Назначение и виды дросселей для ламп дневного света

Что такое дроссель и для чего он нужен?

В этой статье мы расскажем читателям энциклопедии домашнего мастера что такое дроссель и для чего он нужен. Drossel — это немецкое слово, которое обозначает сглаживание. Конкретно будем говорить об электрическом дросселе. Сейчас трудно найти электрическую схему в которой нет данного устройства, которое даже в цифровой век широко используется в технике. Он нужен для регулирования либо отсекания, в зависимости от назначения — сглаживать резкие скачки тока или отсекать электрические сигналы другой частоты, постоянный ток отделять от переменного.

Конструкция и принцип работы

Прежде всего поговорим о том, из чего состоит данный элемент цепи и как он работает. На схемах обозначение дросселя следующее:

Внешний вид изделия может быть таким, как на фото:

Это катушка из провода намотанного на сердечник с магнитопроводом, или без корпуса в случае высоких частот. Похож на трансформатор только с одной обмоткой. Краткий экскурс в физику, ток в катушке не может мгновенно измениться. Проведем мысленный эксперимент — у нас есть источник переменного тока, осциллограф, дроссель.

Во время начала полу волны мы наблюдаем нарастание тока с запозданием, это вызвано индуцированием магнитного потока в сердечнике.

Происходит постепенное нарастание тока в обмотках, когда с источника переменного тока сигнал уходит на спад, мы наблюдаем спад тока в дросселе, опять же с некоторым опозданием, поскольку магнитное поле в магнитопроводе продолжает толкать ток в катушке и не может быстро изменить свое направление.

Получается в какой-то момент ток из внешнего источника противодействует току, наведенному магнитопроводом дросселя. В цепях переменного тока назначение дросселя — выступать ограничителем или индуктивным сопротивлением.

Для постоянного тока данный элемент схемы не является сопротивлением или регулирующим элементом. Этот эффект используют для устройств, в электрических цепях, где нужно ограничить ток до нужной величины, при этом избежать излишней громоздкости и выделения тепла.

Интересное пояснение по данному вопросу вы также можете просмотреть на видео:

Наглядное сравнение, объясняющее принцип работыТеоретическая часть вопроса

Область применения

Дроссель предназначен для того, чтобы сделать нашу жизнь светлее. Конкретно в люминесцентных лампах он ограничивает ток через колбу, до нужной величины, избегая его чрезмерное увеличение через лампу.

Люминесцентный светильник в основном состоит из дросселя, стартера, люминесцентной лампы. В двух словах описание работы люминесцентного светильника происходит так:

Из сети ток через дроссель проходит на одну из нитей накала люминесцентной лампы, далее попадает на стартерное устройство, далее на вторую нить накала и уходит в сеть. В стартерном устройстве пластина из биметалла нагревается тлеющим разрядом газа, выпрямляется под действием тепла и замыкает цепь.

В этот момент начинают работать нити накала, на концах лампочки, разогревая пары ртути в колбе люминесцентной лампы. Через короткий промежуток времени, пластина в стартере остывает и возвращается в исходное положение.

Во время разрыва цепи происходит резкий всплеск напряжения в дросселе, происходит пробой газа в колбе люминесцентной лампы, и возникает тлеющий разряд, лампочка начинает светить, работающая лампа шунтирует стартер, выключая его из цепи более низким сопротивлением.

В электронных схемах современных экономических люминесцентных ламп тоже есть рассматриваемый в статье элемент, но из-за более высоких частот он имеет миниатюрные размеры. А принцип работы и назначение остались те же.

Также дроссель обязательный элемент в схемах ламп ДРЛ, натриевых ламп ДНАТ, металлогалогеновых лампочек CDM.

В импульсных блоках питания в схемах преобразователях назначение дросселя — блокировать резкие всплески от трансформатора, пропуская сглаженное напряжение. Грубо говоря в этом случае он играет роль фильтра.

С помощью дросселя можно улучшить дешевый или самодельный сварочный аппарат, установив его во вторичную цепь. Сварочный трансформатор собранный с дросселем будет варить не хуже фирменных аппаратов, дуга станет ровной и не будет рваться, шов будет равномерно залит.

Поджог дуги станет происходить намного легче и просадка сетевого напряжения будет меньше влиять на появление и горение дуги. Даже неспециалист сможет быстро достичь хороших результатов в сварке, делая всевозможные поделки у себя дома.

Вот мы и рассмотрели устройство дросселя, принцип работы и назначение. Надеемся, что теперь вы полностью разобрались, для чего нужен данный элемент схемы!

Будет интересно прочитать:

Схема подключения

Существует несколько схем подключения люминесцентных светильников.

Если используется электронная пускорегулирующая аппаратура, схема подключения выглядит следующим образом:

• С — компенсационный конденсатор;
• LL- дроссель;
• EL- лампа люминесцентная;
• SF- стартёр.

Как правило, на практике наиболее распространены светильники, в которых используются два прибора, подключенные последовательно. При этом схема их подключения имеет вид:

А — для люминесцентных моделей мощностью 20 (18) ВТ

В — для люминесцентных моделей мощностью 40 (36) ВТ

Когда применяются именно две лампы, появляется возможность уменьшения пульсации суммарного светового потока. Это происходит из-за того, что пульсация отдельно взятой лампы неодновременная, то есть имеется небольшой сдвиг по времени. В связи с этим никогда не станет равным нулю значение суммарного светового потока. Другое название схемы, когда применяется сразу два светильника — это схема с расщепленной фазой. Важным ее преимуществом является то, что при ней не требуется дополнительных мер с целью повышения коэффициента мощности. Еще одним преимуществом является то, что при снижении напряжения в сети, суммарный световой поток остается стабильным.

При подключении обязательно следует учитывать, что мощности дросселя и лампы должны быть идентичными. Если же мощность второй велика, то возможно стоит использовать сразу два дросселя.

Однако, несмотря на все явные достоинства, следует указать еще один существенный недостаток таких моделей. Все они содержат такое небезопасное вещество, как ртуть в жидком виде. На сегодняшний день существует проблема утилизации подобных устройств, вышедших из строя, поэтому использование люминесцентных ламп представляет угрозу окружающей среде.

Если при монтаже светильник нечаянно выскальзывает из рук и разбивается вдребезги, можно увидеть мелкие шарики ртути, которые раскатываются по земле.

• Подается питающее напряжение на схему. Затем оно проходит через дроссель и нити накала, а следом — к выводам стартера;
• стартер — есть не что иное, как неоновая лампочка, имеющая два контакта. На один из данных контактов приваривается биметаллическая пластина;
• возникающее напряжение начинает ионизировать неон. Сквозь стартер начинает течь ток значительно силы, разогревающий газ и пластину из биметалла;
• пластина при этом начинает изгибаться и замыкать выводы стартера;
• электрический ток проходит по замкнутой цепи, благодаря чему нити накала разогреваются;
• этот разогрев и дает толчок для возникновения в лампах свечения в условиях более низкого напряжения;
• в момент, когда лампа начинает светиться, на стартере начинает падать напряжение. Падает оно до такого уровня, когда ион уже не способен ионизироваться. Стартер при этом автоматически отключается, а нити накала перестают быть под влиянием тока.

С целью обеспечить функционирование светильников, устанавливают дроссель. Данный прибор используется с целью ограничивать ток до необходимой величины, в зависимости от мощности. Благодаря самоиндукции обеспечивается надежный пуск ламп.

Что такое подступенок и какой должна быть его высота

Требования к забежным ступеням

Принцип работы

Подается питающее напряжение. В начальный момент электрический ток не протекает, так как среда обладает высоким сопротивлением. Ток движется по спиралям, нагревает их и подается на стартер. Появляется тлеющий разряд. После нагрева контактов биметаллические пластины замыкаются. Температура на биметаллической части падает и контакт в сети размыкается. Это приводит к тому, что дроссель создает необходимый импульс в результате самоиндукции, и лампа начинает светить. Дуговой разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии, происходящей на на поверхности катода. Электроны разогреваются под действием тока, величину которого ограничивает балласт.

Свет появляется за счет того, что на лампу нанесено специальное вещество – люминофор. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и дает свечение определенной гаммы. Цвет можно менять, нанося на колбу различные по составу люминофоры. Они могут быть из галофосфата кальция, ортофосфата кальция-цинка.

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

полное отсутствие мерцания;
широкий температурный диапазон использования;
малые искажения формы напряжения сети;
отсутствие акустических шумов;
увеличение срока службы источников освещения;
малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения;
возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов.

Устройство люминесцентной лампы

На двух торцах люминесцентной лампы рис.2 расположены вваренные стеклянные ножки, на каждой ножке смонтированы электроды 5, электроды выведены к цоколю 2 и соединены с контактными штырьками, на самих электродах по обеим торцам лампы закреплена вольфрамовая спираль.

На внутреннюю поверхность лампы нанесен тонкий слой люминофора 4, колба лампы 1 после откачки воздуха заполняется аргоном с небольшим количеством ртути 3.

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Дроссель в схеме люминесцентного светильника служит для броска напряжения. Рассмотрим отдельную электрическую схему рис.3, которая не относится к схеме люминесцентного светильника.

Для данной схемы, при размыкании ключа, лампочка на короткое мгновение загорится ярче и затем погаснет. Явление это связано с возникновением ЭДС самоиндукции катушки правило Ленца. Чтобы увеличить свойства проявления самоиндукции, катушку наматывают на сердечник — для увеличения электромагнитного потока.

Схематическое изображение рисунка 4 дает нам полное представление об устройстве дросселя для отдельных типов светильников с люминесцентными лампами.

Магнитопровод сердечник дросселя собирается из пластин электротехнической стали, две обмотки в дросселе — между собой соединены последовательно.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Стартер в электрической схеме выполняет работу быстродействующего ключа, то-есть им создается замыкание и размыкание электрической цепи.

стартеры для люминесцентного свтильника

При включении стартера замыкании ключа происходит разогрев катодов, а при размыкании цепи создается импульс напряжения, необходимый для зажигания лампы. Стартер в разобранном виде представляет из себя так называемую лампу тлеющего разряда с биметаллическими электродами.

Принцип работы люминесцентного светильника

По двум предоставленным схемам люминесцентных светильников рис.5 можно понять, — в каком соединении состоят каждые отдельные элементы.

Все элементы двух светильников состоят в последовательном соединении, — кроме конденсаторов. Когда мы включаем люминесцентный светильник, происходит прогревание биметаллической пластинки стартера. Пластинка при прогревании изгибается и стартер замыкается, тлеющий разряд при замыкании пластинок гаснет и пластинки начинают остывать, при остывании — пластинки размыкаются. Когда пластинки размыкаются в парах ртути происходит дуговой разряд и лампа зажигается.

В настоящее время имеются более усовершенствованные люминесцентные светильники — с электронным балластом, принцип работы которых тот-же самый что и у люминесцентных светильников, которые были рассмотрены в этой теме.

Предоставленные для Вас записи вносятся мною в сайт из личных конспектов, почерк в которых очень плохой, часть информации берется из собственных знаний. Фотоснимки и электрические схемы подбираются для темы — из интернета. Чтобы предоставить свои записи с личными фотоснимками при выполнении каких-либо работ, нужно наверное иметь личного фотографа или непосредственно обращаться с просьбой к кому-либо, а обращаться с такой просьбой просто не хочется.

На этом пока все друзья. Следите за рубрикой.

04.03.2015 в 16:41

Всегда помогу Борис полезной информацией по части электротехники как Вам так и Вашим друзьям, и знакомым. Виктор.

26.02.2015 в 08:58

Здравствуйте, Виктор! Спасибо за эл.ликбез,помогает! У меня такой случай: погас сначала один потолочный светильник встроенный в систему Армстронг, потом другой. Обратился за помощью к специалисту и получил ответ: светильники надо выбросить и заменить на новые целиком, т.к. сейчас идут светильники без стартеров и т. д. Я заменил светильники и задумался, что этот путь очень дорогой, новый светильник стоит 1400рублей. Если можно, скажите пожалуйста как проверить начинку светильника? дроссели, стартеры, конденсатор. Светильник 4-х ламповый, с 4-мя стартерами, двумя дросселями, одним конденсатором, другими словами как найти неисправный прибор? Прибор-тестор у меня есть. И ещё, в каком магазине можно купить в Тюмени составные части начинки? Заранее благодарю Вас. Спасибо. Борис. 26.02.15.

04.03.2015 в 16:35

Здравствуйте Борис. По люминесцентным светильникам я составлю дополнительную отдельную тему и отвечу на интересующие Ваши вопросы. Следите за рубрикой Борис, я просто стал редко заходить на свой сайт и Ваше письмо прочитал 4 марта, постараюсь ответить на вопросы в полном объеме.

17.03.2015 в 12:57

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Watch this video on YouTube

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф<0.5);
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Watch this video on YouTube

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

полное отсутствие мерцания;
широкий температурный диапазон использования;
малые искажения формы напряжения сети;
отсутствие акустических шумов;
увеличение срока службы источников освещения;
малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения;
возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов.

Основные выводы

Как видите, дроссель для ДНаТ – это необходимое устройство, которое обеспечивает бесперебойную работу осветительной аппаратуры.

Оно уменьшает пульсацию напряжения, сглаживает частоту тока, ограничивает и стабилизирует его подачу.

Но, чтобы осветительный прибор работал корректно, подбирайте дроссель с такой же мощностью, как у лампы.

Для подключения ДНаТ кроме балласта понадобиться ИЗУ и конденсатор.

Чтобы правильно подключить светильник, изучите схему на корпусе балласта, и строго соблюдайте ее.

Не допускайте распространенные ошибки при подключении осветительного устройства, чтобы оно прослужило вам, как можно дольше.

Предыдущая
Лампы и светильникиЧто такое лампы ДНаТ, их особенности подключения и применения
Следующая
Лампы и светильникиКак проверить и подключить ИЗУ для ДНаТ своими руками

Выводы.

Хоть схема и имеет полувековую историю, она до сих пор остается актуальной. ПРА необходим для работы люминесцентной лампы. Все компоненты производятся и стоят недорого. К достоинствам этой схемы можно отнести ее простоту и доступность компонентов. Обычно дроссель является самым долгоживущим компонентом схемы.

Из минусов отмечено, что при использовании классической схемы при включении освещения несколько секунд наблюдается мерцание. Это плохо отражается на сроке полезной эксплуатации самого источника света. Т.е. Лампа проработает меньше в такое схеме, чем при использовании электронного пускателя.

В плане экономической целесообразности, при частом включении и выключении света использовать такую элементную базу не выгодно, проще приобрести электронный пускатель, хоть его покупка и обойдется дороже, но это будут одномоментные затраты.