C'è un'opinione secondo cui nessuno lo farà in meno rispetto ai cinesi. Ne ero sicuro anch'io. Sono sicuro fino a quando i reattori elettronici di un certo "impianto di Sebastopoli" non sono caduti nelle mie mani - in ogni caso, la persona che li ha venduti ha detto proprio questo. Sono stati progettati per una lampada da 58 W, ovvero 150 cm di lunghezza. No, non dirò che non funzionavano o lavoravano peggio di quelli cinesi. Loro lavorarono. Le loro lampade brillavano. Ma…

Anche i reattori cinesi più economici (reattori elettronici) sono una custodia di plastica, una scheda con fori, una maschera sulla scheda dal circuito stampato e una designazione, dove si trova quale parte dal lato dell'installazione. La "variante Sebastopoli" era priva di tutti questi esuberi. Lì, il tabellone era contemporaneamente il coperchio della custodia, non c'erano buchi nel tabellone (per questo motivo), non c'erano mascherine, non c'erano segni, i dettagli erano posti sul lato dei conduttori stampati e tutto ciò che potrebbe essere fatto di elementi SMD, che non ho mai visto nemmeno nei dispositivi cinesi più economici. Bene, lo schema stesso! Ne ho visti moltissimi, ma non ho mai visto niente di simile. No, tutto sembra essere come i cinesi: un normale mezzo ponte. Questo è solo lo scopo degli elementi D2-D7 e lo strano collegamento dell'avvolgimento di base del transistor inferiore è assolutamente incomprensibile per me. E inoltre! I creatori di questo dispositivo miracoloso hanno combinato un trasformatore del generatore a mezzo ponte con un'induttanza! Hanno appena avvolto gli avvolgimenti su un nucleo a forma di W. Nessuno ci aveva pensato prima, nemmeno i cinesi. In generale, questo schema è stato progettato da geni o in alternativa da persone dotate. D'altra parte, se sono così brillanti, perché non donare un paio di centesimi per introdurre un resistore limitatore di corrente per evitare sbalzi di corrente attraverso il condensatore del filtro? Sì, e per un varistore per il riscaldamento regolare degli elettrodi (anche centesimi), potrebbero rompersi.

IN URSS

Il suddetto "circuito americano" (choke + starter + lampada fluorescente) è alimentato da rete corrente alternata una frequenza di 50 hertz. E se la corrente fosse costante? Bene, ad esempio, la lampada deve essere alimentata a batterie. Qui non puoi cavartela con un'opzione elettromeccanica. Devi "scolpire lo schema". Elettronico. E tali schemi erano, ad esempio, nei treni. Abbiamo viaggiato tutti in auto sovietiche di vari gradi di comfort e abbiamo visto questi tubi fluorescenti lì. Ma hanno mangiato corrente continua una tensione di 80 volt, tale tensione è prodotta da una batteria del carro. Per l'alimentazione è stato sviluppato lo "stesso" circuito: un generatore a semiponte con un circuito risonante in serie e per prevenire picchi di corrente attraverso le bobine della lampada, un termistore a riscaldamento diretto TRP-27 con un positivo coefficiente di temperatura resistenza. Il circuito, c'è da dire, era eccezionalmente affidabile, e per trasformarlo in un ballast per una rete AC e utilizzarlo nella vita di tutti i giorni, era necessario, infatti, aggiungere un ponte a diodi, un condensatore di livellamento e un leggero ricalcolare i parametri di alcune parti e di un trasformatore. L'unico "ma". Una cosa del genere sarebbe piuttosto costosa. Penso che il suo costo non sarebbe inferiore a 60-70 rubli sovietici, con un costo dell'acceleratore di 3 rubli. Fondamentalmente, a causa dell'alto costo nell'URSS dei potenti transistor ad alta tensione. E questo circuito emetteva anche un cigolio ad alta frequenza piuttosto sgradevole, non sempre, ma a volte si sentiva, forse i parametri degli elementi sono cambiati nel tempo (condensatori prosciugati) e la frequenza del generatore è diminuita.

Schema di alimentazione per lampade fluorescenti nei treni in buona risoluzione

Reattori elettronici costosi (reattori elettronici)

Un esempio di semplice zavorra "costosa" è un prodotto TOUVE. Ha lavorato nel sistema di illuminazione dell'acquario, in altre parole, da lui sono stati alimentati due lama verdi da 36 watt. Il proprietario della zavorra mi ha detto che questa cosa è qualcosa di speciale, appositamente progettato per l'illuminazione di acquari e terrari. "Ecologico". Non capivo quale fosse il rispetto dell'ambiente, è un'altra questione che questa "zavorra ambientale" non ha funzionato. L'apertura e l'analisi del circuito hanno mostrato che, rispetto a quelli economici, è significativamente più complicato, sebbene il principio - semiponte + lancio attraverso lo stesso dinistor DB3 + circuito risonante in serie - sia completamente preservato. Poiché ci sono due lampade, vediamo due circuiti risonanti T4C22C2 e T3C23C5. Le bobine fredde delle lampade sono protette dalla corrente di spunto dai termistori PTS1, PTS2.

Regola! Se acquisti una lampada economica o un reattore elettronico, controlla come si accende questa lampada. Se istantaneamente - la zavorra è economica, non importa cosa ti dicono a riguardo. In condizioni più o meno normali, la lampada dovrebbe accendersi dopo aver premuto il pulsante dopo circa 0,5 secondi.

Più lontano. Il varistore di ingresso RV protegge i condensatori del filtro di potenza dalla corrente di spunto. Il circuito è dotato di un filtro di alimentazione (cerchiato in rosso) - impedisce l'ingresso di interferenze ad alta frequenza nella rete. Il Power Factor Correction è evidenziato in verde, ma in questo circuito è assemblato su elementi passivi, il che lo distingue da quelli più costosi e fantasiosi, dove uno speciale microcircuito controlla la correzione. Parleremo di questo importante problema (rifasamento) in uno dei seguenti articoli. Ebbene, è stata aggiunta anche un'unità di protezione in modalità anomale: in questo caso, la generazione viene interrotta chiudendo a terra la base Q1 con il tiristore SCR.

Ad esempio, la disattivazione degli elettrodi o la violazione della tenuta del tubo, portano al verificarsi di " circuito aperto" (la lampada non si accende), che è accompagnata da un aumento significativo della tensione accesa condensatore di avviamento e un aumento della corrente di zavorra alla frequenza di risonanza, limitato solo dal fattore di qualità del circuito. Il funzionamento prolungato in questa modalità provoca danni al reattore a causa del surriscaldamento dei transistor. In questo caso, la protezione dovrebbe funzionare: il tiristore SCR chiude a terra la base Q1, interrompendo la generazione.

Si può vedere che questo dispositivo è di dimensioni molto più grandi dei reattori economici, ma dopo la riparazione (uno dei transistor è volato fuori) e il ripristino, si è scoperto che questi stessi transistor si riscaldano, come mi sembrava, più del necessario, fino a circa 70 gradi. Perché non mettere dei piccoli radiatori? Non sostengo che il transistor sia volato via a causa del surriscaldamento, ma è possibile che il funzionamento a temperature elevate (in un caso chiuso) sia servito da fattore provocante. In generale, metto piccoli radiatori, poiché c'è un posto.

Oggi, nella maggior parte delle lampade fluorescenti vengono utilizzati reattori tradizionali per lampade fluorescenti. In particolare trovano largo impiego nel funzionamento delle più comuni lampade fluorescenti T8. Il principale vantaggio delle induttanze elettromagnetiche, grazie alle quali competono ancora con le controparti elettroniche, può essere attribuito al loro basso costo: reattori elettronici più affidabili, economici e funzionali sono molte volte più costosi.

Le principali funzioni della zavorra:

Funzioni principali PRA può essere chiamato l'accensione della lampada e il mantenimento delle sue normali caratteristiche di illuminazione e di funzionamento. Il circuito di lavoro di un reattore elettromagnetico è solitamente costituito da un reattore, un condensatore e un dispositivo di avviamento che avvia la lampada. La zavorra è reattanza induttiva, che è collegato in serie con una lampada fluorescente e crea un'alta tensione (0,7-1,2 kV) agli elettrodi della sorgente luminosa. Di conseguenza, nel pallone si forma una scarica di gas che porta all'accensione della lampada. Allo stesso tempo, l'induttanza per lampade fluorescenti stabilizza la corrente nella rete di alimentazione e il condensatore riduce le interferenze radio e compensa potere reattivo che si verificano quando si accende una lampada fluorescente. Quando si utilizza un reattore elettromagnetico, questo processo (accensione della lampada) avviene a una frequenza di circa 100 Hz, che è il doppio della frequenza corrente in un alimentatore standard (50 Hz). La lampada fluorescente con ingranaggio magnetico viene avviata, di solito circa 1-3 secondi.

In cosa consiste un'induttanza della lampada:

Il reattore per lampade è un'induttanza elettromagnetica, cioè una bobina con un'anima metallica, con un avvolgimento di rame o filo di alluminio. Il diametro del filo dell'avvolgimento viene solitamente scelto in modo che l'induttanza per le lampade fluorescenti non si riscaldi al di sopra della temperatura impostata necessaria per il normale funzionamento della lampada. Le perdite di potenza quando si utilizza un reattore elettromagnetico sono comprese tra il 10 e il 50%, a seconda della potenza della sorgente luminosa: più potente è la lampada, minore è la perdita. Secondo gli standard europei, ci sono tre classi di perdita di potenza delle induttanze: B (perdita molto bassa), C (perdita bassa) e D (perdita normale). Dal 2001, i reattori di classe D non vengono prodotti nei paesi dell'UE. La maggior parte le strozzature di produzione nazionale appartengono alla categoria D.

Vantaggi dell'induttanza elettromagnetica:

I vantaggi dei reattori elettromagnetici includono basso costo, facilità di esecuzione e bassa sensibilità alle variazioni di temperatura. Tuttavia, rispetto alle controparti elettroniche, le induttanze elettromagnetiche presentano una serie di gravi inconvenienti. Tra questi, si possono notare perdite significative nel circuito di lavoro, rumore acustico durante il funzionamento della lampada, aumento del peso degli apparecchi e durata di servizio ridotta. Lo svantaggio più grave, forse, è la frequenza relativamente bassa di accensione della lampada, a causa della quale l'illuminazione tremola e influisce negativamente sull'affaticamento degli occhi. Inoltre, la bassa frequenza di accensione di una lampada fluorescente può creare un effetto stroboscopico. Se oggetti oscillanti o rotanti (come parti di un tornio, Sega circolare, miscelatore cucina, ecc.) si muovono ad una frequenza uguale o multipla della frequenza di sfarfallio, appariranno stazionari. Pertanto, in produzione, è obbligatorio illuminare i luoghi di lavoro con lampade a incandescenza.

Induttanze elettromagnetiche per lampade a scarica ad alta pressione

Per il funzionamento di lampade a scarica ad alta intensità, come lampade ad alogenuri metallici o, ad esempio, lampade al sodio ad alta pressione, sono necessari anche reattori (Dnat choke o drl choke). In base alla progettazione, le induttanze elettromagnetiche per le lampade a scarica di gas sono simili ai reattori elettromagnetici per le lampade fluorescenti. In particolare, l'induttanza DNaT comprende un circuito di funzionamento costituito da un IZU (pulse gniter), un ballast e un condensatore di compensazione. La lampada si accende a causa della rottura di un impulso ad alta tensione (fino a 6 kV) dello spazio interelettrodico. Un'eccezione allo schema generale è l'induttanza DRL, che non contiene un accenditore aggiuntivo, poiché queste lampade di accensione hanno elettrodi aggiuntivi.

Va notato che per le lampade a scarica ad alta pressione, è necessario selezionare un reattore che corrisponda al tipo e alla potenza della sorgente luminosa. Ad esempio, è necessario utilizzare un'induttanza da 250 per una lampada HPS lampada al sodio con una potenza di 250 W, e uno starter di 400, rispettivamente, con una lampada da 400 W. Solo allora la lampada a scarica funzionerà entro le sue specifiche nominali.

Caratteristiche del reattore per lampade a scarica di gas:

Quando si lavora con un'induttanza elettromagnetica del DRL, le lampade a scarica di gas si accendono a lungo, in genere almeno 5 minuti, e hanno anche determinate caratteristiche quando collegate. Tuttavia, mentre il classico reattore magnetico è più spesso utilizzato per azionare lampade a scarica di gas. Tuttavia, negli ultimi anni, i produttori hanno sviluppato attivamente reattori elettronici per lampade a scarica ad alta pressione, che forniscono un funzionamento più stabile, duraturo ed economico delle sorgenti luminose.

Sulla fig. 1 mostra il più semplice e il più comune schema elettrico lampada fluorescente - acceleratore di avviamento. Per limitare la corrente attraverso la lampada al livello richiesto, viene utilizzata un'induttanza 1. Uno starter 2 è collegato in parallelo alla lampada e in serie con entrambi i suoi elettrodi. Antipasto- anche questo è un dispositivo di scarica del gas che deve soddisfare un requisito: la tensione di accensione della scarica in esso contenuta deve essere inferiore alla tensione di rete, ma superiore alla tensione di accensione della lampada.

Riso. 1. Schema per l'accensione di lampade fluorescenti

Uno dei contatti nell'avviatore è realizzato a forma di fiocco da un nastro bimetallico, cioè da un nastro ottenuto collegando rigidamente due metalli con diversi coefficienti di dilatazione termica (Fig. 2).

Riso. 2. Dispositivo di avviamento

Quando viene applicata tensione a un tale circuito, si verifica una scarica nell'avviatore e la corrente scorre attraverso il circuito: induttore - un elettrodo della lampada - avviatore - un altro elettrodo della lampada. Il valore di questa corrente è limitato dall'induttore. La corrente riscalda gli elettrodi della lampada e dello starter, l'elettrodo bimetallico dello starter inizia a raddrizzarsi e ad un certo punto si chiude con un altro elettrodo. Dopo il circuito, gli elettrodi di avviamento iniziano a raffreddarsi e dopo un po' si aprono. Al momento dell'apertura, si forma un grande impulso di tensione sull'acceleratore. Gli elettrodi della lampada a questo punto hanno il tempo di riscaldarsi a una temperatura sufficiente per l'emissione di elettroni da essi. Se l'impulso di tensione sull'induttore si sovrappone alla tensione di rete al momento giusto ("coincide in fase"), la somma delle tensioni di rete e dell'induttore può essere maggiore della tensione di accensione della lampada con elettrodi riscaldati e il la lampada si accende. Poiché la probabilità di ciò è piuttosto piccola, la lampada non si accende quasi mai al primo tentativo: tutti sanno bene che la lampada lampeggia quando è accesa. Questi lampi sono sgradevoli e sono un altro svantaggio delle lampade fluorescenti. Quando lampeggia, l'avviatore crea notevoli interferenze radio, quindi un condensatore di soppressione dei disturbi viene attivato in parallelo con esso (strutturalmente, l'avviatore e il condensatore sono combinati in un alloggiamento).

Acceleratore non solo garantisce l'accensione delle lampade, ma limita anche la corrente attraverso di esse nella modalità operativa. Una certa potenza viene persa nell'acceleratore, senza produrre alcun effetto positivo, ovvero l'acceleratore è, per così dire, un carico extra - zavorra. La quantità di potenza del ballast dipende dalla qualità dell'induttore e dalla corrente che lo attraversa. In base al livello delle perdite di potenza nei paesi dell'Unione Europea, USA e Canada, le induttanze sono suddivise in tre classi: D - con ordinarie, C - con ridotte, B - con perdite particolarmente basse. Nelle migliori induttanze per lampade con una potenza di 36 (40) W si perdono circa 6 watt (circa il 15% della potenza della lampada); per lampade a bassa potenza (4-11 W), la potenza dissipata nelle induttanze può essere pari alla potenza delle lampade stesse. Pertanto, l'efficienza luminosa delle lampade nelle lampade reali è sempre inferiore a quella indicata nella documentazione per le lampade "nude".

Tabella 1

Le bobine di arresto creano un altro momento spiacevole: uno sfasamento tra corrente e tensione. La tensione nella rete elettrica ha una forma sinusoidale. Se nelle lampade a incandescenza la corrente coincide sempre in fase con la tensione e ripete esattamente la sua forma (Fig. 3), in qualsiasi induttore la corrente è in ritardo rispetto alla tensione di una frazione del periodo, che viene misurata in gradi.

Riso. 3. La forma della corrente nelle lampade a incandescenza e fluorescenti

Se l'intero periodo è di 360°, un induttore "pulito" fa sì che la corrente rimanga indietro rispetto alla tensione esattamente di un quarto di periodo, o 90°. Insieme alla lampada, questo “sfasamento” è sempre inferiore a 90° e dipende dalla qualità dell'induttore stesso. Sulle etichette delle induttanze in tutti i paesi, non è l'angolo stesso indicato da cui la corrente è in ritardo rispetto alla tensione quando l'induttanza viene accesa con una lampada della potenza appropriata, ma il coseno di questo angolo - cos f, chiamato anche "fattore di potenza". Il significato e il significato di cos φ possono essere spiegati visivamente dal seguente esempio. Immagina che la corrente e la tensione siano una coppia di cavalli che trainano un carro. Se entrambi i cavalli tirano il carro nella stessa direzione, in altre parole, non c'è "spostamento di fase" tra di loro, l'effetto di questa coppia sarà il massimo. Ma se uno dei cavalli decide di cambiare la direzione del movimento, il risultato sarà tanto peggiore quanto maggiore sarà l'angolo a cui tira il cavallo in controtendenza, cioè minore sarà il coseno dell'angolo tra le direzioni di spinta del due cavalli.

Se non c'è sfasamento tra corrente e tensione, la potenza consumata dalla rete è uguale al prodotto di corrente e tensione. Ma se questo spostamento esiste, allora la potenza consiste di due componenti: attiva e reattiva. La potenza attiva è quella che produce lavoro utile (nel nostro caso genera luce). Sarà determinato dal prodotto di tre quantità già: corrente, tensione e coseno dell'angolo di cui la corrente è in ritardo rispetto alla tensione:

È interessante notare che i contatori elettrici tengono conto solo della potenza attiva. Pertanto, per qualsiasi sfasamento, pagheremo solo l'energia attiva consumata (il prodotto Potenza attiva per un po). Ma il carico di corrente sui fili cambierà in questo caso in modo inversamente proporzionale a cos f:

I \u003d P / U cos f

Oltre al carico sui fili, un valore basso di cos f aumenta il carico cabine di trasformazione e, infine, centrali elettriche. Pertanto, in tutti i paesi per tutti i grandi consumatori di energia elettrica, il valore di cos f è rigorosamente normalizzato.
Per aumentare cos f si effettua la sua compensazione. Per fare ciò, negli apparecchi con lampade fluorescenti e altre lampade a scarica, è incluso un altro elemento: un condensatore di compensazione. Gli schemi per l'accensione di un tale condensatore possono essere diversi; Tutte le loro opzioni sono mostrate in Fig. 4. Molto spesso viene utilizzato uno schema di compensazione parallelo (a), che consente di aumentare i valori di cos f a 0,85.

Riso. 4. Circuiti di correzione del fattore di potenza

Va menzionato un altro fenomeno spiacevole associato alle strozzature: tutte le strozzature, quando funzionano a una frequenza di 50 Hz, creano un ronzio di un'intensità o dell'altra. In base al livello di rumore prodotto, le induttanze si dividono in quattro classi: con normali, ridotte, molto basse e soprattutto basso livello rumore (secondo GOST 19680 sono contrassegnati dalle lettere H, P, C e A).

In letteratura, le strozzature sono spesso indicate come " zavorre» ( PRA). Si tratta di un nome assolutamente errato, in quanto da quanto detto sopra si evince che lo strozzatore stesso non può garantire né l'"accensione" delle lampade né la loro regolazione. Per l'illuminazione di lampade
è necessario avere non solo un acceleratore, ma anche un motorino di avviamento e un regolamento flusso luminosoè un problema tecnico molto complesso che è stato risolto solo negli ultimi anni.
Poiché una delle condizioni per il funzionamento del circuito dell'acceleratore di avviamento per l'accensione delle lampade fluorescenti è che la tensione di accensione del motorino di avviamento deve essere superiore alla tensione di combustione della lampada, quindi dopo l'accensione della lampada, il motorino di avviamento si spegne, poiché erano, e nessuna corrente scorre attraverso di essa. Di conseguenza, anche la corrente di riscaldamento degli elettrodi della lampada non scorre e la corrente di scarica di una lampada normalmente funzionante è sufficiente per riscaldare gli elettrodi e garantire una sufficiente emissione di elettroni da essi. Se iniziamo a regolare il flusso luminoso della lampada riducendo la corrente di scarica, questa corrente non sarà sufficiente per riscaldare gli elettrodi alla temperatura desiderata, la scarica diventa instabile e la lampada si spegne. Se vogliamo regolare il flusso luminoso delle lampade, è necessario in qualche modo garantire che gli elettrodi siano riscaldati alla temperatura richiesta. Ecco perchè per molto tempo si credeva che le lampade fluorescenti non potessero essere regolate affatto.

Molte delle carenze delle lampade fluorescenti e delle induttanze vengono eliminate utilizzando dispositivi elettronici di commutazione ad alta frequenza.

Negli ultimi anni, tali dispositivi sono diventati abbastanza familiari: nei paesi dell'Unione Europea, circa la metà di tutte le lampade con lampade fluorescenti sono realizzate con circuiti elettronici di commutazione (in Svezia e Austria, anche più della metà). Sfortunatamente, nel nostro paese tali dispositivi non sono ancora ampiamente utilizzati.
Sulla fig. 5 mostra una semplificata schema a blocchi dell'apparato elettronico per la commutazione delle lampade.

Riso. 5. Schema a blocchi del dispositivo di commutazione elettronico

Il dispositivo contiene due nodi obbligatori: un raddrizzatore tensione di rete 1 e un convertitore di tensione rettificato in una tensione alternata ad alta frequenza 2. La tensione dall'uscita del convertitore attraverso l'amplificatore di potenza 3 o senza di essa viene fornita alla lampada 4, che è accesa, come nei circuiti standard di starter-choke , attraverso l'induttanza 5. Poiché la frequenza della tensione all'uscita del convertitore è alta ( 20-40 kHz), le dimensioni e la massa dell'induttore sono molto più piccole di quelle necessarie per il funzionamento della lampada a una frequenza di 50 Hz. Invece di un dispositivo di avviamento, il condensatore 6 è solitamente collegato in parallelo alla lampada.La bobina 5 e il condensatore 6 formano un circuito risonante in serie. È noto dalla fisica che quando la frequenza di risonanza di una catena di induttori e condensatori collegati in serie coincide con la frequenza della tensione applicata ad essa, la resistenza totale di tale catena è zero. La corrente che lo attraversa e la tensione su ciascuno degli elementi del circuito aumentano all'infinito. In realtà, nei dispositivi elettronici di commutazione, la frequenza della tensione all'uscita del convertitore 2 è prossima alla frequenza di risonanza della catena dell'induttore 5 e del condensatore 6 (ma mai uguale ad essa!). Pertanto, all'accensione del dispositivo, una corrente scorre attraverso gli elettrodi della lampada, sufficiente a riscaldarli fino alla temperatura richiesta, e viene creata una tensione sul condensatore 6, necessaria affinché si verifichi una scarica in una lampada con elettrodi riscaldati. Dopo l'accensione della lampada, la tensione su di essa scende alla tensione di combustione e la frequenza della tensione del convertitore cambia automaticamente in modo che una corrente di un determinato valore fluisca attraverso la lampada.

Oltre a questi nodi, i dispositivi più moderni dispongono anche di un'unità di controllo 7. Svolge due funzioni: stabilizzazione della corrente della lampada durante le fluttuazioni della tensione di rete e rifasamento. Il fattore di potenza, solitamente indicato dalla lettera greca λ, è il rapporto tra la potenza consumata dalla lampada insieme all'apparecchio e il prodotto di corrente e tensione: λ \u003d P / U I. Con una forma sinusoidale di corrente e tensione , il fattore di potenza è lo stesso cos f, di cui abbiamo parlato quando si considera il circuito di commutazione starter-acceleratore. Ma quando le lampade sono alimentate tramite dispositivi elettronici, la forma della corrente è distorta (come si suol dire, "nella corrente compaiono armoniche più elevate") e il fattore di potenza non coincide più con cos f. I migliori dispositivi moderni hanno un fattore di potenza vicino a 1 (0,95 - 0,99). La funzione di correzione della forma della corrente consumata ("soppressione delle armoniche superiori") è solitamente svolta dal filtro di ingresso nel raddrizzatore 1.
In alcuni dispositivi, l'unità di controllo 7 svolge un'altra funzione: fornisce la regolazione del flusso luminoso delle lampade, molto spesso modificando la frequenza della tensione del convertitore 2. A rigor di termini, solo tali dispositivi possono essere chiamati reattori, poiché solo forniscono sia l'accensione delle lampade che la loro regolazione del flusso luminoso.

Differenza fondamentale circuiti elettronici accensione di lampade fluorescenti da starter-choke è che le lampade in tali circuiti sono alimentate da corrente ad alta frequenza, solitamente 20 - 40 kHz, invece di 50 Hz. L'alimentazione ad alta frequenza delle lampade fornisce i seguenti risultati positivi:

1. A causa delle caratteristiche della scarica ad alta frequenza, l'efficienza luminosa delle lampade aumenta. Tale aumento è tanto maggiore quanto più corta è la lampada: per lampade con potenza di 36 (40) W, l'efficienza luminosa aumenta di circa il 10%, per lampade con potenza di 18 (20) W - del 15%, per lampade con una potenza di 4 W - del 40%.
2. La profondità delle pulsazioni del flusso luminoso con una frequenza di 100 Hz diminuisce a circa il 5%.
3. Sono escluse le interferenze sonore create dalle induttanze.
4. Nessuno sfarfallio delle lampade all'accensione.
5. Elimina la necessità di compensazione cos f.
6. A causa dell'eliminazione del lampeggio all'accensione e del riscaldamento preciso degli elettrodi, la durata delle lampade aumenta (fino a una volta e mezza).
7. Adesso è possibile regolare il flusso luminoso delle lampade.
8. I dispositivi elettronici sono molto più leggeri delle induttanze e dei condensatori di compensazione.

In questo modo, dispositivi elettronici di commutazione eliminare la maggior parte delle carenze delle lampade fluorescenti con circuiti di starter-choke. Ma questi dispositivi hanno il loro inconveniente, che ne impedisce l'implementazione diffusa: il prezzo dei dispositivi elettronici è molte volte superiore rispetto a induttanze, avviatori e condensatori di compensazione combinati. Tuttavia, come già accennato, nei paesi dell'Unione Europea la quota di apparecchi con dispositivi elettronici si avvicina al 50% di tutti gli apparecchi con lampade fluorescenti.

Va notato che le lampade fluorescenti di nuova generazione in flaconi con un diametro di 16 mm possono, in linea di principio, funzionare solo con dispositivi elettronici. Questa circostanza offre ulteriori vantaggi alle lampade con tali lampade.

La ricerca di un compromesso tra gli evidenti vantaggi delle lampade fluorescenti rispetto alle lampade ad incandescenza e il conservatorismo delle nostre abitudini ha portato all'inizio degli anni '80 del secolo scorso alla comparsa di lampade fluorescenti che potevano essere avvitate in normali cartucce come le lampade ad incandescenza. Lo starter e lo starter in tali lampade sono stati inseriti in uno speciale "adattatore" con una base E27 e il bulbo della lampada è stato piegato più volte per ridurre al minimo le dimensioni e coperto con un cappuccio decorativo sulla parte superiore, che fornisce anche protezione alle lampade dalla rottura se installato in una cartuccia. Tali lampade con una potenza di 13 e 18 W furono prodotte dalle più grandi aziende Osram e Philips, e successivamente da altre, ma non furono molto utilizzate: il loro peso era di circa 400 grammi, il che praticamente escludeva la possibilità del loro utilizzo in tavola, lampade da parete e a sospensione multilampada.

La situazione è cambiata radicalmente con l'avvento dei dispositivi elettronici per l'accensione e lampade fluorescenti compatte. La massa e le dimensioni delle lampade sono state ridotte tanto che le lampade fluorescenti con dispositivi elettronici e basi filettate

Mi E27 ed E14 sono diventati prodotti abbastanza competitivi. Ora più di 300 milioni di queste lampade vengono prodotte ogni anno nel mondo e la loro produzione è in costante crescita, soprattutto in Cina e nei paesi del sud-est asiatico. La gamma di tali lampade è in continua espansione. La gamma di potenza delle moderne lampade fluorescenti compatte abbinate ("integrate") a dispositivi elettronici e dotate di attacchi E27 o E14 va da 3 a 120 W; le lampade sono prodotte con diversi colori di radiazione, diverse configurazioni, con boccette esterne decorative, con riflettori e altro (Fig. 6).

Riso. 6. Forme di lampade fluorescenti compatte

Una lampada fluorescente è un dispositivo semplice e affidabile che raramente si guasta. Per l'accensione viene utilizzato un kit di partenza, che consiste in un motorino di avviamento e un acceleratore. Nel suo circuito sono inclusi anche due condensatori. L'elemento di lavoro dello starter è un pallone riempito con un gas inerte, in cui sono presenti due elettrodi: uno semplice e uno bimetallico. Accendere la lampada luce del giorno succede così:

Quando viene applicata la tensione, si verifica una scarica a bagliore nella lampadina di avviamento.
La scarica a bagliore riscalda l'elettrodo bimetallico. Sotto l'influenza della temperatura, cambia la sua forma originale e chiude il circuito elettrico.
In un circuito chiuso, la corrente aumenta, gli elettrodi della lampada si riscaldano, riscaldando il vapore di mercurio nel bulbo.
In assenza di una tensione di scarica transitoria, l'elettrodo bimetallico si raffredda e ritorna nella sua posizione originale. Circuito elettrico si apre.
Quando il circuito è interrotto, a causa dell'autoinduttanza dell'induttore, si verifica un aumento di tensione.
Un impulso ad alta tensione in un'atmosfera di argon, con cui è riempito il bulbo, accende un arco tra gli elettrodi della lampada.
Il circuito si chiude attraverso una scarica nella lampada, a seguito della quale la tensione all'avviatore diminuisce e non si riaccende. Il circuito di riscaldamento degli elettrodi si apre.

Perché non si accende?

Prima di tutto, è necessario verificare se la tensione è applicata all'accensione della lampada. Se l'alimentazione viene fornita correttamente, il motivo risiede in uno dei suoi tre componenti.

Il controllo della lampada e del motorino di avviamento non è difficile, poiché queste parti sono facilmente sostituibili. Il modo più semplice è sostituire lo starter e nella fattoria, di regola, ce ne sono diversi riparabili. È da lì che dovresti iniziare. Se un dispositivo di avviamento funzionante non è a portata di mano, è possibile rimuoverlo da una lampada funzionante. Questo, tra l'altro, sarà una garanzia della sua funzionalità.

Se la sostituzione del motorino di avviamento non ha aiutato, provare a cambiare la lampada. Se, dopo la sostituzione, la lampada continua a non funzionare, rimane un sospetto: lo starter.

Prova dell'acceleratore

Un malfunzionamento, anche prima che la lampada abbia smesso di accendersi, è indicato dal funzionamento instabile della lampada fluorescente. Qualche tempo dopo l'accensione, appare uno sfarfallio o un "serpente" infuocato all'interno del pallone.

Il motivo del guasto dell'induttore è una rottura dell'avvolgimento o un cortocircuito di interturn. In caso di rottura, quando si verifica la resistenza con un tester, il dispositivo darà all'infinito, nel caso di un circuito di interturn, la resistenza minima, fino a zero. Un segno esterno di un circuito di inversione sarà la comparsa di un odore di bruciato, il surriscaldamento dell'acceleratore, la comparsa di macchie gialle o marroni sulla sua superficie.

Quando si sostituisce un induttore guasto con uno nuovo, prestare attenzione alla corrispondenza tra le potenze della lampada e dell'induttore.

Quando si eseguono lavori di riparazione, è necessario ricordare le regole di sicurezza elettrica. Eseguire tutte le azioni solo a dispositivo spento, assicurarsi che i condensatori siano scarichi.

Le lampade fluorescenti, dette anche lampade fluorescenti, hanno trovato la loro ampia applicazione, grazie a un largo numero vantaggi rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza. Il loro principale vantaggio risiede nell'efficienza, poiché, a differenza delle lampadine a incandescenza standard, praticamente non si riscaldano. È noto che nelle lampade convenzionali un'enorme quantità di energia viene convertita in calore di cui nessuno ha bisogno.

Uno dei vantaggi delle lampadine fluorescenti è la possibilità di scegliere autonomamente lo spettro dei colori. Le lampade più popolari sono bianche, che sono chiamate colori freddi. Tuttavia, a molte persone piacciono i toni caldi, che si avvicinano nelle loro qualità alla luce solare.

Opzioni di collegamento della lampada

Lo schema di collegamento di una lampada fluorescente è direttamente correlato al suo dispositivo. I componenti principali di una classica lampadina fluorescente sono l'elemento luminoso stesso, l'elemento di partenza: lo starter e, infine, l'acceleratore. La composizione della lampada comprende una fiaschetta piena di vapori di mercurio. Lungo i bordi, su entrambi i lati, ci sono filamenti di tungsteno. La superficie interna del pallone di vetro è rivestita con una sostanza speciale: un fosforo.

Le principali funzioni degli elementi della lampada

La funzione dell'acceleratore è di generare un impulso di alta tensione proprio all'inizio dell'accensione della lampadina. Lo scopo principale dell'avviatore è quello di interrompere e collegare il circuito. È costituito da un condensatore e un pallone riempito con un gas inerte. All'interno del pallone ci sono due contatti: bimetallico e metallico. La tensione applicata, agendo sul contatto bimetallico, lo riscalda. Di conseguenza, c'è un cambiamento di forma e il successivo contatto con un contatto metallico. Alla fine, il circuito si chiude e la luce si accende. Tutti questi processi sono strettamente interconnessi.

Quando il circuito viene chiuso dall'interruttore, la tensione viene fornita all'avviatore. Dopo il circuito, nella lampadina stessa, si riscaldano le spirali di tungsteno. Dopo il riscaldamento e l'inizio dell'emissione fotoelettronica, l'avviatore passa allo stato spento. Nel momento in cui lo starter viene spento, entra in azione la farfalla, dopodiché, a seguito dell'impulso, all'interno si forma una scarica di arco elettrico. Pertanto, la lampada è accesa. Il fosforo, a sua volta, converte l'ultravioletto invisibile nella parte visibile dello spettro.

Il circuito dell'induttanza per il collegamento di una lampada fluorescente è il più semplice e comune. Tuttavia, attualmente, sono state sviluppate molte varianti di circuiti senza l'uso di un'induttanza. I circuiti delle lampade fluorescenti sono in continua evoluzione e miglioramento.