С каждым днем популярность ламп дневного света в качестве источника освещения только растет. Это обусловлено их высокой продолжительностью работы и качественным свечением.
Люминесцентные лампы работают не напрямую от сети с напряжением 220 Вольт. Для их функционирования требуется специальный блок, называющийся пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). Конструкция блока включает в себя три основных элемента, в которые входят: дроссель (катушка индуктивности с сердечником), сглаживающего конденсатора и стартера. Вот как рас о последнем устройстве мы сегодня и поговорим.
Приветствую всех друзья на сайте «Электрик в доме », недавно мне пришлось искать причину неисправности светильников с люминесцентными лампами, которая заключалась в неисправности элемента ПРА, поэтому очередной выпуск будет посвящен именно о стартере люминесцентной лампы . Мы разберем его назначение, устройство и выполняемые функции.
Устройство стартера люминесцентных ламп
Конструкция этого элемента достаточно проста. Каждая модель, выпущенная определенным производителем, имеет свои технические характеристики. Это следует учитывать при выборе ламп. Стартер – это стеклянный баллон, внутри которого находится инертный газ. Это может быть смесь гелия с водородом или неон. В баллон впаяны неподвижные металлические электроды. Их выводы проходят через цоколи.
Баллон расположен внутри пластмассового или металлического корпуса, имеющего сверху отверстие. Самым популярным материалом для изготовления корпуса является пластик. Справляться с высокой температурой такому корпусу позволяет специальная пропитка. Любой имеет только две ножки (контакта).
Если вынуть конструкцию из корпуса видно саму колбу. Также видно, что параллельно электродам колбы подключен какой-то элемент – это конденсатор. Его емкостью составляет порядка 0,003-0,1 мкф. Конденсатор призван выполнять сразу две функции:
- - борется с радиопомехами, которые возникают из-за контакта электродов, посредством снижения их уровня.
- - участвует в процессе зажигания лампы.
Конденсатор снижает импульс напряжения, который формируется при размыкании электродов, и повышает его продолжительность.
За счет параллельного включения с электродами конденсатор снижает вероятность их сваривания (залипания). Подобное явление может произойти в процессе размыкания электродов вследствие формирования электрической дуги. Конденсатор в кратчайшие сроки гасит дугу.
Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах
Этот элемент является основным в конструкции люминесцентных ламп. Без него электромагнитная пускорегулирующая аппаратура не сможет функционировать. Главное назначение стартера – запускать механизма и разжигание инертного газа, находящегося в газоразрядной колбе. Стартер работает как выключатель - размыкает и замыкает электрическую цепь.
Установка стартера продиктована необходимость выполнения двух важных функций:
- - замыкания цепи . Позволяет нагреть электроды лампы, облегчая тем самым процесс зажигания;
- - разрыв цепи . Происходит сразу же после нагрева электродов. В результате размыкания образуется импульс повышенного напряжения, являющийся причиной пробоя газового промежутка колбы.
Дроссель играет роль стабилизатора и трансформатора. Он поддерживает необходимый ток нитей лампы, создает импульс напряжения, необходимый для пробоя лампы и стабилизирует процесс горения дуги.
Как работает люминесцентный светильник
В момент подключения схемы к электрической цепи все напряжение подается на . В нормальном положении электроды находятся в разомкнутом положении. На электродах стартера начинает возникать тлеющий разряд. По цепи проходит ток небольшой величины (30-50 мА).
Этого тока достаточно для нагрева электродов. При достижении определенной температуры они начинают изгибаться и замыкают цепь. После того как контакты замкнуться тлеющий разряд прекращается.
Давайте по ходу рассмотрим из каких основных деталей состоит сам светильник.
При замыкании цепи (через электроды стартера) по ней начинает проходить ток, величина которого в 1,5 раза больше от номинального тока лампы. Величина тока ограничивается сопротивлением дросселя. Электроды лампы и стартера не могут выполнять эту функцию, так как первые имеют недостаточное сопротивление, а вторые находятся в замкнутом положении.
Нагрев электродов до 8000С происходит в течение 1-2 секунд. В результате повышения температуры происходит увеличение электронной эмиссии, что способствует упрощению процесса пробоя газового промежутка. Разряд в электродах стартера отсутствует и они постепенно остывают.
После остывания стартера электроды размыкаются, принимая исходное положение, и разрывают цепь. Разрыв цепи сопровождается появлением в дросселе ЭДС самоиндукции. Ее величина прямо пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения величины тока при разрыве цепи.
Возникновение ЭДС самоиндукции является причиной создания повышенного напряжение величиной 800-1000 В, которое в виде импульса подается на лампу. Ее электроды предварительно разогреты и она готова к зажиганию. В этот момент происходит пробой и начинается свечение.
На стартер который подключен параллельно лампе теперь прикладывается напряжение, величина которого в два раза ниже напряжения сети. Оно не способно пробить неоновую лампочку, следовательно, ее зажигание больше не осуществляется. Весь цикл зажигания длится не более 10 секунд.
Как проверить стартер люминесцентной лампы
Данный вопрос очень часто возникает перед специалистами в процессе ремонта люминесцентных светильников. Хоть деталь и мелкая, но способна вызвать серьезные проблемы.
Выявить поломку стартера можно заменой его на исправный, если таковой имеется под рукой. А вот что делать в случаях, когда по близости больше нет светильников, а до ближайшего специализированного магазина не один километр пути? Как проверить стартер люминесцентной лампы в домашних условиях? Проверить работоспособность данного устройства можно по стандартной схеме.
Последовательно со стартером в сеть подключается обыкновенная лампа с нитью накаливания. Желательно, чтобы ее мощность не превышала 40 Вт.
Собрать такую схему не составит труда. Если стартер находится в исправном состоянии, то лампа будет гореть и периодически на мгновение гаснуть. Этот процесс будет сопровождаться характерными щелчками, которые свидетельствуют о работе контактов. Если лампочка не горит или светится постоянно (без моргания), то можно констатировать поломку стартера.
Таким вот нехитрым способом можно проверить стартер для люминесцентных ламп . Хотя, по правде сказать, я еще не видел, чтобы на производстве их где либо проверяли. Это наверное связано с их незначительной стоимостью. Обычно бывает как, если лампа не работает или начинает мигать просто меняют стартер на новый, получилось устранить причину хорошо, нет значить проблема в другом.
Почему мигает люминесцентная лампа
Дорогие друзья Вы наверное замечали что светильники с люминесцентными лампами со временем начинают мигать. И связано это не с использованием выключателей с подсветкой которые являются причиной мигания энергосберегающих лампах .
В процессе эксплуатации светильников рабочее напряжение зажигания тлеющего разряда в стартере падает. Это является причиной того, что стартер будет срабатывать даже при горящей лампе. После размыкания электродов свечение восстанавливается. Человеческий глаз воспринимает это как процесс мигания. Подобное явление является причиной порчи лампы и выхода из строя дросселя в результате его перегрева.
Поэтому если вы замечаете постоянное мигание лампы необходимо заменить стартер на новый . В 90 % случаев именно он является причиной такого феномена.
При возникновении мигания необходимо как можно раньше произвести замену стартера, так как в таком режиме работы ресурс составляющих светильника уменьшатся и из строя могут выйти уже колба или дроссель.
Люминесцентные лампы сейчас на пике популярности. Их используют в больницах, школах, детских садах и прочих общественных учреждениях. У люминесцентных ламп масса преимуществ перед обычными лампами:
Устройство стартеров и дросселей и принцип их работы
Стартер состоит из небольшой стеклянной колбы, заполненной газом. Колба размещается внутри металлического или пластикового корпуса. На нижней стороне стартера имеются два электрода, которые непосредственно вступают в контакт с проводами лампы во время работы. Сверху стартера иногда бывает окошко. Стартеры часто выходят из строя, но их очень легко заменить, потому что они съемные.
Дроссель представляет собой катушку в металлической оболочке. По мощности устанавливается такой же, как и сама лампа. Без дросселя лампа не будет работать. Дроссель поджигает находящиеся в лампе пары ртути и ограничивает подачу тока. Дроссель стабилизирует напряжение в сети, если оно выше номинального.
Принцип работы стартера и дросселя заключается в том, что один элемент (стартер) запускает в работу электроды, а дроссель поддерживает эту работу. При включении тока в цепи первым включается стартер. Он прогревает электроды, увеличивается подача тока на прибор, нагревается биметаллическая пластина стартера. После того, как электроды прогрелись, контакт размыкается, и ток передается на дроссель. Некоторое время дроссель накапливает напряжение, газ в колбе пробивается, и лампа загорается.
При работе ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, что обеспечивается стабильную работу даже при условии повышенного напряжения. Дроссель не расходует энергию на себя, он всего лишь накапливает ее и преобразовывает.
Без стартера, в основном, невозможно включение лампы, использующей определенные дроссели. Она просто не загорится. Тогда как при дальнейшей работе лампы стартер не нужен. Можно даже вытащить его, если необходимо, и проверить его или заменить во время работы лампы. Но последующее включение потребует наличия стартера. Также возможна работа лампы без стартера, напрямую. В таком случае лампа зажигается путем холодного старта, что значительно снижает срок ее службы. Дроссель обеспечивает работу лампы. Без него лампа работать не будет.
Разновидности стартеров
- Стартеры тлеющего ряда – лампа с биметаллическими электродами. Такие стартеры чаще используются, так как у них упрощенная конструкция и сравнительно небольшое время зажигания.
- Тепловые стартеры – характеризуются увеличенным временем зажигания, за счет чего электроды нагреваются дольше, что положительно сказывается на работе лампы. Однако такие стартеры имеют более сложное строение, дополнительно потребляют энергию на себя, схема их подключения имеет сложное строение.
- Полупроводниковые стартеры. Их работа построена по принципу ключа. После нагревания электродов напряжение размыкается, и в колбе происходит возникновение импульса.
Разновидности дросселей для люминесцентных ламп
- Электромагнитные дроссели – подключаются последовательно с лампой. Для работы электромагнитного дросселя необходим стартер, то есть, холодный запуск уже будет невозможен. У них очень большой недостаток – во время работы лампа мерцает.
- Электронные дроссели – сравнительно недавнее изобретение. Его несравненное преимущество – упрощенная схема подключения, так как для его работы не нужен стартер. Благодаря таким дросселям снижается мерцание лампы, при запуске лампа не пульсирует. Снижается шум при работе лампы.
Какой производитель лучше?
Здесь нельзя дать однозначного ответа. Каждый производитель элементов для работы люминесцентных ламп старается выпускать хорошую продукцию. Поэтому, выбор будет основан на результатах личного опыта или опыта знакомых. Наиболее известные производители дросселей – Chilisin, Luxe, Vossloh schwabe, Navigator, стартеров: пожалуй, наиболее востребованный производитель, — Philips. В основном, дроссели и стартеры идут в комплекте с лампой. Если же потребуется купить запасные элементы, или заменить перегоревшие, можно выбрать что-нибудь из этих производителей.
Сроки службы стартеров и дросселей
Как заявляют производители, стартер должен выдержать не менее 6 тысяч включений лампы. При этом рабочий диапазон должен быть от + 5° С до + 55 ° С. Дроссели при нормальных условиях эксплуатации должны проработать около 3-х лет. Опять же, все зависит от производителя и вероятность попадания брака.
Как выбрать стартер и дроссель
Для начала нужно решить, какой тип запуска у вас будет. Если вы воспользуетесь электронными дросселями, то стартер будет не нужен. При выборе электромагнитных дросселей нужно задуматься о покупке стартера, ведь без него лампа гореть не будет.
- Выбирайте проверенного производителя, не гонитесь за дешевизной.
- Берите сразу с запасом – вдруг попадется бракованная или плохо работающая деталь.
- Если вы ничего не понимаете в электричестве, доверьте это дело профессионалам. Или посоветуйтесь с людьми, которые имели опыт работы с люминесцентными лампами.
Как заменить стартер
Пожалуй, с этой работой легко сможет справиться даже новичок. Иногда случается так, что лампа горит некоторое время и гаснет. Значит, нужно проверить стартер. Чтобы заменить стартер, нужно выключить лампу и снять плафон. Испорченный стартер вытаскивается из лампы поворотом против часовой стрелки. Чтобы подключить новый стартер, достаточно вставить его в пазы и повернуть по часовой стрелке. Вот и все – стартер прочно стоит на своем месте.
Как заменить дроссель
Большинство умельцев предпочитают отремонтировать дроссель, но для этого потребуются технические навыки. Поэтому проще дроссель заменить. Перед заменой дросселя нужно отключить электричество во всем доме, так как простое выключение светильника не избавит от напряжения на лампе. После этого можно демонтировать вышедший из строя дроссель. Снимаем крепеж и отсоединяем провода, по которым ток идет к лампе. Теперь остается подсоединить провода в том порядке, каком они были подсоединены изначально, и поставить дроссель на свое место.
Дроссель характеризуется определенными параметрами. Так как он иногда представляет собой существенно нелинейный элемент, то его параметры не однозначны. Их можно разбить на две группы: номинальные, характеризующие дроссель как самостоятельное изделие, и расчетные, характеризующие его как элемент конкретной схемы.
Номинальные параметры дросселя следует находить или определять при строго оговоренных условиях. Мы будем определять их при синусоидальном напряжении на зажимах обмотки с указанием величины напряжения и частоты.
Номинальные параметры должны в полной мере гарантировать срок службы дросселя и его надежную работу в конкретной схеме. Хотя номинальные параметры дросселя не определяют электрического режима в цепи, в которую он может быть включен, однако они вполне характеризуют дроссель как изделие и вместе с тем связаны с его расчетными параметрами.
Основные номинальные параметры дросселя, которые нужно указать в его паспорте, следующие:
Частота тока f, гц.
Номинальное (наибольшее допустимое) значение тока дросселя I, а.
Индуктивность дросселя при номинальном
Сопротивление обмотки «холодного» дросселя
Потери в сердечнике дросселя
Вес дросселя G, кг.
Другими номинальными параметрами дросселя являются: предельно допустимая величина коэффициента гармоник в кривой номинального тока предельно допустимый перегрев обмотки дросселя град (при определенной температуре окружающей среды); габаритная мощность дросселя и его реактивная мощность добротность Д; технико-экономический показатель дросселя коэффициент экранирования дросселя .
Разъясним параметры и Д; параметры дросселя будут рассмотрены в § 1.5 и 1.6.
1. Номинальная индуктивность дросселя
Номинальная индуктивность дросселя определяется выражением
где f и - частота и действующее значение синусоидального напряжения, приложенного к обмотке дросселя;
I - действующее значение номинального тока;
Угол сдвига фаз между напряжением и эквивалентной синусоидой тока.
При малых значениях омического сопротивления обмотки дросселя и потерь в его сердечнике номинальную индуктивность приближенно можно определить по формуле
Величина индуктивности (1.1) нелинейного дросселя не является постоянной, а зависит от величины приложенного напряжения и частоты тока. Поэтому дроссель как самостоятельное изделие необходимо характеризовать именно величиной его номинальной индуктивности, измеренной при совершенно определенных и указанных в паспорте условиях. Только такая индуктивность является характерным параметром дросселя. Величину индуктивности дросселя рекомендуется обозначать в паспорте с указанием в виде индексов действующего значения синусоидального напряжения, при котором она определена, например и т. п.
2. Коэффициент гармоник кривой номинального тока
Вследствие нелинейности дросселя, обусловленной свойствами его ферромагнитного сердечника, ток в обмотке несинусоидален. Кривая тока даже при синусоидальном напряжении имеет искаженную, остроконечную форму (рис. 1.3). Наличие высших гармоник тока может в некоторых случаях оказывать вредное влияние на работу тех или иных устройств, а в других это свойство дросселей приносит пользу.
Рис. 1.3. Осциллограммы напряжения на зажимах дросселя (а) и тока в обмотке (б).
Для количественной оценки искажения кривой тока при несинусоидальном напряжении пользуются коэффициентом нелинейных искажений. Его определяют как отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитуд всех гармоник к амплитуде полезной составляющей всего спектра гармоник.
При синусоидальном напряжении коэффициент искажений называют коэффициентом гармоник Он представляет собой отношение корня квадратного из суммы квадратов действующих значений всех гармоник, за исключением полезной гармоники, к действующему значению полезной гармоники. Если полезной является основная, первая, гармоника, то коэффициент гармоник
где - действующее значение тока гармоники.
Если полезной является не первая, а некоторая гармоника (или сумма гармоник), то в числителе дроби должно быть среднеквадратичное значение всех гармоник, за исключением , а в знаменателе - действующее значение соответствующей гармоники.
Коэффициент гармоник измеряют с помощью специальных приборов при номинальном токе дросселя. Обычно дроссели проектируют с величиной
3. Коэффициент формы кривой напряжения
Приложенное к зажимам напряжение оценивают коэффициентом формы кривой под ним понимают отношение
где - соответственно действующее и среднее значения напряжения.
4. Мощности дросселя
Следует различать две мощности дросселя - габаритную мощность и расчетную реактивную мощность Q. Под габаритной мощностью дросселя подразумевают величину
под расчетной реактивной мощностью - величину
где - коэффициент искажения формы кривой тока.
Величина определяет размеры сердечника дросселя. Зная требуемую величину габаритной мощности проектируемого дросселя, можно выбрать для него нормализованный сердечник. Заметим, что у обычных дросселей величины и Q отличаются незначительно. Номинальные значения и Q следует измерять при номинальных величинах напряжения и частоты.
5. Добротность дросселя и угол потерь
Эти параметры характеризуют качество дросселя с точки зрения потерь в нем. Чем больше добротность и чем меньше угол потерь, тем лучше качество дросселя. Заметим, однако, что чем больше добротность дросселя, тем больше его размеры и вес.
Добротность дросселя равна отношению величины реактивной мощности дросселя к сумме потерь в его сердечнике и обмотке:
Удобно ввести понятие о частных добротностях или, иначе, о добротности по сердечнику и добротности по обмотке
Добротности и связаны между собой следующим соотношением.
