ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов – электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов – это выводы спирали.

Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

1. Разогреть спирали;

2. Сформировать зажигающий импульс;

3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют “энергосберегающими”, имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто – балластом.

Различают два вида балласта:

1. Электромагнитный (ЭмПРА) – состоит из дросселя и стартера. Его преимущества – простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

2. Электронные (ЭПРА) – современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

Схема ЭПРА

Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

4. Разжигающей силовой LC-цепи.

Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор – это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно – это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна – рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

А это плата от энергосберегающей лампы:

Заключение

Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Что такое ЭПРА и для чего он нужен

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. ЭПРА выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одной или нескольких ламп. 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 дневных люминесцентных ламп 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 для одной лампы дневного света схема выглядит так:

Т.е. схема состоит всего из двух компонентов: люминесцентной лампы и электронного пускателя. С точки зрения электрика это намного проще классической схемы светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы ЭПРА подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации.

Схема подключения для двух ламп – аналогична.

В ней отсутствуют дополнительные элементы, схема дополнена разве что второй лампой, выводы которой подключены напрямую к электронному блоку.

Схемы 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 схема работает 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 люминесцентной лампы 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 ЭПРА 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 таких устройств велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентной лампы.

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 люминесцентной лампой.

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

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

ЭПРА – что это такое, и как работает

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.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

По сути, ЭПРА – это электронное плато, небольшого размера, в состав которого входит несколько специальных электронных элемента. Компактность конструкции дает возможность установить плато в светильник вместо дросселя, стартера и конденсатора, которые все вместе занимают больше места, чем ЭПРА. При этом схема подключения достаточно проста. О ней чуть ниже.

Преимущества

Люминесцентная лампа с ЭПРА включается быстро, но плавно.
Она не моргает и не шумит.
Коэффициент мощности – 0,95.
Новый блок практически не греется по сравнению с устаревшим, а это прямая экономия электрического тока до 22%.
Новый пусковой блок снабжен несколькими видами защиты лампы, что повышает ее пожарную безопасность, безопасность эксплуатации, а также продлевает в несколько раз срок службы.
Обеспечение плавного свечения, без мерцания.

Внутреннее устройство ЭПРА

Внимание! Современные правила охраны труда предписывают использовать в рабочих помещениях люминесцентные лампы, снабженные именно этой новой аппаратурой.

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:

Разогреть две нитки накала.
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.

Это интересно

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.

Как устроены и работают пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп

Класс газоразрядных источников света, к которому относятся люминесцентные лампы, требует использования специальной аппаратуры, осуществляющей прохождение дугового разряда внутри стеклянного герметичного корпуса.

Устройство и принцип работы люминесцентной лампы

Ее форма изготавливается в виде трубки. Она может быть прямой, изогнутой или закрученной.

Поверхность стеклянной колбы внутри покрыта слоем люминофора, а на ее концах расположены вольфрамовые нити накала. Внутренний объем герметичен, заполнен инертным газом невысокого давления с парами ртути.

Свечение люминесцентной лампы происходит за счет создания и поддержания разряда электрической дуги в инертном газе между нитями накала, которые работают по принципу термоэлектронной эмиссии. Для ее протекания через вольфрамовую проволоку пропускается электрический ток, обеспечивающий нагрев металла.

Одновременно межу нитями накала прикладывается высокая разность потенциалов, обеспечивающая энергию протекания электрической дуги между ними. Пары ртути улучшают путь тока для нее в среде инертного газа. Слой люминофора преобразовывает оптические характеристики потока исходящих световых лучей.

Обеспечением прохождения электротехнических процессов внутри люминесцентной лампы занимается пускорегулирующая аппаратура . Ее сокращенно называют аббревиатурой ПРА.

Типы пускорегулирующих аппаратов

В зависимости от используемой элементной базы устройства ПРА могут быть выполнены двумя способами:

1. электромагнитной конструкцией;

2. электронным блоком.

Первые модели люминесцентных ламп работали исключительно за счет первого метода. Для этого применялись:

Электронные блоки появились не так давно. Их стали выпускать после массового, бурного развития предприятий, производящих современный ассортимент электронной базы на основе микропроцессорных технологий.

Электромагнитные пускорегулирующие аппараты

Принцип работы люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА (ЭМПРА)

Стартерная схема запуска с подключением электромагнитного дросселя считается традиционной, классической. Благодаря относительной простоте и дешевизне она остается популярной, продолжает массово использоваться в схемах освещения.

После подачи сетевого питания на лампу напряжение через обмотку дросселя и вольфрамовые нити накала подводится к электродам стартера. Он создан в виде малогабаритной газоразрядной лампы.

Поступившее на ее электроды напряжение сети вызывает между ними тлеющий разряд, формирующий свечение инертного газа и нагрев его среды. Находящийся рядом биметаллический контакт воспринимает его, изгибается. изменяя свою форму, и замыкает промежуток между электродами.

В цепи электрической схемы образуется замкнутый контур и по нему начинает течь ток, нагревая нити накала люминесцентной лампы. Вокруг них образуется термоэлектронная эмиссия. Одновременно происходит разогрев паров ртути, находящихся внутри колбы.

Образовавшийся электрический ток примерно наполовину снижает напряжение, приложенное от сети на электроды стартера. Тлеющий между ними разряд снижается, а температура падает. Биметаллическая пластина уменьшает свой изгиб, разъединяя цепь между электродами. Ток через них прерывается, а внутри дросселя создается ЭДС самоиндукции. Она мгновенно создает кратковременный разряд в подключенной к ней схеме: между нитями накала люминесцентной лампы.

Его величина достигает нескольких киловольт. Ее хватает для создания пробоя среды инертного газа с подогретыми парами ртути и разогретыми нитями накала до состояния термоэлектронной эмиссии. Между концами лампы возникает электрическая дуга, являющаяся источником света.

В то же время величины напряжения на контактах стартера не хватает для пробоя его инертного слоя и повторного замыкания электродов биметаллической пластины. Они так и остаются в разомкнутом состоянии. Стартер в дальнейшей схеме работы участие не принимает.

После запуска свечения ток в цепи необходимо ограничивать. Иначе возможно перегорание элементов схемы. Эта функция тоже возложена на дроссель. Его индуктивное сопротивление ограничивает возрастание тока, предотвращает выход лампы из строя.

Схемы подключения электромагнитных ПРА

На основе изложенного выше принципа работы люминесцентных ламп для них создаются различные схемы подключения через пускорегулирующую аппаратуру.

Самой простой является включение дросселя и стартера на одну лампу.

При таком способе в схеме питания возникает дополнительное индуктивное сопротивление. Чтобы уменьшить реактивные потери мощности от его действия используют компенсацию за счет включения на входе схемы конденстора, сдвигающего угол вектора тока в противовположную сторону.

Если мощность дросселя позволяет использовать его для работы нескольких люминесцентных ламп, последние собирают в последовательные цепочки, а для запуска каждой используют индивидуальные стартеры.

Когда требуется компенсировать действие индуктивного сопротивления, то применяют тот же прием, что и раньше: подключают компенсационный конденсатор.

Вместо дросселя можно использовать в схеме автотрансформатор, который обладает тем же индуктивным сопротивлением и позволяет регулировать величину выходного напряжения. Компенсацию потерь активной мощности на реактивной составляющей осуществляют подключением конденсатора.

Автотрансформатор может использоваться для освещения несколькими лампами, подключаемыми по последовательной схеме.

При этом важно создавать резерв его мощности для обеспечения надежной работы.

Недостатки эксплуатации электромагнитных ПРА

Габариты дросселя требуют создания отдельного корпуса для пускорегулирующей аппаратуры, занимающего определенное пространство. При этом он издает хоть и небольшой, но посторонний шум.

Конструкция стартера не отличается надежностью. Периодически лампы гаснут из-за его неисправностей. При отказе стартера происходит фальстарт, когда можно визуально наблюдать несколько вспышек до начала стабильного горения. Это явление влияет на ресурс нитей накала.

Электромагнитные ПРА создают относительно высокие потери энергии, снижают КПД.

Умножители напряжения в схемах запуска люминесцентных ламп

Эта схема часто встречается в любительских разработках и не используется в промышленных образцах, хотя не требует сложной элементной базы, проста в изготовлении, работоспособна.

Принцип ее работы заключается в ступенчатом увеличении питающего напряжения сети до значительно бо́льших значений, вызывающих пробой изоляции среды инертного газа с парами ртути без их разогрева и обеспечения термоэлектронной эмиссии нитей накала.

Такое подключение позволяет использовать даже баллоны ламп с перегоревшими нитями накала. Для этого в их схеме с обеих сторон колбы просто шунтируют внешними перемычками.

Подобные схемы обладают повышенной опасностью к поражению человека электрическим током. Ее источником является выходящее с умножителя напряжение, которое можно довести до киловольта и больше.

Мы не рекомендуем эту схему к использованию и публикуем ее для разъяснения опасности создаваемых ею рисков. Заостряем на этом вопросе ваше внимание специально: сами не применяйте этот способ и предупреждайте своих коллег об этом главном недостатке.

Электронные пускорегулирующие аппараты

Особенности работы люминесцентной лампы с электронным ПРА (ЭПРА)

Все физические законы, происходящие внутри стеклянной колбы с инертным газом и парами ртути для образования разряда дуги и свечения остались без изменений в конструкциях ламп, управляемых электронными пускорегулирующими устройствами.

Поэтому алгоритмы работы ЭПРА остались теми же, что и у их электромагнитных аналогов. Просто старая элементная база заменена современной.

Это обеспечило не только высокую надежность пускорегулирующей аппаратуры, но и ее маленькие габариты, позволяющие устанавливать ее в любом подходящем месте, даже внутри цоколя обычной лампочки Е27, разработанного еще Эдисоном для ламп накаливания.

По этому принципу работают малогабаритные энергосберегающие светильники с люминесцентной трубкой сложной закрученной формы, которые по габаритам не превышают лампы накаливания и создаются для подключения к сети 220 через старые патроны.

В большинстве случаев для электриков, занимающихся эксплуатацией люминесцентных ламп, достаточно представлять простую схему подключения, выполненную с большим упрощением из нескольких составных частей.

Из электронного блока ЭПРА для эксплуатации выделяются:

входная цепь, подключаемая к сети питания 220 вольт;

две выходных цепи №1 и №2, присоединяемые к соответствующим нитям накала.

Обычно электронный блок выполняется с высокой степенью надежности, длительным ресурсом. На практике чаще всего у энергосберегающих ламп при эксплуатации происходит разгерметизация корпуса колбы по разным причинам. Из него сразу уходит инертный газ и пары ртути. Такая лампа уже не загорится, а электронный блок у нее остается в исправном состоянии.

Его можно использовать повторно, подключить на колбу соответствующей мощности. Для этого:

цоколь лампы аккуратно разбирают;

из него извлекают электронный блок ЭПРА;

помечают пару проводов, задействованных в схеме питания;

маркируют проводники выходных цепей на нити накала.

Дальше остается только переподключить схему электронного блока на целую, исправную колбу. Она будет работать дальше.

Устройство электромагнитных ПРА

Конструктивно электронный блок состоит из нескольких частей:

фильтра, устраняющего и блокирующего электромагнитные помехи, поступающие из питающей сети в схему или создаваемые электронным блоком при работе;

выпрямителя синусоидальных колебаний;

схемы коррекции мощности;

электронного балласта (аналог дросселя).

Электрическая схема инвертора работает на мощных полевых транзисторах и создается по одному из типовых принципов: мостовой или полумостовой схеме их включения.

В первом случае работает четыре ключа в каждом плече моста. Такие инверторы создаются для преобразования больших мощностей у осветительных систем в сотни ватт. Полумостовая схема содержит всего два ключа, обладает меньшим КПД, используется чаще.

Обе схемы управляются от специального электронного блока — микродрайвера.

Как работает электронная ПРА

Для обеспечения надежного свечения люминесцентной лампы алгоритмы ЭПРА разбиты на 3 технологических этапа:

1. подготовительный, связанный с первоначальным нагревом электродов с целью увеличения термоэлектронный эмиссии;

2. поджигание дуги подачей импульса высоковольтного напряжения;

3. обеспечение стабильного протекания дугового разряда.

Такая технология позволяет быстро включать лампу в работу даже при отрицательной температуре, обеспечивает мягкий запуск и выдачу минимально необходимого напряжения между нитями накала для хорошего свечения дуги.

Одна из простых принципиальных схем подключения электронного ПРА к люминесцентной лампе показана ниже.

Диодный мост на входе выпрямляет переменное напряжение. Его пульсации сглаживаются конденсатором С2. После него работает двухтактный инвертор, включенный по полумостовой схеме.

В его состав входят 2 n-p-n транзистора, создающие колебания высокой частоты, которые управляющими сигналами подаются в противофазе на обмотки W1 и W2 трехобмоточного тороидального в/ч трансформатора L1. Его оставшаяся обмотка W3 выдает высокое резонансное напряжение на люминесцентную лампу.

Таким образом, при включении питания до начала зажигания лампы в резонансном контуре создается максимальный ток, который обеспечивает нагрев обеих нитей накала.

Параллельно лампе подключен конденсатор. На его обкладках создается большое резонансное напряжение. Оно запускает электрическую дугу в среде инертных газов. Под ее действием обкладки конденсатора закорачиваются и резонанс напряжений прерывается.

Однако свечение лампы не прекращается. Она продолжает работать автоматически за счет оставшейся доли приложенной энергии. Индуктивное сопротивление преобразователя регулирует ток, проходящий через лампу, поддерживает его в оптимальном диапазоне.

Электронный пускорегулирующий аппарат. Что нужно знать про ЭПРА?

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта Power Coup Electric. В сегодняшней статье мы расскажем вам про ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), так же познакомим вас со схемой данного устройства и рассмотрим основные п ричины его неисправностей .

Итак, потолочные и настенные светильники с люминесцентными лампами давно исправно служат в различных офисных, служебных и бытовых помещениях.

По виду, количеству устанавливаемых ламп и их мощности эти светильники отличаются широким разнообразием. Этим объясняется их широкая популярность. Но до относительно недавнего времени людям приходилось мириться с некоторыми их недостатками.

Дело в том, что люминесцентная лампа не может напрямую подключаться к сети, для работы ей нужны определенные условия подачи напряжения и контроль тока. Проблему эту решает пускорегулирующая аппаратура (ПРА) для люминесцентных ламп.

Прежде это был целый набор: стартер (биметаллический контакт для пуска лампы), дроссель (для сглаживания пульсаций тока) и конденсатор (для стабилизации напряжения). Вся эта аппаратура имела склонность сильно нагреваться, шуметь при работе и частенько выходить из строя, попутно портя лампы.

Люминесцентная лампа включенная с помощью дросселя и стартера

Недостатки эти удалось устранить, когда появился электронный пускорегулирующий аппарат – ЭПРА. Конструктивно ЭПРА представляет собой электронный блок на одной плате, который легко монтируется в составе светильника и не занимает много места. Лампы светильника подключаются к ЭПРА по простой и понятной схеме, прилагаемой к каждому блоку, а дроссель, стартер и конденсатор просто убираются.

Люминесцентные светильники, оснащенные ЭПРА, запускаются плавно и быстро, без неприятных морганий и шума. Кроме того, блок ЭПРА греется намного меньше, чем устаревшая пусковая аппаратура, а это ведет к экономии электроэнергии.

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)

В каждом блоке ЭПРА реализовано несколько видов защит для лампы, поэтому переживать за ее сохранность и пожарную безопасность уже не придется.

Электронный пускорегулирующий аппарат обеспечивает лампам светильника ровное и приятное глазу свечение. Кто был вынужден долго работать при свете люминесцентных светильников со старой пускорегулирующей аппаратурой, тот знает, насколько быстро устают глаза от их мерцающего света.

ЭПРА полностью устраняет эту проблему, ведь не зря современными требованиями правил охраны труда во всех офисных помещениях люминесцентные светильники предписано оснащать этим надежным электронным устройством.

Схема устройства

Но тут необходимо выполнить два основных условия:

Разогреть две нитки накала
Создать большое напряжение до 600 вольт

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 со старым блоком ПРА всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на лампу 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 электронный пускорегулирующий аппарат

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

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

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

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 температуры 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.

Это интересно

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

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

Подключение ЭПРА

Подключение люминесцентных ламп с дросселем

Как известно, люминесцентные лампы уже давно получили широкое распространение в самых различных областях применения.

Прогресс зашел настолько далеко, что даже в быту стало возможным использование этого осветительного элемента, хотя люминесцентные лампы, начавшие свою историю в нашей стране в 30-е гг ХХ века, ранее использовались исключительно в целях освещения зданий какого-либо специализированного назначения, в которых требовалось круглосуточное снабжение светом.

Естественно, что и на рынке осветительных элементов люминесцентные лампы представлены в великом множестве, разнообразие моделей способно удовлетворить практически любые эксплуатационные назначения.

Вместе с этим появились и самые разнообразные схемы подключения этого устройства, каждый из которых отличается своей спецификой и подходит для определенного типа ламп.

Этот процесс отличается куда большим числом нюансов и тонкостей, соответственно, и уровень сложности возрастает в разы.

И, что немало важно, от правильности подключения зависит то, насколько эффективной и долговечной будет ее работа. И конечно, необходимо предварительно ознакомиться с устройством этого светильника.

Особенности и тонкости при подключении люминесцентных ламп

Как известно, люминесцентные лампы относятся к числу газозарядных устройств. А любая лампа такого типа отличается, пожалуй, самым важным для внимания качеством: напрямую подключить такое изделие в сеть никак нельзя.

На вопрос, почему нельзя этого сделать, ответ имеется в двух вариантах:

в состоянии, так сказать, «покоя» лампы имеют довольно высокий показатель сопротивления, для запуска ее механизма в работу нужен импульс, который будет отличаться высоким показателем напряжения;

люминесцентная лампа, получив импульс и образовав в себе разряд, получает довольно высокий показатель дифференциального сопротивления, соответственно, при таких условиях нельзя обойтись без сопротивления, иначе лампа просто сгорит.

Для решения этой проблемы был введен в систему элемент – балласт.

На сегодняшний момент существуют две разновидности балластов. ЭмПРА и ЭПРА. Подключение с использованием каждого из вышеназванных элементов отличается своими тонкостями в работе.

Подключение люминесцентной лампы с использованием ЭмПРА: при помощи электронного дросселя

Аббревиатура ЭмПРА не слишком понятна пользователю, не отличающемуся широким диапазоном знаний в области электроники и электротехники. Тем не менее, расшифровывается она довольно просто.

ЭмПРА – это электромагнитный пускорегулирующий аппарат.

Он представляет собой катушку индуктивности, также известную как дроссель, обладающий индуктивным сопротивление. Сопротивление это должно быть в определенном размере.

Дроссель подключается с люминесцентной лампой последовательно, однако лампы тоже должны обладать определенной мощностью.

Далее требуется подключить стартер, делать это нужно тоже строго определенным способом: последовательно нитям накаливания.

Кстати, говоря о стартере, необходимо разъяснить, что именно представляет собой это устройство. Стартером называется неоновая лампа, оснащенная биметаллическими электродами, в сочетании с конденсатором.

После того, как все вышеуказанные элементы подключены, происходит определенный процесс: дроссель подвергается самоиндукции. В результате этого он формирует импульс, который отвечает за запуск, причем, величина его, как правило, не превышает 1 кВ.

Помимо этой функции дроссель еще и ограничивает ток, опираясь при этом на индуктивное сопротивление.

Если говорить о качественных характеристиках ЭмПРА, то здесь, пожалуй, можно выделить значительно число негативных сторон в то время, как положительных моментов наберется довольно мало.

ЭмПРА отличается довольно низким ценовым показателем, да и сама конструкция его довольно проста.

В перевес этому представлен ряд негативных сторон приобретения и использования этого балласта:

запуск осуществляется довольно долго;
дроссель, обязательно входящий в структуру ЭмПРА, потребляет сравнительно много электроэнергии;
коэффициент мощности очень низок, и для увеличения его требуется применение компенсирующих конденсаторов;
пластины воспроизводят гудение, отличающиеся низкой частотой, и что самое неприятное, оно в последствие возрастает;
конструкция обеспечивает мерцание люминесцентной лампы, а это очень негативно влияет на восприятие света глазом и практически гарантирует возможные проблемы со зрением у потребителей;
габариты устройства слишком велики и неудобны;
отрицательные температурные показатели оказывают настолько сильное влияние на ЭмПРА, что при них он просто не осуществляет запуск, а значит, люминесцентные лампы на такой системе просто напросто не включатся.

Схема подключение люминесцентной лампы с использование ЭПРА

Помимо электромагнитного пускорегулирующего аппарата, который, как можно сделать вывод из вышесказанного, осуществляет свою работу не слишком качественно, существует и другой способ запустить все необходимые процессы в люминесцентной лампе.

Это ЭПРА, то есть, электронный пускорегулирующий аппарат.По сравнению с ЭмПРА такой балласт намного безопаснее и оптимальнее для использования его потребителем.

К ряду достоинств такого устройства можно отнести, например, то, что люминесцентная лампа исключает мигание, которое отрицательно влияет на состояние сетчатки глаз пользователей.

Обеспечивается это следующей особенностью ЭПРА: лампы от него питаются не сетевым током, а обладающим высокой частотой.

Разница в показателях весьма значительна, соответственно, неприятное мигание удается нивелировать.

К числу достоинств ЭПРА можно отнести и следующие:

снижается потребление электроэнергии, что позволяет сэкономить на ее оплате;
электронные балласты представляют в своем ряду и устройства, позволяющие регулировать яркость освещения;
затраты на производство и ликвидацию отходов от такого устройства значительно ниже;
отлично подходят для централизованного освещения, оснащенных автоматической регулировкой, экономя электроэнергию;
при монтаже и установке ЭПРА не требуется специальный стартер, подключенный отдельно, система сама способна создать необходимые условия для совершения работы.

В настоящее время электронный балласт может быть представлен в двух моделях.

Основное их различие заключается в том, что каждая из их осуществляет запуск отличным от другого способом. Одним из них является холодный запуск, а другим – горячий.

Холодный запуск обуславливает свою работу следующей особенностью: лампа зажигается сразу, как только ее включают.

Правда, в этом случае есть и некоторый нюанс: этот способ хорошо подойдет только тем лампам, которые редко проходя процесс включения/выключения. При соблюдении такого условия сохраняется рабочее состояние электродов лампы, а значит, она не выйдет из строя раньше времени.

Горячий запуск не зря получил такое название. Он сначала прогревает электроды, а потом уже дает пуск включению лампы. Интервал между этими действиями не слишком значителен – не более 1 секунды.

Состояние лампы при этом сохраняется идеальное даже при частом включении/выключении, а значит, она честно прослужит весь отведенный ей срок.

Подключение люминесцентной лампы: описание работы и схема

Работа с ЭмПРА подразумевает свой процесс подключения люминесцентной лампы, соответственно, ЭПРА тоже отличается своими особенностями установки.

Дроссель можно назвать пережитком советского периода, сейчас он используется довольно редко, поскольку со временем перестает отвечать всем возложенным на него требованиям.

Однако, так как они все же имеют место быть в нашей жизни, рассмотрим в данной статье и их. Выше мы упоминали некоторые этапы работы этого устройства, теперь рассмотрим их подробно.

ЭмПРА осуществляет свою работу по стартерной схеме.

Там его ничто не ограничивает, кроме дросселя, создающего внутреннее сопротивление, и он возрастает в несколько раз, преобразуясь в рабочую форму.

Благодаря этому процессу электроды в люминесцентной лампе разогреваются очень быстро, а биметаллические контакты наоборот, остывают, при этом, происходит процесс размыкания всей цепи.

Дроссель, тем временем, запускает импульс, который и обеспечивает свет, излучаемый лампой. Пока лампа дает свет, стартер не участвует в работе, а значит, контакты его останутся разомкнутыми до тех пор, пока лампа не будет выключена.

Учтите некоторую особенность: если вы подключаете последовательно две лампы, не планируемые к работе в одноламповой схеме, то стартеры следует брать более высокой мощности, например, на 220 Вольт. Без соблюдения этого условия ваша установка не будет работать.

ЭПРА имеет в своем составе трансформатор и выходной каскад, работающий на транзисторном снабжении.

Схем подключения его довольно много, но приятно отметить тот факт, что они наносятся производителем непосредственно на саму поверхность корпуса.

Схемы довольно понятны и работа с ними не принесет особых сложностей. Все нюансы указываются, как правило, там же. Кроме того, в интернете можно найти видеоуроки по подключению практически всех схем ЭПРА, а значит, успех предприятия обеспечен.

Важно только не упускать из внимания некоторый нюанс: схему подключения необходимо соблюсти на каждую лампу с обеих сторон.

Механизм действия может происходить по-разному, опять же, это зависит от специфики схемы.

К примеру, балласт осуществляет подогрев катодов лампы, прикладывая далее напряжение, которого достаточно, чтобы зажечь лампу. Напряжение выше, чем в сети. Могут встретиться и комбинированные варианты запуска.

Опытные пользователи люминесцентных ламп советуют обратить свое внимание в пользу именно ЭПРА. Ознакомившись с перечнем положительных сторон, не трудно догадаться, почему выбор большинства обращен именно в его пользу.

Вывод

В данной статье мы постарались собрать всю необходимую информацию о принципах подключения люминесцентных ламп.

И, все же, если вы сомневаетесь в своих силах и знаниях принципов физики и электроники, лучше доверьте подключение люминесцентной лампы профессионалам. Так вы сможете гарантировать, что установка не сгорит и прослужит вам долго, а цена на данную услугу окупается в несколько раз.

А ведь именно ради долговременной службы и выбираются люминесцентные лампы.

Понравилась статья? Подписывайтесь на обновления сайта по RSS, или следите за обновлениями В Контакте, Одноклассниках, Facebook, Twitter или Google Plus.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail:

Если вы нашли неточность или у вас есть вопрос, напишите в форме комментария ниже: