Leuchtstofflampen und ihre Eigenschaften. Vergleichsdaten. Teil 2

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Referenzmaterialien

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Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen, Vorschaltkreise, Starter, Lampenzündung mit einem Starter, Glimmentladungsstarter, thermische (Thermobimetall-)Starter, Halbleiterstarter, Zweilampen-Schaltkreis, Grundparameter einiger Vorschaltgerätetypen.

Betriebsgerät für Leuchtstofflampen

Die meisten modernen LLs sind für den Betrieb in Wechselstromnetzen ausgelegt. Sie werden nur zusammen mit einem Vorschaltgerät an das Netzwerk angeschlossen, das die Zündung der Lampen und ihren normalen Betrieb gewährleistet.

Vorschaltgeräteschaltungen werden nach der Art des Vorschaltgeräts und der Art der Zündung der Lampe klassifiziert. Am häufigsten wird ein induktives Vorschaltgerät verwendet, seltener ein induktiv-kapazitives Vorschaltgerät. Nur in Sonderfällen werden Vorschaltgeräte in Form von aktivem Widerstand oder reiner Kapazität eingesetzt.

Basierend auf der Methode zum Zünden von Lampen werden Stromkreise und Vorschaltgeräte in Starter und Nichtstarter unterteilt. Letztere wiederum sind in schnelle und sofortige Zündschemata unterteilt.

Um das Zünden von Lampen zu erleichtern, die in einem Netzwerk ohne zusätzlichen Transformator betrieben werden, wird häufig das Vorheizen der Elektroden auf eine Temperatur verwendet, die eine ausreichende thermische Emission zum Zünden der Entladung bei niedrigeren Spannungen ermöglicht. Die Erwärmung erfolgt durch kurzzeitiges Anschließen an den Stromkreis, was durch Schließen des Kontakts des entsprechenden Geräts (Anlasser, Dinistor usw.) erreicht wird. Beim anschließenden Öffnen des Kontakts entsteht ein Spannungsimpuls, der die Netzspannung übersteigt. Dieser Impuls, der an eine Lampe angelegt wird, deren Elektroden noch keine Zeit zum Abkühlen hatten, sollte darin eine Entladung zünden. Dazu muss der Impuls eine bestimmte Mindestamplitude und Energie haben. Die gebräuchlichsten Starterschaltungen zum Anschluss von Lampen an das Netzwerk über eine Drossel sind in Abb. dargestellt. 6 (a – Schaltung mit Schlüssel- oder Glimmentladungsstarter; b – mit Thermobimetallstarter; c – mit einfachem elektronischem Starter). Bezeichnungen in Abb. 6: 1 - Leuchtstofflampe; 2 - Gas; 3 - Schlüssel- oder Starterkontakte; 4 - Kondensator; 5 - Heizung; 6 - Diode; 7 - Dinistor.

Die Größe des Spannungsimpulses hängt von der Induktivität der Induktivität, dem Widerstand der Elektroden, dem Momentanwert des Stroms zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Stromkreises sowie von den Strom-Spannungs-Kennlinien transienter Prozesse im Anlasser ab. Da der Bruchzeitpunkt zufällig ist, kann die Spannungsspitze auch zufällige Werte von Null bis zum Höchstwert annehmen.

Vorspeisen

Ein kurzzeitiges Schließen und anschließendes Öffnen des Stromkreises kann manuell mit einem Schlüssel oder automatisch mit einem speziellen Gerät namens Starter erfolgen. Es gibt folgende Arten von Startern: Glimmentladung, thermisch, elektromagnetisch, thermomagnetisch, Halbleiter usw.

Der Vorgang des Zündens einer Lampe mithilfe eines Starters kann im Allgemeinen in vier Phasen unterteilt werden: vorbereitend – vom Anlegen der Spannung bis zum Schließen des Starters; Erwärmung der Lampenelektroden – vom Moment des Schließens bis zum Moment des Öffnens; Zündversuch - im Moment des Öffnens; Vorbereitung des Anlassers für den nächsten Start. Bei einigen Startertypen fehlt möglicherweise die erste Stufe.

Im Hinblick auf optimale Bedingungen zum Zünden der Lampe ist es wünschenswert, die erste Stufe zu reduzieren oder zu eliminieren, da sie den Zeitpunkt der Zündung der Lampe verzögert, um eine Kontaktzeit bereitzustellen, die ausreicht, um die Elektroden auf eine Temperatur zu erhitzen es zu einem erheblichen Abfall der Entladungszündspannung kommt, und um sicherzustellen, dass beim Öffnen des Starterstromkreises ein Spannungsimpuls von ausreichender Größe und Dauer auftritt, um die Entladung zu zünden. Darüber hinaus werden an den Starter Anforderungen an maximale Einfachheit, hohe Zuverlässigkeit usw. gestellt. Diese Anforderungen sind gewissermaßen widersprüchlich, sodass bei der Entwicklung eines Starters nach Kompromisslösungen gesucht werden muss.

Am weitesten verbreitet Glühzünder (Abb. 7, wobei a die interne Struktur ist; b – evakuierter Anlasser, montiert mit einem Kondensator auf der Kontaktplatte; c - Aussehen des zusammengebauten Anlassers in einem Gehäuse). Der Starter ist eine Miniaturlampe, bei der eine oder beide Elektroden aus einem Bimetallstreifen bestehen. Im Normalzustand liegen die Elektroden in geringem Abstand zueinander. Beim Einschalten der Spannung entsteht zwischen ihnen eine Glimmentladung, die die Bimetallplatten erhitzt, die sich bei Erwärmung verbiegen und den Stromkreis schließen (1. Stufe der Glimmentladung). Von diesem Moment an fließt ein Kurzschlussstrom durch die Lampenelektroden und erhitzt diese auf eine hohe Temperatur (2. Stufe). Sobald der Kontakt schließt, erlischt die Entladung im Anlasser; Die Bimetallplatten kühlen ab und kehren in ihren Normalzustand zurück und öffnen den Stromkreis.

Im Moment des Öffnens entsteht ein erhöhter Spannungsimpuls, der eine Entladung in der Lampe zündet (3. Stufe). Wenn in der Lampe eine Bogenentladung entsteht, sinkt die Spannung an ihr auf die Brennspannung. Der Starter ist so konstruiert, dass die Spannung, bei der in ihm eine Glimmentladung auftritt, höher ist als die Betriebsspannung der Lampe und niedriger als die Mindestspannung im Netz. Daher kommt es bei eingeschalteter Lampe nicht zu einer Entladung im Starter, die Bimetallplatten bleiben kalt und der Starterkreis bleibt offen. Wenn die Lampe nach dem ersten Öffnen nicht aufleuchtet, beginnt der Starter, den Vorgang erneut zu wiederholen, bis die Lampe aufleuchtet.

Die Dauer der Glimmentladungs- und Kontaktphasen wird durch den Abstand der Bimetallelektroden und die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten bestimmt, die wiederum von deren Bauart sowie von der Zusammensetzung und dem Druck des Füllgases abhängen.

Bei Industriestartern beträgt die Dauer der Glimmentladungsphase durchschnittlich 0,3...1 s. Die Dauer des Einzelkontakts beträgt 0,2...0,6 s, was nicht ausreicht, um die Elektroden aufzuwärmen. Daher erfolgt die Zündung in der Regel nach zwei bis fünf Versuchen. Starter mit asymmetrischem Aufbau (mit einer Elektrode in Form einer Bimetallplatte und der anderen in Form eines Drahtes) haben eine etwas längere Kontaktzeit als Starter mit symmetrischem Aufbau. Die Stärke des Spannungsimpulses in ihnen hängt jedoch von der Polarität der Elektroden zum Zeitpunkt der Kontaktunterbrechung ab. Darüber hinaus ist beim Betrieb in Stromkreisen mit kapazitivem Vorschaltgerät die Glimmentladungsdauer bei asymmetrischen Startern länger.

Der Anlasser ist auf einer Isolierplatte mit zwei Stiften montiert und mit einem Metall- oder Kunststoffgehäuse abgedeckt. Starter haben Standardgrößen (Abb. 7). Im Gehäuse ist ein Miniaturkondensator mit geringer Kapazität eingebaut, der zur Reduzierung von Funkstörungen dient. Darüber hinaus beeinflusst es die Art transienter Vorgänge im Starter und erleichtert so das Zünden der Lampe. Ohne Kondensator erreicht die Spannungsspitze im Anlasser einen sehr großen Wert – in der Größenordnung von mehreren Kilovolt, hat aber eine sehr kurze Dauer (1-2 μs), wodurch die Impulsenergie sehr gering ist. Das Einschalten des Kondensators führt zu einer Verringerung der Spitze auf 400...900 V, einer Erhöhung ihrer Dauer von 1 auf 100 μs und einer deutlichen Erhöhung der Impulsenergie.

Dies erklärt sich dadurch, dass beim Fehlen eines Kondensators beim Öffnen der Starterelektroden an den letzten Kontaktstellen das Metall durch Strom auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird und es zu kurzzeitigen lokalen Lichtbogenentladungen kommt Bei deren Aufrechterhaltung wird der größte Teil der in der Induktivität des Stromkreises gespeicherten Energie verbraucht, daher verbleibt im Spannungsimpuls, der nach dem Erlöschen des letzten Lichtbogens auftritt, nur noch sehr wenig Energie. In Abb. Abbildung 8 zeigt Oszillogramme der Spannung am Anlasser (oberes Oszillogramm) und des Stroms im Lampenkreis während des Zündvorgangs.

Thermische (thermobimetallische) Starter

Der Vorteil dieser Starter ist das Fehlen der ersten Vorstufe, da die Kontakte stromlos geschlossen sind; höhere Zündspitze und längere Kontaktzeit, normalerweise in der Größenordnung von 2–3 s. Sie haben aber auch Nachteile: Sie verbrauchen zusätzlichen Strom, um das Heizelement funktionsfähig zu halten, sie sind komplexer aufgebaut, ihr Schaltkreis ist komplexer und sie sind nicht sofort nach dem Ausschalten der Lampe betriebsbereit. Aus diesen Gründen werden sie nur in Sonderfällen eingesetzt, beispielsweise zur Beleuchtung von Lampen bei niedrigen Temperaturen.

Halbleiterstarter

Es gibt eine Reihe von Schemata ähnlicher Starter. Sie alle arbeiten nach dem Schlüsselprinzip. Halbleiterzündwartestarter erfüllen die Anforderungen an Starter am besten (Abb. 6c, REZ/01). Sie sorgen für eine ausreichende zeitliche Erwärmung der Elektroden und ein Öffnen in einer bestimmten Spannungsphase, was die Stärke und Dauer des Impulses garantiert. Andere Startertypen werden aufgrund der Komplexität der Konstruktion nur sehr selten verwendet.

Zwei-Lampen-Schaltkreis

In Abb. Abbildung 9 zeigt ein Diagramm eines Zwei-Lampen-Startsteuergeräts mit geteilter Phase, das einen hohen Leistungsfaktor der Anlage gewährleistet und Pulsationen des gesamten Lichtstroms der Lampen reduziert (Abb. 9, a - Diagramm; Abb. 9, b – Vektordiagramm der Ströme und Spannungen des Netzwerks; c – Oszillogramm der Änderungen des Lichtstroms der Lampen (1) und (2) und des Gesamtstroms (1+2). Damit der Gesamtstrom mit der Netzspannung in Phase ist, muss im voreilenden Zweig eine Verschiebung vorgesehen werden, die der Verschiebung im nacheilenden Zweig entspricht, d. h. ca. 60°, während der cos f der Anlage einen Wert von 0,9...0,95 erreicht und die Pulsationstiefe der Gesamtströmung auf 25 % abnimmt. Typischerweise liegt die Phasenverschiebung zwischen 90 und 120°.

In der Tabelle In Abb. 4 zeigt die Hauptparameter einiger Vorschaltgerätetypen für eine Nennspannung von 220 V mit einem Leistungsfaktor von etwa 0,5.

Tabelle 4

Autor: S. I. Palamarenko, Kiew; Veröffentlichung: electrik.org

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