Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Заметим, что ток становится равным нулю после того, как напряжение холостого хода достигнет максимума. Мгновенное значение напряжения холостого хода, которое находится в противофазе по отношению к напряжению на конденсаторе и которое должно обеспечить перезажигание лампы, теперь составляет только одну половину пика напряжения вместо двух третей, как это имеет место на рис. !2-4. Таким образом, для данного значения требуемого напряжения, емкостное сопротивление меньше и соответственно меньше индуктивное сопротивление. По этой причине почти во всех балластах смкостного типа для металлогалогенных ламп, имеющих высокое напряжение перезажигания, используется «пиковый» тнп трансформатора напряжения холостого хода.
пьз. сРАанение ОпеРежАющей и ОтстАющей БАЛЛАСТНЫХ ЦЕПЕЙ а) Относительное изменение фазы тока В Г1 12-2 было подчеркнуто влияние вторичного тока трансформатора, вторичного тока самого по себе и обоих вместе на опережающий коэффициент мощности в емкостной балластной «опережающей» цепи. Полученный коэффициент мощности корректируется в этом типе балласта при увеличении первичного намагинчива- 302 .юшего тока (который отстает) у с меньшением первичной индуктивности.
Уменьшение первичной ин.ктивности может быть достигнуто сокрашением 'ду количества витков первичной обмо б тки, что соотичной обмотка, ветственио снижает число витков втори ьно повышенного необходимых для получения относител напряжения, и оба этн фактора способству~ ют о легче- нню балласта. Для сравнения укажем, что коррсктпаю ем балласте, ровка коэффициента мощности в отста ш олученная при включении параллельно его вводным клеммам конденсатора, способствует уменьшени~ ению отстаего первичного намагничивающего тока при увеличе- нии первичной индуктивности, что приводит к воз заста- нию габаритов балласта, б) Эффект магнитного насыщения Для того чтобы свести к минимуму изменения условий зажигания ламп в случае возможных аварийных ежимов, большинство балластов для газоразрядных ре ! ламп конструируют таким образом, что >ы устойчивы к короткому замыканию вторичной пепи и при этом температура балласта оставалась в допустимых пределах.
а . В недалеком прошлом для осуществления этого использовати тепловые предохранительные выключатели, которые отключали линейное напряжение, когда температура балласта превышала определенное значение. Надежный путь конструирования балластов — это обеспечить такие условия в балласте, при которых ток короткого замыкания балласта был бы меньше, чем допустимые пределы повышения температуры прн коротком замыкании. Это особенно необходимо для балластов ртутных и металлогалогенных ламп, потому что через минуту илн более после их зажигания до тех пор, пока иовы|дается в них температура, эти лампы имеют очень низкое сопротивление. Использование эффекта магнитного насыщения магнптопровода во а балласта для опережающих и отстающих балластов дает очень хорошие результаты, и это свойство обеспечивает дополнительное преимущество для опережающей цепи. При коротком замыкании цепи вторичный ток балласта выше, чем нормальный рабочий <, плотность поля в магнитопроводе индуктивной балласте катушки выше необходимой.
В отстающем 303 уменьшение индуктивного сопротивления уменьшает вторичное сопротивление, что увеличивает ток короткого замыкания. В опережающем балласте, с другой стороны, вторичное сопротивление представляет собой комбинацию последовательно соединенных емкости и индуктивности, причем первое имеет в 2 раза большее значение, чем второе.
Тогда насыщение катушки уменьшает ее индуктивное сопротивление, но увеличивает общее вторичное сопротивление. Таким образом, при таком же эффективном значении напряжения холостого хода и сетевого вторичного сопротивления опережающий балласт нмеет более низкий ток короткого замыкания, чем в отстающем балласте, что позволяет существенно экономить медь и сталь для балластов, устойчивых к условиям тока короткого замыкания. Действительно, здесь имеется возможность значительно увеличить положительный эффект, потому что опережающий балласт может быть сконструирован со значительно большей степенно насыщения при нормальном рабочем токе и без чрезмерного увеличения тока короткого замыкания. Это значит, конечно, что допустимо меньшее поперечное сечение магпитопровова, а, с другой стороны, это обеспечивает экономию в размерах и стоимости по сравнению с отстающим балластом.
Дальнейшее преимущество опережающего балласта — наименьшее изменение линейного тока при холостом ходе, коротком замыкании и номинальной нагрузке. В отстающем балласте ток короткого замыкания более высокий, линейный ток может быть в 2 раза больше номинального тока, потому что ток катушки отстает и коэффициент мощности корректируется конденсатором, предназначенным для Регулирования отстающей компоненты номинальной нагрузки. В опережаюгцем балласте ток короткого замыкания почти точно опережает на 90' напряжение и почти на 25$, больше номинального нагрузочного тока.
Поскольку первичный намагничнвающнй ток отстает на 90', он противоположен по фазе полному току катушки н эффект от использования опережаюгцего балласта в большей степени усиливается. Сетевой эффект состоит в том, что линейный ток создает примерно такое же намагничивание прн токе короткого замыкания (опережает на 90'), как и при номи- 304 пальной нагрузке (опережает приблизительно на 10'). Это отшшие между опережающим и отстающим балластами очень важно для ртутных и металлогалогснных ламп, которые имеют очень низкое рабочее напряжение непосредственно после зажигания, постепенно возрастающее в процессе их нагрева, и балласт обладает очень низким током короткого замыкания.
Отстающий тип балластов требует усиленной изоляции проводов, и цепь в целом должна быть устойчивой к высокому линейному току прп пуске. а) Регулирование мощности Магнитное насьпцение может быть также использовано в опережакгщем балласте для управления изменением тока (а отсюда мощность1о лампы) с изменением напряжения, что было рассмотрено в я 12-2б. В опережающем балласте, в котором индуктивная составляющая сопротивления, обусловленная наличием в цепи трансформатора с рассеянием, с увеличением линейного напряжения питающей сети повышает плотность магнитного поля в магнитопроводе, увеличивает насыщение и уменьшает сопротивление рассеяния трансформатора, Тогда при повышении линейного напряжения напряжение холостого хода балласта увеличивается и вторичное сопротивление также увеличивается (уменьшение индуктивного сопротивления опережающей индуктнвноемкостной цепи увеличивает ее сопротивление).
При подходящен конструкции магнитопровода эффект увеличения линейного напряжения и уветичения вторичного сопротивления может быть достнгнут путем приблизительного балансироваяия одной и другой цепей, увеличения угла сдвига фазы опережающего тока лампы и вследствие этого мощности лампы так, что она становится независимой от повышения линейного напряжения сети выше номинального значения. Однако это не может быть сделано без некоторого ущерба.
Повышенная степень насыщения индуктивной цепи приводит к искажению формы кривой тока лампы. Как сможем увидеть в 4 !2-4, полученные формы кривых тока, особенно для ртуных ламп, адекватны, Конструкция и технические расчеты этих конструкций для регулируемого балласта даны Куско и Враблевским в 1Л.
12-31. Зов С учетом изменения мощности лампы и измспсписм напряжения можно сказать, что отстающий балласт имеет преимущество перед опережающей цепью. Те же самые изменения насыщения индуктнвности, что н в опережающем балласте, - его «жесткая» характеристика вторичного сопротивления н более низкий ток короткого замыкания, делают такую ламповую цепь намного менее зависимой от напряжения на лампе. Соответственно в опережающем балласте мощность лампы изменяется почти пропорционально рабочему напряжению на лампе.
Для сравнения укажем, что индуктивный балласт может быть часто сконструирован таким образом, что ток лампы изменяется обратно пропорционально напряжению на лампе, так что потребляемая лампой мощность приблизительно не зависит от напряжения на лампе, г) Общее сравнение балластных цепей Опережающий балласт имеет преимушества в отношении коррекции коэффициента мощности, регулирования тока короткого замыкания, регулирования линейного тока и регулирования тока лампы с изменением линейного напряжения, что делает необходимым для каждого аспекта комплекта лампа — балласт принимать во внимание мо~цность питающей сети. Все эти преимущества приводят к снижению размеров и стоимости таких балластов.
Отстающий балласт имеет преимущества в регулировании напряжения, форме кривой тока н допустимом изменении напряжения на лампе, короче, каждый аспект комплекта лампа — балласт должен учитывать лампу. Такие противоречия обычно разрешаются прснмущест' венно экономически. Отстающий балласт используют не очень широко, только с несколькими исключениями. Индуктивный балласт более экономичен, когда це требуется повышающий трансформатор.
Такой балласт состоит пз простой катушки, и его коэффициент мощности может быть скорректирован введением в схему конденсатора. В больших промышленных установках и некоторых установках уличного освещения, питаемых линейным напряжением 240 и 277 В, прн освещении ртутными лампами, которое не намного дороже, чем какое-либо другое освещение, также может быть использован простой балласт в виде катушки. Многие люми- 306 нссцентпые лампы с пусковым напряжением ниже 120 В работают в сети с напряжением 120 В с такам же типом балласта. Другая область применения отстающего типа балласта — натриевые лампы высокого давления, в которых отсутствует широкое изменение напряжения в течение срока службы лампы. Однако в настоящее время для этих ламп также используется и опережающий балласт без серьезного риска его перегрузки по мощности в рабочем режиме.
12-4. ТРЕБОВАНИЯ К БАЛЛАСТАМ ДЛЯ ЛАМП основных типов а) Ртутные лампы высокого давления С точкц зрсния требований, предьявленных лампами к балластам, ртутные лампы наименее требовательны и балласты для ртутных ламп наиболее простые, поэтому онн рассматриваются в первую очередь. Ртутные лампы не требуют цепей предварительного нагрева катодов, допускают искажение формы кривой тока в период нагрева лампы и имеют скромные требования к пусковому напряженшо и напряжению перезажигания. Предпочтительным балластом для них является простая опережающая цепь, обеспечивающая высокую степень регулпровання действующего значения тока лампы. Это выдвигает два требования для обеспечения надежной работы ламп: неизменность напряжения на лампе и минимальное время для подогрева.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
