Электронный балласт – устройство, ремонт и схема подключения для люминисцентных ламп

Что такое электронный балласт, принцип работы и его преимущества. Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп, а также их ремонт.

Что такое балласт и для чего он нужен

Чтобы разобраться, для чего нужен балласт, необходимо понимать принцип работы люминесцентной лампы (ЛЛ). Рассмотрим ее устройство. Конструктивно любая люминесцентная лампа – стеклянная колба в виде трубки, в концы которой запаяны тугоплавкие спирали накаливания, являющиеся электродами. Колба заполнена инертным газом с небольшим добавлением металлической ртути. Изнутри она покрыта люминофором – веществом, способном излучать видимый свет при облучении его ультрафиолетом.

Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных лампКонструкция и принцип работы ЛЛ

При подаче напряжения на электроды в колбе возникает тлеющий разряд. Поток электронов активирует атомы ртути, и те начинают излучать в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолет воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться в видимом спектре.

Сам ультрафиолет поглощается люминофором и стеклом колбы. Он не покидает пределов лампы. Это исключает вредное воздействие ультрафиолетового излучения на человека.

Теоретически все просто. На самом деле в холодной выключенной лампе при подаче рабочего напряжения на электроды разряда не произойдет, поскольку ртуть находится в конденсированном состоянии, а сопротивление инертного газа между электродами слишком велико. При запуске ртуть начинает испаряться, сопротивление газового промежутка между электродами резко падает, и тлеющий разряд в колбе переходит в неуправляемый дуговой. Для нормальной работы лампы необходимо выполнение двух условий:

  1. Запуск.
  2. Поддержание рабочего тока через колбу.

Этим и занимаются балласты, или пускорегулирующие аппараты (ПРА). Без них ни одна люминесцентная лампа работать не может.

к содержанию ↑

Что такое

Балласт для ламп дневного света – это пускорегулирующий аппарат. Данное устройство подсоединяется между разрядными лампами и сетью. Это делается для ограничения подачи тока и его регулировки до нужного значения. Газоразрядный источник света с отрицательным сопротивлением – отличный пример данной схемы.

Особенности подключения ЛЛ к сети

Люминесцентная лампа – практичный и экономный модуль, предназначенный для организации осветительных систем в бытовых, промышленных и технических помещениях.

Единственная сложность состоит в том, что напрямую подключить прибор к централизованным электроподающим коммуникациям не представляется возможным.

Люминесцентная лампа

Электромагнитный балласт потребляет около 25% мощности осветительного прибора, таким образом на четверть снижая его эффективность и уровень КПД

Это обусловлено тем, что создание стойкого активирующего разряда в лампах люминесцентного типа и последующее ограничение возрастающего тока требуют организации некоторых специфических физических условий. Именно эти проблемы решает установка балластного прибора.

Разновидности

Первоначально в качестве ПРА для люминесцентной лампы использовались электромагнитные дроссели (балласты) со стартерами. Этот комплект назывался электромагнитным пускорегулирующим аппаратом – ЭмПРА. Позже появились электронные аналоги ЭмПРА на транзисторах и микросхемах, выполняющие ту же функцию. Они получили название ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), или просто «электронный балласт». Рассмотрим конструкцию и принцип работы этих пускорегулирующих устройств.

Нередко под ЭмПРА подразумевают только электромагнитный дроссель, что не совсем верно. ЭмПРА – это дроссель и стартер – два отдельных узла.

Электромагнитный

ЭмПРА это обычный дроссель – катушка, намотанная на магнитопроводе, и газоразрядная малогабаритная лампочка со встроенными биметаллическими контактами (рабочими электродами).

ЭмПРАДроссель + стартер = ЭмПРА

Рассмотрим процессы, происходящие в светильнике с ЭмПРА. При включении в колбе стартера зажигается разряд, который нагревает электроды из биметалла. В результате электроды замыкаются и подключают к питающей сети через дроссель спирали электродов ЛЛ. При этом тлеющий разряд в колбе лампочки-стартера гаснет.

Спирали люминесцентной лампы разогреваются, их способность испускать электроны многократно увеличивается. После остывания контактов стартера они размыкаются. В результате на электродах ЛЛ появляется импульс высокого (до 1 кВ) напряжения, создаваемого самоиндукцией дросселя.

схема люминесцентного светильникаТиповая схема люминесцентного светильника с ЭмПРА

На схеме буквами обозначены:

  • А – люминесцентная лампа.
  • В – сеть переменного тока.
  • С – стартер.
  • D – биметаллические электроды.
  • Е – искрогасящий конденсатор.
  • F – нити накала катодов.
  • G – электромагнитный дроссель (балласт).

Высокое напряжение пробивает газовый промежуток. В колбе ЛЛ начинается разряд. При этом ртуть переходит в парообразное состояние, сопротивление газового промежутка резко падает. Чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой, ток через лампу ограничивается дросселем с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому его называют балластом.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Поскольку рабочее напряжение на электродах работающей лампы ниже напряжения зажигания стартера, в последующем функционировании светильника он не участвует.

Электронный

Внешне электронный балласт для люминесцентных ламп похож на электромагнитный. У него серьезные конструктивные отличия и другой принцип работы.

Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных лампЭПРА в сборе (вверху) и его «начинка»

Как видно на фото, в электронном балласте много радиоэлементов. Рассмотрим типовую структурную схему ЭПРА и узнаем, как он работает.

ЭПРАТиповая структурная схема ЭПРА

Переменное сетевое напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех, выпрямляется, сглаживается и подается на инвертор. Задача инвертора – обеспечить напряжение для работы ЛЛ. Сформированное инвертором напряжение через схему ограничения тока (балласт) подается на лампу. Схема запуска служит только для пуска ЛЛ. После выполнения своей функции в дальнейшей работе она не участвует.

Узлы инвертора, балласта и пуска на структурной схеме разделены условно. Часто функции балласта выполняет инвертор, дополнительно являющийся стабилизатором тока. В некоторых схемах он играет роль стартера, самостоятельно принимая решение о подогреве спиралей лампы и о подаче на них запускающего высоковольтного импульса.

Более простые схемы запуска представляют собой обычный конденсатор, образующий со спиралями и выходными дросселями колебательный контур. Последний настроен на частоту работы инвертора. Возникающий при погашенной лампе резонанс повышает напряжение на электродах лампы до единиц и даже десятков киловольт и зажигает разряд в колбе без предварительного подогрева спиралей (холодный пуск).

Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных лампВ этой схеме пуск лампы производится на холодных спиралях конденсатором, образующим резонансный контур

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Холодный пуск сокращает срок службы ЛЛ, поскольку в таком режиме при образовании разряда из холодных катодов вырываются куски активной массы, разрушая покрытие, обеспечивающее стабильный разряд. В результате увеличивается рабочее напряжение ЛЛ и напряжение запуска. Они не в состоянии обеспечить ЭПРА.

Что даёт такая схема? Прежде всего, мерцание. Обычный электромагнитный дроссель питает лампу переменным током частотой 50 Гц. Люминофор имеет малую инерционность и в промежутках между полуволнами заметно теряет яркость свечения. В результате люминесцентная лампа заметно мерцает. Это плохо для зрения.

Особенно заметно мерцание на изношенных лампах, люминофор которых теряет свойства инерционности.

Инвертор, питающий ЛЛ, работает на частотах десятка и даже сотни кГц. При этом инерционности люминофора достаточно, чтобы «переждать» паузы между питающими импульсами без заметной потери яркости. То есть благодаря ЭПРА у люминесцентной лампы малый коэффициент пульсаций.

Далее электронная схема обеспечивает стабильным питанием лампу, даже если сетевое напряжение отличается от номинального. К примеру, ЭПРА POSVET (фото см. выше) позволяет работать ЛЛ при напряжении в сети от 195 до 242 В. У лампы, подключённой через ЭмПРА, при таких напряжениях либо сократится срок эксплуатации, либо она не запустится.

к содержанию ↑

Самые распространенные причины неисправностей ЛЛ с электромагнитным балластом

Выделяют следующие проблемы:

  1. Отказ стартера. Признаки: светильник не включается, колба светится только по краям, светится стартер, но лампа не запускается, ЛЛ мигает стробоскопом. Решение: замена. На заметку! Проверить стартер на работоспособность можно с помощью обыкновенной лампы накаливания с патроном. Подключите один провод от патрона в розетку, а другой через стартер. С исправным стартером лампа «Ильича» должна работать. См. рисунок ниже. Проверка работоспособности стартера ЛЛ
  2. Отказ ЛЛ. Признаки: черные края колбы, мигание ЛЛ стробоскопом, слабое свечение, светильник не работает. Решение: замена. Совет! Часто дешевые светильники не включаются из-за потери контакта в ламподержателях. Из-за высокой температуры они плавятся. Поэтому можно отделаться лишь заменой гнезда или восстановлением контакта с лампой/стартером.
  3. Отказ дросселя. Признаки: сразу бросаются в глаза почернение обмотки и расплавленные клеммы. Проверить состояние дросселя своими руками можно с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. У исправного оно составляет 30-40 Ом. Если мультиметр показывает меньше, дроссель закорочен, и его лучше заменить.

Общий принцип работы элемента

Внутри ламп дневного света находится электропроводная газовая среда, обладающая отрицательным сопротивлением. Это проявляется в том, что при повышении тока между электродами существенно снижается напряжение.

Компенсирует этот момент и обеспечивает корректную работу осветительного прибора, подключающийся в систему управления балластник.

Основа для люминесцентной лампы

Когда большая по величине сила тока поступает на любой люминесцентный прибор, он может выйти из строя. Чтобы этого не случилось, в конструкцию лампы включается балласт, исполняющий функции преобразователя

Он же на краткий период повышает общее напряжение и помогает люминесцентам зажечься, когда в центральной сети для этого не хватает ресурса. Дополнительные функции модуля варьируются в зависимости от его конструкционных особенностей и типа исполнения.

Как подобрать

  1. При выборе балласта для люминесцентной лампы необходимо обратить внимание на мощность модуля. Она должна совпадать с показателями мощности осветительного прибора. Если не соблюдать эти требования, то прибор не будет функционировать должным образом;
  2. Стоимость. Электромагнитные элементы уступают в цене электронным. Но, технически они устарели и в эксплуатации уступают дополнительными энергозатратами и громоздкостью;
  3. Стоимость на электронные балласты выше, но практичность и экономия электроэнергии перекрывает этот недостаток.

Мнение эксперта

Виктор Гольштейн

Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.

Задать вопрос эксперту

Важно! Низкая цена на данный вид продукции – это неосновной критерий, по которому стоит ориентироваться. Изделие китайского производителя может не только быстро выйти из строя, но и повлечь за собой серьезные неполадки в работе светильника.

Безусловно, лучше ориентироваться на торговые марки, которые себя зарекомендовали среди потребителей.

Брендовые производители включают в комплектацию качественные детали, способствующие корректной работе на протяжении долгого времени. Такие устройства смогут отработать срок гарантии.

Необходимо обратить внимание на наличие маркировки IP2, проставленной на изделиях. Это указывает на то, что прибор имеет нужный уровень защиты, а также защищен от попадания внутрь корпуса мелких элементов. Конструкция исключает прямой контакт пользователя с элементами, подводящими электроэнергию.

Температурный диапазон существенно расширен. Приборы могут функционировать при температуре от -20 °C до + 40 °C.

Варианты схем подключения

Схему подключения люминесцентной лампы через электромагнитное пускорегулирующее устройство мы рассмотрели. Она стандартная и без вариаций. Обычно дополняется конденсатором, подключаемым параллельно светильнику. Он служит для снижения реактивной мощности, которую потребляет любая реактивная нагрузка, в том числе дроссель.

ЭмПРАСхема люминесцентного светильника с ЭмПРА и компенсационным конденсатором

К одному дросселю можно подключить две люминесцентные лампы. При этом необходимо выполнить следующие условия:

  1. ЛЛ имеют одинаковую мощность.
  2. Мощность балласта равна сумме мощностей ЛЛ.
  3. ЛЛ рассчитаны на рабочее напряжение 110 В (при питании от сети 220 В).
  4. Стартеры рассчитаны на рабочее напряжение 110 В.

Схема подключения двух ламп к одному дросселю выглядит так (мощности дросселя 36 W  и ламп 2х18 W условные):

Схема светильникаСхема светильника с двумя люминесцентными лампами на одном ЭмПРА

Важно! Для эффективной компенсации реактивной мощности необходимо подобрать конденсатор соответствующей емкости. Она зависит от мощности светильника. К примеру, для лампы 18 Вт необходим конденсатор емкостью 4.5 мкФ. В светильник с лампой 60 Вт устанавливается емкость 7 мкФ. Конденсаторы должны быть неполярными и рассчитаны на рабочее напряжение не ниже 400 В. Обычно используют бумажные конденсаторы МБГО и МГП.

Поскольку электронный балласт, как правило, имеет в составе пусковое устройство, подключить к нему ЛЛ проще. Для сборки светильника понадобятся лишь провода. Самый простой пример – одна лампа, один ЭПРА.

Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных лампСтандартная схема подключения ЛЛ через электронный балласт

Существуют балласты, работающие с несколькими лампами. Для примера ниже приведены схемы подключения ЭПРА на 2 ЛЛ.

схема ЭПРА для двух лампВарианты подключения ЭПРА для двух ламп

Схема подключения балласта, рассчитанного на работу с четырьмя ЛЛ, выглядит так:

Схема подключения балластаСхема подключения балласта на 4 люминесцентные лампочки

Универсальные приборы в зависимости от схемы включения могут работать с произвольным количеством ЛЛ разной мощности.

Универсальный балластУниверсальный балласт и схемы его включения

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Все приведенные схемы являются общими. Каждый ЭПРА может включаться особым образом. Поэтому прежде чем взяться за монтаж, необходимо выяснить схему включения. Она есть в сопроводительной документации и, как правило, наносится на корпус прибора. Там же указана мощность ламп и диапазон питающих напряжений.

Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных лампСхема подключения ЭПРА находится на его корпусе к содержанию ↑

ЭПРА для компактных ЛДС

Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

Лампа OSRAM с цоколем E27Лампа OSRAM с цоколем E27

Люминесцентные лампы T8

Лампы T8 имеют диаметр стеклянной колбы 26 мм. Широко используемые лампы T10 и T12 имеют диаметры 31,7 и 38 мм соответственно. Для светильников обычно применяют ЛДС мощностью 18 Вт. Лампы T8 не теряют работоспособности при скачках питающего напряжения, но при понижении напряжения более чем на 10% зажигание лампы не гарантируется. Температура окружающего воздуха также влияет на надежность работы ЛДС T8. При минусовых температурах снижается световой поток, и могут происходить сбои в зажигании ламп. Лампы T8 имеют срок службы от 9 000 до 12 000 часов.

Основные неисправности

Как правило, причиной вышедшего из строя осветительного прибора могут стать разлады в схеме регулирующего запуск аппарата, а также износ деталей и перегорание лампы. Если грамотно определить причины поломки, то можно произвести самостоятельный ремонт прибора освещения.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...