СВЕТОТЕХНИКА

АППАРАТУРА ВКЛЮЧЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Для включения любого типа газоразрядных ламп необходима специальная аппаратура, обеспечивающая зажигание разряда и стабилизацию тока. Сейчас выпускается довольно широкий ассор­тимент компактных люминесцентных ламп, в которых аппаратура включения объединена («интегрирована») с лампой в общую кон­струкцию, поэтому применение отдельных аппаратов не требует­ся. Во всех остальных случаях нужны отдельные балластные со­противления, стабилизирующие ток разряда, и устройства для за­жигания разряда.

В качестве балластных сопротивлений всегда используются дрос­сели — катушки, намотанные медным или алюминиевым изолиро­ванным проводом на сердечнике, собранном из лакированных плас­тин или ленты из специальных сортов электротехнической стали. Ин­дуктивность дросселей рассчитывается так, чтобы сумма напряже­ний на дросселе и лампе (с учетом разности фаз) равнялась напря­жению питающей сети.

Индуктивность дросселя определяется числом витков в катуш­ке, типом применяемой стали для сердечника и величиной зазора в сердечнике. Как правило, пластины для сердечника делаются в виде буквы Ш и перемычки над ней или половинок буквы О. Катушки нама­тываются на литой или штампованный каркас из достаточно тепло­стойкой пластмассы. Наборы пластин вставляются в отверстие кар­каса с двух сторон, а между ними прокладкой из электротехническо­го картона создается зазор строго определенной величины. При про­текании по катушке переменного электрического тока сердечник пе - ремагничивается с частотой тока. На это расходуется определенная энергия, которая тем меньше, чем тоньше пластины сердечника. Имен­но поэтому сердечники не делаются из цельных кусков стали, что было бы проще и дешевле, а набираются из отдельных пластин или ленты. Зазор между половинками сердечника необходим для того, чтобы ис­ключить магнитное насыщение сердечника, приводящее к уменьше­нию индуктивности дросселя и, как следствие, к росту тока через лам­пу. Кроме потерь на перемагничивание, в дросселях неизбежны по­тери в проводах катушки, так как любой провод имеет какое-то со­противление электрическому току.

Диаметр провода, которым наматывается катушка дросселя, вы­бирается на основании компромисса между двумя противоречивыми требованиями: чем больше диаметр, тем меньше потери мощности в катушке, но тем больше расход дорогой меди, то есть тем дороже и тяжелее дроссель. На практике диаметр провода выбирают таким, чтобы нагрев дросселя при работе не превышал заданной величины. На дросселях ставится контрольная точка «С», а в числе параметров дросселей указывается температура в этой точке, например, tc = 130 оС. Это означает, что при нормальной работе светильника с таким дросселем температура на нем не будет выше указанной (в нашем примере 130 оС).

Потери мощности в дросселях составляют от 10 до 50 % от мощ­ности лампы (чем больше мощность ламп, тем меньше доля потерь). За рубежом дроссели для люминесцентных ламп по уровню потерь делятся на три класса: класс D — «нормальные потери» (для ламп мощностью 18 Вт — до 30 %, 36 Вт — 25 %, 58 Вт — 20 %); класс С — «пониженные потери» (соответственно 25, 20 и 15 %); класс В — «особо низкие потери» (20, 15и12 %). С целью экономии электроэнергии и защиты окружающей среды решением Международной экономичес­кой комиссии Европейского Союза с декабря 2001 года производ­ство дросселей класса D должно было прекратиться во всех странах Европейского Союза, а с конца 2005 года должно быть прекращено производство дросселей и класса С. В ГОСТ 19680 нет деления дрос­селей на классы по уровню потерь мощности. Опыт показывает, что все российские дроссели относятся к классу D. Исключение состав­ляет лишь продукция нового предприятия ПРАТО в г. Сергиев Посад Московской области, по уровню потерь мощности соответствующая европейскому классу С.

Перемагничивание дросселей при протекании через них пере­менного тока приводит еще к одному неприятному явлению — их «гу­дению». В соответствии с ГОСТ 19680 по уровню создаваемого шума дроссели для люминесцентных ламп делятся на 4 класса: Н — нор­мальный, П — пониженный, С — очень низкий, А — особо низкий. В таблице 14 приведены параметры дросселей для люминесцентных ламп производства фирмы Helvar (Финляндия).

Таблица 14

Параметры дросселей для люминесцентных ламп

Крупнейшими производителями дросселей для лю - ■

минесцентных ламп в Европе являются фирмы Vossloh Schwabe (Германия), Helvar (Финляндия), Tridonic. Atco (Австрия).

Для включения люминесцентных ламп, кроме дросселей, нужны стартеры. Стартеры во всех стра - л Г нах выпускаются в одном конструктивном исполне - рис. 33 нии — в виде цилиндра с двумя контактами на дне Стартер

(рис. 38). Стартеры выпускаются на два номиналь­ных напряжения сети: 110 - 130 В и 220 - 230 В. Параметры и ка­чество стартеров импортного производства мало отличаются от российских показателей.

В 80-е годы ряд зарубежных фирм начал производство элект­ронных стартеров, в которых вместо миниатюрной газоразрядной лампы с биметаллическими электродами была установлена электрон­ная схема, обеспечивающая в комбинации с обычным дросселем про­грев электродов и подачу на лампу высоковольтного поджигающего импульса. Конструктивное исполнение таких стартеров и схемы их включения не отличались от традиционных. Особых преимуществ электронные стартеры не имеют, а цена их значительно выше. В связи с массовым производством электронных аппаратов включе­ния люминесцентных ламп электронные стартеры сейчас не про­изводятся.

Дроссельные схемы включения люминесцентных ламп созда­ют сдвиг фаз между током и напряжением, что приводит к увели­чению токовой нагрузки проводов, трансформаторных подстанций, выключателей. Для уменьшения угла сдвига фаз используются схе­мы компенсации (рис. 25). В подавляющем большинстве случаев используется схема параллельной компенсации (рис. 25,а). Емкость компенсирующего конденсатора определяется мощностью ламп (таблица 15).

Как было показано в разделе 4.3.1., многие недостатки дрос­сельных схем включения люминесцентных ламп устраняются при ис­пользовании электронных аппаратов. В настоящее время в мире еже­годно производятся десятки миллионов таких аппаратов, причем име­ется явная тенденция к увеличению объемов их производства. В Шве­ции и Австрии доля светильников с электронными аппаратами уже превышает 50 %. Об особенностях работы электронных аппаратов и их достоинствах было рассказано выше.

Крупнейшими производителями электронных аппаратов в Евро­пе являются Philips, Osram, Tridonic. Atco, Vossloh Schwabe, Helvar. Параметры аппаратов разных фирм мало отличаются друг от друга. Особо следует выделить аппараты Quiktronic-Multiwatt фирмы Osram и PC PRO T5 LP фирмы Tridonic. Atco, способные работать с лампами не одного, а нескольких номиналов мощности.

Практически все названные фирмы производят и аппараты, обес­печивающие регулирование светового потока ламп, то есть элект­ронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) в полном смысле этого понятия. Кроме обеспечения наиболее комфортного освещения, ЭПРА позволяют создавать и системы автоматического управления осве­щенностью, дающие экономию электроэнергии до 75 %.

Параметры некоторых типов ЭПРА даны в таблице 16.

Для включения ламп типа ДРЛ требуются только дроссели. Как и в дросселях для люминесцентных ламп, в дросселях для ДРЛ теряется определенная мощность (10 - 15 % от мощности лампы), а для компенсации сдвига фаз между током и напряжением необ­ходимо включение компенсирующих конденсаторов. При этом ис­пользуется только параллельная компенсация. Усредненные пара­
метры дросселей даны в таблице 17, компенсирующих конденса­торов — в таблице 18.

При включении металлогалогенных ламп (МГЛ) и натриевых ламп высокого давления (НЛВД), кроме дросселей, необходимо исполь­зование зажигающих устройств, дающих на лампу импульсы с напряжением 2-5 кВ. Та­кие устройства называются ИЗУ (импульсные зажигающие устройства) и представляют со­бой полупроводниковые генераторы высоко­частотных импульсов высокого напряжения. Схема включения таких ламп была показана на рис. 33. В таблице 19 приводятся парамет­ры зажигающих устройств производства фир­мы Helvar (Финляндия). На рис. 39 показаны образцы ИЗУ.

В таблицах 20 и 21 даны параметры дросселей для НЛВД и МГЛ.

В обозначениях дросселей указывается тип лампы, мощность, условное обозначение конструктивного исполнения.

В последние годы началось довольно широкое внедрение элек­тронных аппаратов включения разрядных ламп высокого давления, совмещающих функции зажигающего устройства и дросселя. Как было сказано выше, такие аппараты обеспечивают питание ламп током пря­моугольной формы с частотой 100- 150 Гц, что приводит к значи­тельному снижению глубины пульсаций светового потока и улучше­нию некоторых параметров ламп (срока службы и световой отдачи). За рубежом такие аппараты выпускаются только для ламп небольшой мощности (до 150 Вт). На последней выставке «Интерсвет-2003» в Москве появились электронные аппараты включения ламп мощнос­тью до 600 Вт (российская фирма DECSY и белорусский завод ЭНЭФ).