Что делает дроссель в цепи. Подробно о дросселе для люминесцентных ламп

Основными элементами схемы включения люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА являются дроссель и стартер. Стартер это миниатюрная неоновая лампа, один или оба электрода которой выполнены из биметалла. При возникновении тлеющего разряда внутри стартера биметаллический электрод нагревается и, затем изгибаясь, накоротко смыкается со вторым электродом.

После подачи напряжения на схему ток через люминесцентную лампу не течет, так как газовый промежуток внутри лампы это изолятор, и для пробоя его нужно напряжение, превышающее напряжение питающей сети. Поэтому загорается только лампочка стартера, напряжение зажигания которой ниже сетевого. Ток величиной 20 - 50 мА течет по дросселю, электродам люминесцентной лампы, неоновой лампе стартера.

Стартер состоит стеклянного баллона, наполненного инертным газом. В баллон впаяны металлический неподвижный и биметаллический электроды, имеющие выводы, проходящие через цоколи. Баллон заключен в металлический или пластмассовый корпус с отверстием в верхней части.

Схема устройства стартера тлеющего разряда: 1 - выводы, 2 - металлический подвижный электрод, 3 - стеклянный баллон, 4 - биметаллический электрод, 6 - цоколь

Стартеры для включения люминесцентных ламп в сеть выпускаются на напряжение 110 и 220 В.

Под воздействием тока электроды стартера разогреваются и замыкаются. После замыкания по цепи течет ток, превышающий в 1,5 раза номинальный ток лампы. Величина этого тока ограничена в основном сопротивлением дросселя, так как электроды стартера замкнуты, а электроды ламп имеют незначительное сопротивление.

Элементы схемы с дросселем и стартером: 1 - зажимы сетевого напряжения; 2 - дроссель; 3, 5 - катоды лампы, 4 - трубка, 6, 7 - электроды стартера, 8 - стартер.

За 1 - 2 с электроды лампы разогреваются до 800 - 900 °С, вследствие этого увеличивается электронная эмиссия и облегчается пробой газового промежутка. Электроды стартера остывают, так как разряда в нем нет.

При остывании стартера электроды возвращаются в исходное состояние и разрывают цепь. В момент разрыва цепи стартером возникает э. д. с. самоиндукции в дросселе, величина которой пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения тока в момент разрыва цепи. Образовавшееся за счет э. д. с. самоиндукции повышенное напряжение (700 - 1000 В) импульсом прикладывается к лампе, подготовленной к зажиганию (электроды разогреты). Происходит пробой, и лампа начинает светиться.

К стартеру, который включен параллельно лампе, прикладывается приблизительно половина напряжения сети. Этой величины недостаточно для пробоя неоновой лампочки, поэтому она больше не зажигается. Весь период зажигания длится меньше 10 с.

Рассмотрение процесса зажигания лампы позволяет уточнить назначение основных элементов схемы.

Стартер выполняет две важные функции:

1) замыкает накоротко цепь для того, чтобы повышенным током разогреть электроды лампы и облегчить зажигание,

2) разрывает после разогрева электродов лампы электрическую цепь и тем самым вызывает импульс повышенного напряжения, обеспечивающего пробой газового промежутка.

Дроссель выполняет три функции:

1) ограничивает ток при замыкании электродов стартера,

2) генерирует импульс напряжения для пробоя лампы за счет э. д. с. самоиндукции в момент размыкания электродов стартера,

3) стабилизирует горение дугового разряда после зажигания.

Схема импульсного зажигания люминесцентной лампы в работе:

Лампы дневного света (ЛДС) - это первые экономичные приборы, которые появились после традиционных светильников с нитью накаливания. Они относятся к газоразрядным устройствам, где обязательно требуется элемент, ограничивающий мощность в электрической цепи.

Назначение дросселя

Дроссель для ламп дневного света управляет напряжением, подаваемым на электроды лампы. Кроме того, у него есть следующие назначения:

защита от скачков напряжения;
разогрев катодов;
создание высокого напряжения для запуска лампы;
ограничение силы электрического тока после пуска;
стабилизация процесса горения лампы.

Для экономии дроссель подключается на две лампы.

Принцип действия электромагнитного пускорегулирующего устройства (ЭмПРА)

Первая которая была создана и применяется до сих пор, включает элементы:

дроссель;
стартер;
два конденсатора.

Схема лампы дневного света с дросселем подключается в сеть на 220 В. Все детали, соединенные вместе, называются электромагнитным балластом.

При подаче питания замыкается цепь вольфрамовых спиралей лампы, и включается стартер в режиме тлеющего разряда. Через лампу ток пока не проходит. Нити постепенно разогреваются. Контакты стартера в исходном состоянии разомкнуты. Один из них выполнен биметаллическим. Он сгибается при нагревании от тлеющего разряда и замыкает цепь. При этом ток возрастает в 2-3 раза и катоды лампы разогреваются.

Как только замкнутся контакты стартера, разряд в нем прекращается и начинает остывать. В результате подвижный контакт размыкается и происходит самоиндукция дросселя в виде значительного импульса напряжения. Его достаточно, чтобы электроны пробили газовую среду между электродами и лампа зажглась. Через нее начинает проходить номинальный ток, который затем снижается в 2 раза по причине падения напряжения на дросселе. Стартер постоянно остается в выключенном состоянии (контакты разомкнуты), пока ЛДС горит.

Таким образом, балласт запускает лампу и в дальнейшем поддерживает ее в активном состоянии.

Достоинства и недостатки ЭмПРА

Электромагнитный дроссель для ламп дневного света отличается низкой ценой, простотой конструкции и высокой надежностью.

Кроме того, имеются недостатки:

пульсирующий свет, приводящий к усталости глаз;
до 15 % теряется электроэнергия;
шумы в момент запуска и при работе;
лампа плохо запускается при низкой температуре;
большие размеры и вес;
длительный запуск лампы.

Обычно гудение и мерцание лампы происходят при нестабильном питании. Балластники производят с разными уровнями шума. Чтобы его уменьшить, можно выбрать подходящую модель.

Лампы и дроссели подбираются равными друг другу по мощности, иначе срок службы светильника значительно сократится. Обычно их поставляют в комплекте, а замену балласта делают устройством с теми же параметрами.

В комплекте с ЭмПРА стоят недорого, и для них не нужна настройка.

Для балластника характерным является потребление реактивной энергии. Для снижения потерь параллельно сети питания подключается конденсатор.

Электронный балласт

Все недостатки электромагнитного дросселя необходимо было устранить, и в результате исследований был создан электронный дроссель для ламп дневного света (ЭПРА). Схема представляет собой единый блок, производящий запуск и поддерживание процесса горения путем формирования заданной последовательности изменения напряжения. Подключить его можно с помощью прилагаемой к модели инструкции.

Дроссель для ламп дневного света электронного типа имеет достоинства:

возможность мгновенного запуска или с любой задержкой;
отсутствие стартера;
отсутствие моргания;
повышенная светоотдача;
компактность и легкость устройства;
оптимальные режимы работы.

ЭПРА дороже электромагнитного устройства из-за сложной электронной схемы, которая включает фильтры, коррекцию коэффициента мощности, инвертор и балласт. В некоторых моделях устанавливается защита от ошибочного запуска светильника без ламп.

В отзывах пользователей говорится об удобстве применения ЭПРА в энергосберегающих ЛДС, которые встраиваются непосредственно в цоколи для обычных стандартных патронов.

Как запустить люминесцентную лампу с помощью ЭПРА?

При включении от электронного балласта на электроды подается напряжение, и происходит их разогрев. Затем на них поступает мощный импульс, зажигающий лампу. Он образуется путем создания колебательного контура, входящего в резонанс перед разрядом. Таким путем хорошо подогреваются катоды, испаряется вся ртуть в колбе, благодаря чему происходит легкий запуск лампы. После возникновения разряда резонанс колебательного контура тут же прекращается и напряжение снижается до рабочего.

Принцип работы ЭПРА похож на вариант с электромагнитным дросселем, так как лампа запускается которое затем снижается до постоянной величины и поддерживает разряд в лампе.

Частота тока достигает 20-60 кГц, за счет чего мерцание исключено, а КПД становится выше. В отзывах часто предлагается заменить электромагнитные дроссели на электронные. Важно, чтобы они подходили по мощности. Схема может создавать мгновенный пуск или с постепенным нарастанием яркости. Холодный пуск производить удобно, но при этом срок службы светильника становится намного меньше.

Лампа дневного света без стартера, дросселя

ЛДС можно включать без громоздкого дросселя, используя вместо него простую лампу накаливания с аналогичной мощностью. В данной схеме стартер также не нужен.

Подключение производится через выпрямитель, в котором напряжение удваивается с помощью конденсаторов и поджигает лампу без разогрева катодов. Последовательно с ЛДС через фазный провод включается лампа накаливания, ограничивающая ток. Конденсаторы и моста следует подбирать с запасом по допустимому напряжению. При питании ЛДС через выпрямитель колба с одной стороны скоро начнет темнеть. В таком случае надо изменить полярность питания.

Подключение лампы дневного света без дросселя, где вместо него применяется активная нагрузка, дает слабую яркость.

Если вместо лампы накаливания установить дроссель, лампа будет светиться заметно сильней.

Проверка исправности дросселя

Когда ЛДС не горит, причина кроется в неисправности электропроводки, самой лампы, стартера или дросселя. Простые причины выявляются тестером. Перед тем как проверить дроссель лампы дневного света мультиметром, следует отключить напряжение и разрядить конденсаторы. Затем переключатель прибора устанавливается в режим прозвонки или на минимальный предел измерения сопротивления и определяются:

целостность обмотки катушки;
электросопротивление обмотки;
межвитковое замыкание;
обрыв в обмотке катушки.

В отзывах предлагается проверять дроссель, подключив его к сети через лампу накаливания. При межвитковом замыкании она горит ярко, а исправная - вполнакала.

При обнаружении неисправности дроссель проще заменить, поскольку ремонт может обойтись дороже.

Чаще всего в схеме выходит из строя стартер. Для проверки его работоспособности вместо него подключают заведомо исправный. Если лампа так и не зажигается, значит, причина в другом.

Дроссель также проверяют с применением исправной лампы, подключив от него два провода к ее цоколю. Если лампа загорится ярко, значит, дроссель работоспособен.

Заключение

Дроссель для ламп дневного света совершенствуется в направлении улучшения технических характеристик. Электронные устройства начинают вытеснять электромагнитные. Вместе с тем продолжают применяться старые варианты моделей в связи с их простотой и низкой ценой. Необходимо разбираться во всем многообразии типов, правильно их эксплуатировать и подключать.

Конструкция люминесцентной лампы такова, что без пускорегулирующего устройства будет очень сложно организовать ее работу. Для этого раньше использовался электромагнитный балласт или ЭмПРА (его основной элемент – дроссель), а сегодня на его смену пришел более совершенный вариант – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Несмотря на это, сегодня все еще в ходу оба вида приборов.

Где еще применяется?

Дроссель используется все реже, быть может, со временем он выйдет из употребления за ненадобностью. Ведь подключение газоразрядной лампы таким способом является основной сферой применения данного прибора. Дроссель играет решающую роль в работе люминесцентной лампы, так как создает приемлемые условия для работы осветительного прибора данного вида: сдерживает возрастающий ток на определенном уровне, что позволяет поддерживать достаточное значение напряжения на электродах в колбе.

Эта особенность переводит дроссель в разряд балласта. Кроме того, схема подключения люминесцентной лампы содержит еще один элемент – стартер. Он ответственен за размыкание цепи.

Это приводит к возникновению ЭДС самоиндукции в дросселе, что, в свою очередь, способствует повышению напряжения до уровня 700-1000В. Результатом данных процессов является пробой и включение люминесцентной лампы.

Принцип работы и обзор видов

Устройство дросселя для газоразрядных ламп довольно простое: по сути, это катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником. Такой прибор используется, только если схема предусматривает подключение лампы с помощью электромагнитного пускорегулирующего аппарата. Электронный ПРА содержит в своей конструкции стабилизатор и преобразователь частоты, эти элементы позволяют зажечь свет, так как реализуют функции дросселя и стартера.

Чтобы ответить на вопрос, зачем нужен дроссель, рекомендуется сначала понять принцип его работы. При включении в цепь происходит сдвиг фаз между основными электрическими параметрами: напряжением и током. Это отставание определяется такой характеристикой, как cosφ (коэффициент мощности). При определении расчетного значения активной составляющей нагрузки учитывается данная величина. Если показатель коэффициента мощности небольшой, возрастает уровень нагрузки. Поэтому в схему включают еще и конденсатор с компенсационной функцией.

Используя данный элемент (3-5 мкФ) при , мощность которых достигает 36 Вт, можно добиться увеличения cosφ до 0,85. Минимальный предел мощности люминесцентных ламп в данном случае – 18 W. Емкость конденсатора для источников света 18 W и 36 W может быть одинаковой. Уровень выдерживаемой дросселем нагрузки должен соответствовать мощности источника света.

Различают несколько исполнений таких приборов, каждое из которых отличается по величине потери мощности:

D (обычный);
В (пониженный);
С (самый низкий).

Принцип действия дросселя предполагает расход части мощности не по прямому назначению, а на нагрев прибора. Полезная работа при этом не выполняется, а значит, уровень потерь определяет эффективность функционирования: чем выше эта величина, тем больше греется дроссель для подключения люминесцентной лампы.

Основные плюсы

Несмотря на то, что сегодня популярность ЭмПРА заметно снизилась, такие приборы все равно используются. Это обусловлено рядом преимуществ:

обеспечение безопасной работы люминесцентной лампы, для чего нужен еще и стартер;
возможность сдерживать ток на определенном уровне;
частичная стабилизация светового потока, но принцип работы ЭмПРА таков, что полностью убрать мерцание газоразрядных ламп невозможно;
доступная цена.

Именно благодаря последнему фактору из вышеназванных, пускорегулирующее устройство электромагнитного типа с дросселем сегодня еще используется. Кроме того, эти приборы отличаются простотой монтажа и несложной эксплуатацией.

Если есть проблемы в работе ламп, подключенных через дроссель (например, они не включаются), проверяется схема на предмет ошибок и качество соединения (подключение, обрывы проводов).

В случае, когда видимых причин нет, следует проверить исправность дросселя. Сделать это можно, подключив рабочую лампу накаливания. При обрыве источник света не горит, при витковом замыкании – светит в полную силу. Нормальный режим работы – вполнакала.

Варианты включения люминесцентных источников света

Схема подключения ламп данного вида через стартер и дроссель выглядит следующим образом:

Схема подключения к питанию

Можно выбрать вариант с компенсационным конденсатором или без него, все зависит от коэффициента мощности. От того, какой тип стартера используется, будет зависеть количество подключаемых последовательно ламп:

Принято считать, что без ПРА невозможно включить газоразрядный осветительный прибор. Это не совсем так. Если изменить схему, то бездроссельное подключение выполнить вполне реально. Чтобы обеспечить нормальные условия работы люминесцентного источника света, напряжение сети должно быть удвоенным и выпрямленным, для чего в схему вводится выпрямитель. А вместо балласта используется миниатюрная лампа накаливания, резистор или конденсатор для этой цели не подходит.

Непосредственно, схема подключения через источник света с нитью накаливания и выпрямителем:

Таким образом, газоразрядные лампы, в частности, люминесцентные исполнения, будут работать, если предусмотреть для них пускорегулирующее устройство. В зависимости от его типа (электронный или электромагнитный вариант) можно обеспечить разный уровень эффективности освещения. ЭмПРА включает в себя дроссель и стартер.

Первый из элементов создает нормальные условия для функционирования источника света (сдерживает рабочий ток на определенном уровне), поэтому считается, что без него освещение работать не будет. Но альтернатива есть – схема питания без дросселя, но с удвоенным напряжением источника питания.

Дроссель (в переводе с немецкого - «сокращать») - это одна из разновидностей катушек индуктивности. Главное предназначение этого элемента

Дроссель (в переводе с немецкого - «сокращать») - это одна из разновидностей катушек индуктивности. Главное предназначение этого элемента электрической схемы - «задерживать» (снижать на определенный период времени) влияние токов определенного диапазона частот. При этом резко изменить силу тока в катушке практически нереально - здесь вступает в силу закон самоиндукции, благодаря которому на выходе формируется дополнительное напряжение.

Дроссель необходим в электрической цепи в том случае, когда необходимо подавить переменную составляющую тока (например, помехи), существенно снизить пульсации всети , а также ограничить или разделить в соответствии с поставленной задачей различные частотные сигналы (изоляция или развязка).

В электро - и радиотехнике применяется переменный ток в диапазоне от единиц до сотен миллиардов Гц. (1 герц - это одно колебание в секунду). Условно такие широкие границы подразделяются на несколько участков:

Низкие (звуковые) частоты (20 Гц - 20 кГц);

Ультразвуковые частоты (20 - 100 кГц);

Высокие и сверхвысокие частоты (от 100 кГц и выше).

Конструктивно низкочастотный дроссель очень напоминает обычный электрическийтрансформатор , только всего с одной обмоткой. Последняя представляет собой витки изолированного провода, навитого на стальной сердечник, набранный из изолированных пластин (чтобы избежать возникновение токов Фуко), и обладает большой индуктивностью. Такая катушка характеризуется сильным противодействием любым изменениям тока в цепи: поддерживает его при убывании, и сдерживает при резком нарастании.

Также дроссели широко используются и при реализации различных высокочастотных электрических схем. В данном случае их исполнение может быть одно - или многослойным, при этом часто сердечники (как стальные, так и ферромагнитные) не используются. Иногда в качестве основы для навивки применяют обычные резисторы или пластмассовые каркасы. В диапазоне длинных и средних волн для обеспечения заданных параметров используется также специальная секционная намотка провода.

Применение магнитных сердечников позволяет существенно уменьшить габариты дросселей при тех же заявленных параметрах индуктивности. На высоких частотах используются ферритовые и магнитодиэлектрические составы, позволяющие, благодаря небольшой собственной емкости, использовать их в широком диапазоне.

Главная техническая характеристика дросселя - индуктивность,(которая измеряется в генри (Гн), сопротивление постоянному току, допустимое изменение напряжения, номинальный ток подмагничивания, а также добротность. Последний показатель широко используется при расчетах колебательных контуров.

По своему назначению такой вид катушек индуктивности можно подразделить на следующие виды:

Переменного тока. Используются для токоограничения в сети; например, во время пуска электродвигателя или импульсных ИВЭП.

Насыщения. Главное область применения - стабилизаторы напряжения.

Сглаживающие. Предназначены для ослабления пульсаций уже выпрямленного тока.

Магнитные усилители (МУ). Представляют собой катушки индуктивности, сердечник которой подмагничивается за счет постоянного тока. Меняя параметры последнего, можно изменять индуктивное сопротивление.

Существуют также трехфазные дроссели для использования в соответствующих цепях.

Сегодня разнообразные типы дросселей нашли широкое применение для решения разнообразных инженерных задач.