Дроссель для люминесцентных ламп: 36вт, электронный, устройство, назначение

До настоящего времени дроссель для ламп был незаменимым узлом люминесцентного светильника (ЛЛ), выпущенная английской компанией General Electric в 1934 году. Она создала первые трубки с горячим катодом, в которых использовался положительный разряд в колонке в ртутной атмосфере низкого давления, для генерации коротковолнового УФ-излучения. Последнее стимулировало флуоресцентное порошковое покрытие на внутренней поверхности разрядной трубки. Хотя в той конструкции еще отсутствовали многие современные функции, но именно General Electric стал первопроходцем на рынке флуоресцентных ламп.

Дроссель для лампочек

Популярность люминесцентных ламп подтверждается тем фактом, что она и сегодня вырабатывает больше количества света на планете, чем любой другой источник. Пик производства был достигнут к 1970-му году. По современным оценкам, сегодня на их долю приходится около 80% мирового искусственного освещения.

Люминесцентное освещение

Люминесцентный вид освещения предлагает низкую стоимость системы, очень большой срок службы. Он полностью диммируемый и простой в использовании, и, кроме того, достигает высокой световой отдачи. Большая площадь трубки хорошо подходит для эффективного и безбликового освещения больших пространств.

Флуоресцентная лампа использует электричество, чтобы ртутный газ смог излучать ультрафиолетовый (УФ) свет. Когда этот свет, который невидим невооруженным глазом, взаимодействует с покрытием порошка люминофора внутри трубки, он начинает светиться и излучать яркий свет. Для того чтобы контролировать пропускаемое электричество, используют дроссель или в западной терминологии — дроссель балласт или механизм управления. Он представляет собой небольшое устройство, подключенное к электрической цепи источника света, которое ограничивает количество тока, проходящего через него.

Дроссель для лампочек

Поскольку напряжение в бытовой сети имеет более высокое значение, чем необходимо для работы светильника, дроссель первоначально дает источнику скачок напряжения для запуска, а затем только поддерживает минимальное количество для безопасной работы.

Процесс, который происходит внутри флуоресцентного света, вовлекает молекулы ртутного газа, нагреваемые электричеством. Без дросселя, контролирующего этот процесс, на лампу поступало бы много тока, который вывел бы ее из строя.

Флуоресцентные лампы используют два вида балластов:

1. Магнитные, которые устарели и сегодня уже не используются в новых моделях ламп. Работа их построена на принципах электромагнетизма, когда электрический ток проходит через провод, он генерирует вокруг себя магнитную силу. Балласт содержит катушку из медной проволоки. Магнитное поле, создаваемое проводом, задерживает большую часть тока. Это количество может колебаться в зависимости от толщины и длины медной проволоки.
2. Электронный дроссель для люминесцентных ламп использует более сложные схемы и компоненты, может с большей точностью контролировать ток, проходящий через люминесцентные лампы. По сравнению со своими магнитными аналогами они меньше, легче, эффективнее и, благодаря подаче энергии на гораздо более высокой частоте, практически не вызывают мерцание или жужжание.

Важно! Магнитные балласты не могут функционировать без помощи стартера. Этот небольшой цилиндрический элемент расположен позади светильника и заполнен газом, который при нагревании позволяет зажечь свет.

Характеристики

Базовые функции балластов: обеспечивает процесс подогрева катодов для старта процесса электронной эмиссии, создает напряжение стартового разряда и последующее ограничение рабочего тока. В режиме переменного тока, он обеспечивает сдвиг фаз (cos f) между I и U, называемым коэффициент мощности. Эта величина обозначается в паспорте и маркировки балласта. Активная мощность рассчитывается по соотношению: P = U х I х cosf, очевидно, что низкий cos f дает рост использования реактивной энергии.

Маркировка балласта

В связи, с чем балласты группируются по уровню мощности:

• С— низкий показатель;
• В— супернизкий;
• D — средняя возможность поглощения.

Классификация и по уровню шума:

• С — очень низкий шумовой эффект;
• А — особо низкий показатель;
• П — пониженный шум;
• Н — норма.

Технические характеристики балласта должны соответствовать показателям мощности лампы, иначе она работать не будет.

Люминесцентные ламы требуют установку дросселей различной мощности:

• Вт до 15.0 Вт — небольшие настольные светильники;
• 16.0 Вт до 36.0 Вт — потолочные и настенные бытовые осветительные устройства;
• 37.0 Вт до 80.0 Вт — мощные промышленные осветительные системы с несколькими единичными точками света.

На территории России выпуск люминесцентных ламп и комплектующих производятся достаточно большими партиями — от миллиона ламп в год. Производство организовано на предприятиях: «ЛИСМА-ВНИИС» им. Лодыгина, «Фотон», Саранский завод точных приборов, компании «СЭПО-ЗЭМ». Среди западных производителей популярностью пользуются греческая компания Schwabe Hellas и финская Helvar. Считается, что балласты и стартеры лучше приобретать известных марок, таких как Navigator или Luxe.

Как работает

Первоначально, подается переменное напряжение, которое пройдя через дроссель, попадает на лампу. Так как мощность передается через балласт, который является индуктором, он ограничивает ток и препятствует возникновению короткого замыкания в лампе. Далее ток проходит через нити накаливания и нагревает их, а также присутствующие в трубке газы.

Работа люминесцентных ламп

Разрядная трубка заполнена газообразным аргоном и имеет внутри фосфорное покрытие, а также содержит небольшое количество ртути. Затем ток поступает на стартер, внутри которого есть биметаллическая полоса, расширяемая при нагревании и замыкающая цепи, минуя лампу и создавая короткое замыкание. Когда цепь замкнута, напряжение падает до нуля. После того биметаллическая полоса остынет, она возвращается в исходное положение, открывая цепь. Так как в балласте имеется индуктор и собственное магнитное поле.

Во время размыкания цепи, магнитное поле разрушается и это создается «индуктивный удар с всплеском высокого напряжения, проходящего через нить накала, создавая дугу, для возбуждения фотонов в газовой среде аргона. Их эмиссия вызывает излучение ультрафиолетового света, который, проходя через фосфорное покрытие лампы, преобразуется в видимый свет.

Назначение дросселя

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

1. 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.
2. Затем подключается схема фильтра электромагнитных помех, который состоит из одного последовательного индуктора и одного параллельного конденсатора.
3. Затем используется выпрямительная схема для преобразования переменного тока в постоянный. Схема мостового выпрямителя состоит из четырех PN диодов.
4. 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.

Конструкция

Конструктивно он выполнен из индуктивной катушки, намотанной на ферримагнитный сердечник, имеющего сходство с трансформатором, но с одной обмоткой из медного эмаль-провода.

Типовая структура дросселя:

• Проволока с изолированным покрытием;
• сердечник ферритовой конструкции, обеспечивающий индуктивность;
• компаунд для заливки — негорючее вещество, для дополнительного обеспечения межвитковой изоляции;
• корпус из термоустойчивых полимеров для размещения функциональных узлов.

Катушка

Дроссель в схеме ЛЛ должен выполнить скачок, чтобы возникло ЭДС самоиндукции катушки по правилу Ленца. Чтобы увеличить эти свойства, провод накручивают на сердечник, тем самым увеличивая электромагнитный поток.

Таким образом, по устройству балласт — это обыкновенная катушка, работающая по типу электротрансформатора.

Катушка дросселя

Обратите внимание! Перед применением нужно их точно рассчитать, чтобы обеспечить работоспособность ламп. Особенно в момент старта свечения, когда потребуется разряд достаточно высокого напряжения, чтобы пробить газовую среду.

После чего балласт, примет на себя функции гасящего устройства. Поскольку для того чтобы ЛЛ светилась, больших параметров тока не требуется, в связи с чем этот класс светильников обладает повышенной экономичностью.

Сердечник для балласта

Индуктивность дросселя люминесцентных ламп обеспечивается сердечником, поэтому он выполняется из пластин с ферромагнитными свойствами, изолированные друг от друга, чтобы препятствовать токам Фуко, создающим недопустимые помехи в работе. Он служит мощным функциональным барьером, как при снижении входного напряжения, так и при его подъеме.

Сердечник

Конструкция относится к низкочастотным схемам. Переменный ток в бытовых электросетях имеет большой диапазон колебаний: от 1.0 до миллиарда Гц и выше и группируется по таким градациям:

1. Звуковые низкие частоты с диапазоном от 20.1 Гц до 20.1 кГц.
2. Ультразвуковые от 20.1 кГц до 100.1 кГц.
3. Сверхвысокие свыше 100.1 кГц.

Дополнительная информация. Сердечник присутствует только у низкочастотных дросселей, в высокочастотных вариантах сердечники не устанавливаются. Для намотки медного провода, применяют пластиковые каркасы или обыкновенные резисторы. В этом случае трансформатор выполнен в форме секционной, многослойной намотки.

Как подобрать

В паспортной документации для дросселя указывается, какие типы, и конфигурации ламп предназначены для работы с ним. Для правильного выбора нужно обратить внимание на следующие данные:

1. Контрольный список параметров выбора дросселя ЛЛ.
2. Тип запуска — мгновенный или запрограммированный.
3. Обычный балластный коэффициент (от 0,77 до 1,1) является значением по умолчанию для большинства ламп.
4. Входное напряжение — 120/230/380В.
5. Минимальная начальная температура от −17С до 20С.
6. Схема — параллель это норма. Это позволяет другим лампам оставаться зажженными, даже если одна лампа в приборе гаснет.
7. Контроль анти-стратификации — нежелательные яркие и тусклые области, которые могут образовывать структуру стоячей волны по всей длине лампы. Полоски более вероятны, когда лампа работает при низких температурах.
8. Оценка звука: балласт с рейтингом «А» будет тихо гудеть; балласт с рейтингом «D» вызовет ярко выраженный шум.
9. Гарантия производителя.

Как подключить дроссель

Установка люминесцентного дросселя не сложная, но, как и всегда, при работе с электрическими цепями, лучше доверить ее квалифицированному специалисту, если у пользователя не соответствующей группы допуска по электробезопасности.

Алгоритм установки дросселя на ЛЛ:

1. При установке люминесцентного осветительного прибора сначала отключают питание от сети.
2. Снимают пластину рассеивателя, закрывающую лампу и удаляют саму лампу.
3. При получении доступа к дросселю снимают с него крышку и отсоединяют все провода. Перед этим рекомендуется удостовериться, что питание прибора не выполняется, используя тестер напряжения.
4. После приобретения необходимого балласта выполняют зачистку проводов для подсоединяют по указанной схеме.
5. Включают электропитание только тогда, когда все вышеперечисленные шаги были выполнены в обратном порядке ибалласт будет полностью установлен.

Обратите внимание! Согласно европейским нормам старые дросселя утилизируют, поскольку они содержат токсины, вредные для окружающей среды.

Как заменить

В последнее время очень часто такая операция вызвана необходимостью замены магнитных дросселей на электронные. Этот процесс довольно прост и понятен, но также должен выполнятся специалистами электриками.
Процесс замены балласта с магнитного на электронный:

1. Отключают питание на прибор.
2. Открывают светильник, снимают колбу и балластный кожух.
3. С помощью кусачек обрезают силовые (коричневые) и нейтральные (синие) провода, идущие в прибор.
4. Закрывают провода проволочными гайками.
5. Кусачками, отрезают провода и снимают магнитный балласт.
6. Присоединяют электронный балласт в место, где был магнитный.
7. Подключают провода питания и нейтрали к соответствующим балластным проводам.
8. Закрепляют провода проволочными гайками.
9. Возвращают колбу лампы и дроссельный кожух обратно.
10. Включают питание на лампу.

Правильно установленные и функционирующие электрические осветительные балласты должны долго проработать, обеспечивая безопасный, хорошо регулируемый ток для ламп освещения без раздражающего мерцания и гудения.

Схема дневного освещения

Дроссель, хоть и выполняет сегодня важную роль в установке ЛЛ, но уже не является незаменимым, его место занял электронный пускорегулирующий аппарат ЭПРА (электронный балласт). Собственникам помещений,планирующим устанавливать такое освещение нужно учитывать, что 1 июля 2018 года в России запрещено применение трубчатых ЛЛ, а также ртутных ламп, а с начала 2020 года будут запрещены люминесцентные и натриевые светильники.

Катушка индуктивности, дроссель — электронный компонент. Предназначение, зачем нужен, где используется.

Катушка индуктивности (inductor. -eng)– устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электро- технике.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания & etc. В последнее время, применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Для чего нужен дроссель 🚩 дроссель на материнской плате 🚩 Разное

Дроссель – это специальное техническое устройство, регулирующее расход и способствующее изменению определенных характеристик рабочего тела. По своему виду он похож на пластину, имеющую специальное проходное сечение. Его также можно охарактеризовать как катушку индуктивности. Одной из областей, где он применяется, является компьютерная техника.

В этом случае дроссель используется в цепях питания материнских плат, видеокарт, процессоров, блоков питания и так далее. Последнее время наиболее распространены закрытые индукторы в металлические корпуса для того, чтобы уменьшить излучение, шум и высокочастотный свист при работе катушки.

В автомобильной практике чаще используют словосочетание «дроссельный узел». При этом возможно использование одного из двух видов устройства, то есть механического или электрического дросселя. Он начинает работать после нажатия водителем педали газа, после чего дроссельная заслонка начинает свое движение. Вместе с этим регулируется подача топливно-воздушной смеси, которая поступает в двигательную систему. Эта заслонка соединяется со специальным датчиком, который передает информацию в компьютер, что позволяет определить необходимое количество топлива. В этом случае дроссель располагается между воздушным фильтром и двигателем автомобиля и крепится к двигательной системе.

Люминесцентная лампа не способна подключаться к сети напрямую. Для осуществления ее работы необходимо создать определенные условия подачи напряжения, а также контроль тока. Достичь этих целей помогает целый набор аппаратуры, среди которого есть дроссель.

В данном случае это устройство ограничивает напряжение, которое подается во время горения лампы на электроды. Кроме того, дроссель на короткое время создает высокое пусковое напряжение, которое способно образовать необходимый для зажигания лампы электрический заряд между электродами. В зависимости от того, как действует дроссель, используют определенный тип этого устройства: однофазный или трехфазный тип.

Первый из них применяется для ламп производственного и бытового назначения, а второй для ламп ДРЛ и ДНАТ. Они предназначены для работы в электросети с напряжением 380 или 220 вольт. Располагаются дроссели внутри светильника на корпусе. Можно сделать вывод, что такое оборудование используется в различных устройствах, работа которых связана с электричеством.

Зачем нужны сетевые дроссели в силовых преобразователях?

Зачем вообще нужны сетевые дроссели? Это — очень важный элемент силовой схемы мощного статического преобразователя, который служит буфером между питающей сетью и самим преобразователем. Сетевой дроссель выполняет несколько очень существенных функций: он повышает коэффициент мощности статического преобразователя в среднем на 30…35 %, не прибегая к сложным схемотехническим ухищрениям; подавляет высшие гармоники входного тока преобразователя, возникающие в неуправляемом выпрямителе; выравнивает линейные напряжения на входе преобразователя при некотором перекосе фаз

Рис. 2.4.6. Внешний вид некоторых типовых дросселей фирмы «Elhand»

питающего напряжения; подавляет быстрые изменения напряжения на входе преобразователя вследствие коммутационных воздействий стороннего оборудования на питающую сеть; снижает скорость нарастания токов короткого замыкания. Тот, кто мало-мальски сталкивался с силовой техникой, знает, что питающее сетевое напряжение под влиянием работы высокочастотных преобразователей, потребляющих ток от сети в импульсном режиме, подвержено искажениям. Сетевые дроссели призваны гасить эти помехи и снижают риск попадания гармоник в питающую сеть. Более того, если в качестве силовых ключей используются тиристоры, сетевые дроссели гарантированно обеспечивают защиту их от лавинного нарастания тока проводимости вплоть до момента переключения [37].

где 1_{ — ток основной гармоники;

/₅, /₇, /_и — токи гармоник высших порядков.

Мы уже говорили ранее, что любой статический преобразователь характеризуется определенным значением коэффициента мощности, связанным с его схемотехническим построением. За счет чего снижается коэффициент мощности? За счет появления реактивной составляющей потребляемой мощности и увеличения потребления полной мощности по сравнению с активной. В потребляемом от сети токе появляются, кроме основной, высшие гармоники — 5, 7, 11, 13, 17, 19. В соответствии с известным соотношением коэффициент мощности:

Нетрудно заметить, что чем больше действующие значения высших гармоник тока, тем меньше коэффициент мощности, и тем больше влияние статического преобразователя на питающую сеть. Однако здесь есть одно важное обстоятельство, которое нас выручает: реактивное сопротивление, присутствующее в питающей сети (это могут быть различные реактансы трансформаторов питающих подстанций), может существенно подавлять высшие гармоники. К сожалению, трансформаторных реактансов далеко не всегда хватает для эффективного подавления гармоник, поэтому приходится для преобразователей эти реактансы увеличивать, искусственно вводя сетевые дроссели.

Выбрать соответствующий дроссель фирмы «Elhand» для установки в разрабатываемый преобразователь достаточно просто. Главным условием выбора является соотношение индуктивности подводящих проводов (с учетом реактанса питающего генератора или трансформатора) L_s и собственно индуктивности сетевого дросселя L_d\

где U_T — величина напряжения на силовом приборе в момент его коммутации, В;

di_T/dt — крутизна нарастания тока проводимости силового прибора, А/с.

Оценить параметры U_T и di_T/dt в случае использования IGBT приборов несложно — эти данные можно получить из анализа величины выпрямленного питающего напряжения, а также скорости нарастания тока при переключении, который определяется характером нагрузки преобразователя (активная, индуктивная, комбинированная) и скорости коммутации IGBT приборов.

Значительно сложнее оценить значение L_s, так как заранее неизвестно, как будет питаться преобразователь, от какого источника, какой длины окажутся питающие проводники, какой будет их длина и конфигурация. Поэтому фирма «Elhand» рекомендует в любом случае устанавливать в разрабатываемый преобразователь сетевой дроссель, ориентируясь по величине тока, потребляемой от сети. С этой целью, для облегчения такого выбора, специалисты «Elhand» разработали типовой ряд трехфазных дросселей типа ED3N. Некоторые типономиналы из этого ряда приведены в табл. 2.4.1.

Основным проектировочным критерием здесь является допустимое падение напряжения на дросселе в нагруженном состоянии, которое не должно превышать нескольких процентов от номинального напряжения сети:

где U_L — падение напряжения на дросселе;

/— частота напряжения сети;

Тип	Параметры, мГн/А	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Масса, кг
ED3N	8,5/3,3	125	85	105	2,3 ,
	0,5/70	230	170	200	18
	0,15/150	240	190	207	24_
	0,05/400	340	200	295	47
	0,03/800	360	245	360	78

L_d — проектная индуктивность дросселя;

/ — номинальный ток обмотки дросселя.

Следует отметить, что фирма «Elhand» выпускает также моторные трехфазные дроссели ряда ED3S, предназначенные для обеспечения непрерывности протекания тока в обмотках двигателей [38], а также однофазные дроссели компенсации гармоник частоты 100 Гц и 300 Гц типа EDlN и EDlW. Трехфазные моторные дроссели типа ED3S, в принципе, можно использовать в качестве сетевых, а однофазные типа EDlN и EDlW — в качестве сглаживающих элементов сетевых LC-фильтров.

Конечно, дроссели как таковые, являются достаточно тривиальными элементами, которые можно изготавливать в условиях даже очень небольших производственных фирм. Почему же все-таки рекомендуется ориентироваться на покупные дроссели? Ответ очень прост: действительно, теоретически разработать и изготовить любой дроссель несложно, однако не будем забывать о трудозатратах на изготовление, о технологической стороне вопроса, о длительных сроках эксплуатации преобразовательной техники, которая зачастую вынуждена функционировать в жестких климатических и механических условиях среды. Дроссели промышленного изготовления, в частности, поставляемые фирмой «Elhand», полностью отвечают этим требованиям: они производятся фирмой со специализированной отработанной технологией, имеют низкую стоимость, прочны механически, пропитаны вакуумным способом (что позволяет сохранить высокое сопротивление изоляции в условиях повышенной влажности), оснащаются удобными для монтажа клеммами, оптимизированы по габаритам. К сожалению, на момент выхода этой книги из печати полные отечественные аналоги таких дросселей отсутствовали, что ставит в затруднительное положение отечественных разработчиков спецтехники.

Но вернемся к вопросу использования сетевых дросселей для ограничения пусковых токов. Автором книги с помощью компьютерного моделирования в пакете MicroCAP 7.0 была проанализирована реальная схема входной части статического преобразователя мощностью

12 кВт, с сетевым дросселем ED3N и дросселями подавления пульсации 300 Гц типа EDlW, показанная на рис. 2.4.7.

Рис. 2.4.7. Схема входного звена с использованием дросселей «Elhand»

Дроссель L1 — сетевой, дроссели L2, L3 входят в состав LC-фильтpa. Диодный мост типа 160MT120KB (производитель — «International Rectifier»), емкостная часть фильтра составлена из 12 конденсаторов типа B43586-A5687-Q (производитель — «Epcos») с эквивалентной емкостью 1020 мкФ. Фильтр радиопомех, в силу его незначительного влияния на процесс ограничения сверхтоков, из модели исключен. Результаты моделирования показаны на рис. 2.4.8. Из представленного графика видно, что пусковой ток, протекающий через диоды VDl…VD6, не превышает допустимого для диодов, а переходный процесс длится не более 10 мс, что не приведет к срабатыванию установленного на входе преобразователя автоматического выключателя типа АК-50Б (максимальная токовая защита) с номинальным током 25 А и уставкой 121_н.

Рис. 2.4.8. Результаты моделирования пусковых токов

Таким образом, сетевой дроссель L1 выполняет две функции: в момент включения он совместно с дросселями L2 и L3 защищает диодный мост от возникновения сверхтоков, а в режиме продолжительной работы осуществляет подавление высокочастотных гармоник.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.