Д ля підтримки і стабілізації процесу розряду послідовно з люмінесцентною лампою включається баластний опір в мережі змінного струму у вигляді дроселя або дроселя і конденсатора. Ці пристрої називають пускорегулирующими апаратами (ПРА).
Напруга мережі, при якому працює люмінесцентна лампа в сталому режимі, недостатньо для її запалювання. Для освіти газового розряду, т. Е. Пробою газового простору, необхідно підвищити емісію електронів шляхом їх попереднього розігріву або подачі на електроди імпульсу підвищеної напруги. Те й інше забезпечується за допомогою стартера, включеного паралельно лампі.
Схема включення люмінесцентної лампи: а - з індуктивним баластом, б - з індуктивно-ємнісним баластом.
Розглянемо як відбувається процес запалювання люмінесцентної лампи.
Стартер являє собою мініатюрну лампочку тліючого розряду з неоновим наповненням, що має два біметалевих електрода, які в нормальному положенні розімкнуті.
При подачі напруги в стартері виникає розряд і біметалічні електроди, згинаючись, замикаються накоротко. Після їх замикання струм в ланцюзі стартера і електродів, обмежений тільки опором дроселя, зростає до двухтрехкратного значення робочого струму лампи і відбувається швидкий розігрів електродів люмінесцентної лампи. В цей же час біметалічні електроди стартера, остигаючи, розмикають його ланцюг.
У момент розриву ланцюга стартером в дроселі виникає імпульс підвищеної напруги, внаслідок якого відбуваються розряд в газовому середовищі люмінесцентної лампи і її запалювання. Після того як лампа запалилася, напруга на ній складає близько половини мережевого. Така напруга буде і на стартері, однак цього виявляється недостатньо для його повторного замикання. Тому при палаючої лампі стартер розімкнути і в роботі схеми участі не бере.
Однолампових стартерная схема включення люмінесцентної лампи: Л - люмінесцентна лампа, Д - дросель, Ст - стартер, С1 - С3 - конденсатори.
Конденсатор, включений паралельно стартеру, і конденсатори на вході схеми призначені для зниження рівня радіоперешкод. Конденсатор, включений паралельно стартеру, крім того, сприяє збільшенню терміну служби стартера і впливає на процес запалювання лампи, сприяючи значному зниженню імпульсу напруги в стартері (з 8000 -12 000 В до 600 - 1500 В) при одночасному збільшенні енергії імпульсу (за рахунок збільшення його тривалості).
Недоліком описаної стартерной схеми є низький cos фі, що не перевищує 0,5. Підвищення cos фі досягається або включенням конденсатора на вводі, або застосуванням індуктивно-ємнісний схеми. Однак і в цьому випадку cos фі 0,9 - 0,92 в результаті наявності вищих гармонійних складових у кривої струму, які визначаються специфікою газового розряду і пускорегулювальної апаратурою.
У дволампових світильниках компенсація реактивної потужності досягається при включенні однієї лампи з індуктивним, а інший з індуктивно-ємнісним баластом. В цьому випадку cos фі = 0,95. Крім того, така схема ПРА дозволяє згладити в значній мірі пульсації світлового потоку люмінесцених ламп.
Схема включення люмінесцентних ламп з ПРА з розщепленої фазою
Найбільшого поширення для включення люмінесцентних ламп потужністю 40 і 80 Вт отримала у нас дволамповий імпульсна схема стартерного запалювання з застосуванням баластних компенсованих пристроїв 2УБК-40/220 і 2УБК-80/220, що працюють за схемою «розщепленої фази». Вони являють собою комплектні електричні апарати з дроселями, конденсаторами і розрядними опорами.
Послідовно з однією з ламп включається тільки дросель-індуктивний опір, що створює відставання струму по фазі від прикладеної напруги. Послідовно з другої лампою, крім дроселя, включається конденсатор, ємнісний опір якого більше індуктивного опору дроселя приблизно в 2 рази, що створює випередження струму, в результаті чого сумарний коефіцієнт потужності комплекту виходить близько 0,9 -0,95.
Крім того, включення послідовно з дроселем однієї з двох ламп спеціально підібраного конденсатора забезпечує таке зрушення фаз між струмами першої і другої ламп, при якому глибина коливань сумарного світлового потоку двох ламп буде істотно зменшена.
Для збільшення струму підігріву електродів послідовно з ємністю включається компенсує котушка, яка відключається стартером.
Монтажна схема включення дволамповий стартерного апарату 2УБК: Л - люмінесцентна лампа, Ст-стартер, С - конденсатор, r - розрядний опір. Корпус ПРА 2УБК показаний пунктиром.
Бесстартерние схеми включення люмінесцентних ламп
Недоліки стартерних схем включення (значний шум, створюваний ПРА при роботі, возгораемость при аварійних режимах і ін.), А також низька якість випущених стартерів привели до наполегливих пошуків бесстартерних економічно доцільних раціональних ПРА з тим, щоб в першу чергу застосувати їх в установках, де досить прості і дешеві.
Для надійної роботи бесстартерних схем яких рекомендується застосовувати лампи з нанесеною на колби токопроводящей смугою.
Найбільшого поширення набули трансформаторні схеми швидкого пуску люмінесцентних ламп в яких в якості баластного опору використовується дросель, а попередній підігрів катодів здійснюється накальную трансформатором або автотрансформатором .
Бесстартерние однолампових і дволамповий схеми включення люмінесцентних ламп: Л - люмінесцентна лампа, Д - дросель, НТ - накальний трансформатор
В даний час розрахунками встановлено, що стартерні схеми для внутрішнього освітлення більш економічні, і тому вони мають переважне поширення. У стартерних схемах втрати енергії становлять приблизно 20 - 25%, в бесстартерних - 35%
Останнім часом схеми включення люмінесцентних ламп з електромагнітними ПРА поступово витісняються схемами з більш функціональними і економічними електронними пускорегулирующими апаратами (ЕПРА).
При розрахунку мереж освітлення з люмінесцентними лампами, то необхідно враховувати, що навіть при компенсованих схемах без пускорегулирующих пристроїв не можна повністю знищити зрушення фаз. Тому необхідно при визначенні розрахункового струму мереж з люмінесцентними лампами приймати для схем з компенсацією реактивної потужності косинус фі = 0,9, а при відсутності конденсаторів в схемах косинус фі = 0,5. Крім того, необхідно врахувати втрати потужності в пускорегулирующей апаратурі.
При виборі перетинів проводів чотирьох провідних мереж з люмінесцентними лампами слід враховувати деякі особливості таких мереж. Справа в тому, що нелінійність вольтамперной характеристики люмінесцентних ламп, а також наявність в їх цілі котушки індуктивності зі сталевим сердечником і конденсаторів виливають несінусопдалькость кривої струму і внаслідок цього поява вищих гармонік, які змінюють струм нульового проводу навіть при рівномірному навантаженні фаз.
Струм в нульовому проводі може досягати значень, близьких до току в фазному дроті 85-87% від I ф. Звідси випливає необхідність вибирати переріз нульового проводу в чотирьох провідних мережах люмінесцентного освітлення рівним перетину фазних проводів, а при прокладці проводів в трубах допустиму струмовий навантаження треба приймати як для чотирьох проводів в одній трубі.
