Стоит отметить, что характеристики лампы и дросселя находятся в взаимозависимости. Чаще всего самостоятельное создание дросселя оказывается нецелесообразным. На современном рынке представлено множество различных устройств для запуска и регулировки. Кроме этого, дроссель служит для снижения электрических помех и сглаживания пульсаций тока.
Для чего нужны дроссели (ПРА) для люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы, относящиеся к классу газоразрядных источников света, не могут быть запущены так же, как стандартные лампы накаливания, просто подключив их к электрической сети. При попытке сделать это не произойдет никаких действий — лампа останется неактивной. Для того чтобы было возможно инициировать свечение такой лампы, необходима специализированная схема запуска или электронный пускорегулирующий аппарат (ПРА).
Когда используется простейшая схема для запуска тлеющего разряда в колбе газоразрядной лампы, требуется наличие стартера и дросселя. Роль стартера ясна: он предназначен исключительно для запуска и после этого отключается. Дроссель, в свою очередь, функционирует постоянно. Основная его задача — ограничение тока, проходящего через лампу. На первый взгляд может показаться, что для этого можно обойтись резистором, который имеет меньшие габариты. Тем не менее, теоретически в цепи переменного тока ток можно ограничить с помощью резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Главное отличие дросселя от резистора заключается в том, что он обладает реактивным сопротивлением. Это свойство делает его наиболее подходящим для применения в качестве балластного элемента. В схеме дроссель подключается последовательно к лампе.
Благодаря своему реактивному сопротивлению дроссель обеспечивает защиту от лавинообразного увеличения тока.
Устройство дросселя (ПРА)
На изображении представлен дроссель, предназначенный для люминесцентных ламп дневного света. По своей сути он является катушкой индуктивности с металлическим сердечником, заключенным в корпус (кожух), выполненный из листового металла. В современных моделях используются термоустойчивые пластиковые корпуса, которые обеспечивают не только сниженные габариты, но и меньшую массу. Промышленное название — дроссель — можно перевести как «ограничитель». Его сопротивление на постоянном токе составляет около 60 Ом. Если при проверке мультиметром напряжение показывает бесконечное сопротивление, это означает, что дроссель неисправен и находится в состоянии обрыва. Если же сопротивление оказывается меньше 55 Ом, это также указывает на неисправность дросселя, вероятно, он подвергся межвитковому замыканию. Такое может произойти с более старыми моделями ПРА, когда компаунд начинает разрушаться, что приводит к отслоению лака с проволоки. В самой элементарной схеме дроссель выполняет функцию балласта.
На этом изображении представлено устройство дросселя в разрезе.
Сердечник дросселя, как правило, изготавливается из трансформаторной стали, причем пластины, входящие в комплект, электрически не соприкасаются друг с другом, чтобы минимизировать вихревые токи.
Назначение и устройство дросселя
Газоразрядные лампы, и в частности люминесцентные, не могут быть запущены лишь посредством подключения к электросети. Они не будут функционировать без дополнительного оборудования — пускорегулирующего аппарата.
Назначение балласта в схеме включения
Таким образом, для того чтобы люминесцентная лампа могла нормально функционировать, необходимо не только обеспечить ее током, но и подать на нее достаточное напряжение.
В связи с этим в схемах включения применяется балласт — это электрическое сопротивление, которое соединяется последовательно с лампой и предназначено для ограничения тока, проходящего через ее электроды.
Разные электротехнические компоненты могут выполнять роль балласта:
- для постоянного тока — это резисторы;
- при переменном — дроссель, конденсатор и резистор.
Из представленных вариантов наиболее оптимальным считается дроссель, так как он обладает реактивным сопротивлением и не выделяет излишнее тепло. Он способен ограничить ток, предотвращая его резкое повышение при подключении к электросети.
Дроссель позволяет контролировать величину переменного тока, чтобы она соответствовала требуемым параметрам. В схемах импульсного питания его задача — блокировать резкие скачки напряжения, пропуская сглаженное значение.
Дроссели также находят применение в высокочастотных электрических схемах, иногда в таких случаях сердечники могут не использоваться. Конструкция дросселей может быть выполнена как однослойной, так и многослойной.
Использование магнитных сердечников не случайно. Это помогает значительно уменьшить размеры дросселя при сохранении тех же параметров индуктивности. На высоких частотах для этих целей применяются ферритовые и магнитодиэлектрические материалы. Сердечники в форме кольца обеспечивают большую индуктивность.
При работе в диапазоне длинных и средних волн для достижения заданных параметров электроцепи используется специальная методика — секционная намотка провода.
Дроссель в высокочастотных электрических схемах выполняет множество функций:
- содействует созданию безопасного и достаточного для конкретной лампочки тока, что обеспечивает быстрый разогрев ее электродов при включении;
- образование импульсов с повышенным напряжением в обмотке способствует возникновению разряда в колбе лампы;
- гарантирует стабильность разряда в рамках номинального значения электротока;
- поддерживает бесперебойную работу лампочки, даже при колебаниях напряжения в сети.
Особое значение для работы люминесцентных источников света имеет индуктивность дросселя. Поэтому при его приобретении следует уделить внимание техническим характеристикам, которые должны соответствовать параметрам лампы.
При выборе электромеханического ПРА, также известного как дроссель или ограничитель тока, необходимо учитывать как технические характеристики, так и репутацию производителя. Неизвестные китайские компании могут предложить устройства, которые в реальности работают с характеристиками, значительно ниже заявленных.
Из чего состоит пускорегулятор?
Дроссель, использующийся в схемах подключения люминесцентных ламп, представляет собой намотку провода на сердечнике, то есть катушку индуктивности. Это и есть его промышленное исполнение, которое в технической терминологии обозначается как дроссель, что переводится как «ограничитель».
Схема + самостоятельное подключение
Люминесцентную лампу нельзя подключить без дополнительных компонентов — стартер и дроссель необходимы. В компактных моделях производители предусмотрели интеграцию всех этих устройств, и покупателю остается только установить лампу в соответствующий патрон светильника или люстры и включить выключатель.
Однако для более крупных изделий требуется пускорегулирующая аппаратура, которая может иметь как электромеханическую, так и электронную конструкцию. Чтобы правильно подключить устройство и обеспечить его корректное функционирование, необходимо знать порядок подключения всех элементов в электроцепи.
На схеме подключения люминесцентной лампочки (EL) с использованием дросселирующего аппарата указано, где LL обозначает дроссель, а SV — стартер, C1 и C2 — это конденсаторы.
Тем не менее, даже имея схему, отсутствие практического опыта может затруднить выполнение необходимых действий. Особенно это актуально, если необходимо произвести подключение вне дома — например, в учебном заведении или другом общественном месте. Любое несанкционированное вмешательство в работу электросети может привести к серьезным проблемам.
Эти задачи должны выполнять штатные электрики, которые находятся в постоянной занятости в учреждении или же вызываются на работу по мере необходимости.
На данной схеме показано подключение двух люминесцентных ламп последовательно. Однако, важно учесть, что если одна из ламп перегорит или выйдет из строя, вторая также перестанет работать.
Теперь рассмотрим пошаговую инструкцию по подключению двух трубчатых люминесцентных ламп к электросети с использованием стартера. Для этого потребуется два стартера, дроссель, который должен соответствовать типу ламп и правильное избрание суммарной мощности, которая не должна превышать пределы дросселя.
Сначала в корпусе светильника устанавливаются держатели для ламп — по два для каждой лампы, а аналогичные механизмы устанавливаются для двух стартеров, они оснащены специальными разъемами — клеммниками.
В каждый из держателей необходимо аккуратно установить трубчатую лампу, принимая во внимание, что распрямление колбы нежелательно. Все действия стоит проводить с отключенным светильником от сети.
Для сборки электрической цепи нужно будет запастись короткими и длинными проводами. Короткий провод вставляется в разъем, предназначенный для стартера.
Другой конец этого проводника подсоединяется к одному из отверстий для подключения первой лампы. Важно обеспечить надежный контакт при этом.
Во второе гнездо держателя первого стартера необходимо вставить длинный провод, тщательно его закрепив. Чтобы не создавать помех, его лучше аккуратно уложить в корпусе светильника.
Второй конец длинного провода должен быть вводится и надёжно фиксироваться в одном из разъёмов второго держателя первой лампы. Это соединение должно быть симметрично по отношению к отверстию на противоположной стороне лампы, куда уже подключен провод, идущий от стартера.
Теперь нужно соединить первую и вторую лампы между собой. Для этого используют еще один короткий провод — его один конец подключается в свободный разъем первой лампы, а второй — в ближайшее отверстие второго держателя!»
Зачем нужен дроссель в схеме
Итак, мы уже выяснили, зачем нужен дроссель для работы ламп — он служит для ограничения тока на рабочем уровне. Теперь необходимо детально обсудить, как именно он выполняет свою функцию и какие принципиальные аспекты связаны с его устройством и работой.
В радиотехнике под дросселем подразумевается обмотка, намотанная на сердечник определенного типа. Однако дроссель, предназначенный для частоты 50 Гц, имеет сравнительно низкую индуктивность. Для увеличения индуктивности дросселя для люминесцентных ламп, не прибегая к увеличению его габаритов, применяют разомкнутый магнитопровод с небольшими зазорами между пластинами.
Почему дроссель создает сопротивление току? Когда переменный ток проходит через катушку дросселя, он намагничивает сердечник, запасая в нем магнитную энергию. Причем во время одной полуволны энергия запасается с одним знаком, а в другой — с противоположным. Однако для запасания энергии с противоположным знаком необходимо предварительно снять старую: дроссель должен быть перемагнчен, и этот процесс занимает определенное время. Именно именно за счет постоянного перемагничивания и осуществляется ограничение тока.
Очевидно, что дроссель будет эффективно выполнять свои функции только в цепи переменного тока.
Преимущества и недостатки электромагнитного дросселя
Теперь поговорим о преимуществах и недостатках электромагнитного дросселя. К положительным аспектам можно отнести следующие:
- Относительно невысокая цена устройства.
- Простота конструкции.
- Долговечность — такие дроссели служат долго при правильной эксплуатации.
Однако, к сожалению, недостатков у этого устройства больше:
- Большие габариты и вес;
- Мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети;
- Гудение в процессе работы;
- Низкий коэффициент полезного действия из-за значительного индуктивного сопротивления;
- В некоторых случаях при негативных напряжениях дроссель может не запустить лампу;
- Долгая инициализация (от 1 до 3 секунд);
- При сложном запуске лампа может долго мигать, в результате чего перегреваются спирали.
Возможные неисправности
Учитывая простоту устройства этого элемента, потенциальные поломки можно свести к двум основным типам: это обрыв цепи и межвитковое замыкание. В случае обрыва цепи дроссель полностью выходит из строя и теряет свои функциональные возможности; в таком случае необходимо произвести его замену.
Межвитковое замыкание означает, что часть обмотки вышла из строя. Элемент, как правило, продолжает работать, однако меняются его рабочие параметры, что увеличивает риск. Такая неисправность может быть опасной, так как её диагностировать без тестера сложно. Продолжительная эксплуатация лампы с неисправным дросселем может привести к поломкам самого оборудования, что требует более серьезного вмешательства.
Виды и модели
По типу питания дроссели бывают однофазные и трехфазные. Первые популярнее и используются как в бытовых, так и промышленных осветительных системах, в то время как трехфазные менее распространены и применяются только в специфических промышленных установках.
По уровню энергии выделяют три категории: с низкими, средними и обычными потерями мощности, которые обозначаются соответствующими символами B, C и D.
Обычные дроссели имеют электромагнитный принцип работы; их конструкция включает сердечник и обмотку.
Совсем новая категория — электронные дроссели, которые начали активно производиться всего несколько лет назад. В их конструкции вместо обычного сердечника и обмотки используется миниатюрный инвертор. Эти устройства стоят несколько дороже стандартных, но не требуют отдельного стартера для инициации газового разряда.
Разные типы люминесцентных источников освещения требуют подключения дросселей с различной мощностью. Различают три класса по мощности:
- от 9 Вт до 15 Вт — применяются в небольших настольных светильниках;
- от 18 Вт до 36 Вт — предназначены для потолочных и настенных бытовых светильников;
- от 65 Вт до 80 Вт — используются в мощных промышленных установках и источниках света с множеством ламп.
Обзор производителей
Для бытовых светильников лучшим выбором являются дроссели греческого производства под маркой Schwabe Hellas. Они предлагают широкий ассортимент по мощности, что позволяет подобрать оптимальный элемент для любой бытовой люминесцентной лампы.
Дроссели финского производителя Helvar также завоевали хорошую репутацию, обеспечивая низкие потери мощности и минимальные помехи в процессе работы. Для мощных промышленных источников света рекомендуются дроссели этой компании мощностью 85 Вт.
Обычно дроссели и стартеры идут как комплектующие при продаже люминесцентных ламп. Тем не менее, возникает необходимость в их замене, и рекомендуется выбирать продукцию известных производителей, таких как Navigator, Luxe и Chilisin.
Ремонт дросселей, особенно электронных, не рекомендуется, поскольку их конструкция такова, что в домашних условиях сложно качественно отремонтировать маленькие детали. Гораздо проще заменить элемент на новый целиком.
Замена деталей должна проводиться только при полном отключении света в светильнике.
Проверить работоспособность можно даже без использования мультиметра. Достаточно подключить новый элемент к исправному светильнику и оценить скорость зажигания разряда, а также стабильность горения лампы.
