Вопрос 6. Начертите стартерную схему включения люминесцентной лампы и объясните её работу.

ОТВЕТ:

Основными элементами схемы наряду с ЛЛ являются балластный дроссель ДрБ, включённый последовательно с электродами ЛЛ, и так называемый стартер Ст тлеющего разряда..

Стартер представляет собой небольшое термоионное реле, созданное на основе неоновой лампы. Основными частями стартера являются колба, заполненная неоном, цоколь, контакты для подвода напряжения и два электрода. Один электрод неподвижный, а второй – подвижный биметаллический из двух спаянных металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения (иногда снабжается крючком). В холодном состоянии электроды между собой не соединены.

После подачи на контакты стартера напряжения сети в нём возникает разряд в атмосфере неона, так как напряжение зажигания стартера U_ЗСТ меньше напряжения сети. Разрядный промежуток имеет некоторое сопротивление и разряд в стартере сопровождается выделением тепла. При этом биметаллический электрод разогревается, начинает изгибаться и через некоторое время приходит в соприкосновение с другим электродом. Возникает цепь с нулевым сопротивлением и выделение тепла прекращается. Через некоторое время t_КОН, называемое «временем контактирования», биметаллический электрод остынет и электроды стартера разомкнуться. Таким образом, стартер характеризуется двумя параметрами: U_ЗСТ и t_КОН.

Зажигание ЛЛ в стартерной схеме происходит следующим образом:

После включения схемы в сеть переменного напряжения, оно будет приложено, как к ЛЛ, так и к стартеру. Разряд в ЛЛ не возникнет, так как напряжение зажигания лампы U_ЗЛЛ больше напряжения сети. Зато зажжётся разряд в стартере: U_ЗСТ < U_С . По цепи «сеть – дроссель –электроды ЛЛ – стартер» начнёт протекать ток (около 0,1 А), разогревающий электроды ЛЛ. Через некоторое время (2…5 с), биметаллический электрод стартера, разогревшись, замкнётся с неподвижным электродом – начнётся второй этап. Длительность этого этапа равна времени контактирования электродов стартера (0,2…0,8 с). При этом напряжении на ЛЛ близко к нулю, а ток через его электроды заметно возрастает (до 1 А), так как сопротивление цепи минимально. Этот ток интенсивно разогревает электроды ЛЛ (до 800…1000 °С), готовя её к пуску.

По окончании времени контактирования электроды стартера разомкнутся – начнётся третий этап. Произойдёт разрыв цепи с индуктивностью (её роль исполняет балластный дроссель). По второму закону коммутации ток в такой цепи мгновенно измениться не может, но возникнет всплеск (импульс) напряжения в несколько раз превышающий сетевое. Благодаря этому всплеску тлеющий разряд в ЛЛ, возникший в результате интенсивного прогрева электродов, перейдёт в дуговой – лампа зажжётся. Ток через ЛЛ существенно возрастёт, что вызовет рост падения напряжения на дросселе и напряжение на ЛЛ снизится до рабочего (около 50 % сетевого). Это напряжение U_РАБ меньше U_ЗСТ, разряд в стартере погаснет, и он в дальнейшем не будет оказывать влияния на работу схемы. Для правильной работы схемы важно, чтобы выполнялось соотношение между напряжениями: U_ЗЛЛ > U_С >U_ЗСТ >U_РАБ.

Общая длительность пуска зависит от типа стартера и составляет 5..10 с.

Стартер в схеме необходим для автоматического замыкания и последующего размыкания цепи. В случае его отсутствия или неисправности то же самое можно сделать, используя обычную кнопку с самовозвратом.

Дроссель в этой схеме выполнят следующие функции:

1. Является балластным сопротивлением, т.е. стабилизирует ток ЛЛ. При этом

потери в дросселе составляют около 20 % мощности ЛЛ.

2. Обеспечивает всплеск напряжения на лампе в момент её зажигания.

3. Обеспечивает уменьшение радиопомех (высокочастотных колебаний), источником которых является ЛЛ из-за постоянного перезажигания в ней разряда. Радиопомехи распространяются в эфире и по сетевым проводам. Уменьшение радиопомех достигается симметрированием дросселя, то есть делением его на две части. Индуктивность в каждом из сетевых проводов для высокочастотных колебаний является большим сопротивлением (Х_L = wL). Кроме того, две полуобмотки дросселя образуют взаимную ёмкость, закорачивая высокочастотные колебания, для которых является сопротивлением близким к нулю (Х_С = 1/wС).

Конденсатор С₁ (0,004…0,01 мкФ):

– уменьшает радиопомехи, создаваемые стартером;

– облегчает размыкание контактов стартера, снижает вероятность их приваривания;

– увеличивает длительность импульса напряжения, приложенного к ЛЛ при зажигании.

Конденсатор С₂ предназначен для повышения коэффициента мощности (поэтому схема называется компенсированной) не менее, чем до 0,85. При отсутствии этого конденсатора Cos φ схемы .равнялся бы 0,5 (при ЛЛ 36…80 Вт) или даже 0,25…0,35 (при ЛЛ 15 и 20 Вт).

Недостатком данной схемы является её невысокая надежность, объясняемая нестабильностью параметров стартера: