Газоразрядные источники света уверенно завоевали свою потребительскую нишу благодаря мощному свечению, экономности, долгому сроку службы и простоте использования.
Существует много разновидностей данного типа электроосветительных приборов:
- Люминесцентные лампы дневного и ультрафиолетового света;
- Дуговая ртутная люминесцентная лампа (ДРЛ), и её разновидности (ДРИ, ДРИЗ, ДРШ, ДРТ);
- Дуговая натриевая трубчатая лампа ДНаТ, и ее модификации: ДНаС, ДНаЗ, ДНаМТ.
Данные осветительные электроприборы отличаются по принципу действия, использованию материалов и химических элементов, внутреннему давлению, светимости, спектру, яркости и мощности. Общим признаком газоразрядных ламп является непостоянство сопротивления (соответственно тока) при запуске и работе.
Поэтому, для ограничения рабочего тока данных источников света применяют балласт (пускорегулирующий аппарат, ПРА), который может быть электронным (ЭПРА), или электромагнитным (ЭмПРА), выполненным в виде дросселя (катушки индуктивности).
Изменчивое сопротивление газоразрядных ламп
Вначале нужно более подробно рассмотреть, зачем для газоразрядных ламп дневного света нужен дроссель. Независимо от типа подобных осветительных электроприборов, в момент запуска они обладают очень большим сопротивлением.
При розжиге лампы происходит электрический пробой в атмосфере инертных газов, насыщенных парами ртути или натрия, и других добавочных элементов, после чего возникает тлеющий или дуговой разряд.
Сопротивление ионизированного вследствие разряда газа уменьшается в десятки раз, соответственно возрастает протекающий в нём ток. Если данный ток не ограничить, то чрезмерное тепловыделение в доли секунд перегреет находящиеся внутри газы, и выведет электроосветительный прибор из строя, или даже приведёт к взрыву лампу дневного света (ДРЛ, ДНаТ). Чтобы этого не случалось, последовательно в цепь подключения добавляют сопротивление.
Применение активного сопротивления крайне нецелесообразно, ввиду больших потерь электроэнергии на тепловыделение. Поэтому используют электронную схему или дроссель. В идеале, дроссель не имеет активного сопротивления, поэтому он мощности не потребляет, накапливая и отдавая энергию в цепь.
Физические характеристики катушки индуктивности
При неизменной частоте сети, питающей лампы дневного света, реактивное сопротивление подключённого последовательно дросселя зависит от его индуктивности, которое измеряется в международных физических единицах Генри (Гн). Через индуктивность 1 Гн, при напряжении в 1 В, в первую секунду протекает ток 1А.
Индуктивность обмотки дросселя зависит от квадрата числа количества витков, конструкции и поперечного сечения сердечника магнитопровода, а также от его качества и электромагнитного насыщения.
Схемы подключения дросселя и газоразрядных источников света
Наиболее простой является схема подключения дросселя для ДРЛ лампы, в которой для запуска конструктивно предусмотрены дополнительные электроды, с помощью которых создается предварительная ионизация газа, необходимая для возникновения тлеющего разряда, переходящего в электрическую дугу.
В данном случае индуктивное сопротивление служит для ограничения рабочего тока ДРЛ лампы.
Дроссель для люминесцентных ламп также подключается последовательно с катодами, но в данной схеме используется также такое свойство катушек индуктивности, как самоиндукция – возникновение большого импульса напряжения при разрыве цепи на контактах стартера, который используется для нагрева нитей накала.
Лампа ДНаТ, в отличие от других источников дневного света, имеющих люминесцентное покрытие внутри колбы, благодаря парам натрия, испускает излучение в видимом спектре, из-за чего повышается КПД электроосветительного прибора.
Конструктивно светящаяся керамическая трубка данной лампы отличается от аналогичной в ДРЛ, что требует дополнительного импульса для розжига дуги.
Поэтому дроссель для ДНаТ подключается вместе с импульсным зажигающим устройством (ИЗУ).
Компенсирующий конденсатор
Во всех схемах присутствует подключённый параллельно конденсатор, который служит для компенсации реактивных потерь на дросселе, уменьшая общее энергопотребление. В таблице указаны рекомендуемые номиналы компенсирующих конденсаторов относительно мощности некоторых видов ламп.
Конденсаторы не должны быть электролитическими, рассчитанными на напряжение не менее 400В. Нужно помнить, что увеличение выше емкости выше указанных параметров не приведёт к уменьшению потерь энергии, но может вызвать резонанс в образующемся автоколебательном контуре, что приведёт к импульсам напряжения и миганию лампы.
Уменьшение емкости не даст ожидаемой компенсации реактивных потерь и экономии электроэнергии.
Внешний вид ЭмПРА
Конструктивно дроссели очень похожи на трансформаторы, к тому же, они могут иметь выводов больше двух, что делает затруднительной визуальную идентификацию устройства без наличия обозначения на его корпусе.
Фактически, трансформатор, с используемой одной обмоткой является дросселем. Чтобы проверить тип устройства, нужно воспользоваться мультиметром – если выводы являются ответвлениями одной обмотки, то все они должны прозваниваться с разными показаниями сопротивления.
Часто равнозначные обмотки трансформатора включаются последовательно во входную и выходную цепь питания лампы дневного света или ДРЛ, ДНаТ, выполняя функции дросселя.
При прозвонке такого дросселя сопротивление обмоток должно быть одинаково. Проверить ЭмПРА на наличие межвиткового замыкания можно только с помощью мультиметра, имеющего возможность измерения индуктивности.
Если измеренная индуктивность меньше чем паспортное значение, то внутри обмотки имеется межвитковое замыкание. Использовать такой ЭмПРА нельзя, так как уменьшенная индуктивность обладает меньшим реактивным сопротивлением, что неминуемо приведёт к выходу из строя любую из подключённых ламп дневного света, будь-то люминесцентная, ДРЛ, ДНаТ и т.д.