Дроссель для ламп дневного света принцип работы

Обычные лампы накаливания малоэффективны – они выделяют больше тепла, чем света. Да и срок службы их невелик. Подключение люминесцентных ламп позволяет почти в 3 раза сэкономить на оплате электроэнергии. Плюс подобные источники освещения имеют больший диапазон цветов и менее вредны для глаз. Однако для их монтажа требуется приобретение специальных устройств: дросселей или электронных плат ЭПРА.

Принцип работы электромагнитного дросселя для люминесцентных ламп

Назначение дросселя в схеме включения люминесцентных ламп заключается:

  • 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.
  2. 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.

  3. 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.
  4. Ионизация завершается вместе с замыканием контактов. Стартер охлаждается и контакты размыкаются. Происходит это мгновенно. Ток перестаёт проходить через цепь стартера и катод.
  5. Возникающая в ПРА самоиндукция накладывается на амплитудные колебания сети – происходит пробивание газового наполнения трубки – ток вновь устремляется через цепь дросселя и катод.

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

Дроссель для люминесцентных ламп дневного света: назначение, устройство и принцип работы

Появление и усовершенствование светодиодных ламп постепенно снижают популярность люминесцентного освещения. Но еще долго светильники «дневного света» будут пользоваться спросом у населения из-за своих положительных качеств. Современные стартеры и дроссели для люминесцентных ламп имеют высокую надежность, что способствует сохранию лидерства люминесцентного освещения.

Сам термин «дроссель» происходит из немецкого языка. В вольном переводе он означает «фильтр», или «ограничитель». Именно такую функцию и выполняет дроссель для ламп дневного света. Газоразрядные лампы в момент пробоя и стабильного горения газового разряда имеют существенные различия в своих параметрах.

В момент включения этот элемент ведет себя как дополнительное оборудование к стартеру, создавая импульс напряжения для зажигания тлеющего разряда. Потом стартер отключается, а дроссель поддерживает горение лампы и сглаживает пульсацию переменного тока.

Устройство и принцип работы

Дроссель по своему устройству — обычная индукционная катушка, рассчитанная на конкретное напряжение и силу тока. Его составляющими элементами являются:

  • сердечник;
  • медная проволока со специальной изоляцией;
  • защитный кожух.

При прохождении переменного электрического тока через витки проволоки в сердечнике возникает магнитное поле, которое поддерживает направление течения тока после смены его движения.

Так и происходит сглаживание пиков пульсации переменного тока, что обеспечивает стабильное горение тлеющего разряда внутри трубки люминесцентной лампы. Вот для чего нужен дроссель в люминесцентных лампах.

Читайте также:  Деревянные полы. Способы и методы укладки.

Возможные неисправности

Так как устройство данного элемента очень простое, то возможных поломок может быть только две: обрыв цепи и межвитковое замыкание. При обрыве цепи деталь полностью выходит из строя и не выполняет своих функций; её следует заменить.

При межвитковом замыкании часть обмотки выходит из строя, элемент сохраняет, как правило, свою работоспособность, но меняются его рабочие параметры. Такая неисправность более опасна, так как сразу ее диагностировать без тестера не всегда возможно. А долгое использование лампы с таким дросселем может привести к поломке всего оборудования.

Виды и модели

По типу питания дроссели бывают однофазными и трехфазными. Первые наиболее распространены и используются как для бытового, так и для промышленного освещения. Вторые менее популярны и используются только в промышленном осветительном оборудовании.

По степени потери мощности выделяют три группы: с низкой, средней и обычной потерей мощности. Их маркируют соответственно символами B, C и D.

Обычные дроссели имеют электромагнитный принцип действия, в их конструкции присутствует сердечник и обмотка.

Более современная разновидность — электронные, которые массово начали выпускаться всего несколько лет назад. У них вместо обычного сердечника и обмотки — миниатюрный инвертор. Такие детали несколько дороже обычных, но они не требуют дополнительно применять стартер для зажигания тлеющего газового разряда.

Разные люминесцентные источники света нуждаются в подключении дросселей разной мощности. Есть три группы по мощности:

  • от 9 Вт до 15 Вт — предназначены для небольших настольных светильников;
  • от 18 Вт до 36 Вт — для потолочных и настенных бытовых светильников;
  • от 65 Вт до 80 Вт — используются в мощных промышленных светильниках и источниках света с несколькими лампами.

Обзор производителей

Для бытовых источников света лучший вариант — детали греческого производства под торговой маркой Schwabe Hellas. Широкий ассортимент по мощности позволяет подобрать необходимый элемент для любой бытовой однофазной лампы дневного света.

Хорошо себя зарекомендовали элементы финского производителя Helvar. Они славятся тем, что обладают низкими потерями мощности и практически не создают помех при работе. Для мощных промышленных люминесцентных источников света оптимальны дроссели данной фирмы мощностью 85 Вт.

Обычно дроссели и стартеры являются комплектующими элементами при продаже ламп дневного света. Но иногда возникает необходимость их замены. Рекомендуется выбирать для этого продукцию таких известных и проверенных производителей, как Navigator, Luxe и Chilisin.

Ремонт дросселей, особенно электронного типа, лучше не производить. Их устройство таково, что отремонтировать данную часть качественно в домашних условиях нет возможности из-за миниатюрных деталей. Лучше заменить элемент в сборе.

Замену деталей необходимо производить при полном обесточивании светильника.

Проверку работоспособности можно произвести и без мультиметра. Достаточно подключить элемент к заведомо исправному светильнику, проверить скорость зажигания разряда и стабильность его горения.

Устройство дросселя (ПРА).

Внешний вид дросселя

На фотографии представлен дроссель для люминесцентных ламп дневного света. По большому счету он является катушкой индуктивности с металлическим сердечником в корпусе (кожухе) из листового металла. Более современные изготавливаются в термоустойчивом пластиковом корпусе, имеют более низкие массо-габаритные показатели. Это промышленное название (максимально близкий перевод — ограничитель). Его сопротивление по постоянному току порядка 60 Ом. При проверке мультиметром, в случае индикации бесконечного сопротивления – дроссель неисправен, в обрыве. Если сопротивление менее 55 Ом, это также означает неисправность дросселя. В этом случае он, скорее всего, имеет межвитковое замыкание. Это случалось со старыми ПРА, когда начинает рассыпаться компаунд и происходит отслоение лака с проволоки. В простейшей схеме он выполняет функцию балласта.

Дроссель в разрезе

Сердечник дросселя обычно изготавливается из трансформаторной стали, при этом пластины, входящие в его набор, электрически не контактируют между собой. Это сделано для уменьшения вихревых токов.

Устройство индуктивной катушки

Что такое генератор

Прибор подавляет происходящие в переменном токе пульсации. В электрических цепях проходит электричество разной частоты, поэтому для подавления помех применяют низкочастотные и высокочастотные катушки.

Низкочастотные устройства

Катушки имеют большие размеры. Провод в них намотан вокруг сердечника из трансформаторной стали. В аппаратуре, питание которой обеспечивается мощным напряжением, устанавливают дроссельные блоки низкой частоты. Индуктивные катушки в каскадном исполнении противостоят резким изменениям характеристик тока.

Что такое электрическое дросселирование, знает каждый электрик. На промышленных предприятиях без этого не обходится ни одно электрооборудование.

Высокочастотные элементы

Высокочастотный электронный дроссель гораздо меньше низкочастотного собрата. Катушка может быть выполнена из однослойной или многослойной намотки. Для высокочастотных дросселей применяют ферритовые сердечники или стержни из магнитного диэлектрического материала.

Как устроена современная ЛЛ

Основной принцип действия современной люминесцентной лампы заключается в получении УФ-излучения с помощью пробоя газового промежутка между электродами и последующего преобразования этого излучения в видимый свет с помощью эффекта люминесценции в специальных фосфорсодержащих покрытиях, так называемых люминофорах. Варьируя состав люминофора, получают разные цвета видимого участка спектра, от синего до красного. На рисунке ниже схематично представлен разрез типичной ЛЛ.

Кроме указанных компонентов каждая лампа наполняется инертным газом (обычно это Ar) для увеличения ресурса вольфрамовых электродов. Наличие ртути (Hg) в небольшом количестве резко увеличивает светоотдачу из-за роста плотности тока, вызванного повышением концентрации электронов, появляющихся в результате ионизации атомом этого металла. Существуют версии ламп, в которых ртуть отсутствует, а УФ-излучение появляется только от ионизации атомов инертного газа. Световой поток таких светильников существенно меньше, но зато они безопасны при эксплуатации.

Принципиальная схема люминесцентной лампы

ЭмПРА

Электромагнитные пускорегулирующие аппараты для люминесцентных ламп, ранее, да и сейчас, не представляют собой единый блок. Это скорее схема, в которую входят:

  • Дроссель для поддержки работы лампы;
  • Стартер, для запуска лампы;
  • Конденсатор (не обязательно) для снижения реактивных потерь.

В статье Люминесцентные лампы: описание, характеристики, типы, подключение в быту я показывал старые дроссели, используемые в люминесцентных светильниках. Они внушительные, тяжелые и на практике составляли большую часть веса светильника.

Открытый ЭмПРА

Схема подключения ЭмПРА не сложная. У люминесцентной лампы четыре электрода. У трубчатой лампы два электрода с одной стороны (1,2), два с другой (3,4).

  • К контактам 1 и 3 подключается стартер;
  • К контакту 2 подключается одна обмотка дросселя;
  • К контакту 4 подключается провод питания;
  • Ко второй обмотке дросселя подключается второй провод питания.

Статьи по теме: Промышленное освещение особенности

Пара ламп и один дроссель

Схема с одним дросселем

Пара ламп и один дроссель

Стартеров здесь понадобится два, а вот дорогостоящий ПРА вполне можно использовать один. Схема подключения в этом случае будет чуть сложней:

  1. Подсоединяем провод от держателя стартера к одному из разъемов источника света
  2. Второй провод (он будет подлиней) должен проходить от второго держателя стартера к другому концу источника света (лампе). Обратите внимание, что гнезд у него с обеих сторон два. Оба провода должны попасть в параллельные (одинаковые) гнезда, расположенные с одной стороны
  3. Берем провод и вставляем его вначале в свободное гнездо первой, а затем второй лампы
  4. Во второе гнездо первой подсоединяем провод с подключенной к нему розеткой
  5. Раздвоенный второй конец этого провода подключаем к дросселю
  6. Осталось подключить к следующему стартеру второй источник света. Подсоединяем провод в свободное отверстие гнезда второй лампы
  7. Последним проводом соединяем противоположную сторону второго источника света к дросселю
Пара ламп и один дроссель

Как подключить или заменить дроссель в лампе дневного света

Самый распространенный вариант подключения ограничительного дросселя к лампе дневного света — это обычная схема со стартером. Принцип действия данной схемы основан на том, что при включении питания в стартере образуется мощный разряд, который направляется к лампе, но ограничитель, установленный на пути, снижает напряжение.

Важно! Данная схема является самой простой и надежной для установки балласта в лампу дневного света.

Как подключить или заменить дроссель в лампе дневного света

Вам это будет интересно Описание фазного ротора

Элементарная схема

Схема устроена таким образом, что в ней имеется только один дроссель, и при необходимости можно добавить еще одну лампу, установив ее параллельно первой.

Как подключить или заменить дроссель в лампе дневного света

Схема на две лампы

Также, имея два световых элемента, можно воспользоваться другой схемой.

Схема с конденсатором

Как подключить или заменить дроссель в лампе дневного света

В данной схеме предусмотрен электронный конденсатор, но он не обязателен к установке. В теории вместо классических стартеров можно подключаться к сети без кнопки фиксации.

Читайте также:  Как сделать каркас из металлопрофиля под гипсокартон своими руками

Схема с выпаиванием дросселя

Замена дросселя происходит так, что достаточно выпаять его из цепи с помощью паяльника, по очереди прогрев каждую клемму. После того как клеммы будут достаточно разогреты, можно без труда извлечь дроссель и припаять на его место новый, соблюдая полярность и место установки. Подключаться к сети нужно после завершения паяльных работ.

Как подключить или заменить дроссель в лампе дневного света

Важно! Без знаний в электронике не стоит самостоятельно пытаться поменять или провести подсоединение ограничителя. Поскольку неверно установленный элемент может вызвать короткое замыкание. Для этого дела лучше воспользоваться услугами мастера.

Как происходит запуск и работа ламп

В момент включения осветительного прибора первым начинает работать стартер. Он нагревает электроды, вызывая короткое замыкание. Ток в цепи резко возрастает, за счет чего электроды практически мгновенно разогреваются до необходимой температуры. После этого контакты стартера размыкаются и остывают.

В момент разрыва цепи от трансформатора идет высоковольтный импульс 800 – 1000 В. Он обеспечивает нужный электрический заряд на контактах колбы в среде инертного газа и паров ртути.

Как происходит запуск и работа ламп

Газ разогревается и возникает ультрафиолетовое излучение. Воздействуя на люминофор, излучение заставляет лампу светиться видимым белым светом. Затем ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, поддерживая стабильные показатели сети для равномерного свечения без пульсаций. Расхода энергии со стороны пускорегулирующего аппарата на этом этапе нет.

Так как напряжение в цепи во время работы лампы невысокое, контакты стартера остаются разомкнутыми.

В некоторых случаях стартер не может с первого раза зажечь газ в колбе лампы и повторяет процедуру подачи тока около 5-6 раз. При этом наблюдается эффект моргания при включении.

Как происходит запуск и работа ламп

Дроссель помогает избавиться от этого эффекта. Он превращает переменное низкочастотное напряжение бытовой сети в постоянное, а затем инвертирует его обратно в переменное, но уже на высокой частоте и пульсации исчезают.

Область применения

Катушки индуктивности используют, как:

  • токоограничители;
  • катушки насыщения;
  • фильтры сглаживания;
  • магнитные усилители (МУ);
  • резонансные контуры;
  • электронный дроссель в радио,- и компьютерных схемах.

Токоограничители

Для чего нужны дроссели в качестве токоограничителей, можно узнать из следующего списка:

  1. Катушки без сердечников имеют маленькое сопротивление, поэтому они эффективно ограничивают величину тока короткого замыкания. Даже малейшее уменьшение мощности дуги короткого замыкания имеет большое значение.
  2. Во время пуска мощных электродвигателей включаются в работу катушки индуктивности. После набора максимальных оборотов аппаратом катушка отключается пусковым устройством.
  3. В лампах дневного света электрические дроссели препятствуют резкому включению тока максимальной величины. В результате происходит постепенный разогрев ртути и переход её в парообразное состояние. У ламп ДРЛ 250 дроссели находятся внутри колбы. Дроссели ламп ДНАТ находятся внутри кожуха отдельно от колбы.

Обратите внимание! Аббревиатура ДРЛ означает Дуговая Ртутная Лампа. ДНАТ – Дуговая Натриевая Трубка.

Катушки насыщения

После насыщения магнитного поля величина сопротивления катушки перестаёт расти. Ранее катушки насыщения составляли основу стабилизаторов напряжения. Сегодня их заменили электронные системы.

Фильтры сглаживания

Что это такое в электронике дроссель? Это фильтры сглаживания, которые выпрямляют линию пульсации переменного напряжения. В результате обеспечивается стабильность работы электронной аппаратуры. Такой фильтр выглядит в виде бочонка на USB-кабеле. Внутри него находится одновитковая катушка. В электронных платах используют дроссели марки r68.

Магнитные усилители (МУ)

Они были включены в систему управления электромоторов. Магнитная индукция в сердечнике насыщалась намагничиванием стали сердечника. В пускателе использовалось сразу несколько обмоток. Сегодня вместо магнитных пускателей применяют тиристорные системы.

Резонансные контуры

Резонансную схему применяют в тюнерах. Индуктивная катушка параллельно с конденсатором объединена в единую систему, что составляет резонансный контур. Схема обеспечивает малое сопротивление с фиксированной частотой.

Электронный дроссель в радио,- и компьютерных схемах

Катушки индуктивности типа r68 применяют в монтажных платах с целью выделения токов определённой частоты. Также они исполняют роль защиты, как от внешних, так и внутренних помех частей схемы.