Электронный пускорегулирующий аппарат

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)

Дешёвый вариант электронного подключения

Электро́нный пу́скорегули́рующий аппара́т (ЭПРА) — электронное устройство, осуществляющее пуск и поддержание рабочего режима газоразрядных осветительных ламп.

Схема пускорегулирующего аппарата (ПРА): A — люминесцентная лампа; B — сеть переменного тока (~220 вольт); C — стартёр; D — ключ — би-металлический термостат; E — конденсатор; F — нити накала катодов; G — дроссель

Недостатками классического пускорегулирующего аппарата (ПРА) люминесцентных ламп являются:

• громоздкий шумный дроссель с ненадёжным стартером);
• мерцание с частотой сети ( эффект стробирования);
• вышедший из строя стартер вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала.
• довольно высокие потери (низкий КПД)

В связи с наличием недостатков классического ПРА, применяемого для включения газоразрядных ламп, начались разработки альтернативного пускорегулирующего устройства на полупроводниковых элементах. Первые ЭПРА появились в 1980-х, а широкое их применение началось в 90-е годы.

Помимо отсутствия перечисленных выше недостатков классических пускорегулирующих аппаратов, ЭПРА обладают рядом преимуществ — стабильность освещения в широком диапазоне питающих напряжений, увеличение срока службы ламп (путём обеспечения стабильного «тёплого» старта) и возможность плавного регулирования их яркости (как дополнительная опция) при помощи внешнего регулятора. Коэффициент мощности даже без корректора намного выше, чем у стартерно-дроссельной схемы; с корректором мощности же ЭПРА по этому параметру сравниваются с резистивной нагрузкой с КМ стремящимся к 1.

Устройство ЭПРА

Мостовая схема инвертора

Полумостовая схема инвертора

Типичный ЭПРА состоит из следующих блоков:

1. Фильтр электромагнитных помех — отфильтровывает как входящие в ЭПРА из сети помехи, так и проникающие из ЭПРА в электросеть.
2. Выпрямитель.
3. Схема коррекции коэффициента мощности (опционально).
4. Фильтр постоянного тока
5. Инвертор.
6. Балласт (дроссель).

Инвертор может оснащаться устройством плавного регулирования яркости, требующим использования внешнего светорегулятора, специально предназначенного для управления электронным балластом.

Схема ЭПРА может быть мостовой и полумостовой. Первая имеет вдвое большее количество ключевых элементов (как правило это мощные полевые транзисторы) и используется при больших мощностях ламп (сотни Ватт). Вторая схема применяется намного чаще и, хотя она имеет более низкий КПД по сравнению с мостовой, использование специальных микросхем-драйверов, управляющих ключевыми элементами ЭПРА (например, марки ICB1FL02G) в значительной степени компенсирует этот недостаток. Нужно отметить, что указанные микросхемы применяются и в мощных ЭПРА.

Качественные ЭПРА, помимо перечисленных выше элементов, содержат встроенную защиту от перепадов напряжения сети, импульсных помех и запуска в отсутствие лампы. Линейка продукции включает в себя: стандартные , аналоговые (1-10В) и цифровые (DALI) ЭПРА. Возможности энергосбережения с управляемыми ЭПРА до 85% по сравнению с традициональными ПРА.

Работа ЭПРА

Запуск лампы с ЭПРА.

Работа ЭПРА делится на три фазы:

1. Предварительный разогрев электродов лампы. Делает запуск лампы мгновенным, мягким (продлевает срок службы лампы) и возможным при низких температурах окружающей среды.
2. Поджиг — ЭПРА генерирует импульс высокого (до 1,6 кВ) напряжения, вызывающего пробой газа, наполняющего колбу лампы.
3. Горение — на электродах лампы поддерживается небольшое напряжение, достаточное для поддержания её горения.

Принципиальная схема ЭПРА

Схема ЭПРА для люминесцентной лампы чаще представляет собой двухтактный полумостовой преобразователь напряжения (реже встречается мостовая схема). В начале напряжение сети выпрямляется 2-полупериодным диодным мостом до постоянного напряжения 300...310 вольт. Далее двухтактный полумостовой инвертор на двух n-p-n-транзисторах, преобразует постоянное напряжение с диодного моста в высокочастотное напряжение. Нагрузкой преобразователя является тороидальный трансформатор с тремя обмотками, две из которых являются управляющим элементом, противофазно открывающим транзисторные ключи, а третья — рабочей, подающей переменное резонансное напряжение на люминесцентную лампу (напряжение, подаваемое на лампу, значительно превышает напряжение питающей сети). Следовательно, перед зажиганием люминесцентной лампы максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе, включённом параллельно лампе, зажигает её. Зажжённая лампа резко уменьшает своё сопротивление, закорачивая конденсатор — резонанс напряжений в цепи прекращается, однако уже зажженная лампа продолжает светиться. Преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя частоты с момента запуска, ограничивая своей индуктивностью ток в зажжённой лампе. Весь процесс зажигания длится меньше 1 с.

Фото

• 

  Электронный пускорегулирующий аппарат

• 

  Современный ЭПРА Helvar 2x58W

• 

  Низкокачественный ЭПРА

• 

  ЭПРА и различные компактные люминесцентные лампы

См. также

• Термоэлектронная эмиссия
• Люминесцентная лампа
• Лампа накаливания

Примечания

Литература

Краснопольский А. Е. Пускорегулирующие аппараты для газоразрядных ламп. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 207 с.

Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник /В. В. Бачурин, В. Я. Ваксенбург, В. П. Дьяконов и др. — М.: Радио и связь, 1994. — 207 с.

Ссылки

• Обзор преимуществ использования ЭПРА
• Обзор ЭПРА на сайте www.gaw.ru