Навіщо потрібен ЕПРА

Електронний пускорегулюючий апарат (ЕПРА, електронний баласт) - електронний пристрій, що здійснює пуск та підтримку робочого режиму газорозрядних освітлювальних ламп.

Люмінесцентні лампи не можуть працювати безпосередньо від мережі 220В. Для їхнього розпалювання потрібно створити імпульс високої напруги, а перед цим прогріти їх спіралі. Для цього використовують пускорегулюючі апарати. Вони бувають двох типів - електромагнітні та електронні. У цій статті ми розглянемо ЕПР для люмінесцентних ламп, що хто таке і як вони працюють.

З чого складається люмінесцентна лампа і для чого потрібний баласт?

Люмінесцентна лампа це газорозрядне джерело світла. Він складається з колби трубчастої форми, наповненої парами ртуті. По краях колби розташовані спіралі. Відповідно кожному краю колби розташована пара контактів - це висновки спіралі.

Робота такої лампи ґрунтується на люмінесценції газів при протіканні через нього електричного струму. Але струм просто так між двома металевими спіралями (електродами) просто не потече. Для цього має відбутися розряд між ними, такий розряд називається тліючим. Для цього спіралі спочатку розігрівають, пропускаючи через них струм, а після цього між ними подають імпульс високої напруги, 600 вольт. Розігріті спіралі починають емітувати електрони і під впливом високої напруги утворюється розряд.

Якщо не вдаватися до подробиць – то опис процесу достатньо для постановки завдання для джерела живлення таких ламп, він повинен:

2. Сформувати запалюючий імпульс;

3. Підтримувати напругу та струм на достатньому рівні для роботи лампи.

Цікаво: Компактні люмінесцентні лампи, які найчастіше називають "енергозберігаючими", мають аналогічну структуру та вимоги для їх роботи. Єдина відмінність полягає в тому, що їх габарити значно зменшені завдяки особливій формі, по суті це трубчаста колба, на форма не лінійна, а закручена в спіралеподібну.

Пристрій для живлення люмінесцентних ламп називається пускорегулюючим апаратом (скорочено ПРА), а в народі просто - баластом.

Розрізняють два види баласту:

1. Електромагнітний (ЕмПРА) - складається з дроселя та стартера. Його переваги - простота, а недоліків - маса: низький ККД, пульсації світлового потоку, перешкоди в електромережі при його роботі, низький коефіцієнт потужності, гудіння, стробоскопічний ефект. Нижче ви бачите його схему та зовнішній вигляд.

2. Електронні (ЕПРА) - сучасне джерело живлення для люмінесцентних ламп, він є платою, на якій розташований високочастотний перетворювач. Позбавлений всіх перерахованих вище недоліків, завдяки чому лампи видають більший світловий потік та термін служби.

Схема ЕПРА

Типовий електронний баласт складається з таких вузлів:

2. Високочастотний генератор виконаний на ШІМ-контролері (у дорогих моделях) або на авто генераторній схемі з напівмостовим (найчастіше) перетворювачем.

3. Пусковий граничний елемент (зазвичай диністор DB3 з граничною напругою 30В).

4. Розпалюючий силовий LC-ланцюги.

Типова схема зображена нижче, розглянемо кожен із її вузлів:

Змінна напруга надходить на діодний міст, де випрямляється і згладжується конденсатором, що фільтрує. У нормальному випадку до мосту встановлюють запобіжник та фільтр електромагнітних перешкод.Але в більшості китайських ЕПРА немає фільтрів, а ємність конденсатора, що згладжує, нижче необхідної, від чого бувають проблеми з підпалом і роботою світильника.

Після цього напруга надходить на автогенератор. З назви зрозуміло, що автогенератор це схема, яка самостійно генерує коливання. В цьому випадку вона виконана на одному або двох транзисторах, залежно від потужності. Транзистори підключені до трансформатора з трьома обмотками. Зазвичай використовуються транзистори типу MJE 13003 або MJE 13001 та подібні, залежно від потужності лампи.

Хоч і цей елемент називається трансформатором, але виглядає він не звично - це феритове кільце, на якому намотано три обмотки, по кілька витків кожна. Дві з них керуючі, у кожній по два витки, а одна - робоча з 9 витками. Керуючі обмотки створюють імпульси включення та вимкнення транзисторів, з'єднані одним із кінців з їх базами.

Так як вони намотані в протифазі (початки обмоток позначені точками, зверніть увагу на схему), імпульси управління протилежні один одному. Тому транзистори відкриваються по черзі, адже якщо їх відкрити одночасно, то вони просто замкнуть вихід діодного мосту і щось із цього згорить. Робоча обмотка одні кінцем підключена до точки між транзисторами, а другим до робочого дроселя та конденсатора, через неї відбувається живлення лампи.

При протіканні струму в одній з обмоток двох інших наводиться ЕРС відповідної полярності, яке і призводить до перемикань транзисторів. Автогенератор налаштований на частоту вище за звуковий діапазон, тобто вище 20 кГц. Саме цей елемент є перетворювачем постійного струму струм зміною частоти.

Для запуску генератора встановлений диністор, він включає схему після того, як напруга на ньому досягне певного значення Зазвичай встановлюють диністор DB3, який відкривається в діапазоні напруг близько 30В.

Більш просунуті варіанти ЕПРА, будуються не на автогенераторній схемі, а на базі ШІМ-контролерів. Вони мають більш стійкі характеристики.

Вище неодноразово згадувалося про LC ланцюга. Це дросель, встановлений послідовно зі спіраллю, і конденсатор, встановлений паралельно лампі. сердечнику.

Ці елементи підбираються так, щоб при робочій частоті вони входили в резонанс.

При резонансі напруги на індуктивності та ємності починає сильно зростати напруга в ідеалізованих теоретичних прикладах до нескінченно великого значення, при цьому струм споживається вкрай малий.

В результаті ми маємо підібрані за частотами генератор та резонансний контур. Через зростання напруги на конденсаторі відбувається запалення лампи.

Нижче зображено інший варіант схеми, як ви можете переконатись – все в принципі аналогічно.

Завдяки високій робочій частоті вдається досягти малих габаритів трансформатора та дроселя.

Для закріплення пройденої інформації розглянемо реальну плату ЕПРА, на зображенні виділені основні вузли описані вище:

А це плата від енергозберігаючої лампи:

Електронний баласт значно покращує процес розпалювання ламп та працює без пульсацій та шуму. Його схема не дуже складна і на її основі можна побудувати малопотужний блок живлення. Тому електронні баласти від згорілих енергозберігок – це відмінне джерело безкоштовних радіодеталей.

Люмінесцентні лампи з електромагнітним пускорегулюючим апаратом заборонено використовувати у виробничих та побутових приміщеннях. Справа в тому, що у них сильні пульсації, і можлива поява стробоскопічного ефекту, тобто якщо вони будуть встановлені в токарній майстерні, то за певної частоти обертання шпинделя токарного верстата та іншого обладнання - вам може здаватися, що він нерухомий, що може викликати травми . З електронним баластом такого не станеться.

Раніше ЕлектроВести писали, що люмінесцентні лампи, що замінили лампи розжарювання в середині 1980-х років, оскільки споживали на 75% менше енергії, поступово будуть витіснені світлодіодами.

ЕПРА - що це, їх види та характеристики

Перші розробки пускорегулюючих апаратів почалися понад тридцять років тому, і незважаючи на те, що на даний момент ця техніка зазнала значних доопрацювань та удосконалень, реально оцінити вигоду використання ЕПРА здатні далеко не всі споживачі.

Тим часом використання ЕПРА має низку переваг, у тому числі і можливість заощадити як на споживанні електроенергії, так і на придбанні нових ламп, термін експлуатації яких завдяки використанню ЕПРА значно зростає.

ЕПРА для люмінесцентних ламп. Монтується у світильник

Варто зазначити, що застосування якісних ЕПРА суттєво полегшує роботу людини при штучному висвітленні. Це досягається збільшенням частоти мерехтіння лампи до 300-400 герц, так що очей не бачить мерехтіння, продуктивність праці зберігається, а голова після роботи не болить.

Види та технічні характеристики ЕПРА

Всі ЕПРА можна розділити на великі групи: апарати, виготовлені у вигляді єдиного блоку і апарати, що складаються з декількох окремих елементів. У свою чергу, всі пускорегулюючі апарати також діляться за типом ламп, для яких вони призначені:

З точки зору функціонування та типу пристрою ЕПРА поділяються на електромагнітні та електронні.

Можливості сучасних ЕПРА

Сучасні електронні ПРА забезпечують миттєвий запуск лампи після розігріву її електродів. У процесі роботи ЕПРА генерують імпульс високої напруги, що викликає пробій газу колбі лампи. У свою чергу, горіння лампи забезпечується за рахунок підтримки на її електродах невеликої напруги – так коротко виглядає робота пускорегулюючого апарату.

Однак ЕПРА, які по суті є альтернативою громіздких та галасливих дроселів, мають свої особливості:

• Працюючи лампи, оснащеної ЭПРА, немає ефект стробирования (мерехтіння);
• Відсутність такого явища, як фальстарт лампи як спалахів перед стабільним запалюванням. Фальстарт виникає у випадку, якщо стартер виходить з ладу, проте при використанні ЕПРА цього не відбувається, в результаті нитки напруження служать довше і термін експлуатації лампи збільшується;
• При використанні ЕПРА забезпечується стабільне освітлення в широкому діапазоні напруги живлення;
• Деякі моделі сучасних ЕПРА оснащуються зовнішнім регулятором, що дозволяє встановити оптимальну яскравість освітлення.

Плюси від використання ЕПРА зі світлодіодними модулями

При використанні ЕПРА зі світлодіодними модулями стає можливим уникнути впливу на модуль несприятливих зовнішніх факторів: йдеться про різні електромагнітні перешкоди, стрибки напруги, що згладжуються під впливом спеціальних фільтрів.

ЕПРА для світлодіодних модулів допомагають їм служити довше

Не можна не відзначити і енергозберігаючий ефект, завдяки якому використання ЕПР дозволяє економити приблизно 30% електроенергії. Економія також проявляється і без необхідності постійно змінювати стартери, які виходять з ладу набагато частіше, ніж ЕПРА.

Популярні виробники

За тридцять років, які пройшли з часу початку розробки перших ЕПРА, на ринку освітлювального обладнання з'явилося кілька провідних виробників, які постачають ЕПРА до десятків країн світу, у тому числі й до Росії.

Серед цих виробників, якісну продукцію яких можна придбати в Росії, можна відзначити такі компанії:

• Фінська компанія Helvar. Компанія заснована в 1921 році і практично відразу стала лідером з виробництва радіотехніки, а наприкінці ХХ століття фахівці Helvar освоїли виробництво електронних пускорегулюючих пристроїв.
• VOSSLOH-SCHWABE (Німеччина). Компанія спеціалізується на виробництві комплектуючих для світлотехніки, у тому числі і на виробництві електронних та електромагнітних пускорегулювальних апаратів.
• TRIDONIC.Австрійський виробник пускорегулюючих апаратів, які представили цей вид продукції ще 1978 року.
• Havells Sylvania – ще один німецький виробник, який виготовляє як джерела освітлення, так і всілякі комплектуючі, у тому числі і ЕПРА.

Не можна не згадати і таких «гігантів» у галузі виробництва освітлювального обладнання та комплектуючих, як OSRAM та PHILIPS. Незважаючи на більш високу вартість ЕПРА, якість виробів даних виробників значно вища, ніж у конкурентів.

Як вибрати ЕПРА

Сучасні освітлювальні прилади прослужать набагато довше і надійніше, якщо використовувати високотехнологічні ЕПРА від провідних виробників, проте важливо вибрати апарат правильно, інакше досягти якісного освітлення та збільшення терміну експлуатації ламп буде проблематично.

При виборі ЕПРА дуже важливо звернути увагу на такі параметри та характеристики:

• Необхідно враховувати тип використовуваних ламп: для кожного типу використовується певний тип ЕПРА
• Також слід звертати увагу на номінальну потужність ламп
• При виборі ЕПРА бажано поцікавитися у продавця про наявність або відсутність захисту ЕПРА від деактивації ламп та захисту від аномальних режимів роботи
• Деякі виробники вказують у документації до ЕПРА кліматичні умови експлуатації, за яких гарантується стабільна та надійна робота пристрою