Освещение в больших помещениях все чаще осуществляется с помощью трубчатых люминесцентных ламп. Они способны значительно экономить электроэнергию и освещать пространство рассеянным светом. Однако их срок эксплуатации во многом зависит от нормальной работы всех составных частей. Среди них большое значение имеет схема балласта люминесцентных ламп, обеспечивающая зажигание и поддерживающая нормальный рабочий режим.
Балласт для люминесцентных ламп
В большинстве традиционных конструкций, рассчитанных на ток с частотой 50 Гц, для электропитания используются электромагнитные пускорегулирующие аппараты. Получение высокого напряжения происходит через реактор, когда размыкается биметаллический ключ. Через него протекает ток, обеспечивающий накал электродов при замкнутых контактах.
Данные пусковые устройства имеют ряд серьезных недостатков, не позволяющих люминесцентным лампам полностью использовать свой ресурс при освещении помещений. Создается мерцающий свет, повышенный уровень шума, нестабильный свет во время перепадов напряжения.
Все эти недостатки устраняются путем применения электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), получивших название электронного балласта. Использование балласта позволяет практически мгновенно зажигать лампу без шума и мерцания. Высокочастотный диапазон делает освещение более комфортным и стабильным. Полностью нейтрализуется негативное воздействие колебаний напряжения сети. Все мигающие и вспыхивающие неисправные лампы отключаются с помощью системы контроля.
Все электронные балласты имеют относительно высокую стоимость. Однако, в дальнейшем, происходит видимая компенсация начальных затрат. При одном и том же качестве светового потока, энергопотребление уменьшается в среднем на 20%. Светоотдача люминесцентной лампы повышается за счет более высокой частоты и повышенного коэффициента полезного действия ЭПРА в сравнении с электромагнитными устройствами. Щадящий режим пуска и работы с применением балласта позволяет увеличить срок эксплуатации ламп на 50%.
Эксплуатационные расходы значительно снижаются, поскольку не требуется замена стартеров, а количество замены ламп на светодиодные также сокращается. При использовании системы управления светом можно добиться дополнительной экономии электроэнергии до 80%.
Типовая схема балласта
В конструкции ЭПРА применяется активный корректор коэффициента мощности, обеспечивающий совместимость с электрической сетью. Основой корректора является мощный повышающий импульсный преобразователь, управляемый специальной интегральной микросхемой. Это обеспечивает номинальный режим с коэффициентом мощности, близким к 0,98. Высокое значение данного коэффициента сохраняется в любых режимах работы. Изменение напряжения допускается в диапазоне 220 вольт + 15%. Корректор обеспечивает стабильную освещенность даже при значительных перепадах напряжения сети. Для его стабилизации используется промежуточная цепь постоянного тока.
Важную роль играет сетевой фильтр, сглаживающий высокочастотные пульсации питающего тока. В совокупности с корректором этот прибор жестко регламентирует все составляющие потребляемого тока. Вход сетевого фильтра оборудован защитным узлом с варистором и предохранителем. Это позволяет эффективно устранять сетевые перенапряжения. С предохранителем последовательно соединяется терморезистор, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, обеспечивающий ограничение броска входного тока, во время подключения ЭПРА от инвертора к сети.
Кроме основных элементов, схема балласта для люминесцентных ламп предполагает наличие специального узла защиты. С его помощью происходит контроль за состоянием ламп, а также их отключение в случае неисправности или отсутствия. Данный прибор следит за током, который потребляет инвертор, и напряжением, поступающим на каждую из ламп. Если в течение определенного промежутка времени заданный уровень напряжения или тока превышает установленное значение, то защита срабатывает. То же самое происходит во время обрыва контура нагрузки.
Исполнительным элементом защитного узла является тиристор. Его открытое состояние поддерживается током, проходящим через резистор, установленный в балласте. Значение балластного сопротивления позволяет тиристорному току поддерживать включенное состояние до того момента, пока с ЭПРА не будет снято питающее напряжение.
Узел управления ЭПРА питается через сетевой выпрямитель при прохождении тока в балластном резисторе. Сокращение мощности электронного балласта и улучшение его коэффициента полезного действия позволяет использовать ток сглаживающей цепи. Данная цепь подключается к точке, где соединяются транзисторы инвертора. Таким образом, происходит питание системы управления. Построение схемы обеспечивает запуск системы управления на начальной стадии, после чего, с небольшой задержкой запускается цепь питания.