Возможность совмещения дросселя со вторичной обмоткой трансформатора (или автотрансформатора) может быть обеспечена лишь в том случае, когда удается получить уменьшение напряжения во вторичной обмотке трансформатора с увеличением ее нагрузки. Такая зависимость получается, если между первичной и вторичной обмоткими искусственным путем будет уменьшена магнитная связь и увеличено магнитное рассеяние. Это достигается устройством магнитного шунта между накальными и первичными обмотками, через который замыкается та или иная часть магнитного потока, созданного во вторичных обмотках, минуя первичную обмотку.

Н а рис. 8 и 9 показана группа бесстартерных схем, которые получили большое распространение в отечественной практике для изготовления ПРА.

На рис. 8 последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора включается конденсатор. В зависимости от емкости этого конденсатора можно получить ряд модификаций схемы. Рассмотрим варианты этой схемы.

Первичная и вторичная обмотки трансформатора включены согласно. При таком включении обмоток в зависимости от параметров конденсатора может быть получено несколько вариантов схем.

Емкость конденсатора выбирается такой, чтобы ток в первичной обмотке имел емкостный характер, т.е. опережал по фазе приложенное напряжение. В этом случае падение напряжения на дросселе, складываясь с напряжением на конденсаторе и напряжением питающей сети, создает на лампе увеличенное напряжение (1,05-1,3U_н), под действием которого лампа зажигается при достаточно прогретых катодах.

Если выбрать емкость конденсатора из условия обеспечения равенства токов при работе лампы в обоих оковедущих проводах, соединяющих каждый катод с концами соответвствующей вторичной обмотки накального трансформатора, то можно получить вариант схемы, в которой лампа при горении будет иметь два катодных пятна. Дело в том, что в обычной стартерной схеме дуговой разряд в лампе образуется на токоведущем конце катода, т.е. конце катода, присоединенного к проводам питающей сети. В бесстартерных схемах при согласном включении обмоток накального трансформатора дуговой разряд образуется на том конце катода, который имеет более высокое напряжение, т.е. на конце катода, не присоединенном к проводам питающей сети. В рассматриваемом варианте схемы дуговой разряд образуется на обоих концах катода. Нагрев катода получается более равномерным, и срок службы лампы увеличивается.

На рис. 9,а приедена схема с опережающим балластом. В отличие от схемы на рис. 8 конденсатор, включенный в первичную обмотку накального трансформатора, выполняет главным образом защитные функции. При работе лампы, если выйдет из строя один из ее катодов, лампа может гореть только в течение одного полупериода напряжения. Такой режим работы лампы называется однополупериодным. При отсутствии конденсатора в первичной обмотке накального трансформатора в этом режиме по ней будет проходить большой постоянный ток, вызывающий перегрев трансформатора и выход его из строя. При включенном защитном конденсаторе, когда возникает однополупериодный режим, этот и балластный конденсатор заряжаются постоянным током, после чего ток в цепи прекращается и лампа гаснет. После разряда конденсатора через разрядные сопротивления лампа вновь загорается на короткий промежуток времени и вновь гаснет. Периодичность таких миганий составляет несколько секунд. Появление миганий указывает на неисправность лампы, и она подлежит замене.

На рис. 9,б показан другой вариант опережающей схемы. Здесь конденсатор включен между лампой и балластным дросселем, и последовательно с первичной обмоткой накального трансформатора включена дополнительная обмотка, расположенная на балластном дросселе. За счет трансформации напряжения из дополнительной обмотки в балластную обеспечивается повышение напряжения холостого хода аппарата, и, кроме того, такая схема включения гарантирует защиту трансформатора от однополупериодного режима. В рабочем режиме лампы дополнительная обмотка обеспечивает необходимое снижение напряжения предварительного подогрева катодов.

СХЕМЫ ХОЛОДНОГО ЗАЖИГАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

В некоторых практических случаях приходится прибегать к холодному зажиганию люминесцентных ламп, когда лампа зажигается, минуя стадию предварительного подогрева катодов. Такая необходимость может возникнуть, например, при использовании этих ламп во взрывоопасных помещениях, где главное требование - обеспечение искробезопасности. Для холодного зажигания люминесцентной лампы к ней должно быть приложено напряжение, превышающее рабочее напряжение в 5-7 раз. В таких схемах следует использовать специальные лампы, однако можно применить и обычные стандартные лампы в установках, где лампы работают в режиме длительного горения и число их включений минимально. Только при этих условиях можно сохранить приемлемый срок их службы.

На рис. 10,а приведена схема с автотрансформатором с большим рассеянием, где необходимое высокое напряжение зажигания (400-600 В) получается благодаря соответствующему выбору коэффициента трансформации автотрансформатора. После зажигания лампы часть вторичной обмотки автотрансформатора оказывается включенной последовательно с лампой и выполняет роль балластного дросселя. Напряжение на лампе снижается и становится равным ее рабочему напряжению. Недостаток ПРА, выполненного по этой схеме, - большие размеры и значительные потери мощности.

На схеме рис. 10,б применен резонансный контур, состоящий из одной половины дросселя и конденсатора, позволяющий получить высокое напряжение зажигания. В рабочем режиме лампы конденсатор обеспечивает повышение коэффициента мощности схемы. Недостаток схемы - возможность появления в процессе зажигания ламп однополупериодного режима работы.

На рис. 10,в приведена комбинированная схема включения, сочетающая элементы резонансной схемы и автотрансформатора с большим рассеянием. В этой схеме резонансный контура образован конденсатором и одной секцией вторичной обмотки автотрансформатора. После зажигания лампы обе секции вторичной обмотки трансформатора соединяются последовательно с лампой и выполняют функцию балласта. Использование резонансного режима в этой схеме дает возможность уменьшить коэффициент трансформации автотрансформатора по сравнению со схемой, приведенной на рис. 16,а, и тем самым снизить размеры ПРА.

Схемы включения люминесцентных ламп с применением электронных пускорегулирующих аппаратов (высоковольтные)

Классические дроссельные схемы имеют следующие недостатки: мерцание ламп во время работы, аккустический шум, большая масса пускорегулирующей аппаратуры, длительный запуск ламп (в стартерных схемах). Более перспективной являются электронная пуско-регулирующая аппаратура (ЭПРА). По сравнению с классической дроссельной стартерной она обладает следующими преимуществами:
- отсутствие стробоскопического эффекта (мерцания ламп), что уменьшает утомляемость зрения;
- отсутствие шума во время работы;
- более низкие потери в ПРА;
- более быстрый запуск ламп;
- увеличение срока службы ламп при условии наличия предварительного прогрева катодов;
- меньшая масса.

К недостаткам следует отнести более низкую надежность и повышенную сложность устройств.

Рассмотрим один из вариантов электронного пуско-регулирующего устройства, схема которого предоставлена на рис. 1.

Входное напряжение поступает через резистор R1 на выпрямитель VD9-VD12. Конденсатор C6 и дроссель L2 представляют собой фильтр. Резистор R1 служит для уменьшения броска тока (заряд конденсатора C6) при включении.

На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный автогенератор. Рабочая частота генератора около 30 кГц. Лампа подключается к нему через высокочастотный трансформатор T1 последовательно с балластным дросселем L1, который значительно меньше аналогичного дросселя для промышленной частоты.

Напряжение на выходе автогенератора составляет около 300 В, чего недостаточно для поджига лампы. Поэтому параллельно ей включен конденсатор C2. Вместе с дросселем L1 он образует резонансный контур, напряжение на лампе повышается до напряжения зажигания лампы. После того, как в лампе возникает разряд, добротность резонансного контура L1C2 ухудшается, резонанс прекращается, и на лампе устанавливается ее рабочее напряжение. Предварительный подогрев электродов лампы отсутствует. Конденсаторы C1, C4 предотвращают однополупериодный режим работы лампы.

Номиналы деталей следующие:
C1,C4 - 400В 100нФ;
C2 - 1200В 3,3нФ;
C5 - 630В 1,5нФ;
C6 - 400В 47мФ;
C7 - 63В 68нФ;
VD1,VD4,VD7 - 1N4005;
VD2,VD3 - BZX47;
VD5,VD6 - PS106R;
VD8 - DB3;
VT1, VT2 - BUL382;
R1 - 6,8 Ом;
R2,R3 - 22 Ом;
R4,R7 - 680 кОм;
R5,R6 - 2,2 Ом;
L1 - 1 мГн (300 витков проводом ПЭВ-2-0.3 на ферритовом сердечнике М2000НМ Ш4x4);
L2 - 150 мкГн;
T1 - Ферритовое кольцо М2000НМ 10x6x4.5, 7 витков (левая по схеме обмотка), 3 витка (обе правых);
PTC1 - C890.

Схемы включения люминесцентных ламп с применением электронных пускорегулирующих аппаратов (низковольтные)

Часто возникает необходимость питания люминесцентных ламп от низкого (3 - 12 В) напряжения - батареек, аккумуляторов, бортсети автомобиля и т.п. Для этих целей используются повышающие преобразователи напряжения. Рассмотрим некоторые из них.

Некоторые из приведенных ниже схем питают лампы постоянным током, что приводит к неравномерному износу электродов, а на некоторых лампах может наблюдаться явление катафореза, в результате которого половина лампы светит тускло. Для исключения таких явлений желательно предусмотреть возможность переполюсовки ламп.

Н а рис. 1 показана схема питания люминесцентной лампы с использованием строчного трансформатора ТВС-110ЛА от телевизора, который нуждается в доработке: снять высоковольтную обмотку и панель кенотрона. Транзистор - любой достаточной мощности, желательно снабдить его радиатором. Конденсатор C служит фильтром, емкость чем больше - тем лучше. Подбором номинала резистора регулируют яркость свечения лампы. По этой схеме можно включать лампы мощностью до 20 Вт.

Н а рис. 2 приведена еще одна схема. В ней можно использовать лампы мощностью от 10 до 20 Вт. Трансформатор T собран на магнитопроводе Б22 из феррита 2000НМ1. Левые по схеме обмотки содержат по 10 витков провода ПЭВ-2 0,3, правая по схеме обмотка содержит 250-300 витков провода ПЭВ-2 0,16. Транзистор - КТ819Г или аналогичный, резистор R1 на 1,5 кОм, R2 - 51 Ом, конденсатор на 0,015 мкФ.

Н а рис. 3 приведена схема, использующая симметричный мультивибратор. Ее достоинство по сравнению с остальными - питание лампы переменным током, а также высокий КПД. Транзисторы VT1, VT2 - любые подходящие по току и напряжению источника питания, резисторы R1 и R2, а также конденсаторы C1, C2 подбираются экспериментально (они должны быть одинаковых номиналов). Трансформатор можно применить такой же, как и в схеме на рис. 2. Конденсатор C3 играет роль балласта, его емкость подбирают исходя из частоты мультивибратора и мощности лампы. Мощность используемых ламп определяется мощностью трансформатора и транзисторов.

Схемы включения люминесцентных ламп для работы на постоянном токе.

Стандартные люминесцентные лампы являются приборами переменного тока. Их также можно эксплуатировать и на постоянном токе, но такой способ обладает следующими недостатками:
- поскольку полярность электродов остается неизменной, электроды ламп работают в неодинаковом режиме, положительный электрод (анод) перегревается, а поскольку конструкция обоих электродов одинаковая, анод изнашивается быстрее, и необходимо периодически менять полярность подключения лампы для равномерного износа;
- происходит катафорез, заключающийся в том, что положительные ионы ртути в процессе работы перемещаются к катоду, в результате чего анодный конец лампы оказывается обедненный ртутью. Около катода излишние ионы ртути нейтрализируются в атомы ртути, которая конденсируется на стенках колбы. Плотность паров ртути получается неодинаковой, и яркость свечения лампы падает, лампа при этом светит неравномерно - со стороны катода ярко, со стороны анода тускло;
- в качестве балласта приходиться применять активное сопротивление в виде резистора или лампы накаливания. На балластном сопротивлении оказывается разность между рабочим напряжением лампы и напряжением сети, которая обычно составляет около 1,5-2. В результате на балласте рассеивается мощность, которая равна или выше мощности самой лампы, что обусловливает значительные потери в таких схемах.

Рассмотрим несколько вариантов схем подключения люминесцентных ламп для работы на постоянном токе.

Салон вагона Татра-Т3 освещается 12-ю люминесцентными лампами, включенные группами. В каждой группе по две лампы (мощностью 20-30 Вт), по одной в плафоне. В одном плафоне каждой группы размещается обмотка индуктивности, конденсатор и балластный резистор, являющийся также резистором обогрева. Общий переключатель служит для включения, выключения освещения, изменения полярности и обогрева ламп. На переключателе предусмотрены положения 1 и 2 "Освещение", а также 3 и 4 "Подогрев". Для нагревания плафонов в зимнее время переключатель ставят в положение "Подогрев" на 15-20 мин, при этом ток проходит через балластные сопротивления, и внутренее пространство плафонов нагревается. После этого переключатель устанавливают в положение "Освещение" для зажигания ламп.