Зачем используют дроссель для люминесцентных ламп?

Виды и примеры использования

Чтобы более точно усвоить, что такое дроссель, поговорим о конкретном применении этого элемента в схемах. Его можно увидеть практически в любой схеме. Их ставят, если надо развязать (сделать независимыми друг от друга) участки, работающие на разной частоте. Они сглаживают резкие скачки тока (увеличение и падение), используются для подавления шумов. В некоторых схемах работают как стартовые, способствуя увеличению напряжения в момент старта. В зависимости от назначения, делятся на следующие виды:

Сглаживающие. В силу индуктивности, препятствуют резкому повышению или понижению тока.
Фильтрующие. Специально подобранные параметры отсекают (подавляют) выбросы на определённых частотах (или в целом диапазоне). Ставят их и на входе статических конденсаторов.
Сетевые. Ставят в приборах, питающихся от однофазной сети. Служат для предохранения аппаратуры от перенапряжения.
Моторные. Ставят на входе электроприводов, чтобы сгладить пусковые токи.

Практически в любой схеме есть этот элемент

Как видите, дроссели в электрике имеют широкое применение. Есть они в любой бытовой аппаратуре, даже в лампах. Не тех, которые работают с лампами накаливания, а тех, которые называют лампами дневного света, а так же в экономках и в светодиодных. Просто там они очень небольшого размера. Если разобрать плеер, проигрыватель, блок питания, — везде можно найти катушку индуктивности.

Дроссель в лампах дневного света

Для работы лампы дневного света необходим пуско-регулирующий аппарат. В более «старом» варианте он состоит из дросселя и стартера. Зачем дроссель в люминесцентной лампе? Он выполняет сразу две задачи:

При пуске накапливает заряд, необходимый для розжига лампы (пусковой).
Во время работы сглаживает возможные перепады тока, обеспечивая стабильное свечение лампы.

Как подключается дроссель в светильнике дневного света

В схеме люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА, дроссель включается последовательно с лампой, стартер — параллельно. При неисправности одного из элементов или сгорании лампы, она просто не зажигается. Принцип работы этого узла такой. При включении напряжения в 220 В недостаточно для старта лампы. Пока она холодная, имеет очень большое сопротивление и ток течёт через постепенно разогревающиеся катоды лампы, затем через стартер.

В стартере есть биметаллический контакт, который при прохождении тока нагревается, начинает изгибаться. В какой-то момент он касается второго неподвижного контакта, замыкая цепь. Тут в работу вступает дроссель, пока грелся контакт стартера, он накапливал энергию. В момент когда происходит разряд стартера, он выдаёт накопленную энергию, увеличивая напряжение. В момент старта оно может достигать 1000 В. Этот разряд провоцирует разгон электродов, вырывая их из катодов лампы. Высвобождённые электроды начинают движение, ударяются о люминесцентное покрытие лампы, она начинает светиться. Дальше ток протекает не через стартер, а через лампу, так как её сопротивление стало ниже. В этом режиме дроссель работает на сглаживание скачков тока. Как видим, катушка индуктивности работает и как стартовая, и как стабилизирующая.

Зачем нужен дроссель в блоке питания

Как уже говорили, дроссель сглаживает пульсации тока. Если он при этом обладает значительным сопротивлением, параметры можно подобрать так, чтобы подавить определённые частоты.

Дроссель для сглаживания пульсаций

Второе назначение дросселя в блоке питания — сглаживание тока. Для этого используют низкочастотные дросселя с сердечниками из магнитной стали. Пластины друг от друга изолированы слоем диэлектрика (могут быть залиты лаком). Это необходимо чтобы избавится от самоиндукции и токов Фуко. Катушки такого типа имеют индуктивность порядка 1 Гн, так что сглаживают любые колебания тока, гасят его выбросы.

Как заменить?

Иногда при выходе дросселя из строя его начинают ремонтировать. Для этого требуются особые знания и навыки. Чаще всего деталь заменяется. Установку нового дросселя может сделать каждый:

полностью отключить подачу электроэнергии в доме;
снять дроссель;
разъединить крепежи и провода, проводящие к светильнику ток;
подключить к ним новый дроссель, вставляя на место старого.

Выполнять замену нельзя при простом отключении лампы, так как напряжение от этого не исчезнет.

Дроссель в люминесцентной лампе – это простой, но необходимый для создания свечения элемент. Имея представление о работе такого устройства можно подключать светильник и заменять в нем нерабочие детали без помощи специалиста.

Устройство

Дроссель-трансформатор имеет вид проводника, который наматывается по спирали. В зависимости от сферы использования его делают одно- или многожильным. Иногда в устройство добавляют диэлектрический каркас или оставляют деталь без него. В некоторых элементах дополнительно используется основание с круглым, квадратным или прямоугольным сечением.

Деталь состоит из множества витков, во время создания используется прогрессивная или универсальная намотка. При использовании первого вида они плавно меняются по всей длине, второго — расстояние между витками остается одинаковым.

Прогрессивная намотка используется в электрике, когда требуется сконструировать высокочастотное устройство. Для достижения результата приходится уменьшать паразитную емкость. Намотку выполняют в один или несколько слоев, из материалов подходит только медь, поскольку она выступает проводником.

Чтобы повысить индуктивность, используют ферромагнитный сердечник. В зависимости от места применения используют разные виды материала, поскольку некоторые из них подходят для подавления сильных помех, а другие берут при фильтрации звука. Когда требуется дросселирование механизмов на сверхвысоких частотах, то используют в основном латунь.

Во время производства производитель учитывает требуемую индуктивность, способности к выдерживанию тока и особенности индукции, поскольку иначе произойдет насыщение. Сначала определяется размер зазора, количество витков и сила тока, а потом высчитывается диаметр проволоки. В мелких машинах или электронных устройствах дроссель делают плоским, тогда проводник располагают в виде круга или зигзага.

Как выбрать мощность энергосберегающей лампы

Запускается такой светильник моментально, в отличие от долгих морганий и мерцаний привычных ЛБ и ЛД моделей.

Какие есть недостатки у такой схемы подключения? Во-первых, рабочий ток в энергосберегайках при равной мощности, меньше чем у линейных ламп дневного света. Чем это чревато?

А тем, что выбрав экономку равной или меньшей по мощности с ЛБ, ваша плата будет работать с перегрузкой и в один прекрасный момент бабахнет. Чтобы этого не случилось, мощности плат от экономок в идеале должны быть на 20% больше, чем у ламп дневного света.

То есть, для модели ЛДС на 36Вт, берите плату от лапочки на 40Вт и выше. Ну и так далее, в зависимости от пропорций.

Если вы
переделываете светильник с одним дросселем на две лампочки, то учитывайте
мощности обеих.

Почему еще
нужно брать именно с запасом, а не подбирать мощность КЛЛ равную мощности ламп
дневного света? Дело в том, что в безымянных и недорогих лампочках КЛЛ,
реальная мощность всегда на порядок меньше заявленной.

Поэтому не
удивляйтесь, когда подключив к старому советскому светильнику ЛБ-40, плату от
китайской экономки на те же самые 40Вт, вы в итоге получите негативный результат.
Это не схема не работает — это качество товаров из поднебесной не соответствует
«железобетонным» советским гостам.

Назначение дросселя

Принципиальные схемы электронных балластов разные. Но все они поддерживают фактическую типовую структурную схему:

Сначала подключается последовательный резистор. Он подключен для ограничения тока перегрузки и короткого замыкания. В некоторых электронных балластах вместо последовательного резистора используется предохранитель. Этот резистор имеет очень низкое значение до 22 Ом.
Затем подключается схема фильтра электромагнитных помех, который состоит из одного последовательного индуктора и одного параллельного конденсатора.
Затем используется выпрямительная схема для преобразования переменного тока в постоянный. Схема мостового выпрямителя состоит из четырех PN диодов.
Конденсатор подключен параллельно для фильтрации постоянного тока, поступающего из выпрямительной цепи.

Применяется инверторная схема с использованием двух транзисторов. Эти транзисторы создают высокочастотный переменный ток и повышающий трансформатор. С частотой в электронном балласте от 20.0 кГц до 8.00 кГц. Как правило, транзистор создает прямоугольный токовый сигнал. Повышающий трансформатор повышает уровень напряжения до 1000.0 В. В начальный момент и после того, как лампочка накаливания загорается, напряжение на ней снижается до 230 В. Таким образом главное назначение дросселя в люминесцентной лампе — сдерживать ток при работе осветительного прибора.

Обзор популярных моделей

Schwabe Hellas

Популярный немецкий бренд, продукция которого сертифицирована соответственно требованиям ISO 9001: 2000 и ISO 14001: 2005. Знаки качества применяются ко всем стандартным балластам Schwabe Hellas, которые отвечают европейским нормам напряжения и электромагнитной совместимости.

Helvar 65W, Helvar 85W

Производство сосредоточено в Шотландии и Северной Ирландии. Выпускаются магнитные балласты Многолетний опыт разработки балласта и превосходные производственные знания гарантируют высокое и равномерное качество продукции. Магнитные балласты Helvar имеют классы энергоэффективности B2 и B1.

Для чего нужны ИЗУ (импульсные зажигающие устройства)

Без импульсного зажигающего устройства подключить натриевую лампу не получиться. Эта деталь не нужна только в том случае, если ИЗУ уже встроено в осветительное устройство.

Зажигающий прибор необходим для запуска газоразрядного источника света. Он генерирует импульсы высокого напряжения на электроды, что обеспечивает образование дуги. То есть, ИЗУ помогает ДНаТ запуститься, после чего его влияние на работу лампы заканчивается.

Диапазон мощностей зажигающего устройства – от 35 до 400Вт. Кроме того, ИЗУ бывает двух- или трех контактное. Схема подключения устройств разного типа немного отличается.

Кроме балласта, а также ИЗУ специалисты рекомендуют дополнять комплект для ДНаТ конденсатором. Его преимущество в том, что этот прибор помогает снизить нагрузку на проводку.

Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура

Прежде чем мы начнем разговор о дросселе, разберемся, что такое пускорегулирующая аппаратура и для чего она нужна. Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять, как работает люминесцентная лампа (ЛДС). Взглянем на ее схематическое изображение.

Перед нами стеклянная колба в виде трубки, в концы которой впаяны две спирали из вольфрама – анод и катод. Сама трубка заполнена инертным газом с небольшим добавлением ртути. Если на анод и катод подать рабочее напряжение, то лампа не засветится – слишком велико сопротивление инертного газа, и тока между электродами не будет.

Для того чтобы прибор запустить, необходимо разогреть спирали. Как только они разогреются, начнется термоэлектронная эмиссия, такая же, как в обычной электронной вакуумной лампе для радиоприемников. Между электродами начнет течь ток, а пары ртути станут излучать ультрафиолет. Попадая на люминофор, ультрафиолет заставляет его ярко светиться. Само же УФ излучение практически полностью поглощается стеклом и люминофором.

Пуск ДЛС обеспечивает специальный прибор – стартер, который кратковременно подает на спирали напряжение (о схеме его включения поговорим позже). Он является пусковой частью пускорегулирующей аппаратуры.

Стартеры для запуска ДЛС

Заставить лампу работать (как говорят, «запустить») можно и другим способом, кратковременно подав на электроды повышенное напряжение. Именно так и работают электронные пускорегулирующие аппараты, о которых поговорим позже.

Но после пуска ЛДС начинаются новые проблемы: тлеющий разряд в колбе переходит в дуговой и мгновенно приводит к короткому замыканию. Чтобы этого не произошло, ток через лампу во время ее работы необходимо ограничивать. Эту роль исполняет еще один прибор – электромагнитный балласт. Он является регулирующей частью пускорегулирующей аппаратуры.

ЭмПРА для ЛДС мощностью 36 Вт

Таким образом, без стартера лампа не запустится, без балласта – сгорит. Комплекс этих двух устройств и называют пускорегулирующим. Теперь, я думаю, тебе понятно, для чего пускорегулирующая аппаратура нужна, и что без нее никак не обойтись.

Важно! Мощность дросселя должна соответствовать мощности лампы. В противном случае лампа либо тут же погаснет, либо не запустится вовсе, либо сгорит

Альтернативные источники света

Несмотря на простоту и дешевизну производства ДРЛ лампы этого вида начали вытесняться светодиодными аналогами, значения характеристик которых недостижимы с помощью иных технологий. На смену ДРЛ и ДНаТ приходят светодиодные лампы мощностью 20-130 Вт. По мере увеличения мощности светодиодных светильников увеличивается количество дополнительных устройств, при мощности свыше 60 Вт светодиодный светильник комплектуется вентилятором, обеспечивающим усиленное охлаждение. Для светодиодной лампы мощностью более 100 Вт обязателен выносной драйвер питания.

Светодиодные технологии обеспечивают КПД до 98%, а с дополнительными устройствами не менее 90%. Поэтому значительно снижается потребление электроэнергии и затраты на ненужный нагрев светодиодных светильников. Поскольку для их работы не используются значительные пусковые токи можно для подключения светодиодной лампы использовать провода меньшего сечения. Светодиодные лампы устойчивы к механическим воздействиям и температуре, они не реагируют на скачки напряжения, время безотказной работы достигает 50 000 часов, обладают хорошей контрастностью и цветопередачей. К перечисленным достоинствам стоит добавить экологическую безопасность, меньший вес, отсутствие мерцаний, постоянный уровень освещённости.

У ламп ДРЛ и ДНаТ световой поток со временем ослабевает. Уже через 400 часов работы он падает на 20%, а в конце на 50%. Таким образом, получается, что значительную часть времени они дают только 50-60% света от номинального значения. Потребляемая мощность после этого остаётся прежней. У светодиодных светильников характеристики не меняются на всём протяжении времени работы.

К разряду минусов светодиодных светильников причисляют надобность отведения тепла от светодиода. Так как перегрев может привести к потере работоспособности. Высокую стоимость тоже следует зачислить в недостатки, но затраты окупаются в течение года при работе по 12 часов ежедневно за счёт экономии электроэнергии, уменьшения затрат на эксплуатацию и замену ламп.

ПРА электромагнитного типа

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

Рис.1. Электрическая схема питания ЛЛ с использованием обычной ПРА

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

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

Рис.2. Стартер для запуска люминесцентных ламп

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

Цены на стартер для люминесцентных ламп

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

Рис.3. Дроссель для люминесцентных ламп

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

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

Таким образом, дроссель играет двойную роль:

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

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

Принцип работы

Дроссель функционирует в лампе вместе со стартером. Принцип их действия имеет такую последовательность:

при возникновении напряжения в лампе электрические заряды поступают в стартер, который состоит из заполненного инертным газом баллона с контактами и конденсатора;
за счет напряжения газ ионизируется и по цепи дросселя проходит ток;
происходит возрастание силы тока до 0,5 Ампер за счет разогрева контактов из биметалла и газа;
далее происходит нагревание катодов, и освобождаются электроды, подогревая в трубке светильника ртутные пары;
ионизация завершается при мгновенном замыкании контактов завершение ионизации происходит при мгновенном замыкании контактов;
при понижении температуры стартера осуществляется их быстрое размыкание и прекращение подачи тока к катоду и стартеру.

Заряд, сформировавшийся в ртутных парах, обеспечивает ультрафиолетовое излучение, под воздействием которого возникает освещение видимое человеком.

Принцип работы пускателя

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

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

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

Для чего нужен дроссель

Технические характеристики

Характеристики энергосберегающей лампы предполагают наличие балласта, поглощающего лишнюю мощность в электроцепи. В лампе мощностью 36-40 Вт дроссель забирает около 6 Вт (15%).

Электромагнитные дроссели для ламп люминесцентного типа

Основные функции дросселя:

подогрев катодов для их подготовки к эмиссии электронов;
создание напряжения, необходимого для стартового разряда;
ограничение тока, протекающего по электрической схеме после старта.

В цепи переменного тока дроссель обеспечивает сдвиг фаз между током и напряжением. Величина отставания тока от напряжения, которую вызывает дроссель, указана в его маркировке (cos ϕ). Данная характеристика имеет еще одно название – коэффициент мощности.

Активная мощность определяется по формуле:

P = U х I х cos ϕ, где

U – напряжение,

I – сила тока.

При низком коэффициенте мощности растет потребление реактивной энергии.

Дроссели классифицируются по уровню мощности и шума.

По уровню мощности дроссели делятся на три класса:

С – с низким уровнем;
В – с супернизким;
D – со средним уровнем поглощения.

Различаются дроссели и по уровню шума:

С – очень низкий;
А – особо низкий;
П – пониженный;
Н – нормальный.

Принцип работы

Устройство в лампе работает в паре со стартером по такому принципу:

при подаче напряжения на лампу ток попадает на стартер – элемент, состоящий из баллона и конденсатора (в баллоне, заполненном инертным газом, размещены контакты из биметалла);
под воздействием напряжения происходит ионизация газа, и ток протекает по цепи дросселя. Газ и контакты разогреваются, что приводит к увеличению силы тока до 0,5 А. Следом разогреваются и катоды и освобождаются электроны. Они, в свою очередь, способствуют разогреву ртутных паров, помещенных в трубку лампы;
как только контакты замыкаются, завершается ионизация. Температура стартера падает, контакты размыкаются.

Наглядное представление работы дросселя

Как выбрать нужный вид

Выбрать дроссель к люминесцентной лампе, в первую очередь обращайте внимание на его мощность: она должна совпадать с мощностью светильника. Немаловажную роль при выборе играет и производитель: лучше, если это будет известная компания, продукция которой широко применяется

Покупая дешевые изделия неизвестных изготовителей, вы рискуете напрасно выбросить деньги

Немаловажную роль при выборе играет и производитель: лучше, если это будет известная компания, продукция которой широко применяется. Покупая дешевые изделия неизвестных изготовителей, вы рискуете напрасно выбросить деньги.

Еще один вопрос, требующий решения: какой дроссель вы хотите купить – электронный или электромагнитный. Цены на них заметно отличаются.

Cтоимость электромагнитного дросселя в зависимости от мощности начинается примерно со 150 рублей (импортный вариант), а минимальная цена на электронный дроссель составляет около 500 рублей.

Рекомендуем Вам также более подробно ознакомиться с мощностью люминесцентных ламп.

Схемы подключения

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

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

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

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

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

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

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