Як працюють стартери люмінесцентних ламп

Стартер являє собою невелику газорозрядну лампу тліючого розряду. Скляна колба наповнюється інертним газом (неон або суміш гелій-водень) і поміщається в металевий або пластмасовий корпус, на верхній кришці якого є оглядове вікно.

У деяких конструкціях стартерів оглядове вікно відсутня. Стартер має два електроди. Розрізняють несиметричну і симетричну конструкції стартерів. У несиметричних стартерах один електрод нерухомий, а другий рухливий, виготовлений
з біметалу.

В даний час найбільшого поширення набула симетрична конструкція стартерів, у яких обидва електроди виготовляються з біметалу. Ця конструкція має ряд переваг в порівнянні з несиметричною.

Напруга запалювання в стартері тліючого розряду вибирається таким чином, щоб воно було менше номінальної напруги мережі, але більше робочої напруги, що встановлюється на люмінесцентної лампи при її горінні.

При включенні схеми на напругу мережі воно повністю опиниться прикладеним до стартера. Електроди стартера розімкнуті, і в ньому виникає тліючий розряд. У ланцюзі буде проходити невеликий струм (20-50 мА). Цей струм нагріває біметалічні електроди, і вони, згинаючись, замкнутий ланцюг, і тліючий розряд в стартері припиниться.

Через дросель і послідовно зєднані катоди почне проходити струм, який буде підігрівати катоди лампи. Величина цього струму визначається індуктивним опором дроселя, що обирається таким чином, щоб струм попереднього підігріву катодів в 1,5 2,1 рази перевищував номінальний струм лампи. Тривалість попереднього підігріву катодів визначається часом, протягом якого електроди стартера залишаються замкнутими.

Коли електроди стартера замкнуті, вони остигають, і після певного проміжку часу, званого часом контактування, електроди розмикаються. Так як дросель володіє великою індуктивністю, то в момент розмикання електродів стартера в дроселі виникає великий імпульс напруги, що запалює лампу.

Після запалювання лампи в ланцюзі встановиться струм, рівний номінальному робочому струму лампи. Цей струм зумовить таке падіння напруги на дроселі, що напруга на лампі стане приблизно рівним половині номінальної напруги мережі. Так як стартер включений паралельно лампі, то напруга на ньому буде дорівнює напрузі на лампі і в звязку з тим, що воно недостатньо для запалювання тліючого розряду в стартері, його електроди залишаться розєднаними при горінні лампи.

Можливість запалювання лампи залежить від тривалості попереднього підігріву катодів і величини струму, що проходить через лампу в момент розмикання електродів стартера. Якщо розрив ланцюга відбудеться при малому значенні струму, то величина индуктированной в дроселі е. д. з. і, отже, прикладеного до лампи напруги може виявитися недостатньою для її запалювання, і лампа не загорається. Тому, якщо при першій спробі стартер не запалить лампу, він відразу ж автоматично буде повторювати описаний процес до тих пір, поки не відбудеться запалювання лампи. Згідно ГОСТ на стартери запалювання лампи повинно бути забезпечено за час до 10 сек.

Паралельно електродів стартера включений конденсатор ємністю 0,003-0,1 мкф. Цей конденсатор зазвичай розміщується в корпусі стартера. Конденсатор виконує дві функції: знижує рівень радіоперешкод, що виникають при контактуванні електродів стартера і створюваних лампой- з іншого боку, цей конденсатор впливає на процеси запалювання лампи. Конденсатор зменшує величину імпульсу напруги, утвореного в момент розмикання електродів стартера, і збільшує його тривалість.

При відсутності конденсатора напруга на лампі дуже швидко зростає, досягаючи декількох тисяч вольт, але тривалість його дії дуже невелика. У цих умовах різко знижується надійність запалювання ламп. Крім того, включення конденсатора паралельно електродів стартера зменшує ймовірність зварювання або, як кажуть, залипання електродів, що виходить в результаті утворення електричної дуги в момент розмикання електродів. Конденсатор сприяє швидкому гасінню дуги.

Застосування конденсаторів в стартер не забезпечує повного придушення радіоперешкод, створюваних люмінесцентною лампою. Тому необхідно додатково на вході схеми встановити два конденсатора ємністю не менше 0,008 мкф кожен, зєднаних послідовно, і середню точку заземлити.
Одним з рекомендованих способів зниження рівня радіоперешкод є застосування дроселів з сімметрірованной обмоткою де обмотка дроселя розділена на дві абсолютно однакові частини, які мають рівне число витків, намотаних на один загальний сердечник.

Кожна частина дроселя зєднана послідовно з одним з катодів лампи. При включенні такого дроселя з лампою обидва її катода працюють в однакових умовах, що знижує рівень радіоперешкод. В даний час, як правило, випускаються промисловістю дроселі виготовляються з сімметрірованнимі обмотками.

У схемі через наявність дроселя струм через лампу і напруга мережі не будуть збігатися по фазі, т. Е. Вони не будуть одночасно досягати своїх нульових і максимальних значень. Як відомо з теорії змінного струму, в цьому випадку струм буде відставати по фазі від напруги мережі на деякий кут, величина якого визначається співвідношенням індуктивного опору дроселя і активного опору всій мережі. Такі схеми називаються відстаючими.

У ряді випадків використання люмінесцетних ламп потрібно створювати такі умови, коли струм через лампу випереджав би по фазі напруга мережі. Такі схеми називаються випереджаючими. Для виконання цієї умови послідовно з дроселем включається конденсатор, ємність якого розраховується таким чином, щоб його опір місткості було більше індуктивного опору дроселя.

В випереджаючому баласті в період запалювання лампи струм попереднього підігріву катодів має недостатню величину. Для усунення цього явища необхідно на час запалювання лампи збільшити струм попереднього підігріву, що можна зробити, якщо частково компенсувати ємність индуктивностью. У ланцюг стартера включається додаткова індуктивність у вигляді компенсує котушки.

При замиканні електродів стартера ця компенсує котушка включається послідовно з дроселем і конденсатором, загальна індуктивність схеми зростає, а разом з нею збільшується струм попереднього підігріву. Після розмикання електродів стартера компенсує котушка відключається, і в робочому режимі лампи вона не бере. Індуктивність додаткової котушки компенсує ємність конденсатора, встановленого в стартері. Тому в схему вводиться додатковий конденсатор ємністю не менше 0,008 мкф, що включається паралельно лампі і виконує в цьому випадку роль Помехоподавляющие конденсатора.

Один з недоліків розглянутих схем - низький коефіцієнт потужності. Він становить величину 0,5-0,6. Пускорегулюючі апарати (ПРА), виконані на основі цих схем, відносяться до групи так званих некомпенсованих апаратів. При використанні таких апаратів згідно з правилами улаштування електроустановок (ПУЕ) для підвищення низького коефіцієнта потужності необхідно передбачати групову компенсацію коефіцієнта потужності, що забезпечує доведення його для всієї освітлювальної установки до величини 0,9-0,95.

При неможливості або економічної неефективності застосування групової компенсації коефіцієнта потужності використовують схеми, в яких додатково паралельно лампі включається конденсатор достатньої ємності, обраний таким чином, щоб коефіцієнт потужності схеми підвищився до величини 0,85 -0,9. ПРА, виготовлений за цією схемою, називають компенсованим. Розрахунки показують, що для ламп потужністю 20 і 40 Вт при напрузі 220 в ємність конденсатора становить 3-5 МКФ.

Основний недолік стартерних схем запалювання - їх низька надійність, яка обумовлена ненадійністю роботи стартера. Надійна робота стартера також залежить від рівня напруги в мережі живлення. Зі зниженням напруги в мережі живлення збільшується час, необхідний для розігріву біметалевих електродів, а при зменшенні напруги більш ніж на 20% номінального стартер взагалі не забезпечує контактування електродів, і лампа не буде запалюватися. Значить, із зменшенням напруги в мережі живлення час запалювання лампи збільшується.

У люмінесцентної лампи в міру старіння спостерігається збільшення її робочої напруги, а у стартера, навпаки, зі зростанням терміну служби напруга запалювання тліючого розряду зменшується. В результаті цього можливо, що при палаючої лампі стартер почне спрацьовувати і лампа гасне.

При розмиканні електродів стартера лампа знову спалахує і спостерігається миготіння лампи. Таке миготіння лампи, крім викликається ним неприємного зорового відчуття, може привести до перегріву дроселя, виходу його з ладу і псування лампи. Подібні ж явища можуть мати місце при використанні старих стартерів в мережі зі зниженим рівнем напруги. При появі спалахів лампи необхідно замінити стартер на новий.

Стартери мають значні розкид часу контактування електродів, і воно дуже часто недостатньо для надійного попереднього підігріву катодів ламп. В результаті стартер запалює лампу після декількох проміжних спроб, що збільшує тривалість перехідних процесів, що знижують термін служби ламп.

Загальний недолік всіх однолампових схем - неможливість зменшити створювану однієї люмінесцентною лампою пульсацію світлового потоку. Тому такі схеми можна застосовувати в приміщеннях, де встановлюється кілька ламп, а в разі їх використання для групи ламп рекомендується з метою зменшення пульсації світлового потоку лампи включати в різні фази трифазного ланцюга. Необхідно прагнути до того, щоб освітленість в кожній точці створювалася не менше ніж від двох-трьох ламп, включених в різні фази мережі.

Дволампові схеми включення. Застосування дволампових схем включення дає можливість зменшити пульсацію сумарного світлового потоку, так як пульсації світлового потоку кожної лампи відбуваються не одночасно, а з деяким зрушенням за часом. Тому сумарний світловий потік двох ламп ніколи не дорівнюватиме нулю, а коливається біля деякого середнього значення з частотою, меншою, ніж при одній лампі. Крім того, ці схеми забезпечують високий коефіцієнт потужності комплекту лампа - ПРА.

Найбільшого поширення набула дволамповий схема, яка називається часто схемою з розщепленої фазою. Схема складається з двох елементів-гілок: відстає і випереджає. У першій гілки ток відстає по фазі від напруги на кут 60 °, а в другій - випереджає на кут 60 °. Завдяки цьому струм у зовнішній ланцюга буде майже збігатися по фазі з напругою, і коефіцієнт потужності всієї схеми складе величину 0.9-0.95.

Цю схему можна віднести до групи компенсованих, і в порівнянні з однолампових некомпенсованою схемою вона має ту перевагу, що не потрібно приймати додаткових заходів для підвищення коефіцієнта потужності. При виготовленні ПРА за цією схемою загальна витрата конструкційних матеріалів менше, ніж для двох і однолампових апаратів. В даний час випускається велика кількість різних типів апаратів, виконаних за цією схемою.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!