Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА)

Обсуждение электроустановочных изделий и комплектующих по электрике: провода, кабели, выключатели, розетки, светильники, люстры, лампы, автоматы, УЗО, УЗМ, ЭПРА, ПРА, контакторы, реле, наконечники, датчики, тёплые полы и т.д.
Правила форума
Местная Конституция | FAQ - Часто задаваемые вопросы | Для новичков! | Реклама на форуме! | Публикация сообщений | Как вставить картинку или файл

Помните, поблагодарить автора за интересное сообщение, вы можете - нажав Изображение или повысить его репутацию - нажав Изображение в сообщении.
Прежде чем задать вопрос, воспользуйтесь поиском - возможно, что такая тема уже есть на форуме. За нарушение правил Ваш вопрос может быть удален без объяснения причин!
Как вступить в "Клуб электриков" и стать VIP-пользователем?
Аватара пользователя
elhouse
Автор темы
Russia
Председатель клуба
Председатель клуба
Генеральный директор
Генеральный директор

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА)

Сообщение elhouse » 15 ноя 2013, 18:54

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА): история, принцип работы, проблемы.

Появление люминесцентных ламп явилось следствием попыток развить достоинства ламп накаливания и минимизировать их недостатки, в частности, увеличить срок службы и экономичность лампы. Обе эти задачи были успешно решены. Время работы люминесцентных ламп составляет порядка 12 - 15 тысяч часов (для сравнения - срок службы ламп накаливания составляет около тысячи часов). При этом световая отдача люминесцентных ламп превышает световую отдачу ламп накаливания примерно в пять раз.

Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные источники света, работающие по следующему принципу: под воздействием электрического поля в парах ртути, закачанной в герметичную стеклянную трубку, возникает электрический разряд, сопровождающийся ультрафиолетовым излучением. Нанесенный на внутреннюю поверхность трубки люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Подбирая соответствующие виды люминофора, можно изменять цветовые характеристики ламп.

По форме различаются линейные, кольцевые, U-образные, а также компактные люминесцентные лампы.

Схема люминесцентной лампы приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Люминесцентная лампа

Люминесцентные лампы, как и все газоразрядные лампы, из-за их отрицательного внутреннего сопротивления не могут работать непосредственно с сетевым напряжением и нуждаются в соответствующих пускорегулирующих аппаратах (ПРА). Основные функции ПРА:

• предварительный нагрев катодов для инициации эмиссии электронов;
• создание стартового напряжения, вызывающего разряд;
• ограничение протекающего тока

До последнего времени схема ПРА выглядела следующим образом (см. рис 2).
Электронные пускорегулирующие аппараты ЭПРА  - 2.JPG
Электронные пускорегулирующие аппараты ЭПРА - 2.JPG (5.85 КБ) 1952 просмотра
Электронные пускорегулирующие аппараты ЭПРА  - 2.JPG
Электронные пускорегулирующие аппараты ЭПРА - 2.JPG
(5.85 КБ) 1952 просмотра

Рис. 2. Схема электромагнитного ПРА

При замыкании выключателя напряжение сети прикладывается к стартеру. Стартер состоит из стеклянного баллона, заполненного инертным газом, в котором размещены биметаллические контакты, к выводам которых припаян конденсатор для подавления радиопомех. Баллон и конденсатор помещаются в отдельный кожух.

Под действием сетевого напряжения газовый промежуток в стартере ионизируется. Ток 0,05 А протекает по цепи: сеть, дроссель, катод лампы, стартер, катод лампы, сеть. Ионизированный газ нагревает биметаллические контакты, которые замыкаются через доли секунды, и ток возрастает до 0,5 А. Катоды лампы разогреваются, испускаются электроны, вызывающие нагрев газовой смеси в лампе.

После замыкания биметаллических контактов ионизация газа в стартере прекращается. Стартер начинает остывать, и через десятые доли секунды контакты размыкаются. Ток в цепи прекращается. В дросселе возникает ЭДС самоиндукции 600 - 800 В. Напряжение самоиндукции складывается с амплитудным напряжением сети и вызывает пробой газового промежутка в лампе. Ток протекает по цепи: сеть, дроссель, катод лампы, газовый промежуток, катод лампы, сеть.

Разряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение. Оно воздействует на люминофор и вызывает его свечение в видимом спектре.

После зажигания лампы ее сопротивление уменьшается и на обмотке дросселя создается падение напряжения 100 - 110 В, а на лампе - 100 - 120 В. Стартер, рассчитанный на рабочее напряжение 220 В, перестает работать и окончательно остывает. Для предотвращения снижения cos (коэффициента мощности) за счет индуктивности, к зажимам сети иногда подключают бумажный конденсатор емкостью 3 - 9 мкФ 400 В (на рисунке не показан).

Такая схема обладает рядом недостатков:

Питание током сетевой частоты может вызывать мерцание лампы, причем не обязательно с частотой 100 Гц (когда сетевое напряжение переходит через 0, газ частично деактивируется и свечение падает). Мерцание может происходить не каждый полупериод, а каждые 3 - 4 - 5 полупериодов.
Дроссель на сетевой частоте часто гудит.
Стартер, работающий не синхронно с сетевой частотой, вызывает, так называемый, фальстарт лампы (несколько вспышек перед зажиганием), последний снижает ресурс работы лампы в несколько раз.
Коэффициент мощности цепи лампы вследствие наличия дросселя не превышает 0,5. При мощности лампы 40 Вт, 12 - 15 Вт расходуется в дросселе на его нагрев до 100° С и выше, а коэффициент мощности (cos ), равный 0,5, говорит о том, что такое устройство представляет собой весьма неудачную нагрузку для сети.
При выходе лампы из строя, через конденсатор, подключенный параллельно зажимам сети, просто течет реактивный ток 0,6 А. При выходе из строя конденсатора, коррекция коэффициента мощности прекращается, но выяснить это "на глаз" нельзя, так как визуально ничего не меняется.

Электронные балласты появились в начале 80-х, а с начала 90-х завоевали широкую популярность. По сравнению с электромагнитными балластами, электронные балласты являются достаточно дорогими устройствами, однако начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью. Их основные преимущества по сравнению с электромагнитными ПРА:

• уменьшение на 20 % энергопотребления (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД ЭПРА по сравнению с электромагнитным ПРА;
• увеличение на 50 % срока службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;
• снижение эксплуатационных расходов за счёт сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
• дополнительное энергосбережение до 80 % при работе в системах управления светом;
• отсутствие шумов;
• отсутствие мерцания;
• стабильность освещения при колебаниях электрического напряжения (обычно в пределах 200 - 250 В);
• возможностью управлять яркостью лампы.

Блок-схема электронного балласта выглядит следующим образом:

Рис. 3. Блок-схема электронного балласта

Для исключения мерцаний и гула следует питать лампу током высокой частоты (20 кГц и выше). Для повышения коэффициента мощности (cos ) реактивный ток должен возвращаться не в сеть, а в промежуточный накопитель, не связанный с ней, и подпитывающий лампу при переходе сетевого напряжения через ноль. Таким образом, схема будет состоять из сетевого выпрямителя, ВЧ генератора высокого напряжения и реактивного балласта. При этом предпочтительно подключать параллельно лампе не стартер, а конденсатор, замыкающий первичную цепь и создающий условие резонанса. Балласт фактически превращается в импульсный источник питания и требует защиты как по входу, так и по выходу.

Учитывая, что холодный пуск снижает время работы лампы в несколько раз, необходимо предварительно разогреть ее электроды. Также, необходимо реализовать защиту генератора от неисправной лампы. Кроме того, любой импульсный источник питания должен на входе иметь эффективный помехоподавляющий фильтр. Отсутствие фильтра на входе приведет к отсутствию электромагнитной совместимости (ЭМС) в помещении с чувствительной и тонкой измерительной аппаратурой.

Наиболее часто для управления лампами применяются полумостовые схемы. Обобщенная полумостовая схема приведена на рис. 4. Она является инвертором постоянного выпрямленного сетевого напряжения в переменное ВЧ напряжение. Здесь К1 и К2 - ключи, управляемые логическим блоком БУ, а БЗ - блок защиты от деактивированной лампы. Конденсаторы С1 и С2 образуют искусственный ноль.


Рис. 4. Обобщенная полумостовая схема

Последний вопрос: как разогреть электроды лампы перед пуском? Видимо, самым красивым решением является частотный метод управления, который должен обеспечивать БУ.

Реактивный ток балластного дросселя будет подзаряжать конденсатор фильтра сетевого выпрямителя вместе с конденсаторами С1, С2. Так как защита по выходу от деактивированной лампы возлагается на блок защиты БЗ, включенный в ее цепь, то появляется возможность параллельно включить вторую лампу со своим балластным дросселем и блоком защиты. При этом, при выходе из строя одной лампы, вторая будет нормально работать.

Мостовая схема не получила широкого распространения, так как содержит вдвое большее число силовых транзисторов. Ее применение оправданно только при больших мощностях (сотни Ватт) или использовании люминесцентных ламп с большим рабочим напряжением, например, импортных люминесцентных мощностью 80 Вт и более или ламп типа ДРЛ. В мостовой схеме (или полном инверторе) нагрузка (в данном случае лампа) находится в одной диагонали моста транзисторов, а питающий источник (причем один) - в другой диагонали. По сравнению с полумостом мост имеет более низкий КПД (на один переход транзистора больше).

В настоящее время ЭПРА, представленные на рынках России, можно разделить на две группы по ценовому признаку: простые ЭПРА сопоставимые по цене с электромагнитными балластами (70 - 80 руб. за ЭПРА 2 х 40 Вт) и высококачественные ЭПРА по цене намного превосходящие электромагнитные (350 - 600 руб. за ЭПРА 2 х 40 Вт). Трудности реализации качественных ЭПРА обусловлены:

• Низкими тарифами на электроэнергию.
• Действиями недобросовестных фирм-однодневок, желающих получить сиюминутную прибыль за счет прямого подлога и нарушения требований ГОСТ.
• Косностью мышления потребителя оценивающего сиюминутную выгоду при приобретении осветительных систем.
• Жесткой конкуренцией с электромагнитными балластами.

Для реализации балластов первой группы, независимо от страны происхождения (Китай, Россия, Турция, страны Балтии, Белоруссия), применяется традиционное решение - автогенераторная схема с трансформатором и выходным каскадом на биполярных транзисторах. Основной недостаток данных ЭПРА - отсутствие защиты от аномальных режимов работы. Отсутствие предохранителя и защиты от деактивированных ламп - норма для балластов этой группы. Штатный режим работы этих ЭПРА тоже не всегда нормален. Это связано, прежде всего, с повышенной температурой транзисторов полумоста составляющей примерно 100 °С, большими потерями в дросселях и низкими предельными температурными характеристиками конденсаторов. Точность установки частоты невысока, и велика вероятность возникновения емкостных токов. Кроме этого балласты этой группы, предназначенные для двух ламп, неустойчиво работают в одноламповом режиме, когда вторая лампа вышла из строя или не подключена, что тоже вызывает повышение рабочей температуры всего устройства. Все это приводит к небольшому сроку работы балластов, который составляет не более 3000 часов. Производители таких ЭПРА, пытаясь удержаться в допустимом температурном режиме, занижают выходную мощность, в результате мощность 40-ваттной лампы при эксплуатации с таким балластом составляет не более 25 Вт. Некоторые балласты не имеют пассивного корректора коэффициента мощности, и данный коэффициент имеет значение 0,6 - 0,7, что сравнимо с электромагнитными балластами. Результатом является повышенный расход электроэнергии. Также одним из существенных недостатков ЭПРА этой группы является отсутствие входного фильтра и элементов осуществляющих предварительный разогрев катодов ламп. Производители таких балластов считают использование этих компонентов непозволительной роскошью. Таким образом, в основной своей массе, балласты этой группы могут называться ЭПРА с очень большими оговорками.

ЭПРА второй группы отличаются высоким качеством и не имеют указанных выше недостатков, но цена этих балластов не позволяет реализовывать их на российском рынке в массовом порядке.
Электромонтажные работы на дачах и квартирах г. Москва.
Интернет-магазин «Electric House». Стабилизаторы напряжения, инверторы, ИБП, аккумуляторы. Voltron, Voltron 3D, Энергия, Энергия Classic/Ultra.
Все тематические вопросы и ответы на них, только на форуме! В личку по электрике не отвечаю.

Стабилизатор напряжения - Энергия СНВТ-10000/1 Hybrid
Энергия СНВТ-10000/1 Hybrid
Стабилизатор напряжения


Высокоточный гибридный стабилизатор с плавной регулировкой, выдерживающий сильные просадки и скачки напряжения.

20.900 руб.

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА)

Сообщение Объявления » 15 ноя 2013, 18:54

Нет аватара
турист
Заглянувший

Re: Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА)

Сообщение турист » 05 янв 2016, 16:32

3 недели назад купил прожектор, поствил эпра powertronik pti 150s и лампу мгл150, сначала всё работало нормально, а пару дней назад стал отключаться через 30-40 минут работы.
Менял и лампу и эпра,всё то-же самое. По другим электроприборам скачков и миганий не замечал. Пользуюсь ей как переноской и очень не в тему оставаться на стремянке когда она выключается.
Подскажите в чём может быть дело.
Последний раз редактировалось elhouse 05 янв 2016, 16:36, всего редактировалось 1 раз.
Причина: Добавил пробелы.

Аватара пользователя
electrohoz
Russia
Тех. поддержка
Тех. поддержка
Старший энергетик
Старший энергетик

Re: Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА)

Сообщение electrohoz » 05 янв 2016, 19:26

турист писал(а):
Подскажите в чём может быть дело.

Если брали в одном месте, возможен заводской дефект.
Мозг состоит на 80 процентов из жидкости, и мало того, что она тормозная, так многим еще конкретно не долили...
Все тематические вопросы и ответы на них, только на форуме! В личку по электрике не отвечаю

Стабилизатор напряжения - Энергия Люкс-1000
Энергия Люкс-1000
Стабилизатор напряжения


Бытовой стабилизатор со встроенным фильтром сетевых помех. Защитит от скачков и просадок напряжения.

2.500 руб.

Рекомендуемый контент

 Ещё страницы сайта »


  • Похожие темы
    Ответы
    Просмотры
    Последнее сообщение

Вернуться в «Электроустановочные изделия»

Кто на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей