Induttore per lampade fluorescenti: schema elettrico

Nonostante l'aumento della domanda di sorgenti luminose a LED, le lampade fluorescenti sono ancora al culmine. Ciò è in gran parte dovuto al costo relativamente basso del dispositivo di illuminazione e dei reattori (di seguito reattori) necessari per il suo funzionamento. Considerare lo scopo funzionale e il principio di funzionamento di quest'ultimo.

Principali funzioni

Non è possibile collegare direttamente alla rete elettrica sorgenti luminose luminescenti. Ci sono i seguenti motivi per questo:

• per creare una scarica stabile in una lampada fluorescente, è necessario preriscaldare i suoi elettrodi e applicare un impulso di avvio su di essi;
• poiché le sorgenti luminose di tipo a scarica di gas hanno una resistenza differenziale negativa, un aumento della corrente è caratteristico di esse dopo essere entrati nel modo operativo. Deve essere limitato al fine di prevenire il guasto della sorgente luminosa.
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Per i motivi sopra descritti, è necessario utilizzare reattori.

Principio di funzionamento

Consideriamo il principio di funzionamento di un induttore elettromagnetico usando un esempio di uno schema di collegamento tipico per lampade a scarica di gas.

Il diagramma indica:

• EL - lampada a scarica di gas (luminescente);
• SF - dispositivo di avviamento, è un dispositivo costituito da un pallone riempito con un gas inerte, al suo interno sono presenti contatti realizzati in bimetallo. Un condensatore è installato in parallelo al pallone;
• LL - induttore (elettromagnetico);
• spirali della lampada (1 e 2);
• C - condensatore (compensa la potenza reattiva), la sua capacità dipende dalla potenza della lampada, la tabella di corrispondenza è mostrata di seguito.

Potenza di una fonte di scarica di gas (W)	Capacità del condensatore (μF)
15	4,50
18	4,50
30	4,50
36	4,50
58	7,00

Ci sono dispositivi nei circuiti di cui non esiste un condensatore di compensazione, questo è inaccettabile, poiché il carico reattivo porta alle seguenti conseguenze negative:

• c'è un aumento del consumo di energia, che porta ad un aumento del consumo di energia;
• riduzione significativa della durata delle apparecchiature.

Passiamo ora direttamente al principio di funzionamento del suddetto schema tipico. Convenzionalmente, può essere suddiviso nelle seguenti fasi:

• quando collegato alla rete, attraverso il circuito lo starter “LL” - spirale “1” - motorino di avviamento “SF” - spirale “2” inizia a passare corrente, la cui intensità è compresa tra 40 e 50 mA;
• sotto l'influenza di questo processo, un gas inerte viene ionizzato nella beuta di avviamento, il che porta ad un aumento della resistenza attuale e al riscaldamento dei contatti bimetallici;
• gli elettrodi riscaldati nello starter si chiudono, ciò provoca un forte aumento della forza di corrente, fino a circa 600 mA. La sua ulteriore crescita limita l'induttanza dell'induttore;
• a causa della maggiore forza di corrente nel circuito, le spirali vengono riscaldate (1 e 2), a seguito della quale gli elettroni vengono emessi da essi, la miscela di gas viene riscaldata, il che porta a una scarica;
• Sotto l'influenza della scarica, si verificano radiazioni ultraviolette, che entrano nel rivestimento dal fosforo. Di conseguenza, si illumina nello spettro visibile;
• quando la sorgente luminosa viene “accesa”, la sua resistenza diminuisce, rispettivamente, la tensione sull'induttore diminuisce (fino a 110 V);
• contatti di avviamento freschi e aperti.

Connessione tandem

Lo schema seguente mostra dove sono collegate due lampade fluorescenti in serie.

Il principio di funzionamento del circuito presentato non differisce da una connessione tipica, l'unica differenza è nei parametri degli avviatori. Con una connessione a due lampade, vengono utilizzati gli avviatori, con una tensione di "rottura" di 110 V (tipo S2), per una connessione a tubo singolo - 220 V (tipo S10).

Caratteristiche di induttanze elettromagnetiche

Parlando delle caratteristiche dei reattori elettromagnetici, va notato che gli unici vantaggi di questi dispositivi sono il prezzo relativamente basso, il funzionamento semplice e l'installazione semplice. Gli svantaggi del classico schema di connessione sono molto maggiori:

• la presenza di un acceleratore voluminoso e "rumoroso";
• gli antipasti, sfortunatamente, non sono affidabili;
• la presenza dell'effetto gating (la lampada lampeggia con una frequenza di 50 Hz) provoca una maggiore fatica in una persona, che porta ad una diminuzione della sua capacità di lavoro;
• quando gli avviatori falliscono, appare un falso avvio, cioè la lampada lampeggia più volte prima di “accendersi”, ciò riduce la durata della sorgente luminosa;
• circa il 25% della potenza viene spesa in reattori elettromagnetici, con conseguente riduzione significativa dell'efficienza.

L'uso di reattori elettronici consente di eliminare la maggior parte degli svantaggi di cui sopra.

Alimentatore elettronico (reattori elettronici)

I massicci reattori elettronici sono apparsi non molto tempo fa, circa trenta anni fa, ora hanno quasi sostituito i dispositivi elettromagnetici. Ciò è stato facilitato da numerosi vantaggi rispetto al classico circuito di commutazione, chiameremo quelli principali:

• aumento della potenza luminosa delle lampade fluorescenti grazie alla scarica ad alta frequenza;
• mancanza di rumore caratteristica di induttanze elettromagnetiche a bassa frequenza;
• la riduzione dell'effetto gating ha notevolmente ampliato la portata;
• la mancanza di false partenze aumenta la vita delle fonti luminescenti;
• L'efficienza può raggiungere il 97%;
• Rispetto ai reattori di tipo elettromagnetico, il consumo di energia è ridotto del 30%;
• nessuna necessità di compensare il carico reattivo;
• Alcuni modelli di dispositivi elettronici prevedono il controllo della potenza della sorgente luminosa, regolando la frequenza nel convertitore di tensione.

Vale anche la pena notare: a causa della mancanza di un induttore ingombrante, è diventato possibile ridurre le dimensioni del reattore elettronico, che ha permesso di posizionarlo nella base. Ciò espande significativamente l'ambito, rendendo possibile l'uso in dispositivi di illuminazione anziché in fonti in cui viene utilizzato un filamento.

Ad esempio, diamo un semplice circuito elettronico di ballast, tipico della maggior parte dei dispositivi a basso costo.

L'elenco degli elementi:

• valori di resistenza: R1 e R2 -15 Ohm, R3 e R4 - 2,2 Ohm, R5 - 620 kOhm, R6 - 1,6 Megohm;
• condensatori utilizzati: C1 - 47 nF 400 V, C2 - 6800 pF 1200 V, C3 - 2200 pF, C4 - 22 nF, C5 - 4,7 uF 350 V;
• diodi: VD1-VD7 - 1N400;
• transistor: T1 e T2 - 13003;
• diodo triac VS - DB3.

Concludendo il tema dei reattori elettronici, va notato che il loro svantaggio significativo è il costo relativamente elevato di dispositivi di alta qualità. Per quanto riguarda i modelli a basso costo, l'affidabilità di questi lascia molto a desiderare.

Connessione senza alimentatore

Se necessario, le sorgenti luminose a scarica di gas possono essere incluse nell'alimentatore senza alimentatore elettromagnetico o elettronico. Lo schema di tale inclusione è mostrato di seguito.

Per implementare tale connessione avrai bisogno di:

• una lampada fluorescente - 40 W e una lampada a incandescenza - 60 W (quest'ultima funzionerà come alimentatore);
• due condensatori da 0,47 uF 400 V (svolgono il ruolo di moltiplicatore);
• KTs404A ponte a diodi o simile, possono essere utilizzati quattro diodi, classificati per una corrente di almeno 1 A e una tensione di impulso inversa di 600 V.

Questo circuito perde nei suoi parametri la connessione usando un induttore elettromagnetico e reattori elettronici. Viene fornito come riferimento.