Для чего нужен дроссель в люминесцентных лампах? (Схемы подключения)

Дроссель (балласт) является обязательным атрибутом практически любого люминесцентного светильника. В этой статье мы рассмотрим, что это за прибор, как он работает и для чего вообще нужен дроссель в люминесцентных лампах.

Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура

Прежде чем мы начнем разговор о дросселе, разберемся, что такое пускорегулирующая аппаратура и для чего она нужна. Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять, как работает люминесцентная лампа (ЛДС). Взглянем на ее схематическое изображение.

Перед нами стеклянная колба в виде трубки, в концы которой впаяны две спирали из вольфрама – анод и катод. Сама трубка заполнена инертным газом с небольшим добавлением ртути. Если на анод и катод подать рабочее напряжение, то лампа не засветится – слишком велико сопротивление инертного газа, и тока между электродами не будет.

Для того чтобы прибор запустить, необходимо разогреть спирали. Как только они разогреются, начнется термоэлектронная эмиссия, такая же, как в обычной электронной вакуумной лампе для радиоприемников. Между электродами начнет течь ток, а пары ртути станут излучать ультрафиолет. Попадая на люминофор, ультрафиолет заставляет его ярко светиться. Само же УФ излучение практически полностью поглощается стеклом и люминофором.

Пуск ДЛС обеспечивает специальный прибор – стартер, который кратковременно подает на спирали напряжение (о схеме его включения поговорим позже). Он является пусковой частью пускорегулирующей аппаратуры.

Стартеры для запуска ДЛС

Заставить лампу работать (как говорят, «запустить») можно и другим способом, кратковременно подав на электроды повышенное напряжение.  Именно так и работают электронные пускорегулирующие аппараты, о которых поговорим позже.

Но после пуска ЛДС начинаются новые проблемы: тлеющий разряд в колбе переходит в дуговой и мгновенно приводит к короткому замыканию. Чтобы этого не произошло, ток через лампу во время ее работы необходимо ограничивать. Эту роль исполняет еще один прибор – электромагнитный балласт. Он является регулирующей частью пускорегулирующей аппаратуры.

ЭмПРА для ЛДС мощностью 36 Вт

Таким образом, без стартера лампа не запустится, без балласта – сгорит. Комплекс этих двух устройств и называют пускорегулирующим. Теперь, я думаю, тебе понятно, для чего пускорегулирующая аппаратура нужна, и что без нее никак не обойтись.

Важно! Мощность дросселя должна соответствовать мощности лампы. В противном случае лампа либо тут же погаснет, либо не запустится вовсе, либо сгорит.

Схема подключения люминесцентной лампы

Теперь пора узнать, как подключить ЛДС к дросселю и стартеру.

Как это работает? При подаче на светильник напряжения практически все оно, протекая через дроссель, прикладывается к стартеру, поскольку тока через саму лампу нет. За счет тлеющего разряда биметаллическая пластина в стартере разогревается и замыкает цепь, подавая на спирали полное напряжение сети. Тлеющий разряд в стартере гаснет, биметаллическая пластина остывает и размыкает цепь, но к этому времени спирали лампы уже разогреты. За счет обратной самоиндукции дроссель формирует короткий высоковольтный (около 1 кВ) разряд и зажигает лампу.

Важно! Если старта не произошло, то процесс пуска повторяется. Ты наверняка видел старые ЛДС, которые часами «моргают», не могут зажечься.

Теперь напряжение на стартере недостаточно для начала в нем тлеющего разряда, и в дальнейшей работе светильника он не участвует. В работу включается балласт, который ограничивает ток через газоразрядный прибор на заданном уровне. Величина его зависит от мощности дросселя. Именно поэтому я упоминал выше, что мощность дросселя должна соответствовать мощности ЛДС. В противном случае ток будет слишком мал или слишком  велик.

Пару слов по поводу конденсатора, стоящего на входе схемы. Имея большую индуктивность, балласт потребляет не только активную, но и реактивную энергию, причем последняя расходуется впустую – на нагрев самого дросселя. Конденсатор, который называют компенсирующим, уменьшает расход реактивной энергии, увеличивая КПД конструкции и облегчая режим работы самого дросселя.

Можно ли подключить к одному дросселю две ЛДС? Тут все будет зависеть от рабочего напряжения самих ламп. Если они рассчитаны на напряжение 220 В, то придется собрать схему с двумя дросселями, точнее, собрать две схемы, которые я привел выше. Но если лампы рассчитаны на напряжение 110 В, то такое вполне возможно.

Схема подключения двух люминесцентных ламп к одному дросселю

Принцип работы этой схемы такой же, как и предыдущей, только каждый стартер отвечает за пуск своей ЛДС.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Собирая такую схему, нужно взять стартеры на 110 В и выбрать дроссель, мощность которого равна суммарной мощности ламп. Кроме того, мощность используемых ламп должна быть одинаковой. Именно такая схема используется в растровых светильниках, которые применяются в офисах. В них установлено 4 лампы по 18 Ватт. Лампы запитаны попарно, установлено 2 дросселя.

Нередко на дросселе отечественного производства можно увидеть аббревиатуру ЭмПРА. Именно так правильно называется электромагнитный дроссель – Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат.

Зачем нужен дроссель в схеме

В принципе, зачем нужен дроссель для ламп, мы выяснили: чтобы ограничить через них ток на рабочем уровне. Как он включается, мы тоже знаем. Осталось узнать, как и за счет чего он ограничивает ток, поэтому пора поговорить об устройстве дросселя и принципе его работы.

Дросселем в радиотехнике называют обмотку, навитую на сердечник того или иного типа. Но такой дроссель при частоте 50 Гц имеет относительно низкую индуктивность. Чтобы повысить индуктивность дросселя для люминесцентных ламп без увеличения его габаритов, применяют разомкнутый магнитопровод, оставляя между секциями пластин небольшие зазоры.

Почему дроссель оказывает сопротивление току? Проходя через катушку дросселя, переменный ток намагничивает сердечник, запасая в нем магнитную энергию. Причем при одной полуволне она запасается с одним знаком, при другой – с другим. Но чтобы запасти энергию с другим знаком, нужно сначала «уничтожить» предыдущий: перемагнитить сердечник, который, конечно, “сопротивляется” и не дает это сделать быстро. Именно за счет такого постоянного перемагничивания ток ограничивается.

Вполне очевидно, что дроссель будет выполнять свои функции только в цепи переменного тока.

Преимущества и недостатки электромагнитного дросселя

Теперь поговорим о преимуществах и недостатках. К преимуществам электромагнитного дросселя можно отнести:

1. Относительно невысокую стоимость.
2. Простоту конструкции.
3. Долговечность.

Недостатков у этого прибора, увы, немного больше. Это:

1. Большие массогабаритные показатели.
2. Мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети.
3. Гудение.
4. Низкий КПД из-за большого индуктивного сопротивления.
5. При отрицательных напряжениях может не запустить лампу.
6. Долгий запуск (от 1 до 3 сек.).
7. При тяжелом пуске лампа может долго «моргать», из-за чего у нее перегорают спирали.

Можно ли обойтись без него

Выше я писал, что дроссель – неотъемлемая часть пускорегулирующей аппаратуры, а значит, обойтись без него нельзя. Но дроссель дросселю рознь. Существуют приборы, которые ограничивают ток другим, электронным методом. Их называют ЭПРА – Электронный Пускорегулирующий Аппарат.

ЭПРА для люминесцентных ламп

Как видно из схемы, нанесенной на корпус прибора, этот может обслуживать сразу 4 ЛДС, причем для их пуска стартеры не потребуются. Оправдана ли замена ЭмПРА на ЭПРА? Безусловно, поскольку ЭПРА:

1. Имеет небольшие массогабариты.
2. Не гудит.
3. Не вызывает мерцания лампы с частотой сети.
4. Имеет высокий КПД (на 30-50% выше, чем у ЭмПРА).
5. Запускает ЛДС практически мгновенно.

Электронный дроссель сложнее и дороже электромагнитного, но цена вполне компенсируется достоинствами.

Типовые неисправности — замыкание, перегрев, обрыв

А теперь рассмотрим возможные неисправности электромагнитных дросселей и научимся их (дроссели) проверять. Самые распространенные неисправности ЭмПРА:

1. Перегрев. Обычно вызывается неправильной эксплуатацией (светильник не имеет вентиляции или стоит в жарком помещении), напряжением сети выше нормального и производственным браком (межвитковое замыкание).
2. Обрыв обмотки. Может быть вызван перегревом, механическим повреждением или просто производственным браком.
3. Замыкание. Может быть как межвитковое, так и полное. Причины те же: брак, перегрев, механическое повреждение.

Как проверить электромагнитный дроссель

Сделать это несложно, причем никаких измерительных приборов не потребуется. Достаточно собрать простую схему прямо на коленках, подключив лампу накаливания параллельно стартеру и через дроссель запитанную от розетки:

Важно! Мощность лампы для проверки должна примерно равняться мощности проверяемого дросселя (балласта).

Итак, собираем схему, включаем. В результате видим:

1. Лампа не горит. В балласте обрыв.
2. Горит на полную яркость. Замыкание.
3. Моргает или горит вполнакала. Балласт, возможно, исправен.

Пусть теперь схема поработает хотя бы с полчаса. Если балласт нагрелся выше 70 градусов Цельсия, то, скорее всего, он имеет межвитковое замыкание. Такой прибор просто не запустит ЛДС, а если и запустит, то из него в скором времени пойдет дым.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Возможен еще один тип неисправности – пробой на корпус. Тут уже понадобится мультиметр, который поставлен в режим измерения максимально больших сопротивлений. Измеряем сопротивление между клеммами и корпусом дросселя, мультиметр должен показывать «бесконечность».

Вот и подошла к концу беседа об электромагнитных дросселях. Теперь ты знаешь, для чего они нужны, как устроены и даже сможешь самостоятельно проверить этот простой, но такой необходимый прибор.