Курсовая работа: Электронные пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп высокого давления

4. Коэффициент амплитуды тока лампы, работающей со стартерным ПРА, не должен превышать 1,7.

Нормирование перечисленных выше параметров обусловлено требованием обеспечить нормальную работу и срок службы ЛЛ в стартёрных схемах. Параметры стартеров для таких схем также должны обеспечивать максимальный срок службы ламп и надежность их зажигания. Кроме того, ПРА должны отвечать ряду дополнительных требований, связанных с работой, сроком службы самого ПРА и экономичностью применения ЛЛ. Прежде всего, это требование к ограничению потерь мощности в ПРА.

Потери мощности в ПРА формируют как отношение активной мощности, рассеиваемой в ПРА, к мощности лампы при номинальном напряжении сети. Значение потерь мощности ПРА определяется конструкцией, уровнем шума, массой магнитопровода, параметрами обмотки. Потери в дросселях обратно пропорциональны габаритным размерам, чем меньше размеры дросселя, тем выше потери в них. Так, ПРА к лампам мощностью 30 Вт имеет потери в пределах 2331, мощностью 40 Вт1828, мощностью 65 Вт – 2026 %, причем минимальные значения потерь относятся к индуктивным ПРА, а максимальные — к индуктивно-емкостным. Наличие, потерь в ПРА снижает общую световую отдачу ламп плюс комплекта ПРА, т. е. чем больше потери мощности в ПРА тем больше тратится электроэнергии на создание того же светового потока.

Элементы ПРА должны удовлетворять требованиям по электрической прочности и сопротивлению изоляции. Эти требования часто называют параметрами элсктробезопасности, так как они обеспечивают безопасность людей от поражения электрическим током и гарантируют отсутствие коротких замыканий в ПРА, т. е. обеспечивают также пожаробезопасности ПРА.

Важным требованием является требование к тепловому режиму. Тепловой режим ПРА определяется потерями мощности в обмотке и магнитопроводе, габаритными размерами и условиями охлаждения. Нормирование тепловых параметров связано с необходимостью обеспечить длительный срок службы ПРА (около 10 лет) без изменения ее электрических параметров. Тепловой режим ПРА нормируется двумя значениями - температурой нагрева обмотки и превышением температуры нагрева корпусов ПРА и конденсаторов.

Допустимую температуру нагрева обмотки t_w устанавливают в зависимости от термостойкости изоляции обмоточного провода, но не менее чем на два класса ниже по температурной шкале. Значения t_w выбирают из того же ряда температур, что и температуру классов термостойкости, т. е. 105, 120, 130°С и т. д. Таким образом, для проводов с допустимой температурой изоляции 130°С значение t_w не должно превышать 105 °С. Конструкция ПРА должна обеспечивать превышение температуры обмотки в номинальном рабочем режиме не выше чем 55°С для встраиваемых аппаратов и 45°С для аппаратов независимого исполнения. Значения превышения температуры в аномальном, т. е. длительном, пусковом режиме не должны превышать значений, приведенных ниже.

Превышение температуры обмоток ПРА в рабочем режиме проверяется при номинальном напряжении сети, в аномальном - при 1,1 номинального напряжения сети.

Требование по ограничению содержания высших гармоник в токе лампы связано с возможностью перегрузки нулевого провода трехфазной питающей сети токами высших гармоник, кратных трем, которые появляются в токе лампы.

Пускорегулирующий аппарат при своей работе является источником акустических шумов. Основной причиной шума является вибрация пластин магнитопровода под действием электромагнитных сил, возникающих в магнитном поле, и магнитострикция, или изменение размеров ферромагнитного материала при наличии магнитного поля. Уровень шума ПРА нормируют по значению звуковой мощности, создаваемой при их включении на напряжение сети, равное 1,1 номинального, в определенных частотных полосах от 125 до 8000 Гц, что соответствует полосе частот, воспринимаемых ухом человека. Уровень шума измеряют в специальной реверберациониой камере, менее точные измерения в процессе производства ПРА производят в звукомерной камере при условии обеспечения определенного уровня внешних акустических помех.

3. БЕССТАРТЕРНЫЕ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

3.1 КЛАССИФИКАЦИЯ БЕССТАРТЕРНЫХ ПРА

пускорегулирующий разрядная электрическая лампа

Наряду со стартерным ПРА для зажигания ЛЛ применение находят схемы, в которых зажигание ламп обеспечивается за счет синусоидального напряжения без использования стартеров. Такие схемы принято выделять в самостоятельную группу бесстартерных ПРА.

Бесстартерные ПРА по конструкции значительно сложнее стартерных, имеют большие потери мощности и большие габаритные размеры, но в основном обеспечивают повышенную надежность зажигания и высокий срок службы ламп. Поэтому расходы на эксплуатацию осветительных установок с бссстартерной ПРА в определенных условиях могут оказаться существенно ниже, чем со стартерными.

Различие состоит в том, что в бесетартерных схемах зажигание осуществляется синусоидальным, питающим напряжением. В процессе зажигания ламп в бесетартерных схемах определяющую роль играет распространение плазменного фронта по длине трубки от зажигающего электрода к заземленному и возникновение тлеющего разряда. Скорость распространения фронта ионизации составляет около 10³ м/с и определяется скоростью нарастания напряжения, подаваемого на лампу, распределенной емкостью стенок лампы и проводимостью плазменного столба, образующегося за фронтом ионизации.

В связи с тем, что зажигание ЛЛ в бесстартёрных схемах осуществляется синусоидальным напряжением определенной амплитуды, для надежного зажигания ламп большое значение имеют факторы, облегчающие зажигание и стабилизирующие напряжение зажигания на определенном уровне при изменении условий окружающей среды. Кроме предварительного нагрева электродов, существенную роль играет наличие на колбе лампы токопроводящей полосы. Особенно эффективно сказывается на снижении напряжения зажигания соединение полосы с одним из электродов лампы, с землей, а также подача на полосу определенного электрического потенциала. Использование в бесстартерных схемах обычных ЛЛ, предназначенных для работы в стартерных схемах, снижает надежность зажигания ламп и в значительной степени лишает смысла применение бесетартерных ПРА.

Бесстартерные ПРА принято делить на две группы: ПРА быстрого зажигания, в которых осуществляются предварительный нагрев электродов ЛЛ и затем зажигание ее под действием синусоидального напряжения источника питания (значение напряжения зажигания определяется конструкцией и условиями работы ламп), и ПРА мгновенного зажигания, в которых ЛЛ с холодными электродами зажигается при подаче на нее повышенного напряжения.

Зажигание ламп в схемах мгновенного зажигания происходит под действием электростатической эмиссии, что отрицательно сказывается на сроке службы электродов. Поэтому для таких схем включения выпускаются специальные лампы с усиленными электродами. Применение обычных стартерных ЛЛ в схемах мгновенного зажигания снижает срок их службы на 5070 %, и поэтому в нашей стране схемы мгновенного зажигания, как правило, не используют. В дальнейшем мы рассмотрим схемы первой группы и будем относить к ним название «бесстартерные схемы».

Независимо от электрической схемы бесстартерные ПРАдолжны обеспечивать:

1) предварительный нагрев электродов лампы в пусковом режиме до температуры, интенсивной термоэлектронной эмиссии с катода и снижения напряжения зажигания;

2) подачу на лампу зажигающего напряжения, которое применительно к ПРАназывают напряжением холостого хода. За напряжение холостого хода U_хх бесстартерных ПРАпринимают напряжение, которое создаёт аппарат на зажимах не горящей лампы.

3) компенсацию при необходимости напряжения предварительного нагрева электродов, т.е. снижение напряжения нагрева электродов в рабочем режиме по сравнению с пусковым. Это требование обусловлено стремлением обеспечить максимальный срок службы ламп. В последнее время наметилась тенденция выпуска ЛЛ с триспиральными электродами с низким сопротивлением. Такие электроды требуют для своего нагрева напряжения около 3,64,4В, которое при значительном запасе на катоде оксидного слоя обеспечивает длительный срок службы ламп даже в схемах без компенсации напряжения предварительного нагрева электродов;

4)стабилизацию рабочего режима ламп в определенных пределах, так же как и стартерные ПРА.

Бесстартерные ПРА,обеспечивающие зажигание ЛЛ с предварительным нагревом электродов, можно разделить на следующие три основные группы:

1)резонансные, в которых предварительный нагрев электродов осуществляется током резонансного контура, состоящего из балластных и пусковых индуктивных и емкостных элементов, а требуемое напряжение холостого хода обеспечивается на одном из реактивных резонансных элементов, параллельно которому включена ЛЛ;

2) с накальным трансформатором для предварительного нагрева электродов. Увеличение напряжения холостого хода может быть достигнуто путем, как усложнения накального трансформатора, так и применения специальных пусковых конденсаторов;

3) с автотрансформаторами с рассеянием. В таких схемах повышенное напряжение холостого хода, требуемое для зажигания лампы, обеспечивается выбором числа витков вторичной обмотки. Конструкция магнитной системы обеспечивает стабилизацию тока лампы в рабочем режиме.

3.2 ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ БЕССТАРТЕРНЫХ ПРА