Cómo se organizan y funcionan los mecanismos de control de las lámparas fluorescentes

La clase de fuentes de luz de descarga de gas, que incluyen lámparas fluorescentes, requiere el uso de equipos especiales que realizan el paso de una descarga de arco dentro de una carcasa de vidrio sellada.

El dispositivo y el principio de funcionamiento de una lámpara fluorescente.

Su forma está realizada en forma de tubo. Puede ser recto, curvo o torcido.

La superficie de la bombilla de vidrio está cubierta con una capa de fósforo desde el interior y los filamentos de tungsteno se encuentran en sus extremos. El volumen interior está sellado, lleno de gas inerte a baja presión con vapor de mercurio.

El resplandor de una lámpara fluorescente se produce debido a la creación y el mantenimiento de una descarga de arco eléctrico en un gas inerte entre los filamentos, que funcionan según el principio de la radiación termoiónica. Para su flujo, se hace pasar una corriente eléctrica a través del alambre de tungsteno para calentar el metal.

Al mismo tiempo, se aplica una gran diferencia de potencial entre los filamentos, proporcionando energía para el flujo de un arco eléctrico entre ellos.El vapor de mercurio mejora la trayectoria del flujo en un entorno de gas inerte. La capa de fósforo transforma las características ópticas del haz de luz saliente.

Se trata de asegurar el paso de los procesos eléctricos en el interior de los equipos de control de lámparas fluorescentes... Abreviado PRA.

Tipos de balastos

Dependiendo de la base del elemento utilizada, los dispositivos de lastre se pueden realizar de dos formas:

1. diseño electromagnético;

2. bloque electrónico.

Los primeros modelos de lámparas fluorescentes trabajaban exclusivamente por el primer método. Para esto usamos:

• inicio;

• acelerador.

Los bloques electrónicos aparecieron no hace mucho tiempo. Comenzaron a producirse después del rápido y masivo desarrollo de empresas que producían una variedad moderna de bases electrónicas basadas en tecnologías de microprocesador.

Balastos electromagnéticos

El principio de funcionamiento de una lámpara fluorescente con balasto electromagnético (EMPRA)

El circuito de arranque del motor de arranque con la conexión de un estrangulador electromagnético se considera tradicional, clásico. Debido a su relativa simplicidad y bajo costo, sigue siendo popular y sigue siendo ampliamente utilizado en esquemas de iluminación.

Después de suministrar la red eléctrica a la lámpara, el voltaje se suministra a través de la bobina de choque y los filamentos de tungsteno para electrodos de arranque… Está diseñado en forma de lámpara de descarga de gas de pequeño tamaño.

La tensión de red aplicada a sus electrodos provoca una descarga luminiscente entre ellos, formando un resplandor de gas inerte y calentando su entorno. Cerca a contacto bimetálico percibirlo, doblar. cambia de forma y cierra el espacio entre los electrodos.

Se forma un circuito cerrado en el circuito del circuito eléctrico y comienza a fluir una corriente a través de él, calentando los filamentos de la lámpara fluorescente. A su alrededor se forma una emisión termoiónica. Al mismo tiempo, se calienta el vapor de mercurio dentro del matraz.

La corriente eléctrica resultante reduce aproximadamente a la mitad el voltaje aplicado desde la red a los electrodos del arrancador. El relámpago entre ellos disminuye y la temperatura desciende. La placa bimetálica reduce su flexión al desconectar el circuito entre los electrodos.La corriente a través de ellos se interrumpe y se crea un EMF de autoinducción dentro del estrangulador. Inmediatamente crea una descarga de corta duración en el circuito conectado a él: entre los filamentos de una lámpara fluorescente.

Su valor alcanza varios kilovoltios. Es suficiente para crear la descomposición de un medio de gas inerte con vapor de mercurio calentado y filamentos calentado a un estado de radiación termoiónica. Se produce un arco eléctrico entre los extremos de la lámpara, que es la fuente de luz.

Al mismo tiempo, el voltaje en los contactos del arrancador no es suficiente para destruir su capa inerte y volver a cerrar los electrodos de la placa bimetálica. Permanecen abiertos. El motor de arranque no participa en el esquema de trabajo adicional.

Después de iniciar el resplandor, la corriente en el circuito debe ser limitada. De lo contrario, los elementos del circuito pueden quemarse. Esta función también está asignada a acelerador… Su resistencia inductiva limita el aumento de la corriente y evita daños a la lámpara.

Diagramas de conexión de balastos electromagnéticos.

Sobre la base del principio de funcionamiento anterior de las lámparas fluorescentes, se crean varios esquemas de conexión para ellas a través de un dispositivo de control.

Lo más simple es encender el estrangulador y el motor de arranque para una lámpara.

En este método, aparece una resistencia inductiva adicional en el circuito de alimentación. Para reducir las pérdidas de potencia reactiva por su acción, se utiliza la compensación debido a la inclusión de un condensador en la entrada del circuito, desplazando el ángulo del vector de corriente en la dirección opuesta.

Si la potencia del estrangulador permite que se utilice para operar varias lámparas fluorescentes, estas últimas se reúnen en circuitos en serie y se utilizan arrancadores separados para encender cada una.

Cuando es necesario compensar el efecto de la resistencia inductiva, se utiliza la misma técnica que antes: se conecta un condensador de compensación.

En lugar de un estrangulador, se puede usar un autotransformador en el circuito, que tiene la misma resistencia inductiva y le permite ajustar el valor del voltaje de salida. La compensación de pérdidas de potencia activa de la componente reactiva se realiza conectando un condensador.

Autotransformador se puede utilizar para iluminación con varias lámparas conectadas en serie.

Al mismo tiempo, es importante crear una reserva de su poder para garantizar un funcionamiento confiable.

Desventajas de usar balastos electromagnéticos

Las dimensiones del acelerador requieren la creación de una carcasa separada para el dispositivo de control, que ocupa un cierto espacio. Al mismo tiempo, emite un ruido externo, aunque pequeño.

El diseño inicial no es confiable. Periódicamente, las lámparas se apagan debido a un mal funcionamiento. Si el arrancador falla, se produce un arranque en falso cuando se pueden observar visualmente varios destellos antes de que comience una quema constante. Este fenómeno afecta la vida de los hilos.

Los balastos electromagnéticos crean pérdidas de energía relativamente altas y reducen la eficiencia.

Multiplicadores de voltaje en circuitos para excitar lámparas fluorescentes

Este esquema se encuentra a menudo en diseños de aficionados y no se usa en diseños industriales, aunque no requiere una base compleja de elementos, es fácil de fabricar y eficiente.

El principio de su funcionamiento consiste en aumentar gradualmente la tensión de alimentación de la red a valores significativamente mayores, provocando la destrucción del aislamiento de un medio gaseoso inerte con vapor de mercurio sin calentarlo y asegurando la radiación termoiónica de los hilos.

Tal conexión permite el uso de bombillas uniformes con filamentos quemados. Para ello, en su circuito, las bombillas simplemente se derivan con puentes externos en ambos lados.

Dichos circuitos tienen un mayor riesgo de descarga eléctrica para una persona. Su fuente es el voltaje de salida del multiplicador, que puede elevarse a kilovoltios y más.

No recomendamos el uso de este cuadro y lo estamos publicando para aclarar el peligro de los riesgos que plantea. Llamamos su atención sobre este asunto a propósito: no use este método usted mismo y advierta a sus colegas sobre este gran inconveniente.

Balastos electrónicos

Características del funcionamiento de una lámpara fluorescente con balasto electrónico (ECG)

Todas las leyes físicas que surgen dentro de un frasco de vidrio con gas inerte y vapor de mercurio para formar una descarga de arco y brillar permanecen sin cambios en el diseño de lámparas controladas por balastos electrónicos.

Por lo tanto, los algoritmos para el funcionamiento de los balastos electrónicos siguen siendo los mismos que los de sus homólogos electromagnéticos. Es solo que la base del elemento antiguo ha sido reemplazada por una moderna.

Esto asegura no solo la alta confiabilidad del dispositivo de control, sino también sus pequeñas dimensiones, lo que permite instalarlo en cualquier lugar adecuado, incluso dentro de la base de una bombilla E27 convencional desarrollada por Edison para lámparas incandescentes.

De acuerdo con este principio, las lámparas pequeñas de bajo consumo con un tubo fluorescente de forma retorcida compleja, que no superan en tamaño a las lámparas incandescentes, funcionan y están diseñadas para conectarse a la red 220 a través de enchufes antiguos.

En la mayoría de los casos, para los electricistas que trabajan con lámparas fluorescentes, es suficiente imaginar un esquema de conexión simple hecho con una gran simplificación a partir de unos pocos componentes.

Del bloque electrónico para que funcionen los balastos electrónicos existen:

• circuito de entrada conectado a una fuente de alimentación de 220 voltios;

• dos circuitos de salida #1 y #2 conectados a los hilos respectivos.

Por lo general, la unidad electrónica se fabrica con un alto grado de confiabilidad y una larga vida útil. En la práctica, las lámparas de bajo consumo suelen aflojar el cuerpo de la bombilla durante el funcionamiento por varias razones. El gas inerte y el vapor de mercurio lo abandonan inmediatamente. Tal lámpara ya no se encenderá y su unidad electrónica permanece en buenas condiciones.

Se puede reutilizar conectándolo a un matraz de capacidad adecuada. Para esto:

• la base de la lámpara se desmonta cuidadosamente;

• se le quita la unidad electrónica de ECG;

• marque un par de cables utilizados en el circuito de alimentación;

• marque los cables de los circuitos de salida en el filamento.

Después de eso, solo queda volver a conectar el circuito de la unidad electrónica a un matraz completo que funcione. Ella seguirá trabajando.

Dispositivo de balasto electromagnético

Estructuralmente, el bloque electrónico consta de varias partes:

• un filtro que elimina y bloquea las interferencias electromagnéticas provenientes de la fuente de alimentación del circuito o creadas por la unidad electrónica durante el funcionamiento;

• rectificador de oscilaciones sinusoidales;

• circuitos de corrección de potencia;

• filtro de suavizado;

• inversor;

• balasto electrónico (un análogo de un estrangulador).

El circuito eléctrico del inversor funciona con potentes transistores de efecto de campo y se crea de acuerdo con uno de los principios típicos: un circuito de puente o medio puente para su inclusión.

En el primer caso, cuatro llaves operan en cada brazo del puente. Dichos inversores están diseñados para convertir alta potencia en sistemas de iluminación en cientos de vatios. Un circuito de medio puente contiene solo dos interruptores, tiene menor eficiencia y se usa con más frecuencia.

Ambos circuitos están controlados por una unidad electrónica especial: microdar.

Cómo funcionan los balastros electrónicos

Para garantizar una luminiscencia fiable de la lámpara fluorescente, los algoritmos de ECG se dividen en 3 etapas tecnológicas:

1. preparatorio, relacionado con el calentamiento inicial de los electrodos para aumentar la radiación termoiónica;

2. encender el arco aplicando un pulso de alto voltaje;

3. Garantizar una descarga de arco estable.

Esta tecnología permite encender rápidamente la lámpara incluso a temperaturas negativas, proporciona un arranque suave y salida del voltaje mínimo necesario entre los filamentos para una buena iluminación del arco.

A continuación se muestra uno de los diagramas esquemáticos simples para conectar un balasto electrónico a una lámpara fluorescente.

Un puente de diodos en la entrada rectifica el voltaje de CA. Sus ondas son suavizadas por el condensador C2.Un inversor push-pull conectado en un circuito de medio puente funciona después de él.

Incluye 2 transistores n-p-n que crean oscilaciones de alta frecuencia que son alimentadas con señales de control en antifase a los devanados W1 y W2 del transformador toroidal de alta frecuencia L1 de tres devanados. Su bobina restante W3 suministra un alto voltaje resonante al tubo fluorescente.

Así, cuando se enciende la alimentación antes de encender la lámpara, se crea una corriente máxima en el circuito resonante, lo que asegura el calentamiento de ambos filamentos.

Un condensador está conectado en paralelo con la lámpara. Se crea un gran voltaje resonante en sus placas. Dispara un arco eléctrico en un ambiente de gas inerte. Bajo su acción, las placas del capacitor se cortocircuitan y la resonancia de voltaje se interrumpe.

Sin embargo, la lámpara no deja de arder. Continúa funcionando automáticamente debido a la parte restante de la energía aplicada. La resistencia inductiva del convertidor regula la corriente que pasa por la lámpara, manteniéndola en el rango óptimo.

Ver también: Circuitos de conmutación para lámparas de descarga de gas