Схемы включения ламп

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 03

 

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЛАМП

 

Одноламповые схемы включения. Простейшая стартерная схема включения приведена на рисунок 1. Основные элементы этой схемы: стартер, включенный параллельно лампе, и дроссель, соединенный последовательно с ней.

 

Рисунок 1. Простейшая стартерная схема включения.

 

При включении  схемы (рис. 1) на напряжение сети оно полностью окажется приложенным к стартеру. Электроды стартера разомкнуты, и в нем возникает тлеющий разряд. В цепи будет проходить небольшой ток (20—50 мА). Этот ток нагревает биметаллические электроды, и они изгибаясь, замкнут цепь, и тлеющий разряд в стартере прекратится. Через дроссель последовательно соединенные катоды  начнет проходить ток, который будет подогревать катоды ламп. Величина этого тока определяется индуктивным сопротивлением дросселя, выбираемым таким образом, чтобы ток предварительного подогрева катодов в 1,5—2,1 раза превышал номинальный ток лампы. Длительность предварительного подогрева катодов определяется временем, в течение которого электроды стартера остаются замкнутыми. Когда электроды стартера замкнуты, они остывают, и по прошествии определенного промежутка времени, называемого временем контактирования, электроды размыкаются. Так как дроссель обладает большой индуктивностью, то в момент размыкания электродов стартера в дросселе возникает большой импульс напряжения, зажигающий лампу.

После зажигания  лампы в цепи установится ток, равный номинальному рабочему току лампы. Этот ток обусловит такое падение напряжения на дросселе, что напряжение на лампе станет примерно равным половине номинального напряжения

 

 

 

сети. Так как стартер  включен параллельно лампе, то напряжение на нем будет равно напряжению на лампе и в связи с тем, что оно недостаточно для зажигания тлеющего разряда в стартере, его электроды останутся разомкнутыми при горении лампы.

 

Стартер представляет собой небольшую газоразрядную лампу тлеющего разряда (рисунок 2). Стеклянная колба наполняется инертным газом (неон или смесь гелий – водород) и помещается в металлический или пластмассовый корпус, на верхней крышке которого имеется смотровое окно. В некоторых конструкциях стартеров смотровое окно отсутствует. Стартер имеет два электрода. Различают несимметричную и симметричную конструкции стартеров. В несимметричных стартерах один электрод неподвижный, а второй подвижный, изготовлен из биметалла. В настоящее время наибольшее распространение получила симметричная конструкция стартеров, у которых оба электрода изготовляются из биметалла. Эта конструкция имеет ряд преимуществ по сравнению с несимметричной.

Напряжение зажигания  в стартере тлеющего разряда выбирается таким образом, чтобы оно было меньше номинального напряжения сети, но больше рабочего напряжения, устанавливающегося на люминесцентной лампе при ее горении.

 

Рисунок 2. Стартеры тлеющего разряда

 

 

В ряде случаев использования люминесцентных лам, требуется создавать такие условия, когда ток через лампу опережал бы по фазе напряжение сети. Такие схемы называются опережающими. Для выполнения этого условия последовательно с дросселем включается конденсатор, емкость которого рассчитывается таким образом, чтобы его емкостное сопротивление было больше индуктивного сопротивления дросселя.

В опережающем балласте в  период зажигания лампы ток предварительного подогрева катодов имеет недостаточную  величину. Для устранения этого явления необходимо на время зажигания лампы увеличить ток предварительного подогрева, что можно сделать, если частично компенсировать емкость индуктивностью. В цепь стартера включается дополнительная индуктивность в виде компенсирующей катушки (рисунок 3). При замыкании электродов стартера эта компенсирующая катушка включается последовательно с дросселем и конденсатором, общая

индуктивность схемы возрастает, а вместе с ней увеличивается ток предварительного подогрева. После размыкания электродов стартера компенсирующая катушка отключается, и в рабочем режиме лампы она не участвует. Индуктивность дополнительной катушки компенсирует емкость конденсатора, установленного в стартере. Поэтому в схему вводится дополнительный конденсатор емкостью не менее 0,008 мкф, включаемый параллельно лампе и выполняющий в этом случае роль помехоподавляющего конденсатора.

Рисунок 3. Опережающая  схема включения

 

Общий недостаток всех одноламповых схем  – невозможность уменьшить создаваемую одной люминесцентной лампой пульсацию светового потока. Поэтому такие схемы можно применять в помещениях, где устанавливается несколько ламп, а в случае их использования для группы ламп рекомендуется с целью уменьшения пульсации светового потока лампы включать в различные фазы трехфазной цепи. Необходимо стремиться к тому, чтобы освещенность в каждой точке создавалась не менее чем от двух-трех ламп, включенных в разные фазы сети.

 

Двухламповые схемы включения. Применение двухламповых схем включения дает возможность уменьшить пульсацию суммарного светового потока, так как пульсации светового потока каждой лампы происходят не одновременно, а с некоторым сдвигом по времени. Поэтому суммарный световой поток двух ламп никогда не будет равен нулю, а колеблется около некоторого среднего значения с частотой, меньшей, чем при одной лампе. Кроме того, эти схемы обеспечивают высокий коэффициент мощности комплекта лампа – ПРА.

Наибольшее распространение получила двухламповая схема, называемая часто схемой с расщепленной фазой (рисунок 4). Схема состоит из двух элементов-ветвей, отстающей и опережающей. В первой ветви ток отстает по фазе от напряжения на угол 60°, а во второй – опережает на угол 60°. Благодаря этому ток во внешней цепи будет почти совпадать по фазе с напряжением, и коэффициент мощности всей схемы составит величину 0,9 – 0,95. Эту схему можно отнести к группе компенсированных, и по сравнению с одноламповой некомпенсированной схемой она обладает тем преимуществом, что не требуется принимать дополнительных мер для повышения

коэффициента  мощности.

Рисунок 4. Схема с расщеплённой фазой.

При изготовлении ПРА по этой схеме общий расход конструкционных материалов меньше, чем для одноламповых аппаратов. В настоящее время выпускается  большое количество различных типов  аппаратов, выполненных по этой схеме.

 

Последовательное включение люминесцентных ламп, в некоторых практических случаях может возникнуть необходимость в последовательном включении люминесцентных ламп, например, потребуется включить в сеть с напряжением 220 В две лампы мощностью 15 или 20 Вт, имеющие рабочее напряжение порядка 60 В.

Рисунок 5. Схема  последовательного включения  люминесцентных ламп

 

Для последовательного  включения должны быть взяты две  одинаковые по мощности лампы. Не рекомендуется включать последовательно лампы разной мощности, так как рабочий ток у таких ламп неодинаков по величине. В качестве балластного сопротивления может быть использован стандартный дроссель, рассчитанный на суммарную мощность последовательно включаемых ламп.

В схеме на рисунке 5а стартеры должны быть взяты на половину напряжения сети, т. е. для сети 220 В стартер выбирается на напряжение 127 В. Недостаток этой схемы — при несимметричной конструкции стартера возможны случаи их неодновременной работы, что может привести к холодным зажиганиям ламп.

В схеме на рисунке 5б предварительный подогрев двух катодов ламп осуществляется специальным накальным трансформатором, отключаемым стартером после размыкания его электродов. В этой схеме используете один стартер, рассчитанный на номинальное напряжение сети.