Для чего нужен стартер и дроссель в схемах включения люминесцентных ламп

Для чего нужен стартер и дроссель в схемах включения люминесцентных ламп

Основными элементами схемы включения люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА являются дроссель и стартер. Стартер это миниатюрная неоновая лампа, один или оба электрода которой выполнены из биметалла. При возникновении тлеющего разряда внутри стартера биметаллический электрод нагревается и, затем изгибаясь, накоротко смыкается со вторым электродом.

После подачи напряжения на схему ток через люминесцентную лампу не течет, так как газовый промежуток внутри лампы это изолятор, и для пробоя его нужно напряжение, превышающее напряжение питающей сети. Поэтому загорается только лампочка стартера, напряжение зажигания которой ниже сетевого. Ток величиной 20 – 50 мА течет по дросселю, электродам люминесцентной лампы, неоновой лампе стартера.

Стартер состоит стеклянного баллона, наполненного инертным газом. В баллон впаяны металлический неподвижный и биметаллический электроды, имеющие выводы, проходящие через цоколи. Баллон заключен в металлический или пластмассовый корпус с отверстием в верхней части.

Схема устройства стартера тлеющего разряда: 1 — выводы, 2 – металлический подвижный электрод, 3 — стеклянный баллон, 4 — биметаллический электрод, 6 — цоколь

Стартеры для включения люминесцентных ламп в сеть выпускаются на напряжение 110 и 220 В.

Под воздействием тока электроды стартера разогреваются и замыкаются. После замыкания по цепи течет ток, превышающий в 1,5 раза номинальный ток лампы. Величина этого тока ограничена в основном сопротивлением дросселя, так как электроды стартера замкнуты, а электроды ламп имеют незначительное сопротивление.

Элементы схемы с дросселем и стартером: 1 – зажимы сетевого напряжения; 2 – дроссель; 3, 5 – катоды лампы, 4 – трубка, 6, 7 – электроды стартера, 8 – стартер.

За 1 – 2 с электроды лампы разогреваются до 800 – 900 °С, вследствие этого увеличивается электронная эмиссия и облегчается пробой газового промежутка. Электроды стартера остывают, так как разряда в нем нет.

При остывании стартера электроды возвращаются в исходное состояние и разрывают цепь. В момент разрыва цепи стартером возникает э. д. с. самоиндукции в дросселе, величина которой пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения тока в момент разрыва цепи. Образовавшееся за счет э. д. с. самоиндукции повышенное напряжение (700 – 1000 В) импульсом прикладывается к лампе, подготовленной к зажиганию (электроды разогреты). Происходит пробой, и лампа начинает светиться.

К стартеру, который включен параллельно лампе, прикладывается приблизительно половина напряжения сети. Этой величины недостаточно для пробоя неоновой лампочки, поэтому она больше не зажигается. Весь период зажигания длится меньше 10 с.

Рассмотрение процесса зажигания лампы позволяет уточнить назначение основных элементов схемы.

Стартер выполняет две важные функции:

1) замыкает накоротко цепь для того, чтобы повышенным током разогреть электроды лампы и облегчить зажигание,

2) разрывает после разогрева электродов лампы электрическую цепь и тем самым вызывает импульс повышенного напряжения, обеспечивающего пробой газового промежутка.

Дроссель выполняет три функции:

1) ограничивает ток при замыкании электродов стартера,

2) генерирует импульс напряжения для пробоя лампы за счет э. д. с. самоиндукции в момент размыкания электродов стартера,

3) стабилизирует горение дугового разряда после зажигания.

Схема импульсного зажигания люминесцентной лампы в работе:

Устройство и принцип работы стартера для люминесцентных ламп

Стартер, предназначенный для люминесцентных ламп, представляет собой пусковое устройство. Без него срок службы таких источников света значительно сократится. Также этот элемент при подаче тока первым начинает работу, его задачи: замыкание/размыкание цепи, а также обеспечение нагрева катода лампы.

  1. Коснтрукция стартера
  2. Разновидности изделия
  3. Принцип работы
  4. Использование конденсатора
  5. Схема устройства
  6. Обзор производителей и продукции

Устройство и область применения

Конструкция стартера (код по ОКПД 31.50.42.190) довольно проста: компактная колба (баллон), изготовленная из стекла и заполненная инертным газом (чаще это неон); металлический или пластиковый корпус; два электрода (один из которых биметаллический).

По сути, данный элемент представляет собой лампу тлеющего разряда. Для нормальной работы люминесцентных ламп необходимо выбрать еще и пускорегулирующий аппарат. Схема, по которой предусматривается электронный тип балласта (ЭПРА), обычно не включает в себя стартер.

Схема люменесцентного светильника

Соответственно, основное направление применения данного элемента по коду ОКПД 31.50.42.190 – обеспечение приемлемых условий работы газоразрядных ламп с ЭмПРА. Задействуют пусковое устройство как при одиночном, так и при последовательном подключении. При этом допускается использовать в качестве источника питания сети 220/240 В и 110/130 В.

Описание принципа работы

Стартер, используемый для зажигания люминесцентных ламп, характеризуется более низким напряжением, чем в электросети. При этом напряжение пускового устройства превышает аналогичный рабочий параметр источника света. Когда говорится, что стартер газоразрядных ламп вводится в работу первым, имеется в виду, что при подключении к сети питания все напряжение прикладывается именно к данному элементу, в частности, к его электродам.

Результатом данного процесса является тлеющий разряд, посредством его тока осуществляется прогрев электрода пускового устройства, а именно, с биметаллической пластиной. Это приводит к его изгибанию, что, в свою очередь, обеспечивает замыкание цепи. Затем ток проходит дальше: через дроссель и люминесцентную лампу. Схема предполагает последовательное соединение двух названных элементов, а стартер подключен параллельно к источнику света.

Читайте также:  Разводка проводов в щитке

Далее, описывается принцип работы люминесцентных ламп: катод под действием проходящего по цепи тока прогревается, продолжительность этого процесса определяется тем, как долго электроды пускового устройства будут находиться в замкнутом положении; зажигание источника света выполняется под воздействием дросселя, в котором на момент размыкания контактов стартера возник высоковольтный импульс.

Классификация пускового устройства осуществляется на основании различий в уровнях мощности ламп:

  • от 4 до 22 Вт; от 4 до 65 Вт; от 4 до 80 Вт;
  • 18-22 Вт, 18-65 Вт;
  • 30-65 Вт;
  • 70-125 Вт;
  • от 80 до 140 Вт.

Тип используемого стартера определяется мощностью люминесцентных ламп и особенностями схемы. Существует большое количество разнотипных пусковых устройств. Например, исполнение SТ 111 (маркировка 220V 4-80W) применяется в схеме, которая предполагает использование ламп мощностью 4-80 Вт и напряжением 220 В. А вариант ST151 применяется при подключении к сети 110/127 В (маркировка 127V 4-22W).

Зажигание пускового аппарата

Процесс испускания свечения начинается при условии, что катод источника света подогрет до нужного состояния. Кроме того, важно, чтобы уровень приложенного к катоду тока при возвратном движении биметаллической пластины стартера был высоким, так как, в противном случае, в дросселе не возникнет высоковольтный импульс достаточной интенсивности. Если эти условия не выполнены, светильник не включится.

Принцип работы газоразрядных ламп предполагает автоматическое повторение начального этапа процесса включения (момент размыкания электродов стартера). Происходит это до того момента, пока светильник не начнет работать. Конечно, многочисленные попытки зажечь лампу сказываются на продолжительности ее работы.

Это одна из причин, объясняющих, почему электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) значительно превосходит электромагнитный аналог.

Целесообразность использования конденсатора

Схема предполагает необходимость последовательного соединения дросселя и лампы, а стартер подключается к источнику света параллельно. Дополнительно к тому, пусковое устройство параллельно соединено с конденсатором.

Схема подключения газоразрядных лампочек:

На рисунке стартер обозначен как Ст, рассматриваемый конденсатор – С1, лампа – Л, дроссель – Д. Данный вариант не подходит для ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат). Задача конденсатора С1 заключается в снижении уровня помех в процессе замыкания/размыкания контактов пускового элемента.

Схема устройства стартера

Строение данного прибора несложное:

На рисунке показана схема работы стартеров. Основные элементы: 1 – контакты, 2 – неподвижный электрод, 3 – стеклянная колба, 4 – подвижный электрод с биметаллической пластиной, 5 – цоколь неоновой лампы.

Как долго служит стартер?

В теории считается, что продолжительность работы стартеров эквивалентна сроку функционирования лампы. Со временем интенсивность напряжения тлеющего разряда внутри неоновой колбы заметно снижается.

Нередко при этом электроды пускового устройства замыкаются, когда лампа находится во включенном состоянии. Это еще одна причина, объясняющая, почему электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) лучше, чем ЭмПРА.

Обзор производителей

Многие известные марки, под которыми выпускается разнотипная светотехническая продукция (светильник, лампа и прочее), занимаются производством и стартеров (код по ОКПД 31.50.42.190).

Импортных комплектующих — лампы, дросселя, стартера и конденсатора

Одни из наиболее надежных производителей: Philips, Osram, Sylvania, General Electric. Их стоимость несколько выше, но зато светильник с газоразрядным осветительным элементом будут функционировать более эффективно.

Таким образом, если планируется подключение люминесцентного источника света посредством ЭмПРА, а не ЭПРА, тогда нужно подобрать пусковое устройство хорошего качества, так как от этого будет зависеть продолжительность работы лампы.

Схема подключения предусматривает также установку конденсатора, посредством которого частично сглаживаются возникающие во время функционирования помехи. Если со временем отмечаются некоторые проблемы при эксплуатации светильника с газоразрядной лампочкой, стартер необходимо сразу заменить, так как несвоевременное замыкание и размыкание контактов приближает окончание службы осветительного элемента.

Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах?

Стартер для люминесцентных ламп является одним из основных элементов лампочек дневного света. Зачем он нужен? Замыкание и размыкание электрической цепи – вот основная его функция. Кроме него в состав лампы входит дроссель, являющийся одновременно трансформатором и стабилизатором. Он нужен для ограничения тока в светильнике и защищает оборудование от перегрева и скачков напряжения.

  1. Принцип работы стартера
  2. Срок службы, ремонт и замена
  3. Освещение не включается: причины

Принцип работы стартера

Стартер является малогабаритной газоразрядной лампой, работа которой основана на принципе тлеющего разряда. Устройство стартера представляет собой стеклянную колбу с двумя электродами, заполненную неоном или гелием. Для защиты колба помещена в корпус из металла или прочного пластика. Электроды изготавливаются из биметаллических пластин. У разных производителей их конструкция может отличаться.

Для сглаживания момента замыкания и размыкания контактов в цепи дополнительно устанавливают конденсатор. Одновременно он является дугогасительным устройством. Возникающая в момент включения дуга может привести к свариванию контактов. Это может стать причиной преждевременного выхода из строя и существенно снизить срок эксплуатации.

Зная, для чего нужен стартер, легко разобраться в принципе его работы.

В начальный момент электроды имеют разомкнутое состояние. При подключении к сети в устройстве возникает разряд, величина тока которого лежит в диапазоне от 20 до 50 мА. Он разогревает биметаллические электроды, вследствие нагрева происходит изгиб электродов стартера, после чего электрическая цепь замыкается. При перемещении электрического тока по замкнутой цепи происходит разогрев дросселя и катодов люминесцентной лампы.

Читайте также:  Защитное заземление это

При отсутствии тлеющего разряда электроды из биметалла остывают. Это ведет к их разгибанию, разрыву электрической цепи и возникновению импульса высокого напряжения. Под его воздействием дроссель зажигает лампу. С увеличением свечения лампы все напряжение сети приходится на нее, поскольку стартер подключен параллельно лампе, недостаток напряжения питания оставляет электроды в разомкнутом положении.

  • тепловые;
  • тлеющего ряда (содержащие биметаллические электроды с упрощенной схемой) ;
  • полупроводниковые.

Напряжение стартера необходимо выбирать выше, чем в лампах, и ниже напряжения сети.

Срок службы, ремонт и замена

Длительная эксплуатация стартера вызывает снижение напряжения внутри него, что приводит к износу. Это отражается на работоспособности, лампа начинает мигать, а затем и вовсе прекращает запускаться. Это связано с тем, что при долгом использовании лампы уменьшается тлеющий заряд. Если появились признаки неисправности в виде моргающей лампочки, необходимо заменить неисправный элемент с целью предотвращения выхода из строя всего оборудования.

Кроме моргания может произойти износ дросселя от перегрева контактов и поломка люминесцентной лампы. Чтобы часто не менять непригодные для работы устройства, нужно приобретать качественные стартеры, хорошо зарекомендовавшие себя на рынке светотехники. Установка стабилизаторов напряжения также дает положительный эффект для повышения срока службы ламп.

Замена стартера делается следующим образом:

  • отключить лампу;
  • снять плафон;
  • выкрутить против часовой стрелки неисправную деталь;
  • новый стартер вставить в паз и повернуть по часовой стрелке до упора.

Внешний вид стартеров и маркировки

Чтобы правильно подобрать стартер, необходимо знать:

  • тип запуска лампочки;
  • производителя;
  • электрические характеристики.

Качественное оборудование выпускают фирмы Philips, Chilisin, Luxe, Osram. Дешевые модели стартеров быстро изнашиваются или приводят к такому действию, как разгерметизация колбы. В этом случае газы, которыми заполнена лампа, начинают испускать неприятный запах, все это еще и вредно для здоровья. Хороший производитель комплектует свою продукцию запасными частями и дает большой гарантийный срок, до 6 тысяч включений. В фирменных магазинах предлагают бесплатную замену. При обнаружении брака фирменные магазины бесплатно заменяют непригодную для работы деталь.

Фирма Philips считается лучшим производителем стартеров. Они изготовлены из высококачественных материалов. Например, для защиты от перегрева использован теплоустойчивый поликарбонат. Процент брака составляет 0,0001%. В моделях этой фирмы нет радиоактивных компонентов. Простой дизайн и обслуживание позволяют справиться с установкой и заменой оборудования даже неопытному человеку, нужно лишь следовать инструкции.

Пускатели этой фирмы производятся в Нидерландах. Модель S2 предназначена для низковольтных ламп с ограничением по мощности 4–22 Вт.

Более универсальной является модель S10. Ее можно применять для высоковольтных устройств без ограничения мощности.

Всем стандартам качества удовлетворяют стартеры отечественного производства фирмы Osram, имеющие огнестойкий корпус из макролона.

Прежде чем подбирать стартер того или иного производителя, необходимо обратить внимание на следующие характеристики:

  1. срок службы;
  2. температурный режим;
  3. тип конденсатора;
  4. номинальное напряжение.

Как выбрать подходящий стартер, зная рабочее напряжение? Маркировка отечественных приспособлений регламентирована ГОСТом. Первые две цифры указывают на мощность. Буква «С» – назначение устройства (стартер). Последние цифры определяют напряжение.

Пример: 90С-220. Расшифровывать данную надпись нужно следующим образом: стартер предназначен для ламп дневного света мощностью 90 ватт и рабочим напряжением 220 В.

Выбирая импортные пускатели, следует помнить, что они имеют другие стандарты маркировки. К примеру, обозначения S10, ST111 и FS-U указывают на то, что стартер можно применять в светильниках с мощностью, диапазон которой находится в пределах 4–80 Вт, напряжение сети должно составлять 220 В.

Освещение не включается: причины

Что делать, если не включается светильник:

  • Напряжение питания меньше 200 В. Стартер не может работать при таких характеристиках.
  • Износ стартера. Тлеющий разряд, дающий толчок для замыкания электродов, недостаточно велик в связи с амортизацией.
  • Недостаточно времени для нагрева катодов.

Решить проблему можно, если сделать замену на другую лампу, имеющую больший период замыкания контактов.

Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах

Стартеры для люминесцентных ламп

Зажигание свечения люминесцентных ламп, подключаемых к сети переменного тока с частотой 50 (60) Гц, осуществляется стартерами, установленными в системе электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры (ЭмПРА). Кроме стартера ЭмПРА содержит электромагнитный балласт (дроссель) и конденсатор.

Стартер для люминесцентных ламп представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу с тлеющим разрядом. Он состоит из стеклянной колбы, заполненной инертным газом (гелий-водород или неон). Внутри колбы размещаются два электрода. В случае несимметричной конструкции стартера один электрод устанавливается неподвижным, а второй — подвижным. Подвижный электрод изготавливается из биметалла. Большее распространение получила симметричная конструкция стартера, с двумя подвижными биметаллическими электродами.

Принцип работы стартера

Напряжение зажигания стартера должно быть ниже номинального напряжения питающей сети, но выше рабочего напряжения свечения люминесцентной лампы. При подключении схемы запуска к питающей сети, практически все ее напряжение будет приложено к разомкнутым электродам стартера. Под действием этого напряжения в стартере происходит тлеющий разряд . Незначительный ток тлеющего разряда, от 20 до 50 мА, разогревает биметаллические электроды. В результате нагревания они изгибаются, замыкают электрическую цепь, и тлеющий разряд внутри стартера прекращается. Электрический ток по замкнутой контактами стартера цепи, проходит через последовательно соединенные дроссель и катоды люминесцентной лампы, вызывая их подогревание.

Читайте также:  Для чего нужно реле напряжения

Величина тока предварительного подогревания катодов лампы, определяемая сопротивлением дросселя, в 1,5 — 2 раза превышает номинальный ток ее рабочего режима.

Время замкнутого состояния электродов стартера определяет длительность подогревания катодов лампы. В результате окончания тлеющего разряда стартера при замкнутых контактах, через определенное время происходит их остывание, разгибание и размыкание биметаллических электродов. Именно это разрывание электрической цепи приводит к возникновению импульса высокого напряжения дросселя, обладающего большой индуктивностью, и зажигает люминесцентную лампу.

Во время работы лампы, сила тока электрической цепи определяется номинальным рабочим током лампы, а падение напряжения питающей сети распределяется между дросселем и лампой на приблизительно равные части. Напряжение на стартере, подключенного параллельно лампе, становится недостаточным для образования тлеющего разряда, следовательно, электроды стартера остаются разомкнутыми в процессе свечения люминесцентной лампы.

Зажигание стартера

На устойчивость зажигания люминесцентной лампы существенное влияние оказывают продолжительность начального подогрева катодов и величина силы тока на них в момент размыкания электродов стартера. Недостаточная сила тока не вызывает в дросселе достаточной величины ЭДС электромагнитной индукции, необходимой для начала работы лампы. Поэтому, если первая попытка размыкания электродов стартера не приводит к зажиганию лампы, то этот процесс автоматически повторяется, пока лампа не засветится. Стандартное время зажигания лампы при электромагнитной системе запуска должно обеспечиваться за время до 10 секунд .

Конденсатор и его влияние на работу

Параллельно к стартеру подключается конденсатор, с емкостью от 0,003 до 0,1 мкФ. Его присутствие обусловлено необходимостью снижения амплитуды радиопомех, наблюдающихся в процессе замыкания и размыкания электродов стартера и лампы. Дополнительно, этот конденсатор снижает амплитуду и увеличивает длительность импульса напряжения, возникающего во время размыкания электродов. При отсутствии или обрыве стартерного конденсатора напряжение на катодах лампы во время размыкания быстро достигает нескольких киловольт, но длительность его воздействия уменьшается. Вероятность зажигания ламп в таких условиях резко уменьшается. Кроме того, подключение конденсатора к стартеру предотвращает сваривание его электродов , возникающее вследствие электрической дуги между ними в момент размыкания.

Конденсатор, компенсирующий индуктивные свойства дросселя, обеспечивает быстрое гашение искр.

Для полного исключения радиопомех, образующихся при зажигании люминесцентной лампы, рекомендуется параллельно лампе установить два, последовательно соединенных, конденсатора с емкостью 0,01 мкФ каждый, с заземлением средней точки.

Надежная работа стартерной системы зажигания лампы зависит от величины напряжения в электрической сети. При уменьшении напряжения возрастает время, затрачиваемое на нагревание биметаллических электродов. С уменьшением напряжения до значений ниже 80% от номинального, электроды стартера перестают контактировать и лампа не зажигается.

Срок службы и замена стартера

За время продолжительного срока службы стартера, напряжение образования тлеющего разряда внутри него снижается. При этом стартер может начать замыкать контакты электродов при работающей лампе, вызывая ее гашение. Размыкание электродов стартера, как положено, будет вызывать зажигание лампы. Таким образом, происходящий процесс приводит к миганию лампы. Если вовремя не произвести замену неисправного стартера, последствия такого процесса, кроме неприятных зрительных ощущений, приведут к порче лампы, перегреву и выходу из строя дросселя .

Широкий разброс длительности контактирования электродов стартеров зачастую не обеспечивает условий начального прогрева катодов ламп. Зажигание лампе, происходящее после нескольких попыток, снижает срок ее службы. Для снижения вероятности этих негативных явлений рекомендуется своевременно производить замену стартеров и их подбор в светильнике.

Стартер при изготовлении монтируется на диэлектрической панели с двумя контактными соединителями и помещается в пластмассовый или металлический корпус. В этом же корпусе размещается конденсатор небольшой емкости, подключенный параллельно контактам стартера.

Производители стартеров для люминесцентных ламп

Производителями разных стран и компаний выпускаются стартеры 20C-127, 80C-220, S10, S2, FS-2, FS-U, ST111, ST151. Зажигание ламп, подключаемых к сети переменного тока по одиночной или параллельной схеме производится при помощи стартеров, предназначенных для подключения мощных (от 4 до 80 Вт) ламп с напряжением 220 — 240 В (80С-220, S10, FS-U, ST111). В последовательной схеме подключения используются стартеры 20С-127, S2, FS-2, ST151, запускающие лампы мощностью от 2 до 22 Вт, с номинальным напряжением 110 — 130 В.

Стартеры Philips ( S 2, S 10, Нидерланды) изготавливаются в огнестойком поликарбонатном корпусе. Они характеризуются высокой надежностью, отсутствием содержания свинца, радиоактивных изотопов и имеют практичный дизайн. Они обеспечивают точное время начального нагрева катодов и достижения максимального напряжения для запуска ламп.

Стартеры Osram (ST 111, ST 151, Россия) обладают невозгораемым диэлектрическим корпусом из макролона и оснащаются фольговым рулонным конденсатором.

В обозначении стартеров, на корпусе обычно указывается номинальная мощность и рабочее напряжение зажигаемых ламп.