Le lampade fluorescenti si basano sul bagliore di una scarica di gas nei vapori di mercurio. La radiazione è nella gamma degli ultravioletti e per convertirla in luce visibile, il bulbo della lampada è ricoperto da uno strato di fosforo.
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Il principio di funzionamento di una lampada fluorescente
Una caratteristica del funzionamento delle lampade fluorescenti è che non possono essere collegate direttamente all'alimentazione. La resistenza tra gli elettrodi allo stato freddo è grande e la quantità di corrente che scorre tra di loro è insufficiente perché si verifichi una scarica. Per l'accensione è necessario un impulso ad alta tensione.
Una lampada a scarica accesa è caratterizzata da una bassa resistenza, che ha una caratteristica reattiva.Per compensare la componente reattiva e limitare il flusso di corrente, un'induttanza (ballast) è collegata in serie con la sorgente luminosa luminescente.
Molti non capiscono perché è necessario uno starter nelle lampade fluorescenti. L'induttore, incluso nel circuito di potenza insieme allo starter, genera un impulso ad alta tensione per avviare una scarica tra gli elettrodi. Ciò accade perché quando i contatti dell'avviatore vengono aperti, si forma un impulso EMF di autoinduzione fino a 1 kV sui terminali dell'induttore.
A cosa serve una strozzatura?
L'uso di un'induttanza per lampade fluorescenti (ballast) nei circuiti di potenza è necessario per due motivi:
- generazione della tensione di avviamento;
- limitando la corrente attraverso gli elettrodi.
Il principio di funzionamento dell'induttore si basa sulla reattanza dell'induttore, che è l'induttore. La reattanza induttiva introduce uno sfasamento tra tensione e corrente pari a 90º.
Poiché la quantità limitante di corrente è la reattanza induttiva, ne consegue che non è possibile utilizzare induttanze progettate per lampade della stessa potenza per collegare dispositivi più o meno potenti.
Sono possibili tolleranze entro certi limiti. Quindi, in precedenza, l'industria nazionale produceva lampade fluorescenti con una potenza di 40 watt. Un induttore da 36W per le moderne lampade fluorescenti può essere tranquillamente utilizzato nei circuiti di alimentazione di lampade obsolete e viceversa.
Differenze tra uno starter e un ballast elettronico
Il circuito dell'acceleratore per l'accensione di sorgenti luminose luminescenti è semplice e altamente affidabile.L'eccezione è la sostituzione regolare degli avviatori, poiché includono un gruppo di contatti NC per la generazione di impulsi di avvio.
Allo stesso tempo, il circuito presenta notevoli inconvenienti che ci hanno costretto a cercare nuove soluzioni per l'accensione delle lampade:
- tempo di avviamento lungo, che aumenta al consumo della lampada o al diminuire della tensione di alimentazione;
- grande distorsione della forma d'onda della tensione di rete (cosf<0,5);
- bagliore tremolante con frequenza doppia rispetto a quella dell'alimentazione a causa della bassa inerzia della luminosità della scarica di gas;
- grandi caratteristiche di peso e dimensioni;
- ronzio a bassa frequenza dovuto alla vibrazione delle piastre del sistema di accelerazione magnetico;
- bassa affidabilità di avviamento a temperature negative.
Il controllo dell'induttanza delle lampade fluorescenti è ostacolato dal fatto che i dispositivi per determinare le spire in cortocircuito non sono molto comuni e con l'aiuto di dispositivi standard si può solo affermare la presenza o l'assenza di un'interruzione.
Per eliminare queste carenze, sono stati sviluppati circuiti di reattori elettronici (reattori elettronici). Il funzionamento dei circuiti elettronici si basa su un diverso principio di generazione di un'alta tensione per avviare e mantenere la combustione.
L'impulso ad alta tensione è generato dai componenti elettronici e una tensione ad alta frequenza (25-100 kHz) è utilizzata per supportare la scarica. Il funzionamento del ballast elettronico può essere effettuato in due modalità:
- con riscaldamento preliminare degli elettrodi;
- con avviamento a freddo.
Nella prima modalità, viene applicata una bassa tensione agli elettrodi per 0,5-1 secondo per il riscaldamento iniziale. Trascorso il tempo, viene applicato un impulso ad alta tensione, a causa del quale viene accesa la scarica tra gli elettrodi. Questa modalità è tecnicamente più difficile da implementare, ma aumenta la durata delle lampade.
La modalità di avviamento a freddo è diversa in quanto la tensione di avviamento viene applicata agli elettrodi freddi, provocando un avvio rapido. Questo metodo di avviamento è sconsigliato per un uso frequente, in quanto ne riduce notevolmente la vita, ma può essere utilizzato anche con lampade con elettrodi difettosi (con filamenti bruciati).
I circuiti con induttanza elettronica presentano i seguenti vantaggi:
- completa assenza di sfarfallio;
- ampio intervallo di temperatura di utilizzo;
- piccola distorsione della forma d'onda della tensione di rete;
- assenza di rumore acustico;
- aumentare la durata delle sorgenti luminose;
- dimensioni e peso ridotti, possibilità di esecuzione in miniatura;
- la possibilità di attenuazione - modifica della luminosità controllando il ciclo di lavoro degli impulsi di potenza dell'elettrodo.
Collegamento classico tramite reattore elettromagnetico - induttanza
Lo schema più comune per il collegamento di una lampada fluorescente include un'induttanza e un dispositivo di avviamento, chiamati reattori elettromagnetici (EMPRA). Il circuito è un circuito in serie: induttore - filamento - starter.
Al momento iniziale dell'accensione, una corrente scorre attraverso gli elementi del circuito, riscaldando i filamenti della lampada e contemporaneamente il gruppo di contatti dell'avviatore. Dopo che i contatti si sono riscaldati, si aprono, provocando la comparsa di campi elettromagnetici ad autoinduzione alle estremità dell'avvolgimento del reattore elettromagnetico. L'alta tensione provoca la rottura del gap di gas tra gli elettrodi.
Un piccolo condensatore collegato in parallelo ai contatti di avviamento forma un circuito oscillatorio con l'acceleratore.Questa soluzione aumenta la tensione dell'impulso di avviamento e riduce la bruciatura dei contatti di avviamento.
Quando appare una scarica stabile, la resistenza tra gli elettrodi alle estremità opposte del bulbo diminuisce e la corrente scorre attraverso il circuito induttore-elettrodo. La corrente in questo momento è limitata dalla reattanza induttiva dell'induttore. L'elettrodo nello starter si chiude, lo starter in questo momento non è più coinvolto nel lavoro.
Se non si verifica lo scarico nel pallone, il processo di riscaldamento e accensione viene ripetuto più volte. Durante questo periodo, la lampada potrebbe lampeggiare. Se la lampada fluorescente lampeggia, ma non si accende, ciò potrebbe indicare il suo guasto a causa di una diminuzione dell'emissività degli elettrodi o di una tensione di alimentazione ridotta.
Il collegamento di lampade fluorescenti con un'induttanza può essere integrato con un condensatore, che riduce la distorsione della rete. Inoltre, nelle lampade doppie è installato un condensatore per lo spostamento reciproco dei fari tra le lampade adiacenti per ridurre visivamente l'effetto di sfarfallio.
Collegamento tramite moderno reattore elettronico
Negli apparecchi che utilizzano reattori elettronici per il funzionamento, il circuito di accensione delle lampade fluorescenti è mostrato sull'involucro del reattore elettronico. Per una corretta inclusione, è necessario seguire esattamente le istruzioni. Ciò non richiede alcun aggiustamento. Un circuito correttamente assemblato con elementi riparabili inizia a funzionare immediatamente.
Schema per collegamento seriale di due lampade
Le lampade fluorescenti consentono di collegare due dispositivi di illuminazione in serie in un circuito nelle seguenti condizioni:
- utilizzo di due sorgenti luminose identiche;
- un reattore elettromagnetico destinato a tale schema;
- choke, progettato per il doppio della potenza.
Il vantaggio del circuito in serie è che viene utilizzata solo un'induttanza pesante, ma se una delle lampadine o l'avviatore si guasta, la lampada è completamente non funzionante.
I moderni reattori elettronici consentono l'accensione solo secondo lo schema sopra, ma molti design sono progettati per accendere due lampade. Allo stesso tempo, nel circuito sono organizzati due canali di generazione di tensione indipendenti, quindi un doppio reattore elettronico garantisce l'operatività di una lampada in caso di malfunzionamento o assenza di una vicina.
Collegamento senza starter
Sono state sviluppate diverse opzioni per l'accensione di lampade fluorescenti senza induttanza e starter. Tutti utilizzano il principio della creazione di un'elevata tensione di innesco utilizzando un moltiplicatore di tensione.
Molti dei circuiti consentono il funzionamento con filamenti bruciati, il che consente l'uso di lampade difettose. Alcune soluzioni utilizzano l'alimentazione CC. Ciò porta a una completa assenza di sfarfallio, ma gli elettrodi si consumano in modo non uniforme. Questo può essere visto dalla presenza di macchie scure del fosforo su un lato del pallone.
Alcuni elettricisti installano un pulsante di avvio separato invece di un dispositivo di avviamento, ma ciò comporta il controllo della lampada con un interruttore e un pulsante, che è scomodo e irto di danni alla lampada se il pulsante viene premuto troppo a lungo a causa del surriscaldamento degli elettrodi.
Gli schemi per l'accensione di lampade fluorescenti senza l'uso di uno starter, ad eccezione dei reattori elettronici, non sono prodotti dall'industria.Ciò è dovuto alla loro bassa affidabilità, impatto negativo sulla vita delle lampade, grandi dimensioni dovute alla presenza di grandi condensatori.
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