Электромагнитное пускорегулирующее устройство состоит из двух основных компонентов – дросселя, часто называемого балластом, и стартера, который отвечает за создание электрического разряда.
ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА. ЭПРА что это такое.
Модернизированные устройства, основанные на полупроводниковой электронике, предоставляют множество преимуществ. Они компактнее по размерам по сравнению с традиционными устройствами, а также отличаются более высоким качеством исполнения.
На страницах нашего блога часто возникает необходимость разъяснить читателям ключевые моменты, связанные с выбором электронных балластов или диммеров, которые обычно обозначаются аббревиатурой ЭПРА. Эта статья направлена на то, чтобы помочь вам разобраться с этими устройствами. Сложность понимания некоторых терминов может быть значительной; однако, если у вас есть определенные знания в данной области, разобраться в ней будет гораздо проще.
Рассмотрим подробнее использование и выбор ЭПРА.
Преимущества применения ЭПРА очевидны, в частности, оно может значительно продлить срок службы люминесцентных ламп и светильников в целом.
ЭПРА представляет собой эволюционный этап в развитии систем, обеспечивающих зажигание света. Это устройство включает в себя дополнительный компонент для питания и контакты, необходимые для подключения одного или нескольких источников света. Ранее использовавшиеся устройства, включающие дроссель и стартер, постепенно утрачивают свою актуальность из-за внедрения более современных решений.
Устройство ЭПРА: что в него входит и схемы
Электронный балласт – это сложное электронное устройство, состоящее из нескольких критически важных компонентов:
- Фильтр помех, который необходим для уменьшения влияния электрических помех, возникающих в сети;
- Выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный;
- Корректор мощности, который улучшает коэффициент мощности;
- Сглаживающий фильтр, который используется для уменьшения пульсаций в выходном напряжении;
- Инвертор, который повышает напряжение до нужного уровня;
- Балласт – аналог электромагнитного дросселя, но с улучшенными характеристиками.
Следует отметить, что в некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости, для чего потребуется внешний контроллер освещения. Существуют множество разработанных схем, которые мы обсудим ниже.
Компоненты, используемые в ЭПРА для светильников дневного света, варьируются от мощных полевых транзисторов до малогабаритных микросхем для менее мощных светильников, однако основные принципы конструкции остаются неизменными.
В упрощенном виде схема подключения одной люминесцентной лампы (ЛДС) выглядит следующим образом:
Схема состоит в основном из двух частей: самой люминесцентной лампы и электронного стартера. Для электрика эта схема покажется менее сложной по сравнению с традиционной, использующей электромагнитный дроссель и стартер. Напряжение для зажигания подается на клеммы N и L, а заземление может быть не обязательным, однако оно рекомендуется для повышения безопасности эксплуатации.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Как выбрать бензопилу для дома
Система подключения двух Люминесцентных ламп (ЛДС) реализована аналогичными принципами.
При этом в схеме нет дополнительных компонентов, лишь две лампы, соединенные непосредственно с электронным блоком.
Схемы ЭКГ часто бывают сложными и включают множество электронных компонентов, что делает их трудными для понимания, если у человека нет инженерного образования или необходимой подготовки.
Более того, даже профессиональный электрик может не сразу разобраться во всей схеме, но мы уверены, что у вас получится!
На представленном изображении показана довольно простая электронная схема. Она функционирует так, как и задумано: коррекция осуществляется с помощью выпрямительного диодного моста с двумя полупериодами.
Кроме того, плавное сглаживание достигается благодаря электролитическому конденсатору, который должен быть рассчитан на более высокое напряжение, учитывающее амплитуду синусоиды, равную половине этого напряжения (√2 * 220). Остальные процессы контролируются микросхемой, а полевые транзисторы отвечают за подачу напряжения на лампы. Инвертор, тем временем, функционирует автономно, не нарушая нормальной работы устройства.
Принцип работы ЭПРА
Для того чтобы зажечь люминесцентную лампу, требуется использование специального коммутационного устройства. В его состав входят:
- дроссель, который выравнивает пульсацию;
- стартер, осуществляющий запуск процесса;
- конденсатор, который стабилизирует напряжение.
Ранее все эти элементы располагались отдельно, но несмотря на возможность продлить срок службы лампы, адаптер часто перегревался. Это могло приводить к образованию неприятного жужжания и мерцанию света. Небольшое электронное устройство, известное как ЭПРА, поглотило функционал устаревшего адаптера, став компактным и эффективным решением для подключения ламп. В соответствии с правилами безопасности, в помещениях с активным присутствием людей рекомендуется использовать лампы, оснащенные ЭПРА, вместо устаревших дроссельных катушек.
- фильтр электромагнитных помех – он устраняет электросеть помехи;
- выпрямитель – преобразует переменный ток в постоянный;
- сглаживающий фильтр – снижает частоту пульсации;
- инвертор – повышает напряжение до оптимального уровня;
- дроссель.
Колба люминесцентной лампы заполнена парами ртути, а внутреннее покрытие сделано из люминофора. Эти пары газа разряжаются, что и вызывает возникновение ультрафиолетового излучения. Работоспособность ЭКГ проходит через три стадии:
- Электроды внутри лампы нагреваются.
- Устройство генерирует импульс высокого напряжения, вызывая пробой газа.
- Уровень напряжения на электродах обеспечивает постоянное горение лампы.
Как работает люминесцентная лампа с дросселем (ЭмПРА)
ЭмПРА, что расшифровывается как электромагнитный пускорегулирующий аппарат или просто дроссель, дает возможность лучше понять принцип работы и механизм функционирования ЭПРА.
Для начала, обратим внимание на работу ламп дневного света, особенно на их часто используемые типы Т-8. Кроме лампы, в системе присутствует стартер (это газоразрядная лампа) и пускорегулирующее устройство (дроссель и конденсаторы).
Изображение показывает устройство трубчатых дневных ламп.
Люминесцентная лампа: устройство и условия для работы
Люминесцентные лампы трубчатого типа представляют собой полую стеклянную трубку, покрытую внутренним слоем люминофора. На концах трубки находятся металлические колпачки, в которых расположены два штырька – выводы катодов. Эти катоды соединены попарно с помощью вольфрамовой спирали, обладающей специальным эмиссионным покрытием. Внутри лампы находится смесь инертных газов, содержащая пары ртути, что создает необходимую окружающую среду. Для активации люминофора потребуется:
- Наличие переменного электрического поля;
- Свободные заряженные частицы.
На изображении показано строение люминесцентной лампы.
Когда переменное электрическое поле возникает, электроны и ионы активно двигаются, сталкиваясь со стенками колбы и вызывая свечение люминофора. Однако, чтобы добиться зажигания, необходимо создать условия для появления в инертной среде свободных заряженных частиц. В выключенном состоянии их просто нет. Даже если подать на катоды 220 В напрямую, ничего не произойдет: переменное электрическое поле будет, но несвободные ионы и электроны отсутствуют, соответственно, и света не будет.
Как заставить люминесцентную лампу светиться
Следовательно, для того чтобы лампа загорелась, необходимо инициировать появление свободных заряженных частиц двумя способами:
- краткосрочной подачей высоковольтного импульса на катоды (так называемый холодный пуск);
- разогревом спирали между двумя катодами до температуры, при которой начинается эмиссия.
Как добиться свечения люминофора.
Общий подход включает в себя применение второго варианта, который требует больше времени и энергии, но также увеличивает срок службы лампы. Холодный пуск применяется многими любителями-умельцами, и, хотя этот метод позволяет временно работать лампам со сгоревшими спиралями, его использование не рекомендуется из-за быстрого выхода катодов из строя.
Как работает светильник дневного света с ЭмПРА (электромагнитным балластом)
Для получения свободных частиц используется дроссель, который также известен как электромагнитный балласт, а вместе с ним работает стартер. Для стабилизации работы используется конденсатор (на схеме ниже обозначены как С1 и С2). Дроссель представляет собой сборку ферромагнитных пластин, обмотанных эмалированным медным проводом, и по своей сущности напоминает трансформатор, но с одной обмоткой. Стартер же – это газоразрядная лампа с подвижным биметаллическим контактом.
Устройство ЭПРА — электронного балласта
Электронное пускорегулирующее устройство для люминесцентных светильников – сложное устройство, существенно более сложное, чем упомянутое выше. В его конструкции имеется шесть отдельных блоков, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. Основная цель такого устройства заключается в повышении частоты напряжения (до 20 кГц и выше), что позволяет избежать эффекта мигания света и неприятного гула. Также особым образом реализована плавная функция разогрева катодов ламп, что помогает избежать проблем, связанных с холодным пуском. Для начала давайте разберем составные части ЭПРА для люминесцентных ламп и назначение каждого блока.
На блок-схеме видно, как работает ЭПРА, и давайте подробнее рассмотрим, что делает каждый из блоков:
-
Фильтр: он располагается на входе устройства и предназначен для исключения влияния работы электронного балласта на другие устройства, находящиеся вблизи. Если убрать этот элемент, устройство останется работоспособным, но высокочастотные помехи могут негативно повлиять на работу соседних приборов. Поэтому наличие этого блока является обязательным.
На изображении представлено напряжение, поступающее от сети.
После процесса выпрямления нижняя полуволна отсутствует.
На выходе фильтра видим именно такую форму напряжения.
Представленный на рисунке электронный пускорегулирующий аппарат ЭПРА ЛЛ 2х36 HF-S TLD II, созданный компанией Philips, является надежным, компактным и экономически эффективным решением для флуоресцентного освещения.
Таким образом, ЭПРА является устройства, работа которого достаточно сложна, но функциональные блоки очевидны, кроме процесса преобразования постоянного тока в высокочастотный переменный. Эту часть мы подробно рассмотрим отдельным пунктом.
Как происходит преобразование постоянного напряжения в высокочастотное
Инверторный преобразователь, встроенный в ЭПРА для люминесцентных ламп, получает изначально постоянное напряжение и на его основе формирует высокочастотный сигнал. Частота пульсации напряжения достигает порядка 50 кГц, что в 1000 раз превышает частоту в нашей электрической сети. Такая высокая частота позволяет решать две основные задачи: во-первых, избавляет от моргания, а во-вторых, исключает шум. Хотя свет может фактически моргать, это происходит с частотой порядка 50 000 раз в секунду, что для человеческого глаза воспринимается как непрерывное свечение.
На очереди еще один вариант блок-схемы ЭПРА, используемой для люминесцентных ламп.
Блок-схема инверторного преобразователя в ЭПРА
Чаще всего такой блок выполнен на основе полумостовой схемы, так как именно этот вариант наиболее популярен из-за своей экономичности. Использование мостовой схемы потребовало бы в два раза больше дорогостоящих компонентов. К тому же мощность, необходимая для работы бытовых и производственных светильников, у полумостовой схемы вполне достаточна.
Блок-схема инвертора часто содержит следующие элементы:
Из чего состоит приспособление?
Основными элементами схемы электронного модуля являются:
- выпрямительное устройство;
- фильтр электромагнитного излучения;
- корректор коэффициента мощности;
- фильтр сглаживания напряжения;
- инверторная схема;
- дроссельный элемент.
Схема может быть собрана по двум основным вариантам: мостовая или полумостовая. Классические устройства, построенные по мостовой схеме, обычно работают с мощными лампами.
Пускорегулирующие модули, выполненные по мостовой схеме, рассчитаны на работу с высокомощными приборами света (например, от 100 Вт). Они не только поддерживают мощность, но и положительно влияют на характеристики питающего напряжения.
Тем не менее, большую часть времени в люминесцентных светильниках применяются модули, построенные на полумостовой схеме.
Эти устройства встречаются на рынке гораздо чаще, поскольку для обычного использования достаточно светильников мощностью до 50 Вт.
Особенности работы аппарата
В общем, работу электроники условно можно разделить на три этапа. На первоначальном этапе включается функция предварительного прогрева катодов, что играет важную роль в повышении долговечности газовых источников света.
Эта функция особенно необходима в условиях низкой окружающей температуры.
Демонстрация рабочей электронной платы одной из версий модулей пускорегулирования на полупроводниках. Она небольшая и легкая, что позволяет заменить массивный дроссель и добавить функциональные улучшения.
Затем в схемах модуля запускается процесс генерации импульса высоковольтного импеданса с уровнем напряжения около 1,5 кВ.
Наличие такого напряжения между электродами неизбежно приводит к пробиву газовой среды в баллоне люминесцентной лампы и, как следствие, зажиганию лампы.
Наконец, третий этап работы модуля создает стабилизированное напряжение для поддержания горения газа внутри лампы, что позволяет сэкономить потребляемую энергию.
Принципиальная схема пускорегулятора
Как уже сообщалось ранее, порой распространенной конструкцией является модуль ЭПРА, собранный по двухтактной полумостовой схеме.
На представленной принципиальной схеме можно видеть, как работает полумостовое устройство и какие функции выполняет. Однако это далеко не единственная конфигурация, используемая для производства ЭПРА.
Процесс функциональности такой схемы можно описать в следующей последовательности:
- Сетевое напряжение 220 В подается на диодный мост и фильтр.
- На выходе фильтра формируется постоянное напряжение в диапазоне 300-310 В.
- Инверторный модуль увеличивает частоту напряжения.
- Далее, напряжение от инвертора подается на симметричный трансформатор.
- В трансформаторе, благодаря управляющим ключам, формируется требуемый рабочий потенциал для люминесцентной лампы.
Варианты подключения люминесцентных ламп
В зависимости от схемы, используемой в конструкции пускорегулирующих аппаратов, возможны различные варианты подключения.
Некоторые модели способны поддерживать подключение лишь одного светильника, в то время как другие могут одновременно подключать четыре лампы.
Самый простой способ подключения осуществляется с помощью электромагнитного пускорегулирующего элемента, в который входят: 1 – нить накала; 2 – стартер; 3 – стеклянная колба; 4 – дроссель; L – фазная линия питания; N – нулевая линия.
Самым простым подключением представляется вариант с электромагнитным устройством, где основными компонентами становятся только дроссель и стартер.
В данной схеме от сетевого интерфейса подключается фазная линия к одной из двух клемм дросселя, а нулевой провод подводится к одной клемме люминесцентной лампы.
Сглаженная фаза, выходящая из дросселя, отводится от его второй клеммы и присоединяется к другой клемме лампы.
Оставшиеся свободные клеммы лампы соединяются с розеткой стартера. Вот и вся схема, которая использовалась до появления полупроводниковых ЭПРА.
Связка подключения двух люминесцентных ламп через один дроссель включает: 1 – фильтрующий конденсатор; 2 – дроссель, соответствующий мощности двух приборов; 3, 4 – лампы; 5, 6 – стартеры запуска; L – фазная линия питания; N – нулевая линия.
На основе этой же схемы реализуется подключение двух люминесцентных ламп, одного дросселя и двух стартеров. Однако в этом случае в обязательном порядке следует выбирать дроссель с соответствующей мощностью, исходя из суммарной мощности газовых светильников.
Дроссельный схематический вариант можно дополнительно модернизировать для устранения проблемы с стробированием, которая часто проявляется на светильниках с электромагнитным ЭПРА, добавив диагональный мост, который включится сразу после дросселя.
Варианты схем подключения
Стандартная схема подключения люминесцентной лампы через электромагнитное пускорегулирующее устройство не имеет большого числа вариаций. Чаще всего она дополняется конденсатором, подключаемым параллельно светильнику, чтобы снизить реактивную мощность, которую потребляет любая реактивная нагрузка, включая дроссель.
К одному дросселю можно подключить две люминесцентные лампы, соблюдая несколько условий:
- ЛЛ должны иметь одинаковую мощность;
- Мощность балласта должна быть равна сумме мощностей ЛЛ;
- ЛЛ должны быть настроены на рабочее напряжение 110 В (при использовании сети 220 В);
- Стартеры также должны быть рассчитаны на рабочее напряжение 110 В.
Схема подключения двух ламп к одному дросселю может выглядеть следующим образом (мощности дросселя 36 W и ламп 2х18 W приведены условно):
Важно! Для обеспечения эффективной компенсации реактивной мощности необходимо правильно подобрать конденсатор, емкость которого зависит от мощности светильника. Например, для лампы мощностью 18 Вт требуется конденсатор с ёмкостью 4.5 мкФ. Для светильника, использующего лампу мощностью 60 Вт, понадобится конденсатор емкостью 7 мкФ. Конденсаторы следует использовать неполярные, с рабочим напряжением не менее 400 В. Чаще всего применяются бумажные конденсаторы МБГО и МГП.
Поскольку электронный балласт обычно включает в себя пусковое устройство, подключение ЛЛ становится более простым. Для сборки светильника вам понадобятся лишь провода. Наиболее простой пример подключения — одна лампа и один ЭПРА.
Существуют балласты, которые позволяют подключение нескольких ламп одновременно. Ниже приведены схемы подключения ЭПРА на 2 ЛЛ.
Схема подключения балласта, рассчитанная на работу с четырьмя ЛЛ, будет выглядеть следующим образом:
Современные универсальные приборы могут работать с произвольным количеством ЛЛ, даже с лампами разной мощности.
Специалисты по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники акцентируют внимание на том, что все представленные схемы являются общими. Каждый конкретный ЭПРА может подключаться по особой схеме, поэтому перед монтажом лучше ознакомиться с документацией, содержащей подробные инструкции по подключению, а также информацию о мощностях ламп и диапазонах питающих напряжений.
к содержанию ↑
Ремонт электронного балласта для люминесцентных ламп
Прежде чем приступить к ремонту балласта, убедитесь, что проблема не в самой лампе. Проверить ее исправность не составит труда: необходимо снять лампу с держателя и проверить спирали катодов с помощью тестера, выставленного на режим измерения малых сопротивлений. При работе с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) для проверки спиралей придется разобрать корпус лампы. При этом обе спирали должны показать сопротивление от нескольких единиц до десятков Ом, в зависимости от мощности лампы.
Если хотя бы одна из спиралей не находит соединения, лампа считаются неисправной. На фото слева спираль исправна, а справа – в обрыве, что свидетельствует о том, что лампа вышла из строя и не подлежит ремонту.
Следует помнить, что неисправность лампы может также заключаться в отсутствии активного слоя на спиралях. Тем не менее, в этом случае они будут звониться. Но при этом происходит резкое увеличение стартового и рабочего напряжения, что ЭПРА обеспечить не сможет. Однако подобная неисправность не возникает мгновенно: сначала лампа начинает тяжело включаться, последовательно перезапускается и в итоге вообще гаснет.
Распространённые принципиальные схемы
Перед началом ремонта стоит увидеть несколько распространённых схем электронных балластов для люминесцентных ламп. Начнем с самой простой, которая обычно используется в помещениях с небольшим энергопотреблением, включая и компактные лампы.
Схема простого балласта для люминесцентной лампы
Сетевое напряжение поступает на диодный мост D3-D6, затем выпрямляется и сглаживается высоковольтным конденсатором С4. После этого сигнал проходит через фильтр L2, С7, и питает блокинг-генератор, который собран из транзисторов Q1, Q2 и трансформатора Т1. Частота генератора колеблется между 10-20 кГц. Импульсное напряжение, которое снимается с обмотки Т1, через дроссель L1 поступает на выводы катодов люминесцентной трубы LMP1, вторая штырь катодов соединена через конденсатор С5.
После подачи питания генератор начинает работу. Напряжение с преобразованной частотой подается на катоды лампы. Поскольку разряда в колбе еще нет, напряжение проходит через спирали и конденсатор С5. Вместимость С5 выбрана так, чтобы совместно со спиралями LMP1, дросселем L1 и обмоткой Т1 они образовывали колебательный контур, настроенный на частоту работы генератора. Достигая резонанса, напряжение на катодах повышается до 1 кВ, вызывая пробой газового промежутка в колбе, и лампа загорается.
Благодаря тому, что разряд в баллоне имеет низкое сопротивление, конденсатор C5 оказывается шунтированным, резонанс прекращается, и на электроды поступает рабочее напряжение, необходимое для работы лампы. Ток через баллон LMP1 ограничивается дросселем L1.
Поскольку рабочая частота в дросселе значительно выше, чем 50 Гц, его размеры скромнее по сравнению с электромагнитным балластом.
Данная схема обеспечивает холодный запуск лампы, что означает, что она зажигается без предварительного нагрева катодов, и делает это практически мгновенно. Тем не менее, это не оптимальный режим эксплуатации, поскольку резко сокращает срок службы лампы. Теперь обратим внимание на следующую схему.
Причины неисправностей
Существует множество причин, по которым лампа может не функционировать. Одна из самых очевидных — это обрыв нити накаливания, что обычно называют перегоревшей нитью. В этом случае устройство ЭПРА остается исправным, требуется лишь заменить лампу.
Также переходники и точки пайки на плате являются уязвимыми местами. После включения светильника они подвергаются циклическому тепловому воздействию, что со временем может вызвать повреждение пайки. Внешний вид повреждений, как правило, имеет темный цвет, а устранить их можно с помощью чистки или подпайки.
Часто в плохую погоду из-за скачков напряжения, возникающих в сети, происходит выход из строя транзистора, так как в конструкции ЭПРА нет варисторов. Для предотвращения этого можно установить предохранитель, который сработает в случае возникновения проблем внутри схемы устройства.
Производители обычно размещают информацию о последовательности подключения ЭПРА на упаковках. Там указаны номера клемм для входного и выходного контуров. Если порядок подключения нарушен, работать устройство не будет. Поэтому важно следовать инструкции при самостоятельной установке.
Важно понимать, что ЭПРА, предназначенные для люминесцентных ламп, не подходят для использования с галогеновыми светильниками и наоборот.
Преимущества использования электронной пускорегулирующей аппаратуры
- Создание комфортной обстановки для людей в помещениях: светильники не мерцают и не издают гудящих звуков. Освещение ровное и приятно воспринимается глазом, отсутствует эффект стробоскопа. Ток лампы не зависит от частоты сети, так как средний уровень плотности электронов поддерживается на высокочастотном уровне.
- Продление срока службы благодаря предварительному нагреву нитей накаливания, что устраняет возможность холодного старта и, соответственно, снижает риск поломки стартера.
- Повышение безопасности: устройство не нагревается чрезмерно, а в случае возникновения неисправностей срабатывает система предотвращения перегрева.
- Сравнительно с устаревшими пусковыми устройствами электрические схемы с ЭПРА имеют примерно на 25% меньший расход энергии, но при этом световой поток увеличивается на 5-7%.
- Регулировка интенсивности светового потока возможна благодаря наличию автоматического и ручного режимов.
Таким образом, лампы, используемые с переходниками ЭПРА, не только работают дольше, но и соответствуют стандартам безопасности и энергоэффективности.
В нашем ассортименте представлены устройства различных видов:
- EEI=А1 — с регулировкой мощности с использованием корректора;
- EEI=А2 — с постоянной мощностью;
- EEI=А3 — с пассивным корректором или без него.
Наши менеджеры готовы помочь вам выбрать необходимые устройства среди широкого ассортимента пускорегулирующих аппаратов для различных типов ламп, сетей и условий эксплуатации. Свяжитесь с нами по телефону или воспользуйтесь формой обратной связи на нашем сайте для получения дополнительной информации.