Чтобы поддержать и стабилизировать процесс разряда используется схема светильника, содержащая балластное сопротивление, подключенное с люминесцентной лампой последовательно в виде дросселя или комбинации дросселя с конденсатором – пускорегулирующим аппаратом (ПРА).

 

Для простого расчета необходимого числа ламп воспользуйтесь Калькулятором расчета количества ламп

 

Люминесцентная лампа работает в установившемся режиме при таком напряжении сети, которого не хватает для ее зажигания. Чтобы произошел пробой газового пространства, то есть образовался газовый заряд, необходимо подать на электроды импульс повышенного напряжения или осуществить предварительных разогрев, повысив тем самым эмиссию электронов. Для обеспечения и того и другого используется стартер, включенный параллельно лампе.

 

Схема светильника «а» показывает включение люминесцентной лампы с индуктивным балластом, схема «б» - с индуктивно-емкостным:

 

Схема светильника.

 

Чтобы понять необходимость использования балласта, необходимо знать о том, каким образом зажигается люминесцентная лампа. Стартер является миниатюрной лампочкой тлеющего разряда, имеющей неоновое наполнение и два биметаллических электрода. В нормальном положении они разомкнуты.

Когда на систему подается напряжение, электроды в стартере изгибаются и замыкаются на короткое время. Это приводит к тому, что ток в цепи электродов и стартера, который обычно ограничивается исключительно сопротивлением дросселя, увеличивается до двукратного или даже трехкратного от обычного рабочего значения, что приводит к быстрому разогреву электродов лампы. Одновременно с этим электроды стартера остывают и его цепь размыкается. Когда стартер разрывает цепь, в дросселе возникает повышенное напряжение, что приводит к разряду в газовой среде лампы и ее зажиганию.

 

Когда схема светильника срабатывает и люминесцентная лампа зажигается, уровень напряжения в ней составляет примерно половину от обычного сетевого. Такой же уровень напряжения удерживается и на стартере, а значит его не будет достаточно, чтобы осуществилось повторное замыкание. В связи с этим, когда лампа горит, стартер остается разомкнутым и не принимает участие в работе схемы.

 

Данная схема светильника показывает одноламповое стартерное включение лампы:

 

Схема светильника.

 

Д – дроссель;

Л – люминесцентная лампа;

Ст – стартер;

- С1, С2 и С3 – конденсаторы.

 

Подключенный параллельно стартеру конденсатор, как и те, которые подключены на входе схемы, нужны для того, чтобы снизить уровень радиопомех. Кроме того, конденсатор С1 используется для того, чтобы увеличить срок эксплуатации стартера и участвует в процессе зажигания люминесцентной лампы, снижая импульс напряжения, возникающего в стартере с 8 000 – 12 000 В до 600 – 1 500 В. Одновременно с этим он делает импульс более продолжительным, увеличивая тем самым его энергию.

Описанная стандартная схема светильника имеет один недостаток – низкий показатель cos фи, достигающий в среднем всего 0,5. Чтобы повысить этот показатель, используется индуктивно-емкостная схема или подключение конденсатора на вводе. Но в этом случае высшие гармонические составляющие в кривой тока, определяемые пускорегулирующим оборудованием и спецификой газового заряда, не дают поднять его выше 0,9-0,92. Двухламповые светильники имеют систему компенсации реактивной мощности. Ее работа состоит в следующем: одна лампа включается с индуктивным балластом, другая – с индуктивно-емкостным. Это позволяет увеличить показатель cos фи до 0,95. Еще одно преимущество использования этой схемы – возможность сглаживания пульсации светового потока ламп, причем сглаживание это значительное.

 

Использование пускорегулирующего аппарата с расщепленной фазой.

Для подключения люминесцентных ламп, имеющих мощность 40 и 80 Вт, наиболее часто используется импульсная двухламповая схема светильника, в которой используются балластные компенсированные устройства 2УБК-40/220 и 2УБК-80/220, работа которых основана на так называемой «расщепленной фазе. Эти комплексные электрические аппараты имеют дроссели, разрядные сопротивления и конденсаторы.

К одной из ламп последовательно подключается дроссель-индуктивное сопротивление, благодаря чему создается отставание тока от приложенного напряжения по фазе. Со второй лампой последовательно подключается не только дроссель, но и конденсатор. Его сопротивление превышает сопротивление дросселя в 2 раза, что способствует опережению тока. При этом показатель суммарного коэффициента мощности комплекта составляет в среднем 0,9-0,95. Конденсатор, подключенный с дросселем одной из ламп параллельно, подбирается специально таким образом, чтобы он способствовал сдвигу фаз между токами обеих ламп. Этот сдвиг должен обеспечивать существенное уменьшение глубины колебаний светового потока ламп, а значит схема светильника будет работать более эффективно.

 

Чтобы увеличить ток подогрева электродов используется компенсирующая катушка, подключенная последовательно с емкостью и отключаемая стартером. Это видно на монтажной схеме включения двухлампового аппарата 2УБК (пунктирная линия обозначает корпус пускорегулирующего аппарата (ПРА):

 

Схема светильника.

 

Л – люминесцентная лампа;

Ст – стартер;

С – конденсатор;

- r – разрядное сопротивление.

 

Схема светильника.

 

Схема схема светильника без использования стартера.

Стартерная система включения имеет несколько недостатков, среди которых наиболее существенные:

- вероятность возгорания при работе в аварийном режиме;

- значительный уровень шума, издаваемого при работе ПРА;

- некачественные стартеры.

Схема светильника.

Это привело к необходимости разработки схем светильника, которые не предполагали бы использование стартера, но при этом оставались экономически выгодными и пригодными для применения в простых и недорогих установках. В первую очередь для надежной работы таких схем были разработаны и рекомендуются к применению лампы, на колбы которых нанесена токопроводящая полоса.

Среди таких схем наибольшей популярностью пользуются трансформаторные, обеспечивающие быстрый пуск ламп и использующее дроссель для обеспечения балластного сопротивления. За предварительный нагрев катодов в таких схемах отвечает автотрансформатор или накальный трансформатор.

 

Ниже показана одно- и двухламповая схема светильника:

Л – люминесцентная лампа;

Д – дроссель;

НТ – накальный трансформатор.

 

На сегодняшний день расчеты позволили установить, что использование стартерных схем является более выгодным в экономичном плане, в частности из-за более низких потерь энергии (схема светильника без стартера - 35%, со стартером - примерно 20-25%). Именно поэтому они более распространены. В то же время схемы, в которых используются электромагнитные ПРА, вытесняются схемами, работающими с более экономичными и функциональными электронными ПРА.