Краткие теоретические сведения.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

Тема: Исследование работы люминесцентных ламп при включении с различными

пускорегулирующими устройствами.

Цель работы – научить исследовать различные схемы включения люминесцентных ламп.

Краткие теоретические сведения.

Как известно, для зажигания люминесцентных ламп используется различная аппаратура:

• дроссели, компенсирующие конденсаторы для повышения коэффициента мощности и конденсаторы, блокирующие радиопомехи, накальные трансформаторы.

Эти устройства объединяются под общим названием «пускорегулирующие аппараты (ПРА)».

По способу зажигания ПРА подразделяют на три группы:

• стартерного (условное обозначение УБ),
• быстрого (условное обозначение всех схем АБ),
• мгновенного (условное обозначение всех схем АБ).

В помещениях промышленных предприятий особенно широко применяются стартерные схемы включения как наиболее экономичные.

Все ПРА имеют обозначения, состоящие из ряда цифр и букв, которые расшифровываются:

• на первом месте стоит цифра, указывающая количество ламп, включающееся аппаратом;
• на втором месте – буквенное обозначение УБ(стартерный аппарат), АБ(бесстартерный аппарат быстрого зажигания), МБ –мгновенного зажигания, или ДБ (дроссель балластный для ламп ДРЛ, ДРИ, НЛВД);
• на третьем месте – буква, характеризующая сдвиг фаз потребляемого аппарата тока ( И- индуктивный, Е – емкостный, К – компенсированный);
• на четвертом – дробь, числитель которой – мощность и тип лампы, знаменатель – напряжение питающей сети, например 2УББК – 40 / 220;
• буквенный индекс в конце маркировки дает дополнительную характеристику аппарата (Н- независимый, В – встроенный, П- с пониженным уровнем шума, ПП – с особо низким уровнем шума);
• три цифры после буквенного обозначения указывают номера серии и модификацию аппарата;
• в конце обозначения ПРА указывается климатическое исполнение, предназначенное для эксплуатации в районах с разными климатами и категория размещения.

Технические характеристики люминесцентных ламп приведены в табл. 19.2.

Основные функции ПРА состоят в том, что аппараты должны обеспечивать:

• зажигание ламп, заключающееся в пробое межэлектродного промежутка и формировании в нем разряда;
• разгорание ламп, т.е. установление в лампе рабочих характеристик после зажигания;
• устойчивость режима работы лампы, определяемая наличием балласта.

Тип балласта зависит от вольт-амперной характеристики лампы. В сетях переменного тока используется индуктивный либо емкостно-индуктивный балласт.

Использование чисто активного балласта в сетях переменного тока неоправданно ввиду больших потерь мощности.

Чисто емкостный балласт также не рекомендуется применять ввиду резкого снижения светового потока и срока службы лампы.

Емкостно-индуктивный балласт практически по всем показателям уступает индуктивному и его использование оправдано лишь совместно с индуктивным в двухламповых схемах с расщепленной фазой для уменьшения пульсаций светового потока двухлампового светильника.

Кроме того, ПРА выполняют ряд дополнительных функций:

1. компенсацию реактивной мощности, необходимую для обеспечения рациональной загрузки трансформаторных подстанций и осветительных распределительных сетей. Увеличение коэффициента мощности схем, работающих с индуктивным балластом, может быть достигнуто включением параллельно сетевым выводам компенсирующего конденсатора – индивидуально для каждого ПРА (рис. 35), или общего для группы индуктивных комплектов ГЛ-ПРА. Компенсация реактивной мощности в двухламповых комплектах (схемы с расщепленной фазой) достигается параллельным включением газоразрядной лампы (ГЛ) с индуктивным балластом и ГЛ с емкостно-индуктивным балластом (рис. 36).

Необходимо помнить, что коэффициент мощности и компенсированных ПРА всегда принципиально меньше единицы из-за несинусоидальности формы тока ГЛ;

2. подавление радиопомех, которые создаются при работе комплекта ГЛ-ПРА, достигается введением в ПРА специальных фильтров. Источником радиопомех являются наружные электромагнитные поля, создаваемые ГЛ и элементами контура, а также распределительная сеть, в которую попадают высшие гармонические составляющие тока лампы. В качестве фильтров применяются конденсаторы очень малой емкости, которые подключаются параллельно лампе или сетевым выводам ПРА (см. рис. 35);

3. снижение пульсаций светового потока лампы обычно осуществляется в двухламповых схемах при использовании ПРА с расщепленной фазой. Однако при малых значениях коэффициента использования напряжения питающей сети m = U_Л /U, которое обычно колеблется в пределах 0,45-0,7, сдвиг фаз в параллельных ветвях схемы достигает почти 180⁰ и пульсация не снижается. В этих случаях наиболее распространенным способом снижения пульсации является включение ламп на разные фазы питающей сети.

Существует много схем включения люминесцентных ламп со стартерами как для одной лампы, так и для многих ламп

Простейшая стартерная схема включения одной люминесцентной лампыприведена на рис.19.4

При стартерном зажигании в момент включения лампы электроды ее и стартера оказываются под полным напряжением сети. Возникает разряд между электродами. Под действием тлеющего разряда биметаллическая пластина нагревается и изгибаясь, приходит в соприкосновение с другим электродом стартера. Цепь стартера замыкается, и начинается процесс нагрева электродов лампы, в результате которого возникает термоэлектронная эмиссия, создающая условия для зажигания лампы. Разряд в стартере прекратится, и биметаллическая пластина начинает остывать, выпрямляется и размыкает электрическую цепь. Благодаря наличию в цепи дросселя с большой индуктивностью в момент размыкания возникает импульс повышенного напряжения, вызывающий мощный дуговой разряд и зажигание лампы. При этом напряжение на лампе становится меньше, чем напряжение сети. Стартер, включенный параллельно лампе, оказывается под тем же уменьшенным напряжением, которого недостаточно, чтобы

вызвать в нем новый разряд. Поэтому во время нормальной работы лампы стартер бездействует. Если лампа не зажглась, стартер снова оказывается под полным напряжением сети и процесс зажигания повторяется.

В осветительных установках наиболее распространены двухламповые стартерные схемы, в частности схема с искусственным сдвигом фаз (с расщепленной фазой).

Эта схема обеспечивает уменьшение пульсаций (колебаний) светового потока, создаваемых лампами, снижая тем самым нежелательное явление стробоскопического эффекта. Кроме того, она повышает коэффициент мощности ламп до 0,95.

Принципиальная стартерная схема включения двух ламп с искусственным сдвигом фазрис.19.5.

В цепь лампы 2 последовательно включено индуктивное сопротивление (дроссель) и ток в цепи отстает по фазе от напряжения (отстающая цепь). В цепь лампы 1 последовательно включены дроссель и конденсатор и ток опережает по фазе напряжение (опережающая цепь). Соответствующим подбором величин индуктивности и емкости в схеме можно добиться совпадения максимального излучения светового потока одной лампы с минимальным излучением второй лампы, тем самым значительно уменьшается коэффициент пульсации. Такая схема включения люминесцентных ламп называется антистробоскопичной компенсированной.