Назначение дросселя в электрических цепях. Важный элемент люминесцентных ламп – дроссель: принцип работы, как выбрать

Люминесцентная лампа относится к газоразрядным устройствам. Следовательно, в ее конструкции должен присутствовать элемент, ограничивающий ток.

В противном случае сила тока будет нарастать лавинообразно, что несомненно приведет к поломке лампы, а, возможно, и к ее взрыву.

Такой ограничитель разработчиками люминесцентных ламп предусмотрен. Его роль играет электронное или электромагнитное устройство - дроссель (или балласт).

Предполагают наличие балласта, поглощающего лишнюю мощность в электроцепи. В лампе мощностью 36-40 Вт дроссель забирает около 6 Вт (15%).

Электромагнитные дроссели для ламп люминесцентного типа

Основные функции дросселя:

подогрев катодов для их подготовки к эмиссии электронов;
создание напряжения, необходимого для стартового разряда;
ограничение тока, протекающего по электрической схеме после старта.

В цепи переменного тока дроссель обеспечивает сдвиг фаз между током и напряжением. Величина отставания тока от напряжения, которую вызывает дроссель, указана в его маркировке (cos ϕ) . Данная характеристика имеет еще одно название – коэффициент мощности.

Активная мощность определяется по формуле:

P = U х I х cos ϕ , где

U – напряжение,

I – сила тока.

При низком коэффициенте мощности растет потребление реактивной энергии.

Дроссели классифицируются по уровню мощности и шума.

По уровню мощности дроссели делятся на три класса:

С – с низким уровнем;
В – с супернизким;
D – со средним уровнем поглощения.

Технические характеристики дросселя должны соответствовать мощности лампы: в противном случае она быстро придет в негодность.

Различаются дроссели и по уровню шума:

С – очень низкий;
А – особо низкий;
П – пониженный;
Н – нормальный.

Принцип работы

Устройство в лампе работает в паре со стартером:

при подаче напряжения на лампу ток попадает на стартер – элемент, состоящий из баллона и конденсатора (в баллоне, заполненном инертным газом, размещены контакты из биметалла);
под воздействием напряжения происходит ионизация газа, и ток протекает по цепи дросселя. Газ и контакты разогреваются, что приводит к увеличению силы тока до 0,5 А. Следом разогреваются и катоды и освобождаются электроны. Они, в свою очередь, способствуют разогреву ртутных паров, помещенных в трубку лампы;
как только контакты замыкаются, завершается ионизация. Температура стартера падает, контакты размыкаются.

Самоиндукция, которая возникает в дросселе, накладывается на амплитудные колебания электрической сети. Это приводит к пробиванию газового наполнения лампы, и ток снова устремляется через дроссельную цепь и катод.

Наглядное представление работы дросселя

Как подобрать

Выбирая дроссель к люминесцентной лампе, в первую очередь обращайте внимание на его мощность: она должна совпадать с мощностью светильника.

Немаловажную роль при выборе играет и производитель: лучше, если это будет известная компания, продукция которой широко применяется. Покупая дешевые изделия неизвестных изготовителей, вы рискуете напрасно выбросить деньги.

Еще один вопрос, требующий решения: какой дроссель вы хотите купить – электронный или электромагнитный. Цены на них заметно отличаются.

Cтоимость электромагнитного дросселя в зависимости от мощности начинается примерно со 150 рублей (импортный вариант) , а
минимальная цена на электронный дроссель составляет около 500 рублей.

Электронный дроссель не требует установки стартера в лампу.

Классификация приборов

В люминесцентных лампах могут использоваться электромагнитные или электронные дроссели. Каждому из видов присущи определенные достоинства и недостатки.

Электромагнитные

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку с металлическим сердечником. Для обмотки используются медный и алюминиевый провода. От их диаметра зависит нормальная работа светильника. Потери мощности устройства составляют от 10 до 50%.

Чем мощнее люминесцентная лампа, тем меньше процент потерь мощности.

Люминесцентные лампы с электромагнитными дросселями стоят недорого, не требуют дополнительной настройки. Однако электромагнитный дроссель весьма чувствителен к нестабильности электрической сети. Малейшее колебание приводит к мерцанию лампы и повышению уровня шума: светильник начинает гудеть.

Электромагнитные ПРА

Перед зажиганием лампы из-за несинхронности работы дросселя с частотой сети происходят вспышки. Они приводят к ускоренному износу ПРА.

На разогревание электромагнитного дросселя тратится четверть мощности светильника.

Два класса электромагнитных дросселей – D и С – запрещены Европейской комиссией. На данный момент на рынке можно найти люминесцентные лампы с электромагнитными дросселями только классов В1 и В2. Они характеризуются пониженными потерями электроэнергии.

Электромагнитные дроссели имеют право на жизнь, они обеспечивают достаточную надежность светильников. Но сейчас их активно вытесняют электронные балласты.

Электронные ПРА

Электронный дроссель имеет более сложную конструкцию. В его состав входят:

Фильтр электромагнитных помех. Гасит электромагнитные импульсы самого светильника и устраняет внешние помехи – от сети.
выпрямитель: служит для преобразования тока.
Схема коррекции коэффициента мощности. Отвечает за контроль сдвига по фазе переменного тока, который проходит через нагрузку.
Фильтр сглаживающий. Снижает уровень пульсации переменного тока.
Инвертор. Отвечает за преобразование постоянного тока в переменный.
Балласт. Индукционная катушка, участвующая в накоплении энергии, подавлении помех и плавной регулировке яркости свечения.

Некоторые модели ЭПРА оснащаются защитой от перепадов напряжения (колебаний напряжения в электрической сети или ошибочного пуска устройства без лампы).

При включении лампы ток из выпрямителя поступает на буфер конденсатора. Там происходит сглаживание частоты пульсации. Высокое напряжение попадает на инвертор и заряжает микросхемы и конденсаторы.

При достижении напряжения 5,5 В микросхема сбрасывается. Зарядка конденсатора обратной связи (компенсационной) регулируется транзисторами. Как только напряжение достигнет 12 В, система входит в следующую фазу – предварительного нагрева.

ЭПРА Navigator

Поджиг происходит при минимальном значении напряжения 600 В. Этот процесс происходит всего за 1,7 сек.

В отличие от электромагнитного, электронный дроссель не допускает чрезмерного нагревания осветительного прибора, поэтому возникновения пожара можно не бояться.

Схема подключения с люминесцентными лампами 2х18

Схема подключения ПРА с двумя люминесцентными лампами, мощностью 18В

Для подключения двух ламп мощностью 18W требуется индукционный тип устройства мощностью не менее 36 Вт (подойдет ПРА на 40 Вт) и два стартера S2 на 4-22 Вт.

Стартеры подключаются параллельно каждой лампе. В результате будут задействованы по одному контакту-штырю с каждой стороны лампы. Остальные контакты подключаются через индукционный дроссель к питающей электрической сети.

Снизить помехи и компенсировать реактивную мощность можно при помощи конденсатора , подключенного параллельно к питающим контактам осветительного прибора.

Присутствие конденсатора не требуется, если в люминесцентной лампе предусмотрена встроенная защита.

Вариантов, подключения ПРА и ЭПРА множество, поэтому далее приведет несколько понятных рисунков-схем с самыми распространенными видами соединений.

Схема последовательного подключения ламп через дроссель

Подключение с использованием дополнительной лампы накаливания (без дросселя)

Схема подключения с двумя дросселями

Ремонт своими руками

Электромагнитный дроссель можно изготовить и своими руками. Но делается это редко. Гораздо чаще умельцы самостоятельно восстанавливают ПРА, так как приобрести нужную модель не всегда удается (особенно трудно найти ее в «глубинке») .

С устройства снимается защитный чехол и две половинки сердечника (они имеют Г-образную форму). Затем снимается обмотка. Если по каким-то причинам снятие витков провода затруднено, их можно срезать, используя ножовку по металлу.

Для новой обмотки можно использовать медный провод диаметром 0,64-0,8 мм. Тысячу витков наматывают без межслойной изоляции внавал.

Чем больше мощность дросселя, тем проще его восстановить. Маломощные (следовательно, и малогабаритные) дроссели заливаются компаундом, что делает процесс их восстановления весьма проблематичным.

На перемотку дросселя уходит не более двух часов.

Сравнение двух видов дросселей позволяет сделать вывод, что несомненное преимущество имеют ЭПРА. Они легче и меньше по габаритам. Такие характеристики облегчают создание миниатюрных осветительных приборов, потребность в которых неуклонно возрастает.

Потребность люминесцентных ламп в пусковых устройствах обусловлена особенностями конструкции. Лампа представляет собой герметично запаянную трубку, наполненную ртутными парами. Для того чтобы она начала светиться, необходимо получить достаточной силы электрический разряд. Под воздействием ртути разряд начинает излучать ультрафиолет, на который реагирует люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность трубки – в итоге получаем свечение в пределах видимого человеческим глазом спектра.

Слабое место такой лампы при всех её остальных достоинствах вроде долгосрочной работы – отрицательное внутреннее сопротивление. Без пускорегулирующего аппарата светиться она не сможет. Для этих целей и служит электромагнитный балласт для люминесцентных ламп.

Дроссельный пусковой механизм очень чувствителен к нестабильности сети. Малейшее колебание напряжения тут же сказывается на лампе. Она начинает мерцать, раздражая зрение и потреблять больше электроэнергии. А ещё в этот момент явственно слышится характерное гудение.

При такой работе срок эксплуатации оказывается меньшим, чем был заявлен производителем изначально.

Не меньшее влияние на продолжительность службы оказывают и другие технические особенности конструкции:

При вспышках перед зажиганием лампы, происходящих из-за несинхронной с частотой сети работы дросселя, его изнашиваемость ускоряется в несколько раз.
Четверть мощности осветительного прибора расходуется на разогревание электромагнитного балласта для люминесцентных ламп, что помимо потерь электроэнергии повышает опасность возникновения пожара. Ведь греется стартер иногда до 100 и больше градусов.
Вышедший из строя конденсатор ПРА невозможно определить на глаз. Внешне всё выглядит как прежде, хотя коррекция коэффициента мощности в лампе уже не происходит.

В таком случае потребуются дополнительные знания — как проверить дроссель люминесцентной лампы.

Факт запрета Европейской комиссией двух классов ПРА из четырёх весьма красноречив. Класс D запрещён в 2004, C – в 2006 году. Сейчас на рынке можно встретить только класс B1 и В2. Это классы с пониженными потерями электроэнергии.

Конечно, каждый решает для себя сам, отдать ли предпочтение такой классике, как электромагнитный ПРА, или не пожалеть денег и найти ему альтернативу — . Без сомнения, в определённых случаях технология, отработанная в течение десятилетий, обеспечивает достаточную надёжность и является заслуженно востребованной.

Видео о том, чем отличается ПРА от ЭПРА

Сегодня люминесцентные лампы – это довольно распространенная разновидность источников света. Они дают качественный спектр освещения, что и обеспечило им такую огромную распространенность в современном мире. Подходящий спектр освещения лампы дневного света создают благодаря особой конструкции, одной из главных частей которой является дроссель.

Балласты для лампы дневного света

Что собой представляет дроссель для люминесцентных ламп, а также особенности его строения вы узнаете из этой статьи.

Люминесцентные лампы и их строение

Поскольку во многих помещениях сегодня используются лампы дневного света, то важно знать, из чего они состоят. Эта информация поможет не только правильно эксплуатировать подобные осветительные установки, но и при необходимости ремонтировать их своими руками.

Обратите внимание! Лампы дневного света сегодня активно используются как для уличного, так и для внутреннего освещения.

Люминесцентные лампы в интерьере

Для освещения, реализуемого через лампы дневного света характерны следующие достоинства:

высокая интенсивность свечения;
широкий диапазон распространения света;
высокая надежность освещения;
возможность работы в разнообразном температурном режиме. В связи с этим такие лампочки можно использовать и для уличного типа освещения;
небольшой нагрев корпуса светильника;
свечение источника света характеризуется отменными техническими характеристиками;
излучение света осуществляется в строго определённом режиме и спектре. При этом свечение здесь максимально близко к дневному типу света;
высокая износостойкость. Люминесцентные лампы могут проработать без сбоя до 20 тысяч рабочих часов;
отличная производительность.

Лампы дневного света обладают одной особенностью – их нельзя напрямую подключать в стандартную электрическую сеть. Такая ситуация возникла по следующим причинам:

для создания стойкого разряда в такой лампочке необходимо предварительное разогревание электродов, а также подача на них стартового импульса;
наличие необходимости ограничения возрастания силы тока, которое имеет место после выхода устройства из рабочего состояния.

Поэтому в своей конструкции лампы дневного света содержат ПРА (пускорегулирующий аппарат). Он необходим для нормальной работы люминесцентной лампочки. Важным элементом ПРА любого типа (например, ЭПРА) является дроссель.

Важный элемент элкетросхемы

Дроссель является необходимой составляющей люминесцентных ламп, необходимый для бесперебойной и длительной работы. Для эффективной работы ламп дневного света нужны не только дроссели, но также стартеры и другие элементы электросхемы.

Дроссель устройство представляет собой индуктивную катушку. В нее вставлен сердечник, имеющий металлическую оправу. Все это сверху сокрыто под кожухом. Вот такое строение и имеют дроссели, которые используются внутри люминесцентных ламп.
Для ламп дневного света осуществляет подбор балласта по мощности.

Обратите внимание! Дроссели, подбираемые для люминесцентных ламп, должны иметь с ними одинаковую мощность. Этот параметр обязательно нужно учитывать, чтобы лампочка работала, как надо.

Назначение дросселей с электросхеме источника света данного типа заключается в ограничении подачи тока до нужного уровня, который необходим каждому отдельному светильнику. Вот для чего в конструкции любой лампы дневного света всегда будет встречаться дроссель. Кроме этого наличие дросселей в конструкции источника света продиктовано следующими причинами:

дросселирующее приспособление осуществляет зажигание нити накаливания;
дроссели также регулируют мощность тока.

В конструкции ЭПРА или ПРА другого типа он нужен для выполнения роли балласта. Он берет на себя в электроцепи лишние ватты.
Таким образом балласт в лампах люминесцентного типа нужен для того, чтобы создавать электроимпульс, с помощью которого происходит поджиг газоразрядной лампы. Именно это устройство создает для данного источника света необходимые условия для работы.

Принцип работы балласта

На данный момент существуют два типа дросселей: электрический и электромагнитный. Оба вида имеют идентичное назначение и различаются перечнем достоинств и недостатков, а также тем, в какие ПРА они вставляются. При этом они имеют схожий принцип работы. Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя. Он имеет следующую схему подключения.

Схема подключения электромагнитного дросселя

Схема расшифровывается следующим образом:

EL – люминесцентная лампа;
SF – стартер;
LL – электромагнитный балласт (дроссельное устройство);
1 и 2 — спирали лампы;
C – конденсатор.

Теперь можно рассмотреть принцип работы данного типа устройства:

в момент подключения к сети через LL и спираль 1 проходит, а также SF начинает проходить ток. Его сила равна 40-50 мА;
в колбе SF ионизируется инертный газ, в результате чего сила тока повышается и разогревается биметаллические контакты;
далее электроды SF замыкаются. Это приводит к повышению силы тока до 600 мА. После этого его рост ограничивает LL;
далее происходит разогрев обеих спиралей и в газовой смеси образуется разряд;
таким образом создается ультрафиолетовое излучение, попадающее на внутренний слой люминофора.

В итоге лампочка начинает светиться. В связи с этим можно заключить, что дроссели в таких устройствах имеют следующий принцип работы – осуществляют на 90 градусов сдвиг фазы перепоенного тока. В результате они поддерживают необходимый уровень тока в электросхеме.
Такой принцип работы характерен для люминесцентных светильников уличного и внутреннего типа освещения.

Разнообразие выбора

Чтобы правильно выбрать балласт для ламп дневного света, нужно знать достоинства и недостатки существующих на рынке моделей. Как уже говорилось выше, на сегодняшний день выделяют следующие виды данной продукции:

электромагнитный. Устройство электромагнитного типа встречается в в обычных ПРА.
электронный дроссель. Его также еще называют дроссель электрический. На сегодняшний день он считается более совершенным вариантом. Они используются в ЭПРА;

Рассмотрим эти виды данной продукции более детально.
Особенностью источников света, где используются электромагнитные виды дроссельных устройств, является их невысокая стоимость, а также простой монтаж и эксплуатация.

Электромагнитный балласт

Однако их недостатки значительно превышают эти преимущества. К недостаткам электромагнитных дросселей можно отнести следующие моменты:

громоздкие размеры;
создание шума во время работы;
имеется эффект стробирования, что может негативным образом сказываться на качестве освещения;
на такой балласт уходит примерно 25% мощности.

Поэтому такие устройства часто используются для создания уличного типа освещения.

Обратите внимание! Все перечисленные выше недостатки не содержит электронный дроссель, который используется в ЭПРА.

Электронный ПРА

На сегодняшний день именно ЭПРА наиболее часто используются для включения люминесцентных ламп. ЭПРА стали массово появляться примерно 30 лет назад и на сегодняшний день они уже практически полностью вытеснили электромагнитные типы балластов и ПРА. Это связано с тем, что ЭПРА имеют следующие преимущества в эксплуатации:

увеличенная световая отдача, которая стала возможна благодаря высокочастотному разряду;
минимизирован эффект стробирования. Это позволило значительно расширить сферу применения данного типа осветительных приспособлений;
отсутствие шума;
отсутствие фальстарта;
увеличение сроков эксплуатации;
энергопотребление уменьшилось примерно на 30 %;
КПД находиться примерно на уровне 97%;
отсутствует необходимость компенсировать реактивную нагрузку.

Обратите внимание! Некоторые модели ЭПРА обладают способностью управлять мощностью источника освещения. Это стало возможным благодаря регулированию частоты в преобразователе напряжения.

Как видим, по своим характеристикам ЭПРА является самым выгодным типом устройства для ламп дневного света. Поэтому именно данный тип балласта и следует выбирать для внутреннего устройства люминесцентных лампочек.

Дополнительная информация для правильного выбора

Кроме вышеописанных типов балластов, применяемых для эффективной работы ламп дневного света, они могут делиться на различные типы по таким же характеристикам, что и сами лампочки.

Обратите внимание! Если к источнику света подключить балласт, который не соответствует ему по техническим характеристикам (например, по мощности), то это приведет к поломке всей осветительной установке.

В связи с этим, выбирая дроссели для люминесцентных ламп, необходимо обращать на технические характеристики, как самих источников света, так и балластов. Эти знания понадобиться в ситуации, ремонт люминесцентного типа источника света будет осуществляться своими руками. В таком случае можно сэкономить на оплате работы профессионального ремонтника и своими руками починить такой осветительный прибор.

Заключение

Знания о том, как устроена люминесцентная лампа, и какую роль в ее работе играет балласт, помогут вам использовать эту разновидность источника света максимально долго и, при необходимости, провести замену испорченного элемента электросхемы своими руками.

Правильно выбираем автономные датчики для движения с сиреной