Опубликовано

Эпра для светильников

Срок службы эпра. Пра — второе сердце светильника

ПРА — второе сердце светильника

Как известно, «сердцем» светильника является источник света или просто лампа. Все широко применяемые в настоящее время источники света делятся на два класса: тепловые и газоразрядные. В тепловых источниках свет создаётся за счёт нагрева тела накала (спирали из тугоплавкого металла — вольфрама) протекающим через него током. В газоразрядных источниках свет создаётся электрическим разрядом между двумя электродами.
Тепловые источники света — это знакомые всем лампы накаливания. Они включаются в сеть непосредственно, то есть не требуют для своей работы каких-либо специальных устройств (лампа просто ввинчивается или вставляется в патрон, к которому подсоединены провода электрической сети).
В отличие от тепловых, газоразрядные источники света не могут включаться в сеть непосредственно, а требуют для своей нормальной работы включения только со специальной аппаратурой, обеспечивающей их зажигание и горение. Это связано с физикой газового разряда. Если у подавляющего большинства приёмников электрической энергии при увеличении подаваемого на них напряжения увеличивается и протекающий через них ток, то все газоразрядные источники света имеют так называемую «падающую» вольтамперную характеристику.
Это означает, что с ростом тока через такой источник напряжение на нём не растёт, а уменьшается. За счёт этого ток разряда, если его не ограничивать, будет лавинообразно расти до тех пор, пока не выйдет из строя одно из трёх звеньев любой электрической цепи: источник энергии, приёмник или провода, соединяющие источник и приёмник энергии. Кроме того, для возникновения разряда (зажигания) требуется напряжение, в несколько раз превышающее напряжение поддержания разряда (горения).
Эти две особенности физики газового разряда делают возможным включение газоразрядных источников света только совместно с такими устройствами, которые, с одной стороны, обеспечивают подачу напряжения, достаточного для возникновения разряда (т.е. для зажигания лампы), и, с другой стороны, ограничивают ток разряда на уровне, требуемом для нормальной работы лампы. Такие устройства в русскоязычной технической литературе получили название «пускорегулирующие аппараты» (ПРА). Так как работа газоразрядных источников света без таких устройств невозможна, мы решили назвать ПРА «вторым сердцем светильника».
В принципе название «пускорегулирующий аппарат» некорректно, так как такие устройства не регулируют, а только ограничивают ток лампы. Однако не будем ломать копья по этому поводу и далее будем пользоваться общепринятой аббревиатурой «ПРА».

Что же такое ПРА?

Как ясно из сказанного, ПРА должны обеспечивать зажигание ламп и ограничивать ток через них на требуемом уровне. Очевидно, что для ограничения тока достаточно последовательно с лампой включить какую-то другую нагрузку, падение напряжения на которой при нормальной работе (при «номинальном токе») лампы в сумме с напряжением на лампе будет равно напряжению питающей электрической сети. Поскольку мощность в такой дополнительной нагрузке расходуется впустую, эта нагрузка является балластом, то есть бесполезным потребителем. Поэтому одно из требований к такой нагрузке — снизить до предела потребляемую ей «балластную» мощность.
При работе ламп от сетей переменного тока балластная нагрузка может быть активной, индуктивной или ёмкостной; в сетях постоянного тока нагрузка может быть только активной. Теоретически в индуктивной или ёмкостной нагрузке потери мощности отсутствуют, поэтому на практике применяются только такие виды балластов. Из-за особенностей электрического разряда, далеко выходящих за рамки настоящего обзора, ёмкостные балласты неприменимы при работе ламп на частотах ниже 1000 Гц, поэтому реально используются только индуктивные или (гораздо реже) индуктивно-ёмкостные балласты.
На практике индуктивный балласт — это катушка, намотанная изолированным проводом на сердечнике из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из электротехнической стали). Такая катушка называется дросселем. Хотя теоретически в дросселях не должно быть потерь мощности, практически достичь этого не удаётся, и потери в них составляют от 10 до 100% от мощности работающих с ними ламп.
Если задача ограничения тока через газоразрядную лампу решается для всех типов ламп простым включением её последовательно с балластной нагрузкой, то проблема зажигания ламп является более сложной и решается по разному для разных типов ламп.
В газоразрядных лампах низкого давления, к которым относятся все люминесцентные лампы, напряжение зажигания превышает напряжение горения в несколько раз и при горячих электродах составляет от 400 до 1000 вольт. При холодных электродах это напряжение может быть значительно выше.
Простейшим способом получения таких напряжений при одновременном прогреве электродов является включение параллельно лампе и последовательно с её электродами так называемых стартёров.
Стартёр — это тоже газоразрядный прибор, у которого один из электродов сделан из биметаллической пластинки, то есть пластинки, состоящей из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Напряжение зажигания стартёра должно быть ниже напряжения сети и выше напряжения горения лампы.
При включении лампы в стартёре возникает разряд, и ток идёт по цепи: дроссель — левый электрод лампы — стартёр — правый электрод лампы. За счёт этого тока разогреваются электроды лампы и стартёра. При нагреве биметаллического электрода стартёра он начинает выпрямляться и в какой-то момент замыкается с другим электродом. После замыкания электроды стартёра начинают остывать и принимать исходную форму. В момент размыкания на дросселе возникает импульс напряжения, достаточного в сумме с напряжением сети для зажигания разряда в лампе. Так как напряжение горения лампы ниже напряжения зажигания стартёра, повторное возникновение разряда в стартёре не должно происходить.
Совокупность дросселя и стартёра называется электромагнитным ПРА . Нельзя называть «пускорегулирующим аппаратом» один дроссель, так как он не обеспечивает «пуска», то есть зажигания ламп, и ничего не регулирует.
Схема, исключительно проста и до середины 90-х годов минувшего века была монопольной, то есть применялась во всех светильниках с люминесцентными лампами. Однако этой схеме присущ один принципиальный недостаток: так как величина напряжения, возникающего на дросселе, прямо пропорциональна току через дроссель, а момент разрыва контактов стартёра не увязан с фазой тока, то довольно часто разрыв происходит при малых токах и возникающего на дросселе напряжения недостаточно для зажигания в лампе устойчивого разряда. В результате лампа начинает мигать — это явление всем хорошо знакомо.
В лампах высокого давления, к которым относятся металлогалогенные и натриевые лампы, напряжение зажигания составляет 3 — 5 кВ и выше. У этих ламп нет прогреваемых электродов, то есть зажигание ламп всегда происходит при холодных электродах. Для таких ламп использование стартёра и схемы, изображённой на рис. 1, невозможно, поэтому для зажигания используются специальные импульсные зажигающие устройства, работающие только при включении ламп и обеспечивающие подачу на них требуемого напряжения. Иногда для облегчения зажигания в лампах высокого давления делается специальный «поджигающий» электрод, на который и подаётся высокое поджигающее напряжение.
Как и у любого органа, у «второго сердца светильника» могут быть определённые пороки. Какими же пороками оно страдает?
1. Довольно большие потери мощности: в ПРА для маломощных люминесцентных ламп эти потери соизмеримы с мощностью самих ламп.
2. На промышленной частоте тока (50 Гц) световой поток пульсирует с частотой 100 Гц. Глаз не замечает этих пульсаций, но через подсознание они отрицательно влияют на наш организм. Кроме того, пульсации светового потока создают так называемый «стробоскопический эффект», когда предметы, вращающиеся с частотой пульсаций или кратной ей, кажутся неподвижными. Это может приводить к травматизму в цехах, оснащённых станками с такой частотой вращения обрабатываемых деталей или инструмента.

  • Люминесцентные лампы часто мигают при включении.
  • Пускорегулирующая аппаратура имеет довольно внушительные габариты и массу.
  • Световой поток ламп не поддаётся управлению, что несколько ограничивает возможности создания комфортных осветительных установок.
  • Часто дроссели «гудят», то есть создают неприятный звук с частотой 100 Гц.

Для лечения этих пороков применительно к люминесцентным лампам наиболее радикальным средством оказалось питание ламп током повышенной частоты. Для этого в качестве балласта последовательно с лампой включают сложное электронное устройство, преобразующее напряжение сети в другое напряжение с частотой, как правило, несколько десятков кГц и одновременно обеспечивающее зажигание ламп. Такие устройства получили название «электронные пускорегулирующие аппараты» (сокращённо ЭПРА).
Первые ЭПРА появились ещё в 60-х годах прошлого века, однако их триумфальное шествие началось только в конце 80-х — начале 90-х годов. В настоящее время в ряде стран (Швеция, Швейцария, Голландия, Австрия) объём производства ЭПРА соизмерим с объёмом производства электромагнитных аппаратов.
Чем же так хороши ЭПРА, что, несмотря на сложность и относительно высокую стоимость, они стремительно вытесняют прежние аппараты?
По сравнению с электромагнитными ПРА электронные аппараты имеют следующие неоспоримые преимущества:

  • при равных световых потоках снижается энергопотребление комплекта лампа-ПРА на 20-25%, а для ламп малой мощности даже до 50%;
  • до полутора раз увеличивается срок службы ламп;
  • исключаются пульсации светового потока и вызванный ими стробоскопический эффект;
  • уменьшается масса аппаратов и расход крайне дефицитных материалов — меди и электротехнической стали;
  • зажигание ламп происходит без миганий;
  • исключается гудение аппаратов;
  • исключается применение стартёров;
  • появляется возможность регулирования светового потока ламп и за счёт этого дополнительная экономия электроэнергии;
  • коэффициент мощности (аналог известного cos j) увеличивается до 1, что исключает необходимость применения компенсирующих конденсаторов и снижает токовую нагрузку проводов;
  • снижается спад светового потока ламп в течение их срока службы.

Кроме того, с внедрением ЭПРА появилась возможность создания систем управления освещением в помещениях, обеспечивающих наибольшую экономию электроэнергии и максимальный комфорт.

Цена электронного «второго сердца» светильника в настоящее время в 5 — 10 раз выше, чем электромагнитного ПРА и стартёра. Однако этот (временный!) недостаток ЭПРА окупается за счёт экономии электроэнергии и увеличения срока службы ламп. Специалисты крупнейших светотехнических фирм (Osram, Philips, Motorola и др.) посчитали, что при нынешнем уровне цен электроэнергии и аппаратов срок окупаемости ЭПРА составляет от 1 до 2, 5 лет в зависимости от времени работы ламп.
В настоящее время в мире производится до 300 млн. шт. ЭПРА в год, причём около половины этого количества — в составе так называемых интегрированных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для прямой замены привычных ламп накаливания без применения какой-либо дополнительной аппаратуры. Конструкции ЭПРА весьма разнообразны
Что касается разрядных ламп высокого давления (например, металлогалогенных), то здесь применение тока повышенной частоты не даёт столь ощутимых преимуществ, как у люминесцентных ламп, а иногда просто неприменимо, опять же из-за физики газового разряда (неустойчивости разряда на высокой частоте). Однако в последние годы электроника начинает внедряться и здесь. В отличие от люминесцентных ламп, электронные аппараты обеспечивают питание ламп высокого давления не высокочастотным током, а прямоугольными импульсами низкой частоты (100 — 150 Гц). Такое питание позволило резко снизить, а иногда и полностью исключить пульсации светового потока ламп, а также массу и габариты самих аппаратов.
В настоящее время ЭПРА для разрядных ламп высокого давления мощностью до 150 Вт производятся в небольших количествах на заводе ЭНЭФ (Белоруссия), на предприятиях фирм Osram, Tridonic, Philips. Однако, нет сомнений, что в ближайшие годы начнётся такое же бурное внедрение электронных аппаратов для ламп высокого давления, какое мы видим сейчас у ЭПРА для люминесцентных ламп.

Размещено компанией

Как известно, все используемые источники света делятся на две группы: тепловые и газоразрядные.

Тепловые лампы — это всем известные лампы накаливания. Принцип их работы основан на нагреве металлической спирали при прохождении через нее электрического тока. Они подключаются в сеть непосредственно и не требуют использования специальных устройств для запуска. Лампы накаливания просто вкручиваются в патрон, через который протекает ток 220 Вт.

Газоразрядные источники света, напротив, не могут включаться в сеть непосредственно, а требуют для своей работы использование специальных устройств. Это связано с физикой газового разряда. Так в газоразрядных источниках света с ростом тока напряжение на нём не растёт, а уменьшается, в отличие от других приёмников электрической энергии, где при увеличении подаваемого на них напряжения увеличивается и протекающий через них ток.

Это означает, что если в газоразрядных лампах его не ограничивать ток разряда, он будет лавинообразно расти до тех пор, пока не выйдет из строя одно из трёх звеньев электрической цепи: источник энергии, приёмник или провода, соединяющие источник и приёмник энергии.

Из всего вышеизложенного следует, что включение газоразрядных источников света возможно только совместно с такими устройствами, которые, с одной стороны, обеспечивают подачу напряжения, достаточного для возникновения разряда (т.е. для зажигания лампы), и, с другой стороны, ограничивают ток на уровне, требуемом для нормальной работы лампы. Такие устройства получили название пускорегулирующие аппараты (ПРА).

Что выбрать электромагнитные или электронные ПРА?

Электромагнитные пускорегулирующие аппараты (ЭМПРА) состоит как минимум из индуктивного балласта и импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Если в комплект входит компенсирующий конденсатор, то эффективность ЭМПРА повышается.

При покупке готового светильника со встроенным ЭМПРА для его подключения не нужны специальные навыки. А вот при совмещении светильника и ЭМПРА необходимы специальные электротехнические познания.

Величина светового потока и потребляемая мощность в светильниках с ЭМПРА зависят от напряжения питающей сети. При работе ЭМПРА может возникать шумовой фон, что может негативно сказываться на настроении покупателей. Еще один минус работы ЭМПРА — реальный срок службы лампы приблизительно в 2-2,5 раза меньше паспортного. И наконец, светильники с ЭМПРА довольно массивные. Например, если средняя масса светильника для лампы мощностью 70Вт около 2кг, то для светильника мощностью 400Вт уже около 9кг. Как правило, при монтаже такого светильника ЭМПРА не подвешивают вместе с лампой, а устанавливают внизу на значительном расстоянии или на специальных креплениях под потолком.

ЭМПРА хороши своей традиционностью, они выпускаются по отработанной в течение многих десятилетий технологии, обеспечивающей приличную надежность. Самым ненадежным элементом ЭМПРА является ИЗУ. Если смириться с перечисленными выше особенностями, то светильник с ЭМПРА обойдется относительно недорого.

В настоящее время реальной альтернативой ЭМПРА стали электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), у которых эксплутационные характеристики и эффективность работы намного выше, чем у первых.

Электронные ПРА являются более дорогими по сравнению с электромагнитным ПРА устройствами, однако начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью, которая характеризуется:

  • уменьшенным на 30 % энергопотреблением (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД;
  • увеличенным на 50% сроком службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;
  • снижением эксплуатационных расходов за счёт сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
  • дополнительным энергосбережением до 80% при работе в системах управления светом;
  • возможностью создания систем управления светом.

В связи с повышающимися тарифами на электроэнергию использование ЭПРА для люминесцентных ламп становится все более и более целесообразным. Даже при нынешних ценах на ЭПРА, которые в 5 — 10 раз выше, чем на электромагнитный ПРА и стартёр, ЭПРА окупается за счёт экономии электроэнергии и увеличения срока службы ламп. Специалисты крупнейших светотехнических фирм (Osram, Philips, Motorola и др.) посчитали, что при нынешнем уровне цен электроэнергии и аппаратов срок окупаемости ЭПРА составляет от 1 до 2,5 лет в зависимости от времени работы ламп.

В настоящее время ЭПРА, представленные на рынках России, можно разделить на две группы по ценовому признаку: простые ЭПРА сопоставимые по цене с магнитными балластами (70-80 руб. за ЭПРА 2×40 Вт) и высококачественные ЭПРА по цене намного превосходящие магнитные (350-600 руб. за ЭПРА 2×40 Вт).
Сегмент высококачественных ЭПРА на российском рынке представлен ведущим европейским производителем пускорегулирующей аппаратуры ELT (Испания). Продукцию ELT отличают высокие технические характеристики и надежность в работе, которые обеспечиваются:

  • предварительным подогревом катодов для обеспечения длительного работы лампы без вспышек и мерцания;
  • самозажимными клеммными колодками;
  • возможностью работы до 4 люминесцентных светильников от одного ЭПРА;
  • небольшими размерами и весом ЭПРА, что позволяет его установку рядом со светильником;
  • бесшумный режим работы;
  • гарантийным сроком 3 года на всю продукцию.

В ряде европейских стран (Швеции, Австрии, Голландии, Швейцарии) уже несколько лет более половины выпускаемых светильников с люминесцентными лампами снабжены электронными балластами.

Классификация ПРА и мировые стандарты

В соответствии с общеевропейской классификацией электромагнитные балласты дроссельного типа по уровню потерь мощности подразделяются следующим образом:

  • Класс D — ПРА с максимальными потерями (запрет на продажу с 21 мая 2004 г. на основании Директивы Европейской комиссии № 2000/55/EG);
  • Класс C — стандартные типы ПРА (запрет на продажу с 21 ноября 2006 г. на основании Директивы Европейской комиссии № 2000/55/EG);
  • Класс B1 — ПРА с пониженными потерями относительно стандартных;
  • Класс B2 — ПРА с особо низкими потерями.

Электронные ПРА (ЭПРА) разделены на 3 класса:

  • A3 — нерегулируемые ЭПРА;
  • A2 — нерегулируемые ЭПРА (с потерями меньшими, чем у А3);
  • A1 — регулируемые ЭПРА.

Таким образом, с 2007 года в Европе производители светильников с ЛЛ должны будут комплектовать их только электромагнитными ПРА классов B1, B2 и высокоэкономичными ЭПРА. Заметим, что предприятия России в большинстве случаев производят ПРА самого низкого класса D. Но в дальнейшем, директива комиссии EC, может быть с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на производителей и рынок светильников с ЛЛ и в нашей стране. В связи с сокращением объемов применения электромагнитных ПРА в ближайшие годы неизбежно расширится «ниша» для развития рынка ЭПРА. Воспользовавшись этой ситуацией, ряд фирм начал производить так называемые «дешевые ЭПРА нового стандарта», вводя в заблуждение неосведомленных потребителей. Эти аппараты, уже появившиеся на рынке, значительно уступают по качеству ЭПРА ведущих специализированных изготовителей, хорошо известных на мировом рынке, например, производителей из Испании. Нужно ясно представлять себе, что цена ЭПРА может быть резко уменьшена только за счет снижения надежности и потери ряда свойств и функций:

  1. Срок службы «дешевых» ЭПРА (25-30 тыс. часов) примерно в 2 раза меньше, чем у качественных аппаратов.
  2. Схема «дешевых» ЭПРА не обеспечивает предварительный прогрев электродов ЛЛ в пусковой период. «Холодное» зажигание ламп сокращает их нормированный срок службы, особенно при значительном числе циклов «вкл. — выкл.».
  3. «Дешевые» ЭПРА лишены такой важной функции, как автоматическая подрегулировка выходной мощности ЛЛ при колебаниях сетевого напряжения. (Качественные ЭПРА обеспечивают неизменный световой поток ламп в диапазоне колебаний напряжения питания от 200 до 250 В).
  4. Автоматическое отключение ЛЛ в конце срока их службы «дешевыми» ЭПРА не гарантируется.
  5. В противоположность стандартным качественным ЭПРА «дешевые» аппараты могут питаться только переменным током.

Выводы из изложенного выше однозначны: применение «дешевых» ЭПРА приводит к повышению эксплутационных расходов из-за меньшей надежности аппаратов и сокращения срока службы ЛЛ и поэтому не сулит потребителю ничего, кроме экономических убытков.

Пускорегулирующий аппарат — светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание разрядной лампы, от электрической сети, обеспечивающее необходимые режимы зажигания, разгорания и работы лампы и конструктивно оформленное в виде единого аппарата или нескольких отдельных блоков.

Пускорегулирующий аппарат обеспечивает:
1) зажигание разрядной лампы, т. е. пробой межэлектродного промежутка и формирование в нем требуемого вида разряда. Указанная функция обычно выполняется зажигающим устройством, которое часто является составным элементом ПРА. Для надежного зажигания лампы ПРА должен иметь определенные выходные параметры в режиме холостого хода, т. е. в режиме работы схемы включения при не горящей лампе. К ним относятся форма, значение напряжения, подаваемого на электроды лампы в период её пуска, а при необходимости значение тока предварительного подогрева электродов и др.
2) разгорание разрядной лампы, т. е. процесс установления рабочих параметров лампы после ее зажигания. Продолжительность разгорания лампы, а также характер изменения тока в ней в течение этого процесса зависят не только от газового наполнения лампы и соотношения температур ее колбы в холодном и рабочем состоянии, но и от типа и параметров ПРА.
3) устойчивость режима работы разрядной лампы в контуре, заключающуюся в способности контура автоматически восстанавливать исходное значение тока при его флюктуационных изменениях. Наличие данной функции у ПРА, которая выполняется с помощью токоограничивающих элементов (стабилизаторов тока), связано со спецификой статических вольт — амперных характеристик ламп (ВАХ). Обеспечить устойчивый режим работы от источника напряжения без токоограничивающих элементов-балластов принципиально невозможно для разрядных ламп, имеющих падающие ВАХ. Для ламп с возрастающими ВАХ устойчивая работа от сети возможна и без балласта.
Наибольшее распространение в цепях переменного тока нашёл индуктивный балласт — дроссель. Дроссель в общем случае представляет собой обмотку, намотанную на сердечник из ферромагнитного материала — листовой электротехнической стали.

Электрический конденсатор обладает электрической ёмкостью, то есть способностью накапливать (заряжаться) и хранить электрический заряд. Конденсаторы постоянной ёмкости состоят из двух или нескольких пластин, называемых обкладками, отделённых друг от друга изоляционным материалом — диэлектриком. Пластины — обкладки конденсатора могут быть металлическими (из фольги) или иметь металлизированные покрытия, а диэлектриком могут служить воздух, слюда, лак, бумага. Чем больше площадь пластин конденсатора и меньше расстояние между ними, тем больше ёмкость конденсатора, тем больше электрических зарядов он накапливает.

Катушка индуктивности — катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой электрической ёмкости и малом активном сопротивлении. Один из основных элементов электрических фильтров, колебательных контуров, электрических источников электрического тока и д.р.

Резистор — устройство на основе проводника с нормированным постоянным или регулируемым активным сопротивлением, используемое в электрических цепях для обеспечения требуемого распределения токов и напряжений между участками цепи.

Трансформатор — устройство для преобразования переменного напряжения по величине. Состоит из одной первичной обмотки и одной или нескольких вторичных и ферромагнитного сердечника (магнитопровода). Основные типы трансформаторов: силовые (повышающие или понижающие сетевое напряжение), используемые в электрических сетях, радиотехнических устройствах, системах автоматики и д.р.; измерительные, предназначенные главным образом для определения больших напряжений и токов.

Поделись статьей:

Разновидности и принцип функционирования

Главная функция ЭПРА заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. По-другому электронный балласт для газоразрядных ламп называется еще и высокочастотным инвертором. Один из плюсов таких приборов – компактность и, соответственно, небольшой вес, что дополнительно упрощает работу люминесцентных источников света. А еще ЭПРА не создает шум при работе.

Балласт электронного типа после подключения к источнику питания обеспечивает выпрямление тока и подогрев электродов. Чтобы люминесцентная лампа зажглась, подается напряжение определенной величины. Настройка тока происходит в автоматическом режиме, что реализуется посредством специального регулятора.

Такая возможность исключает вероятность появления мерцания. Последний этап – происходит высоковольтный импульс. Поджиг люминесцентной лампы осуществляется за 1,7 с. Если при запуске источника света имеет место сбой, тело накала моментально выходит из строя (перегорает). Тогда можно попытаться сделать ремонт своими руками, для чего требуется вскрыть корпус. Схема электронного балласта выглядит так:

Основные элементы ЭПРА люминесцентной лампы: фильтры; непосредственно сам выпрямитель; преобразователь; дроссель. Схема обеспечивает еще и защиту от скачков напряжения питающего источника, что исключает необходимость ремонта по данной причине. А, кроме того, балласт для газоразрядных ламп реализует функцию коррекции коэффициента мощности.

По целевому назначению встречаются следующие виды ЭПРА:

  • для линейных ламп;
  • балласт, встроенный в конструкцию компактных люминесцентных источников света.

ЭПРА для люминесцентных ламп подразделяются на группы, отличные по функциональности: аналоговые; цифровые; стандартные.

Схема подключения, запуск

Пускорегулирующий аппарат подключается с одной стороны к источнику питания, с другой – к осветительному элементу. Нужно предусмотреть возможность установки и крепления ЭПРА. Подключение производится в соответствии с полярностью проводов. Если планируется установить две лампы через ПРА, используется вариант параллельного соединения.

Схема будет выглядеть следующим образом:

Группа газоразрядных люминесцентных ламп не может нормально работать без пускорегулирующего аппарата. Его электронный вариант конструкции обеспечивает мягкий, но одновременно с тем и практически мгновенный запуск источника света, что дополнительно продлевает срок его службы.

Поджиг и поддержание функционирования лампы осуществляется в три этапа: прогрев электродов, появление излучения в результате высоковольтного импульса, поддержание горения осуществляется посредством постоянной подачи напряжения небольшой величины.

Определение поломки и ремонтные работы

Если наблюдаются проблемы в работе газоразрядных ламп (мерцание, отсутствие свечения), можно самостоятельно сделать ремонт. Но сначала необходимо понять, в чем заключается проблема: в балласте или осветительном элементе. Чтобы проверить работоспособность ЭПРА, из светильников удаляется линейная лампочка, электроды замыкаются, и подсоединяется обычная лампа накаливания. Если она загорелась, проблема не в пускорегулирующем аппарате.

В противном же случае нужно искать причину поломки внутри балласта. Чтобы определить неисправность люминесцентных светильников, необходимо «прозвонить» все элементы по очереди. Начинать следует с предохранителя. Если один из узлов схемы вышел из строя, необходимо заменить его аналогом. Параметры можно увидеть на сгоревшем элементе. Ремонт балласта для газоразрядных ламп предполагает необходимость использования навыков владения паяльником.

Если с предохранителем все в порядке, далее следует проверить на исправность конденсатор и диоды, которые установлены в непосредственной близости к нему. Напряжение конденсатора не должно быть ниже определенного порога (для разных элементов эта величина разнится). Если все элементы ПРА в рабочем состоянии, без видимых повреждений и прозвон также ничего не дал, осталось проверить обмотку дросселя.

В некоторых случаях проще купить новую лампу. Это целесообразно сделать в случае, когда стоимость отдельных элементов выше ожидаемого предела или при отсутствии достаточных навыков в процессе пайки.

Ремонт компактных люминесцентных ламп выполняется по сходному принципу: сначала разбирается корпус; проверяются нити накала, определяется причина поломки на плате ПРА. Часто встречаются ситуации, когда балласт полностью исправен, а нити накаливания перегорели. Починку лампы в этом случае произвести сложно. Если в доме имеется еще один сломанный источник света сходной модели, но с неповрежденным телом накала, можно совместить два изделия в одно.

Таким образом, ЭПРА представляет группу усовершенствованных аппаратов, обеспечивающих эффективную работу люминесцентных ламп. Если было замечено мерцание источника света или он и вовсе не включается, проверка балласта и его последующий ремонт позволят продлить срок службы лампочки.

Люминесцентные лампы напрямую от сети в 220 вольт не работают. Им необходим специальный переходник, который будет стабилизировать напряжение и сглаживать пульсацию тока. Этот прибор носит название пускорегулирующая аппаратура (ПРА), состоящая из дросселя, с помощью которого сглаживается пульсация, стартер, используемый как пускатель, и конденсатор для стабилизации напряжения. Правда, ПРА в этом виде – это старый блок, который постепенно выводится из оборота. Все дело в том, что ему на смену пришла новая модель – ЭПРА, то есть, тот же пускорегулирующий аппарат, только электронного типа. Итак, давайте разберемся в ЭПРА – что это такое, его схема и основные составляющие.

Схема устройства

Начнем с того, что люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света, которые работают по следующей технологии. В стеклянной колбе находятся пары ртути, в которые подается электрический разряд. Он-то и образует ультрафиолетовое свечение. На саму колбу изнутри нанесен слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи в видимый глазами свет. Внутри лампы всегда находится отрицательное сопротивление, вот почему они не могут работать от сети в 220 вольт.

Но тут необходимо выполнить два основных условия:

  1. Разогреть две нитки накала.
  2. Создать большое напряжение до 600 вольт.

Внимание! Величина напряжения прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. То есть, для коротких светильников мощностью 18 Вт оно меньше, для длинных мощностью выше 36 Вт больше.

Теперь сама схема ЭПРА.

Начнем с того, что люминесцентные лампы, к примеру, ЛВО 4×18, со старым блоком всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на нее ток частотой колебания более 20 кГц. Для этого придется повысить коэффициент мощности источника света. Поэтому реактивный ток должен возвращаться в специальный накопитель промежуточного типа, а не в сеть. Кстати, накопитель с сетью никак не связан, но именно он питает лампу, если случиться сетевой переход напряжения через ноль.

Как работает

Итак, сетевое напряжение в 220 вольт (оно переменное) преобразуется в постоянное с показателем 260-270 вольт. Сглаживание производится с помощью электролитического конденсатора С1.

После чего постоянное напряжение необходимо перевести в высокочастотное напряжение до 38 кГц. За это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа. В состав последнего входят два активных элемента, которые собой представляют два высоковольтных транзистора (биполярных). Их обычно называют ключами. Именно возможность перевода постоянного напряжения в высокочастотное дает возможность уменьшить габариты ЭПРА.

Электронный пускорегулирующий аппарат

В схеме устройства (балласта) также присутствует трансформатор. Он является одновременно и управляющим элементом преобразователя, и нагрузкой для него. Этот трансформатор имеет три обмотки:

  • Одна из них рабочая, в которой всего лишь два витка. Через нее происходит нагрузка на цепь.
  • Две – управляющие. В каждой по четыре витка.

Особую роль во всей этой электрической схеме играет динистор симметричного типа. В схеме он обозначен, как DB3. Так вот этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Как только напряжение в соединениях его подключения превышает допустимый порог, он открывается и подает импульс на транзистор. После чего происходит запуск преобразователя в целом.

Далее происходит следующее:

  • С управляющих обмоток трансформатора импульсы поступают на транзисторные ключи. Эти импульсы являются противофазными. Кстати, открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей тоже.
  • Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентную лампу через последовательно установленные элементы: первая и вторая нить накала.

Внимание! Емкость и индуктивность в электрической цепи подбираются таким образом, чтобы в ней возникал резонанс напряжений. Но при этом частота преобразователя должна быть неизменной.

Обратите внимание, что на конденсаторе С5 будет происходить самое большое падение напряжения. Именно этот элемент и зажигает люминесцентную лампу. То есть, получается так, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а напряжение на конденсаторе С5 (оно большое) зажигает источник света.

По сути, светящаяся лампа должна снизить свое сопротивление. Так оно и есть, но снижение происходит незначительно, поэтому резонансное напряжение все еще присутствует в цепи. Это и есть причина, по которой лампа продолжает светиться. Хотя дроссель L1 создает ограничения тока на показатель разницы сопротивлений.

Преобразователь продолжает после запуска работать в автоматическом режиме. При этом его частота не меняется, то есть, идентична частоте запуска. Кстати, сам запуск длится меньше одной секунды.

Тестирование

Перед тем как запустить ЭПРА в производство проводились всевозможные тесты, которые показатели, что встроенный люминесцентный светильник может работать в достаточно широком диапазоне подаваемых на него напряжений. Диапазон составил 100-220 вольт. При этом оказалось, что частота преобразователя изменяется в следующей последовательности:

  • При 220 вольт она составила 38 кГц.
  • При 100 вольтах 56 кГц.

Но необходимо отметить, что при снижении напряжения до 100 вольт яркость свечения источника света явно уменьшилась. И еще один момент. На люминесцентный светильник всегда подается ток переменного типа. Это создает условия его равномерного износа. А точнее сказать, износа его нитей накаливания. То есть, увеличивается срок эксплуатации самой лампы. При тестировании лампы постоянным током, срок ее службы снизился в два раза.

Причины неисправностей

Итак, по каким причинам люминесцентная лампа может не гореть?

  • Трещины в местах пайки на плате. Все дело в том, что при включении светильника плата начинает нагреваться. После того как он будет включен, происходит остывание блока ЭПРА. Перепады температуре негативно влияют на места пайки, поэтому появляется вероятность обрыва схемы. Исправить неполадку можно пайкой обрыва или даже обычной его чисткой.
  • Если произошел обрыв нити накаливания, то сам блок ЭПРА остается в исправном состоянии. Так что эту проблему можно решить просто – заменить сгоревшую лампу новой.
  • Скачки напряжения являются основной причиной выхода из строя элементов электронного ПРА. Чаще всего выходит из строя транзистор. Производители пускорегулирующей аппаратуры не стали усложнять схему, поэтому варисторов в ней нет, который бы и отвечали за скачки. Кстати, и установленный в цепь предохранитель также от скачков напряжения не спасает. Он срабатывает лишь в том случае, если один из элементов схемы будет пробит. Поэтому совет – скачки напряжения обычно присутствуют в непогоду, поэтому не стоит включать люминесцентную лампу, когда за окном сильный дождь или ветер.
  • Неправильно проведена схема подключения аппарата к лампам.

В настоящее время ЭПРА устанавливаются не только с газоразрядными источниками света, но и с галогенными и светодиодными лампами. При этом нельзя использовать один аппарат, предназначенный для одного вида ламп, к другой лампе. Во-первых, не подойдут по параметрам. Во-вторых, у них разные схемы.

При выборе ЭПРА необходимо учитывать мощность лампы, в которую он будет устанавливаться.

Оптимальный вариант модели – это аппараты с защитой от нестандартных режимов работы источника света и от деактивации их.

Обязательно обратите внимание на позицию в паспорте или инструкции, где указано, в каких погодных климатических условиях электронный ПРА может работать. Это влияет и на качество эксплуатации, и на срок службы.

Подключение

И последнее – это схема подключения. В принципе, ничего сложного. Обычно производитель прямо на коробке указывает эту самую схему подключения, где точно по клеммам указаны и номера, и контур подключения. Обычно для вводного контура – три клеммы: ноль, фаза и заземление. Для выходного на лампы – по две клеммы, то есть попарно, на каждую лампу.

Лампы дневного света (ЛДС) в виде длинной трубки давно применяются как в быту, так и в офисах. Главное их преимущество, по сравнению с лампами накаливания, – большая светоотдача, долговечность и экономия электроэнергии.

В старых светильниках применяли тяжелые дроссели и стартеры, они долго и с миганием зажигали лампы, работали ненадежно, гудели, а лампы мигали. На смену им пришли электронные балласты. Они легче по весу, мгновенно зажигают лампу, не гудят, работают в широком диапазоне питающих напряжений, не мигают, так как работают на больших частотах, и по стоимости приблизились к светильникам с тяжелыми дросселями.

Фото. Внешний вид светильника

Внешний вид такого светильника китайского производства типа DL-3011 для ЛДС мощностью 36 Вт показан на фото. Его номинальное питающее напряжение 220…240 В/50 Гц, но при испытаниях показал работоспособность и в диапазоне напряжений 100…240 B. Сам электронный блок питания (балласт) помещается внутри светильника в пластмассовой коробке. Он смонтирован на монтажной плате размерами 107х27 мм (рис.1 ).

Рис 1. Электронный ПРА

Принципиальная схема ЭПРА нарисована по монтажной плате и показана на рис.2 Все элементы на ней обозначены так же, как и на монтажной плате.

Рис 2. Принципиальная схема ЭПРА

Вначале вспомним принцип зажигания люминесцентных ламп, в том числе и при применении электронных балластов. Для этого необходимо выполнить два условия: первое – разогреть обе ее нити накала, второе – приложить большое (около 600 В) напряжение. Величина напряжения зажигания прямо пропорциональна длине стеклянной люминесцентной лампы, т.е. для коротких (18 Вт) ламп оно меньше, а для длинных (36…40 Вт) ламп – больше.

Работа электронного балласта

Вначале сетевое напряжение выпрямляется до постоянного напряжения 260…270 В (измерено на работающем преобразователе при напряжении сети

220 В) и сглаживается электролитическим конденсатором С1 (15 мкФ/400 В).

Далее двухтактный полумостовой преобразователь, активными элементами которого являются два биполярных высоковольтных транзистора структуры n-p-n (MJE13005), называемыми ключами (рис.2 ), преобразует постоянное напряжение 260…270 В в высокочастотное напряжение частотой 38 кГц, что позволяет значительно уменьшить габариты и вес балласта. Нагрузкой и одновременно управляющим элементом преобразователя является трансформатор (обозначен на схеме как TU38Q2) со своими тремя обмотками, из них две – управляющие обмотки (каждая по 4 витка) и одна – рабочая, состоящая из двух витков (рис.2 см. прикрепленные данные). Цепь с рабочей обмоткой создает нагрузку на преобразователь.

Первоначальный запуск преобразователя обеспечивает симметричный динистор, обозначенный в схеме DB3. Он открывается, когда после включения электросети напряжение в точках его подключения превысит порог срабатывания. При открытии динистор подает импульс на базу транзистора, после чего преобразователь запускается.

Транзисторные ключи открываются противофазно от импульсов с управляющих обмоток. Для этого обмотки включены в базы транзисторов противофазно (на рис.2 начало обмоток обозначены точками). Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, в том числе и в рабочей обмотке (2 витка). Переменное напряжение с рабочей обмотки L1 подается на люминесцентную лампу через последовательную цепь, состоящую из обмотки L1, первой нити накала лампы, С5 (4700 пФ/1200 В), второй нити накала лампы, С4 (100 нФ/400 В). Величины индуктивностей и емкостей в этой цепи подобраны так, что в ней возникает резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя.

На конденсаторе С5 (470 пФ/1200 В), включенном в резонансную цепь (к лампе), происходит самое большее падение напряжение (так как у С5 самое большое реактивное сопротивление из всех элементов контура), оно зажигает лампу.

Следовательно, максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе ее нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе С5 зажигает лампу.

Зажженная лампа хотя и уменьшает свое сопротивление, но, как показали измерения, переменное напряжение на ней (и на конденсаторе С5) составляет около 295 В, а на дросселе L1 – около 325 В. Т.е. резонанс напряжений в цепи продолжается, из-за чего уже зажженная лампа и продолжает гореть. Дроссель L1 своей индуктивностью ограничивает ток в зажженной лампе, так как ее сопротивление после зажигания уменьшается. После зажигания лампы преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя свою частоту с момента запуска. Весь этот процесс зажигания длится менее 1 с.

При испытаниях светильник сохранял работоспособность в диапазоне питающего напряжения переменного тока от 220 В до 100 B, при этом частота преобразования увеличивалась с 38 кГц до 56 кГц, но яркость свечения лампы при напряжении 100 B заметно уменьшилась.

Следует отметить, что на люминесцентную лампу все время подается переменное напряжение, так как это обеспечивает равномерный износ эмиссионных способностей нитей накаливания и этим увеличивает срок службы лампы. При питании лампы постоянным током срок ее службы уменьшается на 50%.

Детали электронного балласта

Типы радиоэлементов указаны в принципиальной схеме (рис.2 см. прикрепленные данные). В состав устройства входят:

  1. Т1, Т2 – транзисторные ключи MJE13005 китайского производства (аналог КТ8164А), структуры n-p-n, в корпусе TO-220 (400 В/4 A, в импульсе 8 А). Их можно заменить КТ872А (1500 В/8 A, корпус Т26а). Цоколевка MJE13005 показана на рис.2 (см. прикрепленные данные). При установке новых транзисторов всегда определяйте правильность выводов БКЭ, так как в аналогах она может не совпадать.
  2. Трансформатор TU38Q2 с ферритовым кольцом, размер которого 11х6х4,5, его вероятная магнитная проницаемость около 2000. Трансформатор имеет 3 обмотки, две из них (управляющие) содержат по 4 витка и одна (рабочая) – 2 витка.
  3. Диоды D1–D7 типа 1N4007 (1000 В/1 А). D1–D4 – выпрямительный мост, D6, D7 – демпферные диоды, а диод D5 разделяет источники питания.
  4. Цепочка R1C2 обеспечивает задержку пуска преобразователя с целью его «мягкого» пуска и не допущения большого пускового тока.
  5. Симметричный динистор типа DВ3 (Uзс.max =32 B; Uос =5 В; Uнеотп.и.max =5 B) обеспечивает первоначальный запуск преобразователя.
  6. R3, R4 – ограничивающие резисторы в цепи эмиттера транзисторов. При экстремальных условиях сгорают, защищая более дорогие транзисторы.
  7. R5, R6 – гасящие резисторы в цепи базы транзисторов.
  8. D6, С3, R2 – демпферная цепочка, препятствующая выбросам напряжения на ключе в момент его запирания, демпферную функцию выполняет и диод D7, но на втором ключе. Кроме того, С3 уменьшает частоту преобразования.
  9. Дроссель L1 состоит из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых половинок. L1 участвует в резонансе напряжений (совместно с С5 и С4) для обеспечения зажигания лампы и поддержки ее в рабочем состоянии, а также ограничивает ток в светящейся лампе.
  10. С5 (4700 пФ/1200 B), С4 (100 нФ/400 B) – конденсаторы в цепи люминесцентной лампы, участвующие в ее зажигании (через резонанс напряжений), а после зажигания поддерживают ее в рабочем (светящемся) режиме. Максимально допустимое напряжения конденсатора С5=1200 В, такая величина подобрана неслучайно. При зажигании напряжение на С5 может превышать 600…700 В, и конденсатор должен выдержать его.
  11. Конденсаторы 22 нФ/100 В (на схеме производители их не обозначили) предназначены для уменьшения частоты работы преобразователя. Напомним, что она равна 38 кГц при номинальном питающем напряжении.
  12. С1 (15 мкФ/400 В) – единственный оксидный конденсатор в балласте, выполняющий функцию сглаживания выпрямленного напряжения питающей электросети.
  13. F1 – мини-предохранитель в стеклянном корпусе номиналом 1 А.

При ремонте платы под напряжением будьте осторожны, так как ее радиоэлементы находятся под фазным напряжением.

Перегорание (обрыв) накальных спиралей люминесцентной лампы, при этом блок питания остается исправным. Это типичная неисправность. Устраняется она простой заменой стеклянной лампы, которая продается в любом магазине электротоваров и стоит около 1,5 USD. Применять можно лампы мощностью 36 и 40 Вт.

Трещины в пайке монтажной платы

Причины их появления: периодическое нагревание и последующее, после выключения, остывание места пайки, а также низкокачественная пайка платы изготовителем. Нагреваются места пайки от элементов, которые греются, – это транзисторные ключи. Такие трещины могут проявиться после нескольких лет эксплуатации, т.е. после многократного нагревания и остывания места пайки. Устраняется неисправность повторной пайкой трещины. Иногда необходимо предварительно зачистить место пайки.

Повреждение отдельных радиоэлементов

Отдельные радиоэлементы могут повредиться от скачков напряжения в электросети. В первую очередь, это транзисторы MJE13005. Производители не предусмотрели защиты схемы от всплесков напряжений, например, варисторами. Скачки напряжений часто имеют место в сельских электросетях во время сильных ветров и молний, поэтому во время таких атмосферных явлений светильник лучше не включать. Имеющийся в схеме предохранитель (1А) не защитит радиоэлементы от скачков напряжений, а лишь при пробое радиоэлементов.

Электронный балласт для ламп EB-2×36. Ремонт EB-2×36

Установи приложение Aliexpress на телефон! Через приложение товары дешевле.

Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

В данной статье описывается ремонт Электронного балласта EB-2×36 для люминесцентных ламп (Electronic Ballast EB-2×36).

Конечно вещь не такая дорогая чтобы отдавать её в ремонт, стоимость самого дешевого варианта примерно 350-400 рублей, но когда выходят из строя их пачками начинаешь задумываться о её ремонте. Поэтому есть смысл купить вещь немного по дороже 500-700 рублей.

Поступил балласт с неисправностью не включения ламп дневного света (люминесцентных ламп) установленных в плафоне две штуки по 36Вт каждая.

При тщательном визуальном осмотре горелых элементов не выявлено. Началась тотальная проверка ключевых элементов, в первую очередь это полупроводники (транзисторы и диоды).

Сразу скажу, что это не 100% схема данного электронного балласта, но схема очень похоже.

Symbol Parameter Value Unit

VCEV — Collector-Emitter Voltage 700 V

VCEO — Collector-Emitter Voltage (IB = 0) 400 V

VEBO — Emitter-Base Voltage (IC = 0) 9 V

IC — Collector Current 4 A

ICM — Collector Peak Current 8 A

IB — Base Current 2 A

IBM — Base Peak Current 4 A

Ptot — Total Power Dissipation at Tcase ≤ 25 o C 75 W

Tstg — Storage Temperature -65 to +150 o C

Tj — Max. Operating Junction Temperature 150 o C

В схеме эти транзисторы прозваниваются в короткую между базой и эмиттером, показывая несколько Ом. Это вызвано включение в схему элементов с низкоомным содержанием. Но для проверки всё равно были выпаены и проверены заново. Транзисторы MJE13005 оказались полностью исправные.

При последующем поиске неисправности удалось обнаружить неисправный элемент, им оказался динистор DB3. Проверить с помощью тестера его не реально. На его корпусе с помощью лупы была обнаружена небольшая трещина.

Стоимость DB3 примерно 15-20 руб.


Динистор Db3

<<< Схемы электрические 5

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *