Сделай Сам Свою Работу на 5

Инверторы и способы зажигания ламп.





Электронные балласты

Электромагнитные пускорегулирующие аппараты из-за своих известных недостатков(мерцающего света, нестабильности освещённости при колебаниях напряжения сети, повышенного уровня шума, низкого коэффициента мощности, отсутствия возможности управления светом) не позволяют в полной мере раскрыть все возможности освещения с использованием люминесцентных ламп. Устранить эти недостатки и получить дополнительные возможности энергосбережения позволяют электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), второе название которых — электронные балласты. Современные электронные балласты обеспечивают:

- мгновенное (без мерцаний и шума) зажигание ламп; - комфортное освещение (приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума) благодаря работе в высокочастотном диапазоне; - стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения; - отсутствие миганий и вспышек неисправных ламп, отключаемых электронной системой контроля неисправностей; - высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом.



Электронные балласты являются достаточно дорогими устройствами, однако начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью, которая характеризуется: уменьшенные масса и габариты благодаря работе на повышенной частоте с высоким КПД и отсутствию необходимости в дополнительном оборудовании для компенсации реактивной мощности и снижения стробоскопического эффекта;- уменьшенным на 20 % энерго-потреблением (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД ЭПРА по сравнению с электромагнитным ПРА; - 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. Энергоэффективность электронных балластов иллюстрируется диаграммой, приведённой на рис. 1. Преимущества электронных пускорегулирующих аппаратов по сравнению с электромагнитными делают привлекательным их использование для потребителя.



Ведущие позиции в создании специализированных микросхем для электронных балластов занимают фирмы Motorola и International Rectifier.

Рис. 1. Энергоэффективность электронных балластов.

Источники питания разрядных ламп.

Принцип действия ЭПРА основан на преобразовании тока сетевой частоты или постоянного тока обычно в ток повышенной частоты для питания разрядных ламп. ЭПРА содержит необходимые узлы для поддержания оптимального режима зажигания и работы лампы, а также устройства контроля ее работоспособности и средства защиты от внешних аварийных режимов по сети и нагрузке. Кроме того, ЭПРА имеют возможность работы с устройствами управления светом.

Структура источника питания повышенной частоты.

 

К источникам питания ламп, как и ко всем устройствам широкого применения, предъявляется ряд жестких экономических требований. При этом на первый план выходит низкая стоимость при высокой надежности, приемлемой экономичности и соблюдения нормативных требований. Это приводит к тому, что конкурентную борьбу выдерживают лишь ЭПРА с предельно простой топологией, соответствующей функциональным требованиям. В результате схемные решения практически всех производителей имеют сходную структуру, которая приведена на рис. 2. Общим для ЭПРА является наличие входного фильтра (включая фильтр радиопомех), и высокочастотного инвертора. При питании от сети ЭПРА содержит выпрямитель. Высокое качество потребляемой энергии обеспечивается присутствием в структуре корректора коэффициента мощности (ККМ), что обеспечивает электромагнитную совместимости преобразователя с питающей сетью.



ЭПРА разрабатываются в настоящее время на ключевых элементах трех типов: биполярные транзисторы, МДП(метал диэлектрик полупроводник)) - транзисторы и IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором). Последние два типа являются удобными для непосредственного управления от специальных интегральных схем, выпускаемых в увеличивающемся ассортименте ведущими зарубежными фирмами и отечественными предприятиями.

 

 

рис.2 Функциональная схема ЭПРА.

 

Инверторы и способы зажигания ламп.

 

ЭПРА, как правило, строятся на основе схем транзисторных инверторов напряжения. Обычно используется полумостовая схема. Базовые схемы ЭПРА приведены на рис. 3.а и рис. 4.а. Инвертор является генератором переменного напряжения. Формирование ВАХ ЭПРА осуществляется при помощи реактивного балласта в цепи переменного тока инвертора. В ЭПРА используются два типа балласта: индуктивный (рис. 3.а), в котором реактор последовательно соединен с лампой, и индуктивно-емкостной (рис.4.а), отличающийся от первого тем, что параллельно лампе подключен конденсатор.

Работа схем инверторов в квазиустановившемся режимах иллюстрируется осциллограммами, приведенными на рис. 3.б и на рис. 4.б.

Схемы на рис. 3.а, рис. 4.а содержат два разделительных конденсатора (Ср1, Ср2) равной емкости, соединенных последовательно между шинами питания. Цепь нагрузки подключена к общей точке соединения разделительных конденсаторов. Применяются также схемы с одним разделительным конденсатором, включенным в цепь нагрузки, а сама цепь соединена с одной из шин питания. Отличия проявляются в форме и частоте тока, потребляемого инвертором. В инверторах по схемам рис. 3.а и рис. 4.а равный ток потребляется на обоих полупериодах.

ЭПРА с индуктивным балластом снабжены импульсным устройством зажигания (УЗ). При использовании индуктивно-емкостного балласта зажигание лампы производится повышенным напряжением, образующимся на конденсаторе, при работе на частоте близкой к частоте резонанса.

Для снижения уровня генерируемых помех и уменьшения потерь мощности в силовом транзисторе на этапе выключения часто используют демпфирующий конденсатор Сснаб (снаббер), включаемый обычно параллельно одному из силовых транзисторов. После запирания силового транзистора VT1 ток реактора L протекает через конденсатор Сснаб. Конденсатор заряжается до напряжения питания, отпирается диод транзистора VT2, замыкая на себя ток реактора. Напряжение на конденсаторе фиксируется на уровне напряжения питания. При запирании VT2, ток реактора замыкается через демпфирующий конденсатор Сснаб, но, уже не заряжая его. Разряд заканчивается включением диода транзистора VT1. Напряжение на конденсаторе изменяется практически линейно, а скорость изменения напряжения зависит от емкости демпфирующего конденсатора и амплитуды тока реактора. Уменьшение скорости изменения напряжения на транзисторе на этапе запирания ведет к снижению потерь мощности в этом режиме. К моменту полного запирания транзистора напряжение на нем значительно ниже, чем напряжение питания инвертора.[ 13, 15 ]

При выборе конденсатора Сснаб учитываются время задержки (tдт) между отпирающими сигналами транзисторов инвертора и минимально возможная амплитуда тока реактора ILm.мин.

[Ф] (3)

Где :

Сснаб – емкость конденсатора – снаббера, Ф ;

ILm.мин – минимально возможная амплитуда тока реактора, А ;

tдт – время задержки между отпирающими сигналами транзисторов, сек .

 

 

 
 

 


а)

 

б)

Рис. 3. Схема ЭПРА с индуктивным балластом (а) и временные диаграммы (б).

 
 

 

 


а)

б)Рис. 4 . Схема ЭПРА с индуктивно-емкостным балластом (а) и временные диаграммы (б).

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.