Для чего нужен стартер и дроссель в схемах включения люминесцентных ламп

Принцип работы люминесцентной лампы. Устройство светильника

Представим, что кто-то из нас работает по вызовам и в своей практике мы сталкиваемся с различными просьбами граждан:

• установили и подключили люминесцентный светильник, — светильник не работает;
• заменили люминесцентные лампы в светильнике, — светильник не работает;
• заменили стартер с дросселем в светильнике, — светильник опять не работает

и так далее. На выполняемую работу можно потратить целый день и не найти причину неисправности, а можно потратить около тридцати минут, установить причину неисправности и устранить ее. То-есть, здесь все зависит от нашего опыта работы и элементарных знаний по электротехнике .

Полагаю, что работа электрика должна заключаться не только в следующем:

• как правильно соединить провода в распределительной коробке;
• как починить электрический патрон в люстре;
• как установить и подключить выключатель к люстре;
• как подключить трехфазный двигатель к распределительной панели ВРУ

и далее. По этой специализации должны охватываться более обширные знания, в этой теме я хочу поделиться с Вами небольшой такой информацией.

Схема запуска

Когда подключение лампочки произведено, необходимо убедиться в ее правильности и в исправности пускорегулирующих аппаратов. Для проведения тестов нужно иметь мультиметр, при помощи которого можно проверить катодные тела накала.

Разрешенный уровень сопротивления не превышает 10 Ом. Если мультиметр указал сопротивление как бесконечное, то не нужно торопиться выбрасывать лампу. Это устройство еще сохраняет работоспособность, но применять его необходимо в системе холодного запуска. Теперь можно пробовать запустить светильник.

Внимание! В обычных условиях провода стартера разомкнуты, а его конденсатор не позволяет постоянному току проходить. Проще говоря, мультиметр должен показывать достаточно высокое сопротивление, которое может быть больше 100 Ом

Схема поджига люминесцентной лампы

В заключении нужно отметить, что схема люминесцентной лампы достаточно тяжелая, которая не под силу обычному человеку. Но существует множество вариантов, благодаря которым работа значительно упрощается

Важно помнить о том, что детей нельзя допускать к этому виду деятельности. При монтаже светильника нужно обесточить все помещение

Дроссели и их назначение при использовании люминесцентных ламп

Дроссель — деталь, служащая для регулировки силы тока. Эта деталь разделяет или ограничивает электросигналы различной частоты и устраняет пульсацию постоянного тока.

Для чего и зачем нужен в устройствах дневного света

Люминесцентные лампы (дневного света) как один из видов разрядных ламп, невозможно подключить для освещения таким же образом, как и обычную нагревательную электролампу. Для их подключения необходимо использовать дополнительный пускорегулирующий аппарат.

Дроссель включается методом последовательного соединения с лампой дневного света и предназначается для ограничения тока, который протекает через ее электроды. Это устройство характеризуется наличием реактивного сопротивления, а также отсутствием излишнего тепловыделения. Дроссель может ограничить ток и организовать предотвращение его лавинообразного нарастания при включении в сеть.

Дроссель — неотъемлемая составная часть любой стартерной системы включения. Помимо этого, он способен исполнять следующие дополнительные функции:

• создание безопасного тока для конкретной лампы, при котором возможно обеспечение разогрева ее электродов при разжигании;
• образование импульса повышенного напряжения, способствующего возникновению разряда в колбе лампы;
• обеспечение стабилизации электрического разряда;
• способствование бесперебойной работы лампы при отклонениях напряжения в электрической сети.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками рассматриваемой детали являются коэффициент потери мощности и индуктивность. Для обозначения этого коэффициента на устройстве указываются параметры тока, мощности и емкости конденсатора.

Индуктивностью называется индуктивное сопротивление, которое представляет возможным регулировать мощность электричества, поступающего на ламповые контакты.

Виды

Дроссели делятся на те же виды, что и подключаемые к ним лампы. Если подключить лампу к дросселю, который не соответствует ее характеристикам, то это, вероятнее всего, приведет к поломке какого-либо из элементов, используемых в системе подключения. Существуют следующие виды дросселей, подразделяемых в зависимости от мощности:

• дроссель мощностью в 9 Вт — для энергосберегающих ламп;
• 11 Вт — для миниатюрных светильников;
• 15 Вт — для настольных светильников;
• 18 Вт — для офисных ламп;
• 36 Вт — для малых люминесцентных ламп;
• 58 Вт — для потолочных светильников;
• 65 Вт — для многоламповых потолочных светильников;
• 80 Вт — для большых люминесцентных ламп.

Устройство

Типичная схема подключения дросселя газоразрядного типа представлена на рисунке ниже.

Условные обозначения:

• EL — лампа;
• SF — стартер;
• LL — дроссель;
• 1, 2 — спирали лампы;
• C — конденсатор.

Отчего может греться

Дроссели чаще всего изготавливают из двух металлических материалов — алюминия и меди. Алюминиевые устройства обладают одним существенным недостатком — сильным нагреванием. В свою очередь, медные греются меньше из-за меньшего сопротивления в электрической цепи, и поэтому они являются гораздо более долговечными.

При использовании ламп дневного света дроссель должен постоянно поддерживать свою рабочую температуру. Для снижения температуры достаточно использовать простой компьютерный кулер. Однако, существует возможность выбрать и другой путь, заключающийся в покупке более дорогой системы охлаждения, например, водяной.

Помимо самой работы дросселя, он также способен перегреваться из-за короткозамкнутых витков. При такой проблеме помочь может только полная замена устройства. При замене рекомендуется выбрать детали из меди, основываясь на том, что они менее подвержены перегреву.

Практика показывает, что дроссели являются весьма долговечными устройствами при правильной их эксплуатации. А также нельзя не отметить тот факт, что дроссель способен погашать броски напряжения, даже очень сильные. Поэтому, если вы правильно подберете дроссель к своей люминесцентной лампе, то эта лампа может прослужить вам годами, и даже десятилетиями.

15,00

Устройство и принцип работы

Работа осуществляется благодаря пуско-регулирующему устройству, состоящему из индуктивного дросселя.

Схема устройства лампы ДРЛ

Состоит такое устройство из трёх основных компонентов:

• Цоколь – является основанием и подключается к сети.
• Кварцевая горелка – центральный механизм прибора.
• Стеклянная колба – основная защитная оболочка из стекла.

Принцип работы такого устройства очень простой, к лампе подходит напряжение от сети. Ток, доходит к промежутку между одной и второй пар электродов, которые размещены на разных концах лампы. Благодаря небольшому расстоянию, газы легко ионизуются. После ионизации в промежутках между дополнительными электродами, ток поступает на основные, после чего лампа начинает светиться.

Максимально лампа разгорается примерно через семь-десять минут. Это обусловлено тем, что ртуть, которая излучает свет при зажигании, находится сгустком или налётом на стенках колбы и ей необходимо время разогреться. Период полного включения увеличивается спустя некоторое время при эксплуатации.

Классифицируют дрл ламы по форме цоколя, мощности, принципу установки. Очень часто их изготовляют с разного материала, что также может являться классификацией устройств. Существуют разновидности с добавкой особых паров в конструкцию, например, такие как натриевые лампы, металлогалогенные и ксеноновые.

Существует разновидность с дополнительным излучением красного спектра света. Они называются дуговыми ртутно-вольфрамовыми. Их внешний вид абсолютно не отличается от стандартного устройства дрл 250, но в своей конструкции они имеют специальную накаливающуюся спираль, которая и добавляет красный спектр к световому потоку.

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.

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.

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

Принцип работы

Принцип работы люминесцентной лампы

Подается питающее напряжение. В начальный момент электрический ток не протекает, так как среда обладает высоким сопротивлением. Ток движется по спиралям, нагревает их и подается на стартер. Появляется тлеющий разряд. После нагрева контактов биметаллические пластины замыкаются. Температура на биметаллической части падает и контакт в сети размыкается. Это приводит к тому, что дроссель создает необходимый импульс в результате самоиндукции, и лампа начинает светить. Дуговой разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии, происходящей на на поверхности катода. Электроны разогреваются под действием тока, величину которого ограничивает балласт.

Свет появляется за счет того, что на лампу нанесено специальное вещество – люминофор. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и дает свечение определенной гаммы. Цвет можно менять, нанося на колбу различные по составу люминофоры. Они могут быть из галофосфата кальция, ортофосфата кальция-цинка.

Вариант включения с двумя балластами и двумя трубками

При наличии двух источников освещения, а также двух комплектов для их соединения, нужно использовать такой вариант.

Подключение с двумя комплектами

В данной ситуации соединение осуществляется следующим образом:

• на вход дросселя подается фазный провод;
• далее он с выхода дросселя направляется на один контакт экономки. При этом со второго коннектора он идет на первый стартер;
• с первого стартера он направляется на вторую пару коннекторов этого же источника света;
• свободный коннектор необходимо соединить с нулевым проводом питания, который на рисунке обозначен как N

Таким же образом происходит включение и второй трубки: вначале идет дроссель, далее с него один коннектор направляется на контакт лампочки, а второй – на стартер. Выход со стартера нужно соединить со второй парой контактов светильника, а свободный коннектор — вывести на нулевой провод.

Принцип действия

Принцип работы лампы дневного света

В момент включения, первым начинает работу стартер. Он прогревает биметаллические электроды, в результате чего происходит их короткое замыкание. После этого, ток в цепи ограничиваясь только внутренним сопротивлением дросселя, резко возрастает (более чем в 3 раза). Электроды лампы мгновенно разогреваются, а биметаллические контакты стартера, остывая, размыкают цепь запуска.

В момент разрыва электрической цепи в ЭмПРА, благодаря эффекту самоиндукции, возникает высоковольтный импульс (800-1000 В), который обеспечивает электрический разряд в среде инертного газа.

Под действием этого разряда, начинается невидимое ультрафиолетовое свечение паров ртути, которое, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться в видимом спектре.

При дальнейшей работе, электрический ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, обеспечивая таки образом стабильную работу. При этом, пускорегулирующий аппарат (ПРА) не расходует энергию, а только накапливает ее и преобразовывает.

После зажигания газа, напряжение в колбе не превышает половины напряжения электросети, что недостаточно для последующего замыкания контактов стартера. Таким образом, при устойчивом свечении, стартер не участвует в рабочем процессе и его контакты остаются разомкнутыми.

Зажигание газа не всегда происходит с первого раза. Иногда стартеру необходимо 5-6 попыток повторить вышеописанный процесс, что вызывает, неприятный для глаз человека, эффект “моргания”.

Избежать этого эффекта помогает использование так называемого электронного дросселя (ЭПРА), принцип действия которого заключается в следующем:

1. Низкочастотное напряжение бытовой электросети преобразуется в постоянное.
2. Полученное постоянное напряжение инвертируется в высокочастотное (до 133 кГц) переменное напряжение.
3. При подключении ЭПРА происходит резкое увеличение силы тока и напряжения до величин, достаточной для прогрева электродов и возникновения газового разряда.
4. После начала свечения люминофора, напряжение на электродах уменьшается до величины напряжения свечения, а частота импульсов изменяется до уровня, при котором устанавливается ток номинального значения.

Использование электронного балласта позволяет обеспечить розжиг электродов мгновенно и при этом избавиться от неприятного “моргания”.

Схема подключения люминесцентных ламп без стартера

Питание от В без дросселя и стартера Дело в том, что стартеры периодически выходят из строя, а дроссели перегорают.

Для работы больше никаких устройств не надо.

Следующая схема позволяет запустить лампу дневного света с перегоревшими пусковыми спиралями мощностью до 40 Вт при использовании лампы меньшей мощности дроссель L1 придется заменить на соответствующий используемой лампе. Это можно заметить по наличию темных пятен люминофора с одной из сторон колбы. На вход подают электропитание.

Индуктивности дросселя должно хватать на оба источника света. Как видно из рисунка ниже, кроме дросселя и стартера в схеме присутствует обычный диоднй мост. Запуск люминесцентной лампы без дросселя и стартера можно осуществить по нескольким рассмотренным схемам.

Читайте дополнительно: Сроки измерения сопротивления заземляющих устройств

Принцип работы газоразрядных люминесцентных ламп

Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска. Для работы больше никаких устройств не надо. При включении лампы в парах ртути, которыми заполнена пробирка, случается электронный разряд и возникшее при всем этом уф-излучение воздействует на покрытие из люминофора.

Ток в электроцепи проводников и стартера ограничивается только внутренним дроссельным сопротивлением. В случае перегорания одной или двух нитей катодов люминесцентной лампы её можно продолжать эксплуатировать некоторое время, применяя упомянутые схемы с повышенным напряжением. Кроме транзистора нам понадобится намотать трёхобмоточный трансформатор на ферритовом кольце или стержне.

Схема подключения люминесцентных ламп с дросселем

Во всех используется принцип создания высокого напряжения запуска при помощи умножителя напряжения. Для его преобразования в видимый световой поток стенки колбы покрывают специальным слоем, люминофором. Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает в раза.

В схеме, приведенной ниже, роль токоограничивающего дросселя выполняет обычная лампа накаливания, мощность которой равна мощности используемой ЛДС. Правильно собранная схема при исправных элементах начинает работать сразу же. Схема ее подключения есть справа. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует. Кроме транзистора нам понадобится намотать трёхобмоточный трансформатор на ферритовом кольце или стержне.
Проверка стартера люминесцентной лампы

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Watch this video on YouTube

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Watch this video on YouTube

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

полное отсутствие мерцания;
широкий температурный диапазон использования;
малые искажения формы напряжения сети;
отсутствие акустических шумов;
увеличение срока службы источников освещения;
малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения;
возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов.

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Один из ЭмПРА

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него  — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

https://youtube.com/watch?v=8fF5KQk4L2k

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Выводы и полезное видео по теме

Тонкости сборки схемы из двух ЛЛ с последовательным включением:

Видеоролик о том, что такое дроссель и зачем он нужен:

Проверка дросселя на предмет поломки:

О правилах выбора дросселя в зависимости от типа разрядной лампы:

Ознакомившись с назначением и устройством дросселей, используемых для запуска люминесцентных лампочек, можно вооружиться схемой подключения и попытаться реализовать ее самостоятельно. Правда, это актуально для дома.

В общественных учреждениях решение подобных вопросов следует доверить электрикам, имеющим спецдопуск к электромонтажным работам.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin