Принцип роботи стартерів люмінесцентних ламп

стартер

Стартер являє собою маленьку газорозрядну лампу тліючого розряду. Скляна колба заповнюється інертним газом (неон або суміш гелій-водень) і поміщається в залізний або пластмасовий корпус, на верхній кришці якого є оглядове вікно. У деяких конструкціях стартерів оглядове вікно відсутня. Стартер має два електроди. Розрізняють несиметричну і симетричну конструкції стартерів. У несиметричних стартерах один електрод непорушний, а 2-ий рухливий, зроблений
з біметалу. В даний час найбільшого поширення набула симетрична конструкція стартерів, у яких обидва електроди виготовляються з біметалу. Ця конструкція має ряд переваг в порівнянні з несиметричною.
Напруга запалювання в стартері тліючого розряду вибирається таким чином, щоб воно було менше номінальної напруги мережі, але більше робочої напруги, що встановлюється на люмінесцентної лампи при її горінні.
При включенні схеми на напругу мережі воно стовідсотково виявиться прикладеним до стартера. Електроди стартера розімкнуті, і в ньому з`являється тліючий розряд. У ланцюзі буде проходити маленький струм (20-50 ма). Цей струм нагріває біметалічні електроди, і вони, згинаючись, замкнутий ланцюг, і тліючий розряд в стартері закінчиться. Через дросель і по черзі з`єднані катоди почне проходити струм, який буде підігрівати катоди лампи. Величина цього струму визначається індуктивним опором дроселя, що обирається таким чином, щоб струм підготовчого обігріву катодів в 1,5 2,1 рази перевищував номінальний струм лампи. Тривалість попереднього обігріву катодів визначається часом, протягом якого електроди стартера залишаються замкнутими. Коли електроди стартера замкнуті, вони остигають, і після певного проміжку часу, іменованого часом контактування, електроди розмикаються. Тому що дросель володіє великою індуктивністю, то в момент розмикання електродів стартера в дроселі з`являється великий імпульс напруги, що запалює лампу.

Після запалювання лампи в ланцюзі встановиться струм, рівний номінальному робочому струму лампи. Цей струм зумовить таке падіння напруги на дроселі, що напруга на лампі стане приблизно рівним половині номінальної напруги мережі. Тому що стартер включений паралельно лампі, то напруга на ньому буде дорівнює напрузі на лампі і в зв`язку з тим, що воно недостатньо для запалювання тліючого розряду в стартері, його електроди залишаться роз`єднаними при горінні лампи.
Можливість запалювання лампи залежить від тривалості підготовчого обігріву катодів і величини струму, що проходить через лампу в момент розмикання електродів стартера. Якщо розрив ланцюга відбудеться при малому значенні струму, то величина индуктированной в дроселі е. д. з. і, як слід, прикладеного до лампи напруги може виявитися недостатньою для її запалювання, і лампа не загорається. Тому, якщо при першій спробі стартер не запалить лампу, він відразу автоматом буде повторювати описаний процес до того часу, поки не відбудеться запалювання лампи. Згідно ГОСТ на стартери запалювання лампи повинно бути забезпечено за час до 10 сек.
Паралельно електродів стартера включений конденсатор ємністю 0,003-0,1 мкф. Цей конденсатор зазвичай розташовується в корпусі стартера. Конденсатор виконує дві функції: знижує рівень радіоперешкод, що виникають при контактуванні електродів стартера і створюваних лампой- з іншого боку, цей конденсатор впливає па процеси запалювання лампи. Конденсатор зменшує величину імпульсу напруги, утвореного в момент розмикання електродів стартера, і нарощує його тривалість. При відсутності конденсатора напруга на лампі дуже стрімко зростає, досягаючи декількох тисяч вольт, але тривалість його дії дуже маленька. У цих умовах різко знижується надійність запалювання ламп. Крім того, включення конденсатора паралельно електродів стартера зменшує можливість зварювання або, як кажуть, залипання електродів, що виходить в результаті утворення електронної дуги в момент розмикання електродів. Конденсатор сприяє швидкому гасінню дуги.
Застосування конденсаторів в стартер не забезпечує повного пригнічення радіоперешкод, створюваних люмінесцентною лампою. Тому потрібно додатково на вході схеми встановити два конденсатора ємністю понад 0,008 мкф кожен, з`єднаних по черзі, і середню точку заземлити.

Одним з рекомендованих методів зниження рівня радіоперешкод є застосування дроселів з сімметрірованной обмоткою де обмотка дроселя розділена на дві абсолютно однакові частини, які мають рівне число витків, намотаних на один загальний сердечник. Будь-яка частина дроселя з`єднана послідовно з одним з катодів лампи. При включенні такого дроселя з лампою обидва її катода працюють в однакових умовах, що знижує рівень радіоперешкод. В даний час, як правило, випускаються промисловістю дроселі виготовляються з сімметрірованнимі обмотками. У схемі через наявність дроселя струм через лампу і напруга мережі не будуть збігатися по фазі, т. Е. Вони не будуть відразу досягати власних нульових і максимальних значень. Як відомо з теорії змінного струму, в даному випадку струм буде відставати по фазі від напруги мережі на якийсь кут, величина якого визначається співвідношенням індуктивного опору дроселя і активного опору всієї мережі. Такі схеми називаються відстаючими.
У ряді випадків використання люмінесцетних ламп потрібно створювати такі умови, коли струм через лампу випереджав би по фазі напруга мережі. Такі схеми називаються випереджаючими. Для виконання цієї умови по черзі з дроселем включається конденсатор, ємність якого розраховується таким чином, щоб його опір місткості було більше індуктивного опору дроселя.
В випереджаючому баласті в період запалювання лампи струм підготовчого обігріву катодів має недостатню величину. Для усунення цього явища потрібно на час запалювання лампи збільшити струм підготовчого обігріву, що можна зробити, якщо частково заповнити ємність індуктивністю. У ланцюг стартера включається додаткова індуктивність у вигляді компенсує котушки. При замиканні електродів стартера ця компенсує котушка включається по черзі з дроселем і конденсатором, загальна індуктивність схеми зростає, а разом з нею зростає струм підготовчого обігріву. Після розмикання електродів стартера компенсує котушка відключається, і в робочому режимі лампи вона не бере. Індуктивність додаткової котушки компенсує ємність конденсатора, встановленого в стартері. Тому в схему вводиться додатковий конденсатор ємністю понад 0,008 мкф, що включається паралельно лампі і виконує в даному випадку роль Помехоподавляющие конденсатора.
Один з недоліків розглянутих схем - маленький коефіцієнт потужності. Він становить величину 0,5-0,6. Пускорегулюючі апарати (ПРА), виконані на базі цих схем, відносяться до групи так званих некомпенсованих апаратів. При використанні таких апаратів згідно з правилами улаштування електроустановок (ПУЕ) для збільшення низького коефіцієнта потужності потрібно передбачати групову компенсацію коефіцієнта потужності, що забезпечує доведення його для всієї освітлювальної установки до величини 0,9-0,95.
При неможливості або економічної неефективності впровадження групової компенсації коефіцієнта потужності вживають схеми, в яких додатково паралельно лампі включається конденсатор достатньої ємності, обраний таким чином, щоб коефіцієнт потужності схеми підвищився до величини 0,85 -0,9. ПРА, зроблений за цією схемою, називають відшкодованих. Розрахунки показують, що для ламп потужністю 20 і 40 Вт при напрузі 220 в ємність конденсатора становить 3-5 МКФ.
Основний недолік стартерних схем запалювання їх низька надійність, яка обгрунтована ненадійністю роботи стартера. Надійна робота стартера залежить також від рівня напруги в мережі живлення. Зі зниженням напруги в мережі живлення зростає час, потрібний для розігріву біметалевих електродів, а при зменшенні напруги більш ніж на 20% номінального стартер взагалі не забезпечує контактування електродів, і лампа не буде загорятися. Чи означає, зі зменшенням напруги в мережі живлення час запалювання лампи зростає.
У люмінесцентної лампи в міру старіння спостерігається підвищення її робочої напруги, а у стартера, навпаки, з ростом терміну служби напруга запалювання тліючого розряду зменшується. В результаті цього може бути, що при палаючої лампі стартер почне спрацьовувати і лампа згасає. При розмиканні електродів стартера лампа знову запалюється і спостерігається миготіння лампи. Таке мерехтіння лампи, крім викликається ним противного зорового почуття, може привести до перегріву дроселя, виходу його з ладу і псування лампи. Подібні ж явища можуть мати місце при використанні старих стартерів в мережі зі зниженим рівнем напруги. При виникненні мерехтіння лампи потрібно поміняти стартер на новий.
Стартери мають значимі розкид часу контактування електродів, і воно дуже часто недостатньо для надійного підготовчого обігріву катодів ламп. В результаті стартер запалює лампу після декількох проміжних спроб, що збільшує тривалість перехідних процесів, що знижують термін служби ламп.
Загальний недолік всіх однолампових схем - неможливість зменшити створювану однієї люмінесцентною лампою пульсацію світлового потоку. Тому такі схеми можна використовувати в приміщеннях, де встановлюється кілька ламп, а в разі їх використання для групи ламп рекомендується з метою зменшення пульсації світлового потоку лампи включати в різні фази трифазного ланцюга. Потрібно прагнути до того, щоб освітленість в кожній точці створювалася більш ніж від 2-3 ламп, включених в різні фази мережі.
Дволампові схеми включення. Застосування дволампових схем включення дає можливість зменшити пульсацію сумарного світлового потоку, тому що пульсації світлового потоку кожної лампи відбуваються не відразу, а з деяким зрушенням за часом. Тому сумарний світловий потік 2-ух ламп ніколи не буде дорівнює нулю, а коливається близько нікого середнього значення з частотою, меншою, ніж при одній лампі. Крім того, ці схеми забезпечують найвищий коефіцієнт потужності комплекту лампа - ПРА.
Найбільшого поширення набула дволамповий схема, іменована нерідко схемою з розщепленої фазою. Схема складається з 2-ух елементів-гілок: відстає і випереджає. У першій гілки ток відстає по фазі від напруги на кут 60 °, а в 2-ій - випереджає на кут 60 °. Завдяки цьому струм у зовнішній ланцюга буде практично збігатися по фазі з напругою, і коефіцієнт потужності всієї схеми складе величину 0.9-0.95. Цю схему можна віднести до групи компенсованих, і в порівнянні з однолампових некомпенсованою схемою вона має ту перевагу, що є потреба у вжитті додаткових заходів для підвищення коефіцієнта потужності. При виготовленні ПРА за цією схемою загальна витрата конструкційних матеріалів менше, ніж для 2-ух і однолампових апаратів. В даний час випускається величезна кількість різних типів апаратів, виконаних за цією схемою.