Дроссель для люминесцентных ламп: устройство, назначение + схема для подключения

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.

Включение приборов со сгоревшими спиралями

Если в вашей кладовке покрываются пылью сгоревшие люминесцентные лампы, которые вы никак не соберетесь утилизировать, не торопитесь их выбрасывать. Такие устройства смогут послужить еще, если вы умеете держать в руках паяльник. Для реализации этой идеи понадобятся два абсолютно недефицитных диода и два конденсатора:

Схема включения ЛДС со сгоревшими спиралями

Как работает такая схема? Мост, собранный на диодах VD1, VD2, С1, С2 представляет собой простейший умножитель, увеличивающий напряжение вдвое. Для того чтобы при 400 – 450 В начался тлеющий разряд, совсем необязательно разогревать электроды. Как только светильник запустится, балласт L1 ограничит ток через лампу до рабочего уровня.

Если вы решили повторить эту схему, то обратите внимание на то, что конденсаторы должны быть бумажными неполярными, а диоды рассчитаны на обратное напряжение не ниже 300 В. В качестве балласта используется обычный дроссель, мощность которого равна мощности светильника

В случае если с дросселем совсем туго, но освещение нужно организовать любой ценой, можно в качестве балласта применить обычную лампочку накаливания, мощность которой равна мощности ЛДС. Но такая замена сильно снизит КПД всего устройства, а потому не всегда оправдана.

Следующий вариант светильника пригодится на тот случай, если в вашем распоряжении оказалось две однотипные ЛДС, у которых сгорело по одной спирали (обычно так и бывает). Для его реализации вам понадобятся дроссель, имеющий мощность вдвое большую, чем номинал каждой лампочки, и стандартный стартер на 220 В:

Включение двух ЛДС со сгоревшими спиралями

Здесь стартер подогревает по одной спирали в каждой лампе, которые включены последовательно. Этого вполне достаточно для пуска большинства газоразрядных приборов. Есть и еще одно применение такой схемы. Она удобна в том случае, если у вас нет двух дросселей на нужную мощность, зато есть один на удвоенную. Вполне очевидно, что в этой схеме будут работать и ЛДС с исправными спиралями.

Для чего нужен дроссель?

Дроссель для ДРЛ-ламп применяется для пуска, на рынке есть разные виды осветительных устройств, в которых он используется:

1. Лампы люминесцентные и ультрафиолетового освещения.

Ультрафиолетовая лампа Разного вида дуговые ртутные осветительные приборы: ДРТ, ДРЛ, ДРИЗ, ДРШ, ДРИ.

Дуговые ртутные лампы Дуговые натриевые лампы: ДНаМТ, ДНаС, ДНаТ.Дуговая натриевая лампа Все осветительные устройства имеют отличия в принципе получения светового потока, есть и другие различия:

• в их устройстве применяются разные материалы;
• отличаются наличием химических элементов;
• внутри колб давление по собственным параметрам каждого осветительного устройства;
• они различны по мощности и яркости светового потока.

Объединяет эти виды ламп непостоянная величина пускового тока и сопротивления в процессе пуска и дальнейшей работы.

Для того чтобы ограничить величину рабочего тока, в осветительных устройствах этого вида применяют разного вида балласт: ЭПРА, ПРА и ЭмПРА, которые представляют собой катушки индуктивности (дроссели). В момент пуска каждое устройство этого типа имеет высокое значение сопротивления; когда осветительный прибор разжигается, происходит процесс электропробоя в среде инертного газа, которым наполнена лампа (ртутный или натриевый пар), и возникает дуговой разряд.

В процессе, когда происходит зажигание лампы, ионизированный газ теряет сопротивление от дугового разряда в несколько десятков раз, и по этой причине возрастает ток, идет выделение тепла. Если не ограничивать величину тока, он мгновенно создаст перегретую газовую среду, что приведет к поломке осветительного устройства, его повреждению изнутри. Для предотвращения этого в цепь прибора освещения включают сопротивление (дроссель).

Физические параметры и схема подключения дросселя

Последовательно включенный дроссель ДРЛ имеет реактивное сопротивление, величина которого зависит от катушки индуктивности: один генри пропускает один ампер тока, когда напряжение – один вольт.

Дроссель

К параметрам катушки индуктивности относятся:

• квадрат используемой медной проволоки;
• количество витков;
• какой сердечник и величина поперечного сечения магнитопровода;
• какое электромагнитное насыщение.

Катушка индуктивности имеет активное сопротивление, которое всегда учитывается, когда проводится расчет балласта для каждого типа прибора освещения этого вида с учетом его мощности, от этого зависят габаритные размеры дросселя.

Рассмотрим простую схему включения балласта, когда в конструкции лампы ДРЛ предусмотрены электроды (дополнительные) для процесса возникновения тлеющего разряда, переходящего в электродугу.

Схема подключения лампы ДРЛ

В этом случае индуктивность ограничивает величину рабочего тока в осветительном устройстве.

Перегрев дросселя и возможные последствия

Использование лампочек, у которых вышел срок службы и периодически возникают различные поломки, может обернуться пожаром. О том, как утилизировать отслужившие люминесцентные приборы, подробно написано здесь.

Избежать возникновения пожароопасной ситуации поможет регулярное инспектирование состояния осветительных приборов – визуальный осмотр, проверка основных узлов.

К концу службы лампы можно заметить существенный перегрев ПРА – конечно, водой проверять температуру нельзя, для этого следует воспользоваться измерительными приборами. Нагрев способен достигать 135 градусов и выше, что чревато печальными последствиями

При неправильной эксплуатации может произойти взрыв колбы ртутной лампочки. Мельчайшие частицы в состоянии разлететься в радиусе трех метров. Причем они сохраняют свои зажигательные способности, даже упав с высоты потолка на пол.

Опасность представляет перегрев обмотки дросселя – аппарат состоит из различных типов материалов, каждый из которых имеет свои характеристики. Например, изоляционные прокладки производители пропитывают сложными составами, отдельные элементы которых имеют неодинаковую горючесть и способность к образованию дыма.

Даже семь витков дросселя, в которых случилось замыкание, способны стать пожароопасными. Хотя большую вероятность возгорания представляет замыкание не менее 78 витков – этот факт был установлен опытным путем

Помимо перегрева дросселирующего элемента, существуют и другие ситуации с люминесцентными светильниками, представляющие пожарную опасность.

Это могут быть:

• проблемы, обусловленные нарушением технологии изготовления ПРА, что повлияло на конечное качество аппарата;
• плохой материал рассеивателя осветительного прибора;
• схема зажигания – со стартером или без него пожарная опасность одинакова.

Следует помнить, что к проблемам может привести небрежность при выполнении подключения, плохое качество контактов или составляющих цепи, что чаще всего происходит при использовании совсем дешевых аппаратов, приобретенных у неизвестных производителей.

Добросовестные компании дают гарантию на свою продукцию, а технические параметры приборов, указанные на корпусе или упаковке, соответствуют действительности. Этот факт прямо влияет на срок службы как самого ПРА, так и газоразрядных лампочек, с особенностями устройства и работы которых ознакомит рекомендуемая нами статья.

Разнообразие дросселей по мощности в ваттах

Различают дроссели малой, средней и большой мощности. Первые (мощностью до 11…15 Вт) используются в миниатюрных и энергосберегающих светильниках, вторые (до 30…40 Вт) – в офисных лампах, а более мощные – для освещения залов, гостиных, холлов и прочих помещений значительной площади.

Различие по условиям пуска

Например, для люминесцентных ламп мощностью до 40 Вт самым распространённым режимом работы является режим быстрого запуска. Преимущества быстрого запуска заключаются в плавном нарастании напряжения, увеличении срока службы и возможности диммирования – плавного изменения яркости испускаемого светового потока.

Для ламп меньшей мощности (менее 30 Вт) характерен режим предварительного нагрева. Источники света, работающие в этом режиме, лучше, поскольку для непрерывного нагрева электродов не требуется дополнительная мощность. Однако такие лампы мерцают во время запуска и характеризуются коротким сроком службы.

Ремонт

При выходе из строя светильника с ЛЛ, питаемого с помощью ПРА, наряду с другими элементами схемы необходимо проверить работоспособность дросселя. При этом возможны следующие неисправности:

• перегрев;
• обрыв обмотки;
• замыкание (полное или межвитковое).

Для проверки дросселя надо собрать схему, приведенную на рис. 6.

Рис.6. Схема для проверки дросселя

При включении схемы возможны три варианта – лампа горит, лампа не горит, лампа моргает.

В первом случае, по-видимому, в дросселе имеется короткое замыкание. Во втором случае, очевидно, имеется обрыв в обмотке. В третьем случае, возможно, что дроссель цел и надо искать неисправность в другом элементе схемы. Для полной уверенности необходимо дать схеме поработать в течение 0,5 часа. Если при этом окажется, что дроссель сильно нагрелся, то это свидетельствует о замыкании между витками обмотки.

Принцип работы

Основной принцип работы устройства заключается в фазном смещении переменного тока во время перехода через ноль на девяноста градусов. За счет такого смещения происходит удержание нужного тока, чтобы пары металла в светильнике могли гореть.

Обозначение катушки индуктивности в цепи.

Обозначение катушки индуктивности в цепи подключения выглядит как косинус угла фи. Это то самое значение, на которое и отстает сила тока от напряжения. Число, на которое, сила тока остается позади от напряжения часто называют еще значением мощности либо коэффициентом. Для того, что найти активную мощность, надо перемножить значение напряжения, силу переменного тока и коэффициент мощности.

Ели значение мощности небольшое, то это приведет к возрастанию показателей реактивной энергии, что в свою очередь создаст добавочную нагрузку на проводящие кабельные провода и трансформаторы.

Чтобы увеличить значение косинуса фи в схему функционирования люминесцентного устройства вдобавок подключается параллельно самому устройству компенсационный конденсатор. Так, при подключении к схеме функционирования лампы, мощность которой от 18 до 36 Вт, конденсатора емкостью 3-5 мкФ, косинус фи увеличиться до 0,85. Шум дросселя, который функционирует при частоте 50 Гц, может быть различной интенсивности.

Дроссели по интенсивности шума бывают следующих уровней:

• Н-уровня (средней интенсивности);
• П-уровня (пониженной интенсивности);
• С-уровня (очень низкой интенсивности);
• А-уровня (особо низкой интенсивности).

Чтобы избежать преждевременного выхода светильников из строя, необходимо обратить внимание на то, чтобы их мощность отвечала номинальной мощности катушки индуктивности

Как проверить исправность

Принцип проверки ограничителя достаточно прост. Все, что нужно сделать, это достать его из люминесцентной лампы и проверить сопротивление дросселя при помощи тестера либо мультиметра.У ограничителя, находящегося в исправном состоянии, сопротивление на тестере покажет определенное постоянное значение. Если ограничитель все же неисправен, то тестер покажет значение, которое будет значительно отличаться от нормальных показателей, выходить за норму.Таким образом, сбой в работе дросселя может быть обусловлен обрывом либо перегоранием окантовки, а также может произойти ввиду того, что нарушена изоляция между витками провода.

Причиной сбоя может служить обрыв либо перегорание окантовки, если значение напряжения на тестере будет бесконечно высоким. О перегорании также свидетельствует неприятный запах, который особенно ощутим во время включенной лампы.Если же значение напряжение на тестере слишком низкое, то в данном случае подозрение о нарушении изоляции провода полностью находит свое подтверждение.

Назначение балласта

Обязательные электрические характеристики светильника дневного света:

1. Потребляемый ток.
2. Пусковое напряжение.
3. Частота тока.
4. Коэффициент амплитуды тока.
5. Уровень освещённости.

Дроссель обеспечивает высокое начальное напряжение для инициирования тлеющего разряда, а затем быстро ограничивает ток для безопасного поддержания нужного уровня напряжения.

Основные функции балластного трансформатора рассматриваются далее.

Безопасность

Балласт регулирует мощность переменного тока для электродов. При прохождении переменного тока через дроссель напряжение повышается. Одновременно ограничивается сила тока, чем предотвращается короткое замыкание, которое приводит разрушению люминесцентного светильника.

Подогрев катодов

Для работы светильника необходим всплеск высокого напряжения: именно тогда происходит пробой межэлектродного промежутка, и загорается дуга. Чем холоднее лампа, тем выше необходимое напряжение. Напряжение «проталкивает» ток через аргон. Но у газа есть сопротивление, которое тем выше, чем холоднее газ. Поэтому требуется создать более высокое напряжение при максимально низких температурах.

Для этого требуется реализовать одну из двух схем:

• с помощью пускового выключателя (стартёра), содержащего небольшую неоновую или аргоновую лампу мощностью 1 Вт. Она нагревает биметаллическую полосу в стартёре и облегчает инициирование газового разряда;
• вольфрамовыми электродами, через которые проходит ток. При этом электроды нагреваются и ионизируют газ в трубке.

Обеспечение высокого уровня напряжения

При разрыве цепи магнитное поле прерывается, импульс высокого напряжения посылается через светильник, и возбуждается разряд. Используются следующие схемы создания высокого напряжения:

1. Предварительный подогрев. В этом случае электроды нагреваются до инициирования разряда. Пусковой выключатель замыкается, позволяя току протекать через каждый электрод. Переключатель стартера быстро охлаждается, размыкая переключатель и запуская напряжение питания на дуговой трубке, в результате чего и возникает разряд. Во время работы вспомогательное питание на электроды не подаётся.
2. Быстрый запуск. Электроды нагреваются постоянно, поэтому балластный трансформатор включает две специальные вторичные обмотки, которые обеспечивают низкое напряжение на электродах.
3. Мгновенный запуск. Электроды перед началом работы не нагреваются. Для устройств мгновенного пуска трансформатор обеспечивает относительно высокое пусковое напряжение. Вследствие этого разряд легко возбуждается между «холодными» электродами.

Дроссель для люминесцентных ламп: устройство, назначение + схема для подключения

Согласитесь: лишние приборы, без которых вполне может работать система освещения, покупать и устанавливать ни к чему. К таким устройствам, вызывающим сомнение, относится дроссель для люминесцентных ламп. Вы не знаете, нужен ли он в схеме подключения или без него можно обойтись?

Мы поможем вам разобраться с возникшим вопросом. В статье подробно рассмотрены особенности, назначение дросселя и выполняемые им функции. Приведены фото и схема подключения, которая поможет самостоятельно собрать люминесцентный светильник и выполнить его запуск, правильно подключив все компоненты в электроцепь.

В помощь домашнему мастеру мы подобрали ряд видеороликов, содержащих рекомендации по подключению люминесцентных лампочек, а также по выбору нужного дросселя в зависимости от типа лампы.

Как происходит включение люминесцентной лампы

Конструкционно люминесцентная лампа выполнена как герметичнаф стеклянная колба, внутрь которой закачена специальная смесь газов. Состав смеси подбирается так, чтобы потребность в электроэнергии для процесса ионизации атомов газовой смеси требовалось значительно меньше, чем для обеспечения работы лампы накаливания такой же мощности.

Для того, чтобы люминесцентная лампа служила постоянным источником света необходимо постоянная ионизация. Для этого в системе постоянно поддерживается тлеющий разряд с помощью непрерывной подачи необходимого напряжения на ламповые электроды.

Отличается от ламп накаливания и процесс, в результате которого начинают светиться люминесцентные лампы. Чтобы начался процесс ионизации требуется высоковольтный разряд, который происходит после прогрева смеси газов вокруг электродов. Чтобы обеспечить протекание этого процесса в лампе имеются две тонкие спирали подогрева. При подаче на спирали электрического тока они разогреваются и этот разогрев делает более легким выход анионов – отрицательно заряженных частиц. Напряжение в сети, то есть 220 вольт, поданное непосредственно на спирали, вызовет их перегорание, поэтому используют схемы запуска через индуктивный дроссель. В этом элементе при подаче переменного напряжения начинают возникать электромагнитные процессы, ограничивающие силу тока, который протекает по цепи, в результате чего достигается ограничение сетевого напряжения. Для протекания этого процесса на электроды подается высоковольтный импульс.

Индуктивный дроссель также служит генератором импульса высоковольтного напряжения благодаря которому  осуществляется пробой газовой смеси в внутреннем пространстве люминесцентной лампы. Высокая электродвижущая сила возникает в результате внутренней самоиндукции дросселя. Для получения импульса требуется включение в схему элемента, который обеспечит в цепи кратковременное прерывание. Такую функцию выполняет электрический стартер.

Таким образом в целом схематически протекание электрического тока в включаемой люминесцентной лампе можно представить следующим образом:

• сетевое напряжение подается на индуктивный дроссель;
• пройдя через индуктивный дроссель ток подается на первую разогревающую спираль лампы;
• пройдя первую разогревающую спираль ток идет на стартер – его контакты разогреваясь замыкаются и ток разогревает спирали нагрева до 900˚С, a затем размыкаются вызывая высоковольтный импульс дросселя;
• импульс подается на ламповые электроды и вызывает пробой и инициирование работы лампы.

Чтобы обеспечить такое прохождения тока создаются различные схемы для подключения люминесцентных ламп.

Срок службы

Срок службы ламп ДРЛ напрямую зависит от мощности. Наиболее распространенные ДРЛ 250 способны проработать около 12 000 часов без каких-либо неполадок

При этом важно помнить, что уменьшить ресурс могут следующие факторы:

• частые включения и выключения;
• перепады напряжения;
• постоянное использование при низких температурах окружающей среды.

Все это приводит к ускоренной деградации электродов и, как следствие, быстрому выходу из строя.

Утилизация

Наличие ртути в ДРЛ относит их к первому классу опасности. В ряде стран такие приборы запрещены к применению. Однако соблюдение правил эксплуатации и утилизации сводят к минимуму все риски для человека и окружающей среды.

Место для утилизации ДРЛ

Выбрасывать такие источники освещения вместе с обычным мусором запрещено. Попадающая в окружающую среду ртуть способна значительно навредить экологии.

Утилизация ДРЛ проводится теми же структурами, что работают с другими энергосберегающими лампами. Компания обязательно должна иметь лицензию государственного образца, разрешающую проведение подобных работ.

В крупных городах можно найти специальные баки, в которые помещаются отработавшие ресурс элементы. Также можно связаться с коммунальными службами, фирмами по производству или ремонту осветительного оборудования или организациям, занимающимся утилизацией опасных отходов.

Принцип работы электромагнитного дросселя для люминесцентных ламп

• в подготовке катодов к эмиссии электронов, то есть, их подогреве;
• в создании напряжения для стартового разряда;
• в ограничении тока, протекающего по устройству, после старта.

Схема дросселя для люминесцентных ламп выглядит следующим образом.

1. После включения лампы ток попадает в стартер, представляющий собой группу из баллона и конденсатора, запаянную в отдельный кожух. Баллон заполнен инертным газом. Внутри него размещены биметаллические контакты. Конденсатор прикреплён к выходам этих контактов. Его основное предназначение – подавление помех.

В точечных светильниках для подвесного потолка используются галогенные, светодиодные или обычные лампы накаливания. От выбранного вида источника света будет зависеть порядок установки светильников в потолок.

В аналогичном порядке, но со своими особенностями, проводят монтаж точечных светильников в гипсокартон.

Газ внутри баллона ионизируется. Ток протекает по цепи дросселя. Контакты разогреваются вместе с газом — сила тока увеличивается до 0,5 Ампера. Затем нагреваются катоды и электроны, высвободившиеся в процессе, подогревают ртутные пары в трубке лампы.
Ионизация завершается вместе с замыканием контактов. Стартер охлаждается и контакты размыкаются. Происходит это мгновенно. Ток перестаёт проходить через цепь стартера и катод.

Возникающая в ПРА самоиндукция накладывается на амплитудные колебания сети – происходит пробивание газового наполнения трубки – ток вновь устремляется через цепь дросселя и катод.

Возникший в ртутных парах разряд вызывает свечение в ультрафиолетовом спектре. Под его воздействием люминофор производит видимый человеку свет.
Сопротивление работающей лампы снижается. Это вызывает понижение напряжения на обмотке ПРА (до 110 Вольт).
Стартер отключается (его рабочее напряжение 220 Вольт) и остывает.

Ошибки при подключении

1

Часто в продаже встречаются 4-х, пяти и даже шести контактные дросселя. Как их подключать?

Некоторые ошибочно полагают, что на одни контакты нужно заводить фазу-ноль 220В, а с других подключать лампу. Это далеко не так.

Всегда на таких моделях должна быть указана схема подключения.

Строго следуйте этой схеме. На разных видах и подключение может быть разным.

1 of 3

2

Как уже говорилось выше, нежелательно к такой лампочке прикасаться пальцами рук. А если такое все же произошло, всегда протирайте ее перед запуском.

3

В этом случае через лампочку пойдет ток, рассчитанный именно на ту мощность, под которую и произведен дроссель. Нельзя в 400 ваттный балласт включать 250 ваттную ДНаТ. Технические параметры у ламп разные.

Достаточно всего нескольких минут свечения, чтобы внутренняя колба перегрелась от такой работы. Иногда она просто потухнет, затем остынет и снова потухнет. И так далее, с определенной периодичностью.

Вот яркий пример такого неправильного подключения и его последствия.

4

Светить такая лампа конечно будет, но продолжительность времени ее работы, никто гарантировать вам не сможет.

5

При данной ошибке ждите постоянного перегрева проводов. Вот известное видео, наглядно объясняющее, зачем же ДНаТу конденсатор.

Выводы.

Хоть схема и имеет полувековую историю, она до сих пор остается актуальной. ПРА необходим для работы люминесцентной лампы. Все компоненты производятся и стоят недорого. К достоинствам этой схемы можно отнести ее простоту и доступность компонентов. Обычно дроссель является самым долгоживущим компонентом схемы.

Из минусов отмечено, что при использовании классической схемы при включении освещения несколько секунд наблюдается мерцание. Это плохо отражается на сроке полезной эксплуатации самого источника света. Т.е. Лампа проработает меньше в такое схеме, чем при использовании электронного пускателя.

В плане экономической целесообразности, при частом включении и выключении света использовать такую элементную базу не выгодно, проще приобрести электронный пускатель, хоть его покупка и обойдется дороже, но это будут одномоментные затраты.