10 достоинств электронных балластов

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Применение электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно ЭПРА) дает существенную прибавку к сроку полезной эксплуатации осветительного оборудования этого вида.

ЭПРА – это очередной виток развития систем зажигания лампы. Электронный баласт выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одного или нескольких источников света. Такой блок пришел на замену простой, но морально устаревшей схемы с дросселем и стартером. Такой конструкцией обычно оснащаются все современные светильники.

Устройство ЭПРА

Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) является сложным электронным устройством. В состав входят:

  • Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех из электросети и в нее;
  • Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
  • Опционально: корректор мощности;
  • Сглаживающий фильтр: служит для снижения пульсаций;
  • Инвертор: повышает напряжение до необходимого;
  • Балласт: аналог электро-магнитного дросселя.

В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Для этого необходим внешний светорегулятор (либо ручной, либо автоматический на базе фоторезистора). Схем разработано очень много. Элементная база ЭПРА для люминесцентных ламп (лл) весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов в мостовой схеме при нагрузках в сотни Ватт, до микросхем-драйверов в маломощных светильниках. Но тем не менее алгоритм работы един.

В упрощенном виде подключение одной лампы дневного света выглядит так:

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

Т.е. подключение состоит всего из двух компонентов: люминесцентного источника света и электронного балласта. С точки зрения электрика это намного проще классического подключения люминесцентного светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы электронного балласта подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации.

ЭПРА сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования понять схему очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет разобраться во внутреннем устройстве.

Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА

Это достаточно простая схема для инженера-электроника. В упрощенном понимании работа электронного балласта выполняется следующем образом. Выпрямление производится двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций выполняется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше сетевого, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно в полтора раза выше сетевого (√2*220В). Остальными процессами управляет микросхема. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Далее преобразователь работает автономно, частота не изменяется.

Знание электроники позволяет создать и схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается достаточно компактна. Самое важно правильно намотать трансформатор.

Принципиальная схема питания лл от низковольтного источника

Принцип работы пускателя

Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:

  • Первоначальный прогрев электродов. В электронном баласте это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
  • Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
  • Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.

Схема подключения ЭПРА 4х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-418-EA3)

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)

Схема подключения ЭПРА 2х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-218-EA3)

Во всех случаях выключатель рекомендовано ставить именно на фазовый провод. При наличии нуля потенциал может сохраняться. Об этом будет говорить слабое мерцание ламп в выключенном положении. С рабочими, но дешевыми ЭПРА иногда тоже наблюдается такое явление. Возможно, что причина в том, что с электролитического конденсатора не ушел полностью заряд. В этом случая поможет простая доработка: достаточно зашунтировать электролитический конденсатор резистором на сотню килоом.

Ремонт ЭПРА

Если модуль ЭПРА вышел из строя, то для его ремонта потребуются определенные знания электроники и умение пользоваться мультиметром. Если базовых знаний электроники нет, то лучше всего просто произвести замену блока целиком, либо отдать в мастерскую на ремонт. Чтобы рассмотреть подробности ремонта ЭПРА не хватит многотомника.

Поиск неисправности необходимо начинать с осмотра платы. Неисправные электронные элементы имеют характерную черному. Корпуса деталей могут почернеть, а на плате будет заметно темное пятно. Обязательно нужно просмотреть и токоведущие дорожки.

Как и любом ремонте, часто, перегоревший элемент – это не причина, а следствие.

Инструментальную диагностику начинаем с проверки предохранителя. Как правило на плате он обозначается латинской буквой F и цифрой – порядковым номером.

Прозвонка элементов ЭПРА с помощью мультиметра

При ремонте балласта для люминесцентных источников света обратите внимание на электролитические конденсаторы. Если конденсатор деформирован – вздулся, он подлежит замене. Здесь важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, который был установлен. Больше – можно, меньше – нет. Емкость не желательно менять. Обязательно соблюсти полярность. Неправильная полярность – основная причина взрыва конденсатора.

Далее стоит произвести прозвонку полупроводников. Диоды не должны быть в пробое – при любой полярности щупов мультиметра Вы не должны слышать писк. Тоже касается и униполярных транзисторов. Затвор, исток, сток не должны прозваниваться накоротко в любых позициях.

Большинство мастеров сервисных центров предпочитают не браться за ремонт схемы пускателя. Да и потребителю могут выставить счет на сумму большую, чем стоит новый аппарат. Мастера считают, что при выходе более одного компонента на плате, ремонт считается экономически нецелесообразным.

Выбор ЭПРА.

Если Вы решились на модернизацию светильников путем замены дросселя и стартера на современный электронный пускатель для люминесцентных ламп, то первый фактор который нужно учесть, это производитель. От неизвестных марок и подозрительно дешевых устройств лучше отказаться. Но и нельзя сразу сказать, что дешево – это плохо и недолговечно. Информация сегодня открыта вся, желательно ознакомиться и с отзывами по конкретной модели в Интернете. Среди производителей внимания заслуживают:

  • Helvar,
  • Philips,
  • Osram,
  • Tridonic

При выборе важно изучить документацию. Наиболее важны следующие характеристики:

  • Тип источника света,
  • Мощность источников света,
  • Условия и режимы эксплуатации.

У некоторых моделей марок Tridonic, Philips, Helvar имеется возможность подключения как переменного напряжения (

220), так и постоянного (=220).

Плюсы и минусы.

Подводя итоги, можно сказать, что, как и любое электронное изделие, электронный пускатель обладает достоинствами и недостатками.

Электронный балласт для люминесцентных ламп: инструкция по подключению

На данный момент потребитель еще не оценил все достоинства усовершенствованного пускового механизма. Самая главная причина – это высокий уровень цен на оборудование этого типа. Ознакомиться с датчиком движения для включения света и советами как выбрать можно здесь.

На фотографии электронный балласт для люминесцентных ламп

На фотографии электронный балласт для люминесцентных ламп

Принцип работы

Весь принцип работы люминесцентных ламп с электронным балластом сводится к тому, что электрический ток проходит через выпрямитель, поступает на буферную зону конденсатора. После напряжение поступает на инвертор

Микросхема срабатывает при уровне напряжения в 5,5 В. После того как напряжение в системе достигает 12 В, система входит в следующую фазу. Происходит предварительный нагрев. ЭБ нужен для того, чтобы не допустить неправильного срабатывания лампы.

На третьем этапе происходит снижение частотной характеристики полумоста, при этом напряжение равняется 600 В. За 1,7 сек происходит поджиг. Если запуск прошел неправильно, то сгорает нить накаливания. Смотрите руководство как правильно паять паяльником здесь: https://howelektrik.ru/elektrooborudovanie/instrumenty/payalniki/rukovodstvo-kak-pravilno-payat-payalnikom.html.

Устройство

Непосредственно на плате ЭПРА располагается:

  • Фильтр, который предотвращает распространение электромагнитных помех.
  • Выпрямитель – преобразовывает постоянный электрический ток в переменный.
  • Сглаживающий фильтр.
  • Коррекция коэффициента мощности.
  • Полумостной инвертор.
  • Защита от перепадов напряжения.
  • Дроссель.

Виды и характеристики

На данный момент можно использовать следующие варианты балласта для люминесцентных ламп:

    электронные балласты для трубчатых люминесцентных ламп – в данном случае электронный балласт дает возможность непрерывно работать и «производить» рассеянный свет, да и ко всему прочему, такое устройство обладает повышенной энергоэффективностью.

На фото электронный балласт для трубчатых люминесцентных ламп

На фото электронный балласт для трубчатых люминесцентных ламп

Балласт для люминесцентных ламп Т8 Navigator на фото

Балласт для люминесцентных ламп Т8 Navigator на фото

На снимке компактная люминесцентная лампа с электронным балластом

На снимке компактная люминесцентная лампа с электронным балластом

Интегральные контроллеры балластов люминесцентных ламп на фотографии

Интегральные контроллеры балластов люминесцентных ламп на фотографии

Схемы

На рисунке представлена схема электронного балласта для 4 люминесцентных ламп

На рисунке представлена схема электронного балласта для 4 люминесцентных ламп

  • Включение
  • Предварительный нагрев
  • Поджиг
  • Горение

На данный момент весьма распространена схема электронного балласта для люминесцентных ламп с мощностью в 36w

Также имеется еще один вариант баланса для включения люминесцентных ламп – индуктивный балласт. Его работа основана на электромагнитной индукции.

Схема включения люминесцентных ламп с индуктивным балластом

Схема включения люминесцентных ламп с индуктивным балластом

Подключение

Подключение люминесцентной лампы к электронному балласту на схеме

Подключение люминесцентной лампы к электронному балласту на схеме

  • Подготовить ЭБ и лампу.
  • Вынуть старую начинку из светильника. Крепят коробку ЭБ.
  • С одной стороны, ЭБ выполняют подключение к сети – два провода.
  • На выходе от ЭБ провода подключаю к двум полюсам лампы.
  • Подключают устройство в розетку.
Читайте также  Как установить и подключить электрическую варочную панель и духовой шкаф

Включение двух люминесцентных ламп через балласт предполагает параллельное включение в цепь. Только так все осветительные элементы будут получать достаточное напряжение для равномерной работы устройств.

Схема включения двух люминесцентных ламп через балласт

Схема включения двух люминесцентных ламп через балласт

Как проверить электронный балласт для люминесцентных ламп?

На снимке прибор для проверки ламп, в том числе люминесцентных

На снимке прибор для проверки ламп, в том числе люминесцентных

Неисправности и ремонт

Само собой, что любое оборудование рано или поздно может поломаться, или прийти в неисправность. Другими словами, любой прибор порой требует ремонта и дополнительного технического обслуживания.

На фотографии электронный балласт в разобранном виде

На фотографии электронный балласт в разобранном виде

Если же при неисправности балласта для люминесцентных ламп пошел дым, то необходимо будет выполнить полную замену этого элемента, потому как дым говорит о перегорании компонента.

Ремонт электронного балласта на фото

Ремонт электронного балласта на фото

Стоимость электронного балласта для люминесцентных ламп

В том случае, если необходимо приобрести электронный балласт для люминесцентных ламп, то необходимо обратиться в магазины, которые специализируются на электронике или осветительном оборудовании. Стоимость данного типа оборудования буде варьироваться в промежутке от 150 до 1200 рублей.

Где купить электронный балласт для люминесцентных ламп?

Где заказать в Москве:

  1. Интернет-магазин Rulight.ru г.Москва, ул.Константина Симонова, д.5 Контактный телефон: 8(495)7883548(многоканальный);
  2. Торговая компания Амперторг г.Москва, ул. Товарищеская дом 6 к.1 Контактный телефон: 8 (929) 576-45-15;
  3. Инернет-магазин Электропара г. Москва, ул. Докукина д.10 стр.10 Контактный телефон: 8 (495) 988-32-27.

Где заказать в Санкт-Петербурге:

  1. Торговая компания ООО “Аква Трейс” г.Санкт-Петербург, ул. Бестужевская, д.10, офис 2604 (ТК “Бестужевский Двор”) Контактный телефон: +7 (812) 493-35-30;
  2. Компания Снабэлектро, г.Санкт-Петербург ул. Ватутина дом 17, Лит.Б, Контактный телефон: 8 (812) 542-63-85;
  3. Компания Энергосберегающие технологии, г. Санкт-Петербург, 192148 Санкт-Петербург пр. Елизарова д.38 литер Р, Контактный телефон: +7-812-3654217.

Видео

Смотрите на видео описание электронного балласта мощностью 36 Вт:

Так что получается, что этот вид ламп при использовании электронного баланса начинает работать в несколько раз лучше. Ко всему прочему, существенно снижается период отклика устройства и его время эксплуатации.

10 достоинств электронных балластов

Если говорить о рынке электронных пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных ламп, то начало нового века для него ознаменовалось резким увеличением доли электронных ПРА. За последние пять лет эта доля, по разным оценкам возросла примерно с 20 до 40 процентов, такая динамика продолжает сохраняться и в настоящее время и, очевидно, будет продолжаться и в будущем.

Если учитывать, что значительную часть электронных ПРА потребляют так популярные в России светильники встраиваемые в двухламповом исполнении, то можно уверенно говорить, о том, что уже сейчас при работе почти половины люминесцентных ламп используются электронные балласты. А в ряде европейских стран количество электронных ПРА уже давно превысило 50 процентов.

Такой рост производства электронных балластов объясняется их неоспоримыми преимуществами, которые выражаются в повышении долговечности люминесцентных ламп и их светоотдачи, более простой запуск ламп без мигания, устранении звуковых помех и пульсации светового потока. Электронный балласт одним из ключевых достоинств — существенное снижение потерь мощности, а, следовательно, и сокращение расходов на электроэнергию. Помимо этого, огромный толчок производство электронных балластов для люминесцентных ламп получило, благодаря появлению знаменитой директивы Энергетической комиссии ЕЭС № 2000/55/EG, предписывающей производителям прекратить выпуск электромагнитных балластов с классом потерь мощности не выше В1 с 2005 года. Даже, несмотря на то, что она так и не была полностью исполнена, на рыночную ситуацию она повлияла кардинально. Однако для российского потребителя, относительно электронных балластов, сдерживающим фактором является их высокая, по сравнению с электромагнитными балластами, цена. Поэтому, вполне закономерно, что актуальным для многих наших потребителей стал поиск наиболее дешевых электронных балластов для установки в люминесцентные светильники.

Для отечественного рынка уже давно стало закономерностью, что дешевую нишу популярных разновидностей товаров довольно уверенно и быстро заполняют китайские производители. Как известно, китайские товары разделяются на «официальные», произведенные в фабричных условиях, и кустарные. Если первая группа имеет достаточно высокое качество и доступная стоимость, то о каком-либо качестве дешевых товаров второй группы говорить не приходится. К сожалению, применительно к электронным балластам китайского производства это правило не работает. Дело в том, что нам не известен ни один официальный китайский производитель, по-настоящему, качественных ЭПРА. Кроме этого, не стоит обольщаться, увидев на упаковке электронных балластов китайского производства название известной фирмы. Дело в том, что по официальной информации, большинство ведущих мировых производителей не переносили на территорию Китая производство такого вида продукции, как электронные балласты.

Главным и единственным фактором, обеспечивающим китайским электронным балластам высокий спрос на отечественном рынке, является, конечно же, их стоимость, которая оказывается, порой, в несколько раз ниже стоимости электронных балластов любой европейской марки. Но, к сожалению, на этом перечень преимуществ китайских ЭПРА можно смело закрывать.

Характерным признаком, отличающим китайские электронные балласты, является крайне нестабильное качество. В тех условиях, в которых ведется производство этих балластов, не имеет смысла даже говорить ни о соблюдении каких-либо стандартов и нормативных требований, ни о системе контроля качества. Кроме этого, четко понимая, что единственной возможностью реализовать свой товар является максимально заниженная цена, китайские производители идут на все, чтобы обеспечить снижение себестоимости своей продукции. Это выражается в том, что электронные балласты производятся по упрощенной схеме с применением низкокачественных комплектующих, а производственный персонал, выполняющий работы по сборке ЭПРА, отличается крайне низким уровнем квалификации. Результатом такой экономии становятся значительные проблемы потребителя, которыми сопровождается эксплуатация электронных балластов.

Произведенные таким образом электронные балласты в принципе не могут обеспечивать стабилизацию светового потока при колебаниях и перепадах рабочего напряжения в электросети. В результате экономии во время производства металла, китайские электронные балласты отличаются неудовлетворительным теплообменом, который становится причиной того, что при длительной эксплуатации обмотки буквально плавятся от перегрева, от которого не имеют никакой защиты. Также отсутствует защита от перегрузок и коротких замыканий в электрической цепи. При подобных технических характеристиках говорить о каких-либо гарантиях долговечности и бесперебойной работы. Зато, с уверенностью можно сказать, что большой редкостью является, если какой-либо электронный балласт китайского производства прослужит более года. Таким образом, потребитель, желающий сэкономить и за счет технологических преимуществ, которыми обладают электронные балласты, и на их стоимости, в результате вынужден нести двойные затраты.

Помимо этого, китайские электронные балласты, как правило, имеют ряд недостатков эксплуатационного характера, которые делают крайне неудобным их использование. Эти недостатки могут выражаться в гораздо меньшем, по сравнению с номинальным, значением светового потока, что означает тусклый свет. В результате постоянного перегрева, применения ухудшенной элементной базы, пластмассовых и лаковых материалов ненадлежащего качества, при своей работе дешевые электронные балласты китайского производства издают неприятный запах и выделяют в воздух довольно опасные токсичные вещества.

В заключение можно сказать, что гораздо предпочтительнее выглядит приобретение ЭПРА производства известного европейского производителя, который, действительно, сможет обеспечить экономию средств, высокую долговечность и отличные эксплуатационные качества.

Ballast Design assistant — САПР для электронных балластов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Башкиров Владимир

Разработка высокочастотных электронных балластов и выбор параметров компонентов для различных типов ламп может быть сложной инженерной задачей со многими неизвестными.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Башкиров Владимир

Текст научной работы на тему «Ballast Design assistant — САПР для электронных балластов»

BALLAST DESIGN ASSISTANT —

САПР ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ БАЛЛАСТОВ

Разработка высокочастотных электронных балластов и выбор параметров компонентов для различных типов ламп может быть сложной инженерной задачей со многими неизвестными. Расчет электронного балласта является, как правило, многошаговым итерационным процессом, требующим немалых затрат времени.

Владимир Башкиров, представительство International Rectifier

Поскольку для многих новых типов ламп, поступающих на рынок, не приводятся технические данные при работе на высокой частоте, задача конструирования выходного каскада становится еще более сложной. Помимо этого, во время расчета часто возникает необходимость оценки влияния вариаций параметров на положение рабочих точек, что связано с многократным повторением процедуры расчета. Все это во многих случаях побуждает разработчика переносить основную трудоемкость создания электронного балласта на этап макетирования.

Для упрощения процедуры создания электронных балластов и сокращения времени разработки компания International Rectifier разработала систему автоматизированного проектирования, получившую название Ballast Design Assistant.

IRPLBDA1 — эффективное средство

проектирования электронных балластов

В настоящее время разработана первая версия программного обеспечения, получившая обозначение IRPLBDA1. Программа может быть инсталлирована либо с компакт-диска, либо с жесткого диска после копирования и занимает около 5 Мбайт. Требуемое пространство на жестком диске после инсталляции — около 16 Мбайт.

Программа рассчитана на проектирование электронного балласта с одной люминесцентной лампой при использовании контроллера электронных балластов IR21571 и позволяет производить в интерактивном режиме автоматизированное проектирование электронного балласта с выдачей перечня элементов, электрической принципиальной схемы, чертежей печатной платы, схемы расположения элементов.

Возможны две процедуры проектирования — стандартная и расширенная.

При использовании расширенной процедуры, в отличие от стандартной, разработчику предоставляются дополнительные возможности по программированию контроллера IR21571 с целью влияния на положение рабочих точек. Это позволяет проекти-

ровать электронный балласт под реальные характеристики лампы,

Стандартная процедура проектирования После запуска программы на экране возникает изображение стандартной рабочей панели (рис, 1), Стандартная процедура проектирования состоит из трех последовательных этапов — выбора типа лампы, выбора типа балласта и проектирования балласта, Выбор лампы

Читайте также  Как подключить двухтарифный счетчик электроэнергии

Для выбора лампы необходимо установить курсор на изображение клавиши Select a Lamp и активировать ее, После этого на экран выводится рабочая панель Lamp Browser — панель выбора типа лампы, На этой рабочей панели приводится слева — изображение внешнего вида текущего типа лампы и справа — перечень типономиналов ламп данного типа, В перечень ламп внесены сведения о лампах 8 типов — TC-DEL (мощности 10, 13, 18, 26 Вт), ТС-Т (18, 26,32,42 Вт), Pl-L (18, 24,36,40, ЗЗ Вт), TC-EL (З, 7, 9, 11 Вт), ТЗ (8, 14, 21, 28, 3З Вт), T2(FM) (6, 8, 11, 13 Вт), Т8 (18, 32,36, 40, З8, 70 Вт), Т12 (2З, 30,34,40, 96 Вт),

Каждый из типономиналов ламп специфицирован по 5 параметрам — мощность (Вт), напряжение запуска (В), максимальное напряжение подогре-

ва (В), минимальное напряжение поджига (В), ток подогрева (А) и время подогрева (с).

Программа предусматривает возможность расширения перечня и внесения в него информации о дополнительной группе ламп по выбору разработчика. Для этого необходимо перейти на конец перечня в левой части панели и активировать клавишу Edit List в правой части. После этого на экране возникнет рабочая панель редактирования перечня ламп (рис. 3).

Рис. 3. Рабочая панель редактирования перечня ламп

Для расширения перечня ламп необходимо активировать клавишу Add Data и внести в таблицу название типономинала и перечисленные выше характеристики лампы.

Выбор типа балласта

Для этого необходимо активировать клавишу Select a Design на стандартной рабочей панели. На экране появится рабочая панель выбора типа балласта (рис. 4).

Для этого необходимо активировать клавишу Design Ballast на стандартной рабочей панели. После завершения проектирования (процесс занимает несколько десятков секунд) на экран выводятся рабочая панель управления просмотром и рабочие панели для принципиальной электрической схемы, перечня элементов и печатной платы.

Рабочая панель просмотра (рис. 5) имеет клавиши просмотра схемы (Show Schematic), печатной платы (Show Photoboard), перечня элементов (Show B.O.M.).

Рабочая панель принципиальной электрической схемы имеет клавиши управления масштабированием, выводом на печать и экспортом для вставки в документацию (рис. 6).

Рабочая панель перечня элементов (рис. 7) имеет клавиши для управления экспортом текстового файла с перечнем элементов, печатью перечня и выходом на сайт производителя конкретного элемента, приведенного в таблице.

Рабочая панель печатной платы (рис. 8) имеет клавиши управления масштабированием, печатью изображения, вставкой изображения в документ, экспортом Gerber-файлов и позволяет дополнительно просматривать как по отдельности, так и совместно печатную плату (Bottom Copper), расположение элементов на верхней (Top Silk) и нижней (Bottom Silk) поверхности.

Рис. 4. Рабочая панель выбора типа балласта

В перечне предлагаемых типов балласта со держатся балласты с питанием от сети переменного тока с напряжением 80-140 В или 185-265 В с напряжением шины постоянного тока 300 или 400 В и корректором коэффициента мощности. Если ни один из предлагаемых типов не будет выбран, программа автоматически воспроизведет на экране расширенную рабочую панель для задания параметров балласта, по желанию разработчика. Базовыми параметрами, определяющими тип балласта являются — минимальное и максимальное напряжение сети переменного тока (В), напряжение постоянного тока в режиме подогрева (В), напряжение постоянного тока в режиме поджига (В), напряжение постоянного тока в режиме запуска рабочего режима (В), рабочая частота корректора коэффициента мощности (кГц), рабочая частота балласта (кГц).

Рис. 7. Рабочая панель перечня элементов

Рис. 8. Рабочая панель печатной платы

образуется в расширенную (рис. 9). На расширенной панели дополнительно размещена информация:

1) о параметрах лампы во время подогрева (максимальное напряжение, время и ток подогрева), поджига (максимальное напряжение поджига), запуска рабочего режима (мощность и напряжение при запуске);

2) о параметрах балласта (минимальное и максимальное напряжение сети, напряжение на шине постоянного тока при подогреве, поджиге и запуске рабочего режима, рабочих частотах корректора и балласта;

3) о рабочих точках (частоты — стартовая, резонансная, подогрева, поджига, запуска; напряжение подогрева, ток поджига, сопротивление лампы);

4) о параметрах индуктора и емкости выходного каскада;

5) о параметрах индуктора и максимальном токе корректора коэффициента мощности. Помимо этого, на этой панели имеются

клавиши управления выводом на печать и выводом графиков амплитудно-частотных характеристик балласта с указанием траекторий рабочих точек при смене режимов работы балласта.

Для получения дополнительной информации о спроектированном балласте необходимо перейти к расширенной рабочей панели. Для этого необходимо активировать клавишу Advanced Display на стандартной рабочей панели, в результате чего она пре-

При использовании расширенной процедуры после выбора типа лампы и типа балласта в процессе проектирования балласта используются калькуляторы рабочих точек и компонентов контроллера IR21571.

Для вычисления новых рабочих точек необходимо задать новые значения параметров лампы, балласта, LC компонентов резонансной цепи и компонентов корректора коэффициента мощности на расширенной рабочей панели и активировать клавишу Calculate Points.

Для получения доступа к калькулятору компонентов IR21571 необходимо активировать клавишу Program IR21571. В этом случае на экран будет выведена рабочая панель калькулятора параметров IR21571 (рис. 10).

Процесс работы с этим калькулятором разделяется на три этапа. На первом необходимо заполнить колонку входных параметров в левой части панели. При этом величины рабочих частот и время подогрева можно взять с расширенной панели. По желанию можно выбрать величину времязадающей емкости Ct, паузу (Deadtime), время поджига (Ignition Ramp Time) и номинал резистора Rcs. После заполнения колонки необходимо активировать клавишу загрузки параметров (Load Inputs). Следующим шагом является нахождение оптимальных значений навесных элементов контроллера. Для этого необходимо активировать клавишу Find Ideal Components. По завершении определения номиналов навесных элементов их значения будут изображены в колонке IR21571 Components в правой части рабочей панели. Последним этапом является собственно проектирование балласта, для чего необходимо активировать клавишу Design Ballast на панели калькулятора IR21571. По завершении про-

ектирования, как и при стандартной процедуре, на экран будут выведены панели просмотра электрической схемы, перечня элементов и печатной платы.

Рассмотренная в данной статье система автоматизированного проектирования электронных балластов является удобным и гибким средством проектирования высокочастотных балластов. Она позволяет резко сократить сроки проектирования, делая наглядными все этапы проектирования, и получить в результате весь комплект технической документации для производства балласта. Это дает возможность восполнить недостаток опыта разработчика при освоении техники проектирования высокочастотных электронных балластов с применением IR21571 — самого эффективного из представленных на рынке контроллеров электронных балластов.

Программное обеспечение IRPLBDA1 распространяется без ограничений представительством IR и дистрибьюторами IR.

Наряду с перечисленными достоинствами этого программного обеспечения ему присущи ограничения (возможность проектирования балластов только с одной лампой и только с применением IR21571), сдерживающие широкое практическое применение.

Учитывая это, компания International Rectifier в настоящее время работает над созданием следующей версии, которая позволит проектировать высокочастотные электронные балласты с различной конфигурацией нагрузки (одна лампа, последовательное, параллельное, смешанное соединение нескольких ламп), с постоянной и регулируемой мощностью на нагрузке на основе выпускаемых IR контроллеров электронных балластов.

1. Башкиров В., Ж21571-контроллер электронных баластов нового поколенияю. — Компоненты и Технологии, № 7. 2000.

2. Ribarich T., Ribarich J. A new procedure for high-frequency electronic ballast design, in IEEE-IAS Conf. Rec. 1998.

Схемы электронных балластов

Инверторы в электронных балластах выполняются на основе различных схем, однако согласно требованиям к обеспечению низких потерь мощности в лампе на повышенных частотах предпочтительными являются схемы резонансных инверторов. Основное преимущество таких схем — это снижение коммутационных потерь. В то же время присущие им недостатки, обусловленные наличием дополнительных элементов, создающих колебательный контур, и повышением максимальных значений токов и напряжений относительно входных значений, для преобразователей малой мощности и повышенной частоты менее существенны. Схемотехника электронных балластов весьма разнообразна. Но в общем случае их, как и нерезонансные инверторы, можно разделить на инверторы тока и напряжения. В пределах каждой группы инверторы различаются топологией схем. На примере схемы со средней точкой рассмотрим применение резонансных инверторов, выполненных на двух транзисторах.

Схема параллельного инвертора тока с резонансом в цепи нагрузки представлена на рис. 13.2, а. Отличительной особенностью схемы является наличие дросселя Бф индуктивность которого обеспечивает малую пульсацию входного тока что позволяет считать его постоянным током со средним значением 1с1. Периодическая коммутация этого тока с высокой частотой вызывает формирование тока прямоугольной формы, поступающего на резонансный контур, включающий лампу (рис. 13.2, б). Колебательный контур образуется из индуктивностей намагничивания трансформатора ?тр и емкости конденсатора С. Лампа в схеме может быть представлена активным сопротивлением /?г При периодической коммутации транзисторов УТ1 и УТ2 с частотой /5 на нагрузке возникает напряжение (Ул.

Примеры типовых схем инверторов электронных балластов

Рис. 13.2. Примеры типовых схем инверторов электронных балластов:

а — схема инвертора тока; б — эквивалентная схема резонансного инвертора с учетом индуктивности рассеяния; в — схема инвертора напряжения; г — эквивалентная схема резонансного параллельно-последовательного инвертора напряжения

Действующее значение этого напряжения зависит от кратности частот , где со — резонансная частота контура; со? — рабочая частота ключей. Однако наличие индуктивности придает источнику, питающему инвертор, свойства источника тока. Ток в контуре с нагрузкой также зависит от соотношения частот. Вычисляя баланс мощностей в схеме и пренебрегая потерями в инверторе, определяем мощность лампы

Читайте также  Как подключить электродвигатель с неизвестными характеристиками?

где и— средние значения входного напряжения и тока.

Используя метод основной гармоники, можно считать, что на ток лампы воздействует только первая гармоника тока, а высшие гармоники отфильтрованы резонансным контуром и ими можно пренебречь. Тогда из (13.1) получим

где илт — амплитуда напряжения на лампе.

Согласно (13.2) и учитывая, что в схеме на рис. 13.2, а к транзисторам прикладывается двойное значение выходного напряжения, можно считать, что значение напряжения на транзисторах примерно в 3 раза выше значения входного напряжения. Такое повышение напряжения на транзисторах значительно увеличивает стоимость лампы и ограничивает области ее применения.

В то же время напряжение разряда обычно превышает номинальное значение в 5—10 раз. Поэтому в пусковом режиме его следует повышать, а затем снижать. Существуют различные способы решения этой задачи, один из которых является относительно простым и не связан со значительными затратами. Этот способ заключается в последовательном включении в схемы конденсатора и использовании повышающего трансформатора. Конденсатор в этой схеме выполняет функции токоограничивающего электронного балласта повышенной частоты, обеспечивая повышенное пусковое напряжение и нормальное рабочее напряжение на фиксированной частоте. Система управления транзистором в разрядных лампах с минимальным количеством элементов выполнена по принципу самовозбуждения. Простейшая реализация этого принципа заключается во введении обратной трансформаторной связи выходной цепи и входных транзисторов (см. рис. 13.1).

Схема инвертора напряжения представлена на рис. 13.2, в. В этой схеме возможны следующие соединения нагрузки и конденсаторов резонансного контура: последовательное (С7), параллельное (С2) и параллельно-последовательное (С1 и С2). В зависимости от соотношения V = со/оэу угол сдвига фазы между коммутируемым напряжением и током может иметь емкостной или индуктивный характер (см. гл. 9). При этом условия коммутации ключей изменяются, что влияет на потери мощности в инверторе. В последовательном инверторе конденсатор выполняет также функции электромагнитного балласта на повышенной частоте: ограничивает разрядный ток и уменьшает напряжение на лампе. Поскольку пусковой режим обеспечивается при повышенном напряжении, такая схема используется для питания ламп с высоким напряжением зажигания. В схеме параллельного резонансного инвертора лампа включена параллельно конденсатору. Таким образом, функции электромагнитного балласта выполняет последовательно включенный реактор. При этом пусковые и рабочие условия согласуются без изменения частоты. После окончания пускового режима на повышенном напряжении оно понижается, а добротность контура уменьшается.

Достоинством этой схемы является наличие последовательно включенного инвертора, сглаживающего скачки напряжения сети и его высокочастотные колебания. Несмотря на прямоугольную форму выходного напряжения инвертора, напряжение на лампе имеет сглаженную, близкую к синусоиде форму.

Параллельно-последовательная схема инвертора позволяет получить различные характеристики электронного балласта в зависимости от типа лампы. В схеме сочетаются функции параллельного и последовательного инверторов в зависимости от значений емкостей параллельно и последовательно подключенных конденсаторов.

Применение в электронном балласте входного неуправляемого диодного выпрямителя без промежуточного фильтра на стороне постоянного тока является простым и дешевым вариантом схемы. Однако входной коэффициент мощности в этом случае мал, что существенно ухудшает характеристики балласта. В целях повышения этого коэффициента разрабатываются различные схемы его коррекции. Большинство существующих схем корректоров мощности основано на применении повышающих входное напряжение схем преобразования постоянного тока с последовательным индуктивным накопителем: в электронном балласте возможно их применение с емкостным фильтром. Фильтр, сглаживая входное напряжение инвертора, одновременно повышает качество светового излучения, предотвращая появление мерцания и других отрицательных явлений.

Применение в лампах микропроцессоров позволяет успешно управлять режимом работы лампы, проводить диагностику и т.п.

Электрический балласт — Electrical ballast

Электрический балласт является устройством , расположенным последовательно с нагрузкой , чтобы ограничить количество тока в электрической цепи .

Знакомый и широко используемый пример — индукционный балласт, используемый в люминесцентных лампах для ограничения тока через лампу, который в противном случае поднялся бы до разрушительного уровня из-за отрицательного дифференциального сопротивления вольт-амперной характеристики лампы.

Балласты сильно различаются по сложности. Они могут быть такими простыми, как резистор , катушка индуктивности или конденсатор (или их комбинация), включенные последовательно с лампой; или такие же сложные, как электронные балласты, используемые в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) и газоразрядных лампах высокой интенсивности (HID-лампы).

Содержание

Ограничение тока

Электрический балласт — это устройство, ограничивающее ток через электрическую нагрузку . Чаще всего они используются, когда напряжение на клеммах нагрузки (например, дугового разряда) падает, когда ток через нагрузку увеличивается. Если бы такое устройство было подключено к источнику питания постоянного напряжения, оно потребляло бы возрастающее количество тока, пока оно не выйдет из строя или не вызовет отказ источника питания. Чтобы предотвратить это, балласт обеспечивает положительное сопротивление или реактивное сопротивление , ограничивающее ток. Балласт обеспечивает правильную работу устройства отрицательного сопротивления за счет ограничения тока.

Балласты также можно использовать просто для ограничения тока в обычной цепи с положительным сопротивлением. До появления твердотельного зажигания автомобильные системы зажигания обычно включали в себя балластный резистор для регулирования напряжения, подаваемого на систему зажигания.

Последовательные резисторы используются как балласты для управления током через светодиоды.

Резисторы

Постоянные резисторы

Для простых маломощных нагрузок, таких как неоновая лампа или светодиодная лампа , обычно используется постоянный резистор. Поскольку сопротивление балластного резистора велико, оно определяет ток в цепи, даже несмотря на отрицательное сопротивление, создаваемое неоновой лампой.

Балласт был также компонентом, который использовался в ранних моделях автомобильных двигателей, которые снижали напряжение питания системы зажигания после запуска двигателя. Запуск двигателя требует значительного количества электрического тока от аккумулятора , что приводит к столь же значительному падению напряжения. Чтобы двигатель мог запуститься, система зажигания была разработана для работы на этом более низком напряжении. Но после запуска двигателя и отключения стартера нормальное рабочее напряжение было слишком высоким для системы зажигания. Чтобы избежать этой проблемы, балластный резистор был включен последовательно с системой зажигания, что привело к двум различным рабочим напряжениям для систем запуска и зажигания.

Иногда этот балластный резистор выходил из строя, и классическим признаком этой неисправности было то, что двигатель работал при проворачивании (в то время как резистор был обойден), но останавливался сразу после прекращения запуска (и резистор был повторно подключен в цепи через переключатель зажигания). Современные электронные системы зажигания (используемые с 1980-х или конца 1970-х годов) не требуют балластного резистора, поскольку они достаточно гибкие, чтобы работать при более низком пусковом напряжении или нормальном рабочем напряжении.

Еще одним распространенным применением балластного резистора в автомобильной промышленности является регулировка скорости вентилятора. Балласт представляет собой фиксированный резистор с обычно двумя центральными отводами, а переключатель выбора скорости вентилятора используется для обхода частей балласта: все они для полной скорости и ни одного для настройки низкой скорости. Очень распространенная неисправность возникает, когда вентилятор постоянно работает на скорости, близкой к полной (обычно 3 из 4). Это приведет к тому, что очень короткий кусок резисторной катушки будет работать с относительно большим током (до 10 А), что в конечном итоге приведет к его сгоранию. Это приведет к тому, что вентилятор не сможет работать на пониженной скорости.

В некотором бытовом электронном оборудовании, особенно в телевизорах в эпоху ламп (электронных ламп ), но также и в некоторых недорогих проигрывателях, ламповые нагреватели были подключены последовательно. Поскольку падение напряжения на всех последовательно включенных нагревателях обычно было меньше полного напряжения сети, необходимо было предусмотреть балласт, чтобы сбросить избыточное напряжение. Для этой цели часто использовался резистор, поскольку он был дешевым и работал как с переменным током (AC), так и с постоянным током (DC).

Саморегулирующиеся резисторы

Некоторые балластные резисторы имеют свойство увеличивать сопротивление при увеличении тока через них и уменьшать сопротивление при уменьшении тока. Физически некоторые такие устройства часто похожи на лампы накаливания . Как и вольфрамовая нить обычной лампы накаливания, при увеличении тока балластный резистор нагревается, увеличивается его сопротивление и увеличивается падение напряжения. Если ток уменьшается, балластный резистор становится холоднее, его сопротивление падает, и падение напряжения уменьшается. Следовательно, балластный резистор снижает колебания тока, несмотря на колебания приложенного напряжения или изменения в остальной части электрической цепи. Эти устройства иногда называют « барреттерами », и они использовались в серийных нагревательных цепях 1930-1960-х годов для радио и телевизионных домашних приемников переменного / постоянного тока .

Это свойство может привести к более точному регулированию тока, чем простой выбор подходящего постоянного резистора. Потери мощности в резистивном балласте также снижаются, поскольку в балласте падает меньшая часть общей мощности по сравнению с тем, что может потребоваться с фиксированным резистором.

Раньше в сушилках для домашнего белья бактерицидная лампа иногда включалась последовательно с обычной лампой накаливания; лампа накаливания работала как балласт для бактерицидной лампы. В 60-х годах прошлого века в странах с напряжением 220–240 В в доме обычно использовалась лампа круглого сечения с балластом от обычной сетевой лампы накаливания. Лампы с самобалластом на ртутных парах включают в себя обычные вольфрамовые нити в общей оболочке лампы, которые действуют как балласт, и дополняют отсутствующую в других отношениях красную область производимого светового спектра.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: