Como os mecanismos de controle das lâmpadas fluorescentes são organizados e funcionam

A classe de fontes de luz de descarga gasosa, que inclui as lâmpadas fluorescentes, requer a utilização de equipamentos especiais que realizam a passagem de uma descarga de arco no interior de um invólucro de vidro vedado.

O dispositivo e o princípio de operação de uma lâmpada fluorescente

Sua forma é feita na forma de um tubo. Pode ser reto, curvo ou torcido.

A superfície do bulbo de vidro é coberta por uma camada de fósforo por dentro e filamentos de tungstênio estão localizados em suas extremidades. O volume interno é selado, preenchido com gás inerte de baixa pressão com vapor de mercúrio.

O brilho de uma lâmpada fluorescente ocorre devido à criação e manutenção de uma descarga de arco elétrico em um gás inerte entre os filamentos, que funcionam pelo princípio da radiação termiônica. Para seu fluxo, uma corrente elétrica é passada pelo fio de tungstênio para aquecer o metal.

Ao mesmo tempo, uma alta diferença de potencial é aplicada entre os filamentos, fornecendo energia para o fluxo de um arco elétrico entre eles.O vapor de mercúrio melhora o caminho de fluxo para ele em um ambiente de gás inerte. A camada de fósforo transforma as características ópticas do feixe de luz de saída.

Trata-se de garantir a passagem de processos elétricos dentro do equipamento de controle de lâmpadas fluorescentes... Abreviado PRA.

tipos de balastros

Dependendo da base do elemento utilizado, os dispositivos de lastro podem ser feitos de duas maneiras:

1. projeto eletromagnético;

2. Bloco eletrônico.

Os primeiros modelos de lâmpadas fluorescentes funcionavam exclusivamente pelo primeiro método. Para isso utilizamos:

• iniciante;

• acelerador.

Blocos eletrônicos surgiram não faz muito tempo. Eles começaram a ser produzidos após o desenvolvimento maciço e rápido de empresas produtoras de uma variedade moderna de bases eletrônicas baseadas em tecnologias de microprocessador.

reatores eletromagnéticos

O princípio de funcionamento de uma lâmpada fluorescente com reator eletromagnético (EMPRA)

O circuito de partida do motor de partida com a conexão de uma bobina eletromagnética é considerado tradicional, clássico. Devido à sua relativa simplicidade e baixo custo, permanece popular e continua a ser amplamente utilizado em esquemas de iluminação.

Depois de fornecer a rede elétrica à lâmpada, a tensão é fornecida através da bobina de estrangulamento e dos filamentos de tungstênio para eletrodos de partida… É projetado na forma de uma lâmpada de descarga de gás com um tamanho pequeno.

A tensão de rede aplicada a seus eletrodos causa uma descarga de brilho entre eles, formando um brilho de gás inerte e aquecendo seu ambiente. Perto de contato bimetálico percebê-lo, dobrar. muda de forma e fecha o espaço entre os eletrodos.

Um circuito fechado é formado no circuito do circuito elétrico e uma corrente começa a fluir por ele, aquecendo os filamentos da lâmpada fluorescente. Uma emissão termiônica é formada em torno deles. Ao mesmo tempo, o vapor de mercúrio dentro do frasco é aquecido.

A corrente elétrica resultante reduz a tensão aplicada da rede aos eletrodos do starter em cerca de metade. O raio entre eles diminui e a temperatura cai. A placa bimetálica reduz sua flexão desconectando o circuito entre os eletrodos, a corrente através deles é interrompida e um EMF de auto-indução é criado dentro da bobina. Ele cria imediatamente uma descarga de curta duração no circuito a ele conectado: entre os filamentos de uma lâmpada fluorescente.

Seu valor atinge vários quilovolts. É o suficiente para criar o decaimento de um meio de gás inerte com vapor de mercúrio aquecido e filamentos aquecidos para um estado de radiação termiônica. Um arco elétrico ocorre entre as extremidades da lâmpada, que é a fonte de luz.

Ao mesmo tempo, a tensão nos contatos do starter não é suficiente para destruir sua camada inerte e fechar novamente os eletrodos da placa bimetálica. Eles permanecem abertos. O iniciador não participa do esquema de trabalho posterior.

Depois de iniciar o brilho, a corrente no circuito deve ser limitada. Caso contrário, os elementos do circuito podem queimar. Esta função também é atribuída a acelerador… A sua resistência indutiva limita o aumento da corrente e evita danos na lâmpada.

Diagramas de conexão de reatores eletromagnéticos

Com base no princípio acima de operação de lâmpadas fluorescentes, vários esquemas de conexão são criados para eles por meio de um dispositivo de controle.

O mais simples é ligar o afogador e o motor de partida para uma lâmpada.

Neste método, uma resistência indutiva adicional aparece no circuito de alimentação. Para reduzir as perdas de potência reativa de sua ação, é utilizada a compensação devido à inclusão de um capacitor na entrada do circuito, deslocando o ângulo do vetor de corrente na direção oposta.

Se a potência da bobina permite que ela seja usada para operar várias lâmpadas fluorescentes, estas são reunidas em circuitos em série, e starters separados são usados ​​para iniciar cada uma.

Quando é necessário compensar o efeito da resistência indutiva, utiliza-se a mesma técnica anterior: liga-se um condensador de compensação.

Em vez de uma bobina, pode-se usar um autotransformador no circuito, que possui a mesma resistência indutiva e permite ajustar o valor da tensão de saída. A compensação das perdas de potência ativa do componente reativo é feita através da conexão de um capacitor.

Autotransformador pode ser usado para iluminação com várias lâmpadas ligadas em série.

Ao mesmo tempo, é importante criar uma reserva de energia para garantir uma operação confiável.

Desvantagens do uso de reatores eletromagnéticos

As dimensões do acelerador exigem a criação de um alojamento separado para o dispositivo de controle, que ocupa um determinado espaço. Ao mesmo tempo, emite, embora pequeno, ruído externo.

O design inicial não é confiável. Periodicamente, as lâmpadas se apagam devido a mau funcionamento. Se o motor de partida falhar, ocorre uma falsa partida quando vários flashes podem ser observados visualmente antes que uma queima contínua comece. Esse fenômeno afeta a vida útil dos fios.

Os reatores eletromagnéticos criam perdas de energia relativamente altas e reduzem a eficiência.

Multiplicadores de tensão em circuitos para acionamento de lâmpadas fluorescentes

Este esquema é frequentemente encontrado em projetos amadores e não é usado em projetos industriais, embora não exija uma base complexa de elementos, seja fácil de fabricar e seja eficiente.

O princípio de seu funcionamento consiste em aumentar gradualmente a tensão de alimentação da rede para valores significativamente maiores, causando a destruição do isolamento de um meio de gás inerte com vapor de mercúrio sem aquecê-lo e garantindo a radiação termiônica dos fios.

Essa conexão permite o uso de lâmpadas uniformes com filamentos queimados. Para fazer isso, em seu circuito, as lâmpadas são simplesmente desviadas com jumpers externos em ambos os lados.

Esses circuitos apresentam um risco aumentado de choque elétrico para uma pessoa. Sua fonte é a tensão de saída do multiplicador, que pode ser aumentada para quilovolts e mais.

Não recomendamos o uso desta tabela e a estamos publicando para esclarecer o perigo dos riscos que ela representa. Chamamos a atenção para este assunto de propósito: não use este método sozinho e avise seus colegas sobre esta grande desvantagem.

reatores eletrônicos

Características da operação de uma lâmpada fluorescente com reator eletrônico (ECG)

Todas as leis físicas que surgem dentro de um frasco de vidro com gás inerte e vapor de mercúrio para formar uma descarga de arco e brilho permanecem inalteradas no projeto de lâmpadas controladas por reatores eletrônicos.

Portanto, os algoritmos para a operação de reatores eletrônicos permanecem os mesmos de seus equivalentes eletromagnéticos. Acontece que a antiga base do elemento foi substituída por uma moderna.

Isso garante não apenas a alta confiabilidade do dispositivo de controle, mas também suas pequenas dimensões, o que permite que ele seja instalado em qualquer local adequado, mesmo dentro da base de uma lâmpada E27 convencional desenvolvida pela Edison para lâmpadas incandescentes.

De acordo com esse princípio, pequenas lâmpadas economizadoras de energia com um tubo fluorescente de formato torcido complexo, que não excedem o tamanho das lâmpadas incandescentes, funcionam e são projetadas para serem conectadas à rede 220 por meio de soquetes antigos.

Na maioria dos casos, para eletricistas que trabalham com lâmpadas fluorescentes, basta imaginar um diagrama de ligação simples feito com grande simplificação a partir de alguns componentes.

Do bloco eletrônico para reatores eletrônicos funcionarem existem:

• circuito de entrada conectado a uma fonte de alimentação de 220 volts;

• dois circuitos de saída #1 e #2 conectados aos respectivos threads.

Normalmente, a unidade eletrônica é fabricada com alto grau de confiabilidade e longa vida útil. Na prática, as lâmpadas economizadoras de energia geralmente soltam o corpo da lâmpada durante a operação por vários motivos. O gás inerte e o vapor de mercúrio saem imediatamente. Essa lâmpada não acenderá mais e sua unidade eletrônica permanecerá em boas condições.

Pode ser reutilizado conectando-se a um frasco de capacidade adequada. Por esta:

• a base da lâmpada é cuidadosamente desmontada;

• a unidade eletrônica de ECG é removida dela;

• marque um par de fios usados ​​no circuito de força;

• marque os fios dos circuitos de saída no filamento.

Depois disso, resta apenas reconectar o circuito da unidade eletrônica a um frasco de trabalho completo. Ela vai continuar trabalhando.

Dispositivo de lastro eletromagnético

Estruturalmente, o bloco eletrônico consiste em várias partes:

• um filtro que remove e bloqueia as interferências eletromagnéticas provenientes da alimentação do circuito ou criadas pela unidade eletrônica durante a operação;

• retificador de oscilações senoidais;

• circuitos de correção de energia;

• filtro de suavização;

• inversor;

• reator eletrônico (um análogo de um estrangulamento).

O circuito elétrico do inversor funciona em poderosos transistores de efeito de campo e é criado de acordo com um dos princípios típicos: um circuito de ponte ou meia ponte para sua inclusão.

No primeiro caso, quatro chaves operam em cada braço da ponte. Esses inversores são projetados para converter alta potência em sistemas de iluminação em centenas de watts. Um circuito de meia ponte contém apenas dois interruptores, tem menor eficiência e é usado com mais frequência.

Ambos os circuitos são controlados por uma unidade eletrônica especial — microdar.

Como funcionam os reatores eletrônicos

Para garantir a luminescência confiável da lâmpada fluorescente, os algoritmos de ECG são divididos em 3 estágios tecnológicos:

1. preparatório, relacionado ao aquecimento inicial dos eletrodos para aumentar a radiação termiônica;

2. ignição do arco pela aplicação de um pulso de alta tensão;

3. Garantindo uma descarga de arco estável.

Essa tecnologia permite ligar rapidamente a lâmpada mesmo em temperaturas negativas, proporciona uma partida suave e a saída da tensão mínima necessária entre os filamentos para uma boa iluminação do arco.

Um dos diagramas esquemáticos simples para conectar um reator eletrônico a uma lâmpada fluorescente é mostrado abaixo.

Uma ponte de diodos na entrada retifica a tensão AC. Suas ondas são suavizadas pelo capacitor C2.Um inversor push-pull conectado em um circuito meia-ponte funciona depois dele.

Inclui 2 transistores n-p-n que criam oscilações de alta frequência que são alimentadas com sinais de controle em antifase aos enrolamentos W1 e W2 do transformador toroidal de alta frequência L1 de três enrolamentos. Sua bobina restante W3 fornece uma alta tensão ressonante ao tubo fluorescente.

Assim, ao ligar a energia antes de acender a lâmpada, uma corrente máxima é criada no circuito ressonante, o que garante o aquecimento de ambos os filamentos.

Um capacitor é conectado em paralelo com a lâmpada. Uma grande tensão ressonante é criada em suas placas. Ele dispara um arco elétrico em um ambiente de gás inerte. Sob sua ação, as placas do capacitor são curto-circuitadas e a ressonância de tensão é interrompida.

No entanto, a lâmpada não para de queimar. Ele continua a trabalhar automaticamente devido à parte restante da energia aplicada. A resistência indutiva do conversor regula a corrente que passa pela lâmpada, mantendo-a na faixa ideal.

Veja também: Circuitos de comutação para lâmpadas de descarga de gás