Электронные vs Электромагнитные балласты: Техническое сравнение для современного освещения

Введение:

Смотрели ли вы конструкцию люминесцентной лампы? Замечали электронный балласт (ЭПРА). Использование электромагнитных балластов (дросселей) уходит в прошлое. Разберем оба и причины устаревания ЭМПРА.

Сначала — базовая структура и работа люминесцентной лампы.

Части люминесцентной лампы:

1. Балласт
2. Стартер (запускатель)
3. Выключатель
4. Разрядная трубка

Принцип работы люминесцентной лампы

1. Включение выключателя — полное напряжение через балласт и стартер, разряд не возникает (нет свечения).
2. В стартере вспышка разряда при макс. напряжении — биметаллическая пластина нагревается, замыкает контакты.
3. Газ в стартере ионизируется, пластина гнется, замыкая на фиксированный контакт. Большой ток через стартер.
4. Напряжение падает из-за тока, ток идет через лампу (сопротивление лампы ниже стартера).
5. Разряд ртути — УФ-излучение, возбуждает люминофор — видимый свет. Нет нити накаливания, есть ртутный пар — УФ при ионизации.
6. Стартер становится неактивен во время работы лампы.
7. Стартер используется только в ЭМПРА, не в электронных балластах.

Электромагнитный балласт (ЭМПРА):

Индуктивная катушка. Выглядит как трансформатор — медный провод на сердечнике. Индуктивности препятствуют изменению тока.

Работа ЭМПРА:

1. Для работы лампы электроды должны быть горячими.
2. Изначально балласт препятствует току (идет через стартер) — защита.
3. Стартер последовательно с балластом работает как выключатель. При превышении тока пластина плавится, размыкает цепь.
4. Ток идет через лампу. Высокий ток для разряда создается накопленной в индуктивности энергией — лампа загорается.
5. Воздушная среда ионизируется, сопротивление падает, ток растет.
6. Индуктивность становится реактивной нагрузкой, ограничивающей ток.

Почему ЭМПРА заменяют?

ЭМПРА менее совершенны и имеют серьезные недостатки. Используются в патронах (между вилкой и лампой).

Ток течет через медные катушки перед лампой. Большая часть тока «застревает» в магнитном поле, к лампе попадает мало. Ток зависит от толщины и длины провода. Нестабильный ток — мерцание и жужжание.

Электронный балласт (ЭПРА):

Управляет пусковым напряжением и рабочими токами. Работает от AC 220 В, 50–60 Гц. Состоит из выпрямителя (AC→DC), конденсаторов (фильтрация), каскада индуктивностей и высокочастотного генератора. Выходной ток — очень высокой частоты (20–80 кГц).

Работа ЭПРА:

После фильтрации DC проходит через высокочастотные катушки. Генерация зависит от входного напряжения и частоты. Малая индуктивность ассоциируется с высокой скоростью изменения тока и частотой: I = L(dI/dT).

Для раззада нужно >440 В. При включении лампа получает ~1000 В — мгновенный газовый разряд. После начала разряда напряжение падает ниже 230–125 В. ЭПРА ограничивает ток, предотвращая КЗ. Работает как диммер — ограничивает ток и напряжение во время работы.

ЭПРА не создает существенной реактивной мощности. Высокая эффективность — экономия энергии. Подает меньше мощности в лампу vs ЭМПРА. Но дороже и уязвимее для некоторых повреждений.

В составе: ЭМИ-фильтр (подавление ЭМИ), выпрямитель (AC→DC), полумостовой резонансный преобразователь (DC→высокочастотный меандр).

Различия между ЭПРА и ЭМПРА:

ЭПРА меняет частоту тока без изменения напряжения. ЭМПРА — ~60 Гц, ЭПРА — ~20 000 Гц. Поэтому лампы на ЭПРА не мерцают и не жужжат.

ЭПРА компактнее и легче. Значительно энергоэффективнее ЭМПРА.

ЭПРА подходят для ламп в параллели или серии. Если одна лампа гаснет — остальные продолжают работать нормально.

Топ-5 причин отказов блоков питания в 2020 году — Анализ и профилактика Понимание электрозаземления: Назначение, принцип и правильная установка