Зачем нужен дроссель для люминесцентных ламп

Дроссель для люминесцентных ламп: зачем нужен, принцип работы

Важным условием комфортного проживания современного человека является качественное освещение. Существует несколько видов электрических источников света. Одним из экономичных источников являются люминесцентные лампы (ЛЛ). Хотя такие излучатели и проигрывают по некоторым параметрам светодиодным устройствам, тем не менее, они широко используются как на производстве, так и в быту.

Принцип работы

В классическом виде ЛЛ (люминесцентная лампа) представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на ее внутреннюю поверхность люминофором. Внутри трубки при пониженном давлении помещают инертный газ, смешанный с парами ртути. На концах изделия впаиваются электроды (катоды) из вольфрама.

В рабочем состоянии после пробоя газа высоким напряжением через лампу протекает ток, в результате воздействия которого появляется невидимое для человеческого глаза УФ излучение. Под воздействием этого излучения люминофор генерирует световой поток в видимом диапазоне, цветовые оттенки которого может меняться в зависимости от типа люминофора.

Ток при газовом разряде меняется лавинообразно и для его ограничения используется последовательно включенная нагрузка.

Примечание! Для запуска и поддержания рабочего режима ЛЛ используется специальная пускорегулирующая аппаратура (ПРА). Такая аппаратура часто называется балластом.

Виды ПРА

В качестве балласта могут быть использованы как электромагнитные устройства (дроссель, стартер), так и электронные приборы (ЭПРА).

Электромагнитные ПРА существует многие годы и постепенно вытесняются новыми электронными устройствами созданными на новой элементной базе. Каждая из этих видов аппаратуры имеют свои достоинства и недостатки.

ПРА электромагнитного типа

Электрическая схема питания ЛЛ с использованием обычной ПРА приведена на рис. 1.

Стартер представляет собой устройство, предназначенное для кратковременного автоматического включения и выключения электроцепи.

Существуют различные конструкции стартеров – тлеющего разряда, тепловые, электронные, электромагнитные. Наиболее распространенными являются стартеры тлеющего разряда, в которых используются биметаллические пластины.

Такие пластины при возникновении в стартере тлеющего разряда нагреваются и замыкают цепь. После замыкания разряд прекращается, электроды остывают и размыкаются. Параметры стартера выбираются таким образом, чтобы напряжение тлеющего разряда было выше рабочего напряжения ЛЛ и ниже минимального сетевого напряжения.

Цены на стартер для люминесцентных ламп

Дроссель представляет собой обычную катушку индуктивности, намотанную на сердечник. Для предотвращения появления в сердечнике вихревых токов он собран из отдельных тонких пластин. Допустимая мощность дросселя должна соответствовать мощности ЛЛ. В противном случае лампа не включится.

При кратковременном замыкании стартера через электроды ЛЛ проходит большой ток, нагревающий нити этих электродов. и вызывающий термоэлектронную эмиссию. В результате этой эмиссии около электродов образуются электронные облачка, способствующие пробою и появлению разряда.

При размыкании контактов стартера согласно явлению самоиндукции в цепи генерируется мощный импульс напряжения, величина которого пропорциональна индуктивности дросселя. Под действием этого импульса происходит пробой газа и возникает тлеющий разряд, который может перейти в дуговой. Но наличие балансного сопротивления в виде дросселя ограничивает величину протекающего через прибор тока.

Таким образом, дроссель играет двойную роль:

1. Образуемый дросселем при размыкании стартером электрической цепи высоковольтный импульс напряжения обеспечивает пробой газа и зажигание лампы.
2. В режиме горения ЛЛ индуктивное сопротивление дросселя обеспечивает поддержание на электродах лампы рабочего напряжения, обеспечивающего тлеющий разряд.

На рис.1 компенсирующий конденсатор С1, включенный на входе схемы питания ЛЛ, предназначен для повышения коэффициента мощности (cos φ ). Для уменьшения влияния радиопомех параллельно контактам стартера включен конденсатор небольшой емкости (С2). Этот конденсатор позволяет также изменить переходный процесс в схеме и увеличить мощность импульса напряжения.

Электронный балласт (ЭПРА) является сложным устройством со множеством электронных элементов. Блок – схема такого устройства приведена на рис. 4.

Основное отличие ЭПРА от обычного ПРА – это наличие инвертора, который с помощью транзисторных ключей преобразует сетевое напряжение 50 Гц в напряжение с частотой в 30- 40 кГц. Благодаря этому уменьшаются размеры и габариты этого устройства. При включении схемы происходит прогрев катодов ЛЛ, образование вблизи них электронных «облаков», а на конденсаторе, включенном параллельно лампе, возникает резонансное напряжение около 600 В, которого достаточно для поджига лампы.

После включения ЛЛ напряжение на ней падает до рабочего, а ток ограничивается балансным дросселем.

Достоинства и недостатки

Сравнительные характеристики двух видов ПРА приведены в таблице.

№	ПРА	ЭПРА
1	Простая понятная конструкция	Сложная схема
2	Малая цена	Относительно высокая цена
3	Большие масса и габариты	Компактное устройство
4	Наличие мерцания (100 Гц)	Мерцание отсутствует
5	Большое время пуска	Мгновенный запуск
6	Трудности при запуске на низкой температуре	Трудностей нет
7	Малый кпд и cos φ	Высокий кпд
8	Не работает при низком напряжении	Широкий диапазон напряжений
9	Быстро изнашиваются ЛЛ	ЛЛ работают полный срок

Цены на Электронные ПРА для люминесцентных ламп

Ремонт

При выходе из строя светильника с ЛЛ, питаемого с помощью ПРА, наряду с другими элементами схемы необходимо проверить работоспособность дросселя. При этом возможны следующие неисправности:

• перегрев;
• обрыв обмотки;
• замыкание (полное или межвитковое).

Для проверки дросселя надо собрать схему, приведенную на рис. 6.

При включении схемы возможны три варианта – лампа горит, лампа не горит, лампа моргает.

В первом случае, по-видимому, в дросселе имеется короткое замыкание. Во втором случае, очевидно, имеется обрыв в обмотке. В третьем случае, возможно, что дроссель цел и надо искать неисправность в другом элементе схемы. Для полной уверенности необходимо дать схеме поработать в течение 0,5 часа. Если при этом окажется, что дроссель сильно нагрелся, то это свидетельствует о замыкании между витками обмотки.

Запуск ЛЛ без дросселя

Схемы для включения ЛЛ без дросселя, как правило, представляют собой источник питания постоянного тока в виде умножителя. Одна из схем такого источника приведена на рис.7. В качестве ограничителя тока в схеме используется обыкновенная лампа накаливания.

В такой схеме напряжение на ЛЛ достигает 700 В приблизительно за 25 мс.

Сравнение дросселей для различных типов ламп

Дроссели применяются в газоразрядных лампах различного типа. В любом случае они служат для ограничения рабочего тока светильника. При этом такие дроссели не всегда взаимозаменяемы.

Так лампы Днат и ДРЛ работают в режиме дугового разряда, тогда как ЛЛ работают при тлеющем разряде. Разные режимы работы требуют разных характеристик дросселей. Кроме того, отличие состоит в том, что дроссель в качестве источника напряжения для поджига используется только в ЛЛ.

Примечание! В лампах Днат для запуска применяется специальное импульсное устройство (ИЗУ), а лампы ДРЛ запускаются непосредственно от сети 220 В.

Детально о дросселе для люминесцентных ламп

Устройство люминесцентных ламп таково, что без наличия пускорегулирующего устройства будет чрезвычайно тяжело привести их в рабочее состояние. Для этих целей раньше применялся электромагнитный балласт и ЭмПРА. Но в наше время на замену пришел усовершенствованный вариант — электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА), хотя оба старых прибора до сегодня в строю. А купить можно дроссели для газоразрядных ламп в магазине PowerLux.

Где еще используется?

Дроссель применяется все реже и возможно, спустя некоторое время он полностью исчезнет через невостребованность. Фактически подсоединение газоразрядной лампы данным способом является главной сферой использования этого прибора.
Дроссель отыгрывает очень важную роль в функционировании устройства люминесцентной лампы, потому что организовывает приемлемые условия в работе прибора этого типа: удерживает растущий ток на нужном уровне, что дает возможность держать нужное значение вольтажа на электродах находящихся в колбе.

Такие характеристики переводят дроссель в разряд балластов. Помимо этого, схема подсоединения люминесцентной лампы имеет еще одну деталь – стартер. Именно он отвечает за размыкание цепи.

Это служит источником возникновения ЭДС самоиндукции в дросселе, а это, само собой, служить подспорьем для повышения тока до уровня 700-1000В. Итог этих процессов — пробой и запуск люминесцентной лампы.

Основы работы и обозрение видов

Конструкция дросселя для газоразрядных ламп является элементарной: фактически это катушка индуктивности, которая имеет ферромагнитный сердечник. Данный прибор используется, лишь в том случае, когда схема предполагает подсоединение лампы при помощи электромагнитного пускорегулирующего аппарата. Электронный ПРА включает в себя стабилизатор и преобразователь частоты, данные детали дают возможность зажечь свет, потому что используют функции стартера и дросселя.

Для того чтобы дать ответ на вопрос, для чего нужен дроссель, нужно вначале ознакомится с принципом его работы. В момент включения в цепь сдвигаются фазы между главными электрическими параметрами: током и напряжением. Данное отставание обозначается таким параметром, как cosφ. Когда определяется расчетное значение активной составляющей нагрузки берется в расчет эта величина. Когда данные cosφ небольшие, начинает расти уровень нагрузки. По этой причине в схему также включен конденсатор имеющий компенсационную функцию.

Применяя этот элемент (3-5 мкФ) при подсоединении люминесцентных ламп, мощностью до 36 Вт, можно достичь коэффициента мощности до 0,85. Минимальный уровень мощности ламп при таком условии – 18 W. Уровень нагрузки, которую выдерживает дроссель должен совпадать с мощностью источника света.

Существует несколько вариантов данных приборов, каждый из которых имеет отличие по теряемой мощности:

• D (обычный);
• В (пониженный);
• С (самый низкий).

Особенность работы дросселя допускает расход некоторой мощности не для прямого назначения, а для того, чтобы нагреть прибор. Основная работа в это время не происходит, а соответственно, уровень потерь определяет качество функционирования: чем больше это значение, тем больше нагреваются дросселя для люминесцентных ламп.

Основные преимущества

Невзирая на то, что в данный момент известность ЭмПРА уже не такая как в недалеком прошлом, подобные приборы все же применяются. Это происходит из-за бесспорных преимуществ:

• гарантия безопасной эксплуатации люминесцентных ламп, для чего необходим еще стартер;
• возможность держать ток на нужном уровне;
• частичное стабилизирование световых потоков;
• низкая стоимость.

Собственно, из-за последнего преимущества пускорегулирующая конструкция электромагнитного типа имеющая дроссель в наше время еще применяется. Кроме этого, данные приборы выделяются простотой в установке и в эксплуатации.

Если отсутствуют какие либо видимые причины, нужно проверить работоспособность дросселя. Для этого надо подсоединить исправную лампу накаливания. Если это обрыв — источник света работать не будет, если это витковое замыкание — будет светить на полную мощность. Правильный рабочий режим — вполнакала.

Дроссель для люминесцентных ламп: устройство, назначение + схема для подключения

Согласитесь: лишние приборы, без которых вполне может работать система освещения, покупать и устанавливать ни к чему. К таким устройствам, вызывающим сомнение, относится дроссель для люминесцентных ламп. Вы не знаете, нужен ли он в схеме подключения или без него можно обойтись?

Мы поможем вам разобраться с возникшим вопросом. В статье подробно рассмотрены особенности, назначение дросселя и выполняемые им функции. Приведены фото и схема подключения, которая поможет самостоятельно собрать люминесцентный светильник и выполнить его запуск, правильно подключив все компоненты в электроцепь.

В помощь домашнему мастеру мы подобрали ряд видеороликов, содержащих рекомендации по подключению люминесцентных лампочек, а также по выбору нужного дросселя в зависимости от типа лампы.

Назначение и устройство дросселя

Разрядные лампы, представителем которых является люминесцентная разновидность, нельзя зажечь как обычные, обеспечив электроснабжение. Они попросту не будут работать. Чтобы получить свечение такого типа источника, потребуется дополнительно использовать пуско-регулирующий аппарат.

Назначение балласта в схеме включения

Выходит, что для функционирования люминесцентной лампочки необходимо не только обеспечить протекание тока, но и приложить к ней напряжение.

Поэтому в схеме включения задействуют балласт – сопротивление. Оно включается последовательно с лампой и предназначено для ограничения тока, протекающего через ее электроды.

Его роль могут выполнять различные электротехнические компоненты:

• в случае постоянного тока – это резисторы;
• при переменном – дроссель, конденсатор и резистор.

Среди этих приспособлений наиболее удачным вариантом является дроссель. Он обладает реактивным сопротивлением без выделения излишнего тепла. Способен ограничить ток, предотвратив его лавинообразное нарастание при включении в электросеть.

Дроссель не только является неотъемлемым элементом в стартерной схеме включения, он выполняет такие функции:

• способствует созданию безопасного и достаточного для конкретной лампочки тока, который обеспечивает оперативный разогрев ее электродов при разжигании;
• импульс повышенного напряжения, образующийся в обмотке, способствует возникновению разряда в колбе люминесцента;
• обеспечивает стабилизацию разряда при номинальном значении электротока;
• способствует беспроблемной работе лампочки вопреки отклонениям напряжения, периодически возникающим в сети.

Важное значение для функционирования люминесцентных источников света имеет индуктивность дросселя. Поэтому при покупке этого электромеханического компонента следует обращать внимание на технические параметры, которые должны соответствовать характеристикам лампочки.

Из чего состоит пускорегулятор?

Дроссель, используемый в схемах включения лампочек люминесцентного типа, – это не что иное, как намотка провода на сердечнике – катушка индуктивности. Именно ее промышленное исполнение и носит название дросселя в электротехнике, что дословно переводится как «ограничитель».

Дроссель с нужными техническими характеристиками производят в промышленных условиях, поэтому у потребителя не возникнет проблем при подборе нужного варианта, соответствующего параметрам подключаемой лампочки.

Более того, имея навыки сбора различных электротехнических приспособлений, соответствующие комплектующие и электроинструменты, можно попытаться самостоятельно соорудить катушку с нужной индуктивностью.

Дроссель состоит из следующих элементов:

• проволока в изоляционном материале;
• сердечник – чаще всего ферритового типа или из прочего материала;
• заливочная масса, компаунд – в ее состав входят вещества, устойчивые к горению, что обеспечивает дополнительную изоляцию витков обмоточного провода;
• корпус, в который помещена намотка – его производят из термоустойчивых полимеров.

Наличие последнего элемента зависит от особенностей и характеристик конкретной модели ограничителя тока.

Стартерная схема несовершенна, хотя и показывает отличный результат. Но мерцание лампочки, шумность дросселя и его большие размеры, а также фальшьстарт из-за ненадежного стартера привели к изобретению более совершенной версии пускорегулятора – электронной.

ЭПРА в процессе функционирования способствуют снижению мощности по­терь до 50%, избавляют от миганий лампочки. Их использование позволило уменьшить массу дросселей, а также существенно повысить отдачу осветительного прибора.

Правда стоимость электронного балласта существенно выше ЭМПРА, да и приобретать нужно у производителей с отличной репутацией – таких как Philips, Osram, Tridonic, прочие.

Схема + самостоятельное подключение

Люминесцентную лампочку просто так не включишь – ей требуется зажигатель и ограничитель тока. В миниатюрных моделях производитель все эти элементы предусмотрительно встроил в корпус и потребителю остается лишь вкрутить изделие в подходящий патрон светильника/люстры и щелкнуть выключателем.

А для более габаритных изделий потребуется пускорегулирующая аппаратура, которая бывает как электромеханического, так и электронного типа. Чтобы ее правильно подсоединить, обеспечив беспроблемную работу прибора, предстоит знать порядок подключения отдельных элементов в электроцепь.

Правда имея схему, но не имея практического опыта по выполнению подобного рода работ, сложно будет справиться с задачей. Более того, если подключение требуется выполнить вне дома – в коридоре учебного учреждения или прочего общественного заведения – то самовольное вмешательство в работу электросети может обернуться проблемами.

Для этого в штате учреждений должен быть электрик, работающий на постоянной основе или же обслуживающий заведение по мере возникновения потребностей в его услугах.

Рассмотрим пошаговое подключение двух трубчатых ЛЛ к электросети с использованием стартерной схемы. Для чего понадобится 2 стартера, дросселирующий компонент, тип которого должен обязательно соответствовать типу лампочек.

А также следует обратить внимание на суммарную мощность пускателей, которая не должна превышать этот параметр у дросселя.

Для чего нужен дроссель для люминесцентных ламп?

Подключение лампы с электромагнитным дросселем

Электромагнитный дроссель находит применение в цепях коммутации люминесцентной лампы.

Назначение дросселя – формирование импульса для пробоя газонаполненной среды и поддержание необходимого напряжения и тока в схеме и на контактах элементов работающего светильника. Принцип работы дросселя основан на способности катушки индуктивности извлекать энергию из источника тока и сохранять ее в виде магнитного поля.

Чтобы выяснить, как работает дроссель, нужно рассмотреть свойства катушки индуктивности. Она плохо проводит переменный ток или совсем не проводит его. Индуктивность измеряется в Генри (Гн) и ее значение можно увеличить путем применения сердечника, оно таким образом повышается в несколько раз.

Во время замыкания контактов выключателя величина тока на катушке постепенно возрастает, а при размыкании сначала растет многократно, а затем плавно уменьшается. В соленоиде этот параметр не изменяется мгновенно.

Дроссель для люминесцентных ламп – это катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником. Он находит применение только в электрических цепях, в которых предусмотрено наличие электромагнитного ПРА.

На картинках показана схема подключения газоразрядной лампы низкого давления с использованием электромагнитного дросселя.

• 2 – электроды лампы;
• 1 – колба (трубка);
• Ст – стартер;
• С1 – конденсатор, находящийся в одном корпусе со стартером;
• С2 – конденсатор, повышающий коэффициент мощности;
• Д – дроссель.

При замыкании выключателя ток протекает по следующему пути: «дроссель – электрод лампы – стартер – второй электрод лампы – сеть».

Величины этого тока очень мало для зажигания лампы. Но его значения хватает для нагревания электродов стартера и появления в нем тлеющего разряда. Напряжение этого разряда меньше напряжения сети, но больше напряжения работающей лампы.

Разогретый биметаллический электрод в стартере замыкается со вторым, после чего тлеющий разряд между ними гаснет, электроды остывают и занимают первоначальное положение.

В момент замыкания электродов в стартере ток в схеме значительно возрастает и электроды люминесцентной лампы начинают нагреваться. В то же время при размыкании цепи на дросселе (в результате самоиндукции) происходит скачок напряжения, который, складываясь с входным напряжением сети, создает условия для включения лампы.

К этому моменту температура на электродах лампы успевает повыситься до значения, необходимого для эмиссии, а дросселирующее устройство создает высоковольтный импульс. Поэтому в лампе создаются условия для возникновения тлеющего разряда, который сначала происходит в аргоновой среде до тех пор, пока ртуть, помещенная в колбу, не перейдет полностью в парообразное состояние. После этого разряд будет происходить в ртутных парах, и лампа войдет в стабильный рабочий режим.

Напряжение на работающей лампе меньше сетевого за счет его падения на дросселе. Поскольку для срабатывания стартера напряжение на нем должно превышать величину напряжения на включенной лампе, повторно разряд в этом приборе не зажжется.

Зажигание лампы происходит при условии совпадения по фазе импульса дросселируемого напряжения и напряжения сети. Но поскольку совпадения этих значений относительно разбросаны по времени, стартер может срабатывать неоднократно перед тем, как лампа войдет в рабочий режим. В этом случае наблюдается мигание лампы в процессе включения. Одновременно в стартере создаются радиопомехи, для подавления которых служит конденсатор, находящийся в общем со стартером футляре.

Так выглядит электромагнитный дроссель

Это означает, что кроме зажигания этого осветительного прибора дроссель необходим для ограничения возрастания тока разряда до величины, при достижении которой лампа выходит из строя.

Все, изложенное выше, объясняет, для чего нужен дроссель.

В результате того, что он ограничивает ток в схеме работающей лампы, он представляет собой дополнительную нагрузку (балласт) и на нем теряется какая-то часть мощности. По уровню этих потерь дроссели делятся на следующие классы: D – с обычными; C – с пониженными; B – с особо низкими.