Схемы подключения люминесцентных ламп: с дросселем и без дросселя, 2-х и более ламп (Фото & Видео)

Устройство и принцип работы

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф{amp}lt;0.5);
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

• полное отсутствие мерцания;
• широкий температурный диапазон использования;
• малые искажения формы напряжения сети;
• отсутствие акустических шумов;
• увеличение срока службы источников освещения;
• малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения;
• возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов.

Для понимания устройства данного приспособления, этот элемент схемы включения ламп дневного света можно описать следующим образом:

1. По своей сути представляет индукционную катушку, которая может быть спиральной, винтовой или комбинированной формы.
2. При изготовлении используются различные изолированные проводниковые материалы.
3. Сама катушка убрана в специальную металлическую оболочку.
4. Форма катушки обретается путем наматывания медного провода на сердечник, который чаще всего изготавливается из электротехнической разновидности стали.
5. Сам сердечник, являющийся основанием дросселя, собирается из пластин, которые набираются таким образом, чтобы иметь форму параллелепипеда.

Если описывать принцип действия дросселя, то его функционирование происходит следующим образом:

1. После начала подачи электрического тока в цепь, включается стартер, который начинает постепенно подогревать электроды.
2. Благодаря этому процессу увеличиваются объемы подаваемого на прибор электрического тока и пластины из биметалла, входящие в конструкцию стартера, также начинают нагреваться.
3. По достижению определенной степени нагрева электродов происходит размыкание контакта, и электрический ток начинает поступать непосредственно на дроссель.
4. Данный элемент некоторое время находится в пассивном состоянии, постепенно накапливая напряжение.
5. Когда дроссель достаточно заряжен, то инертный газ, находящийся в колбе, входящей в состав стартера, пробивается. Это способствует загоранию источника света.

Иными словами, оба элемента оказывают комбинированное воздействие на весь процесс: стартер способствует подключению электродов к активной работе, а дроссель в последующем поддерживает их в таком состоянии.

Дроссель функционирует в лампе вместе со стартером. Принцип их действия имеет такую последовательность:

• при возникновении напряжения в лампе электрические заряды поступают в стартер, который состоит из заполненного инертным газом баллона с контактами и конденсатора;
• за счет напряжения газ ионизируется и по цепи дросселя проходит ток;
• происходит возрастание силы тока до 0,5 Ампер за счет разогрева контактов из биметалла и газа;
• далее происходит нагревание катодов, и освобождаются электроды, подогревая в трубке светильника ртутные пары;
• ионизация завершается при мгновенном замыкании контактов завершение ионизации происходит при мгновенном замыкании контактов;
• при понижении температуры стартера осуществляется их быстрое размыкание и прекращение подачи тока к катоду и стартеру.

Заряд, сформировавшийся в ртутных парах, обеспечивает ультрафиолетовое излучение, под воздействием которого возникает освещение видимое человеком.

Включение пары светильников

Лампа дневного света представляет собой газоразрядное устройство, которое является более усовершенствованной лампочкой накаливания. В связи с этим в ее конструкции должен быть элемент, выполняющий роль ограничителя тока. Эту роль и выполняет дроссель (балласт). Без него сила тока в электроцепи будет нарастать лавинообразно, а это приведет к поломке лампы.

Дроссель в лампе дневного света является балластом и поглощает лишнюю мощность, имеющуюся в электроцепи. В источнике свечения с мощностью в 36-40 Вт он забирается примерно 15 % или 6 Вт.Дроссель в люминесцентных моделях выполняет следующие функции:

• осуществляет прогрев катодов. Благодаря этому они подготавливаются в эмиссии электродов;
• создает необходимо для стартового разряда напряжение;
• выступает в роли ограничителя тока, который течет через электрическую систему после запуска лампы.

Чтобы балласт (электронный или электромагнитный) мог выполнять свои прямые обязанности, нужна правильная схема подключения. Если в ней будет допущена хотя бы одна ошибка, то свечение люминесцентных ламп не произойдет.Схема подключения лампы дневного света может иметь различный вид. Она зависит от следующих параметров:

• тип балласта (электронный или электромагнитный):
• количество ограничителей тока;
• тип и количество люминесцентных ламп (к одной, двум) и т. д.

Все эти параметры оказывают влияние на то, как будет выглядеть схема подключения балласта к электроцепи источника света. Каждая такая схема не очень сложная и ее можно использовать для подключения даже при отсутствии глубоких познаний в электротехнике.Рассмотрим несколько наиболее востребованных вариантов подключения.

Для подсоединения дросселя можно использовать вариант соединения как для одной, так и для двух экономок. Рассмотрим более детально, каким образом проделывается включение двух моделей 2х18.

Чтобы включить два устройства с мощностью в 18 Вт, необходим индукционный тип устройства с мощностью не менее 36 Вт. Для этого можно использовать ПРА на 40 Вт, а также два стартера на 4-22 Вт. Как видим стартеры необходимо подсоединять параллельно к каждой экономке. Таким образом с каждой стороны будут использованы по одному контакту-штырю.

Оставшиеся коннекторы следует присоединять к электрической сети только через индукционный дроссель.Уменьшить помехи, а также компенсировать реактивную мощность в данной ситуации можно при помощи конденсатора. Его нужно подводить к питающим компонентам светильников параллельно. В ситуации, когда имеется встроенная защита, конденсатор может не использоваться.

Самым дорогостоящим элементом в электроцепи является дроссель. Поэтому многие люди, чтобы сэкономить, отдают предпочтение тем вариантам, где используется только один балласт.При этом во время подсоединения всех элементов электрической схемы светильника необходимо помнить о технике безопасности, так как в данной ситуации, по незнанию, можно получить электротравму.

Технические характеристики

Приобретая дроссель нужно внимательно изучать технические характеристики устройства. Он должен соответствовать параметрам газоразрядного осветительного прибора. Существенную роль играет индуктивность дросселя. Такая величина обозначает индуктивное сопротивление устройства, способствующее регулировке поступающего к светильнику электричества.

Немаловажной величиной является коэффициент потери мощности при поддержке необходимых параметров эклектического питания лампы. Также имеет значение качество изделия.

В основном технические данные отличаются в зависимости от мощности дросселя. Согласно такому значению приспособление делят на три группы – «B», «D» и «C». Некоторые электронные модели имеют показатели климатических условий использования.

Принцип действия

В момент включения, первым начинает работу стартер. Он прогревает биметаллические электроды, в результате чего происходит их короткое замыкание. После этого, ток в цепи ограничиваясь только внутренним сопротивлением дросселя, резко возрастает (более чем в 3 раза). Электроды лампы мгновенно разогреваются, а биметаллические контакты стартера, остывая, размыкают цепь запуска.

В момент разрыва электрической цепи в ЭмПРА, благодаря эффекту самоиндукции, возникает высоковольтный импульс (800-1000 В), который обеспечивает электрический разряд в среде инертного газа.

Под действием этого разряда, начинается невидимое ультрафиолетовое свечение паров ртути, которое, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться в видимом спектре.

При дальнейшей работе, электрический ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, обеспечивая таки образом стабильную работу. При этом, пускорегулирующий аппарат (ПРА) не расходует энергию, а только накапливает ее и преобразовывает.

После зажигания газа, напряжение в колбе не превышает половины напряжения электросети, что недостаточно для последующего замыкания контактов стартера. Таким образом, при устойчивом свечении, стартер не участвует в рабочем процессе и его контакты остаются разомкнутыми.

Зажигание газа не всегда происходит с первого раза. Иногда стартеру необходимо 5-6 попыток повторить вышеописанный процесс, что вызывает, неприятный для глаз человека, эффект “моргания”.

Избежать этого эффекта помогает использование так называемого электронного дросселя (ЭПРА), принцип действия которого заключается в следующем:

1. Низкочастотное напряжение бытовой электросети преобразуется в постоянное.
2. Полученное постоянное напряжение инвертируется в высокочастотное (до 133 кГц) переменное напряжение.
3. При подключении ЭПРА происходит резкое увеличение силы тока и напряжения до величин, достаточной для прогрева электродов и возникновения газового разряда.
4. После начала свечения люминофора, напряжение на электродах уменьшается до величины напряжения свечения, а частота импульсов изменяется до уровня, при котором устанавливается ток номинального значения.

Использование электронного балласта позволяет обеспечить розжиг электродов мгновенно и при этом избавиться от неприятного “моргания”.

Устройство и схема

Люминесцентные лампы допускают последовательное включение двух осветительных устройств в одну цепь при наличии следующих условий:

• использование двух идентичных источников света;
• предназначенный для подобной схемы электромагнитный балласт;
• дроссель, рассчитанный на удвоенную мощность.

Преимущество схемы с последовательным включением заключается в использовании только одного тяжелого дросселя, но при неисправности в одной из лампочек или стартер светильник оказывается полностью неработоспособным.

Современные ЭПРА допускают включение только согласно приведенной схеме, но много конструкций рассчитано на включение двух ламп. При этом в схеме организовано два независимых канала формирования напряжения, поэтому двойной электронный балласт обеспечивает работоспособность одной лампы при неисправности или отсутствии соседней.

Конструкция дросселя вмещает в себя такие компоненты:

• сердечник, на который намотана проволока из изолирующего материала;
• специальная смесь для дополнительной защиты обмоточного провода, изготовлена из устойчивых к возгоранию веществ;
• термоустойчивый корпус для размещения намотки.

Стандартная схема подключения со стартером – это наиболее простой и распространенный вариант подключения люминесцентных ламп. Несмотря на некоторые недостатки, такое подсоединения имеет хорошие показатели.

Основные этапы подключения

Средний эксплуатационный срок у подобных приспособлений составляет около 3 лет, но во многом он зависит от правильности подключения и использования, а также от качества приобретенной продукции и отсутствия в ней производственного брака.

Иногда возникают поломки данной детали, наиболее распространенными неисправностями являются следующие:

1. Зажигание лампыне осуществляется, отсутствует даже свечение на концах. Основными причинами являются разрывы в кабеле, нарушение контактов или изначально неправильное подключение схемы. Если в ходе проверок ничего из перечисленного выявлено не было, то причина заключается именно в неисправности дросселя.
2. Нарушение изоляции дросселя или возникновение межвитковых замыканий в его обмотке, что обычно приводит к фактически моментальному перегоранию электродов спирали лампы после ее включения. Такие же последствия может иметь и наличие в схеме замыканий на корпус, поэтому первоначально требуется установить точную причину неполадок.
3. Почернение концов лампы через некоторое время после ее включения. Также может быть вызвано замыканием на корпус светильника, поэтому предварительно необходимо при помощи мультиметра или тестера замерить величину электрического тока как в момент запуска схемы, так и во время ее функционирования. Если показатели значительно превосходят допустимые значения, то причины неисправностей именно в дросселе.
4. Появление в лампе спиральных или змеевидных перемещающихся полос, которое обусловлено хаотичным движением разрядного шнура после запуска схемы. Если замена лампы, а также проверка внутрисетевого уровня напряжения и исправности контактов не помогли исправить ситуацию, то это свидетельствует о поломке дросселя.

Если были выявлены неисправности данного приспособления, то пытаться его починить не стоит, учитывая сложность этого процесса. Требуется заменить деталь, чтобы обеспечить правильное функционирование системы освещения.

Как проверить исправность?

Чаще всего, источником неисправностей, связанных с применением ламп дневного света, является электрическая схема включения ПРА и стартера.

Мгновенно определить причину неисправности достаточно сложно, однако, существуют характерные визуальные эффекты, позволяющие выделить среди причин, вызвавших дефект, неисправный дроссель.

К таким визуальным эффектам относятся:

1. “Огненная змейка”, вьющаяся по колбе. Ее появление свидетельствует о том, ток в лампе превышает допустимое значение, вследствие чего, электрический разряд стал нестабильным. Если при проверке вольт-амперной характеристики лампы, выявлены несоответствия заданным параметрам, то дроссель нужно менять.
2. Потемнение колбы в зоне выходных контактов. Если потемнела колба в зоне цоколя, значит лампа скоро выйдет из строя. Основная причина этого явления – несоответствие значений пускового и рабочего тока вольт-амперной характеристике. Это чаще всего связано с неисправностью ПРА.
3. Перегоревшие спирали. Чаще всего, спирали в лампе дневного света перегорают по причине сильной изношенности изоляции обмотки ЭмПРА.
4. Запах гари или появление посторонних звуков. Возможно межвитковое замыкание в катушке индуктивности.
5. Лампа не включается. Причиной также может быть неисправный ПРА, в котором произошел обрыв провода в обмотке. Правда этот вид неисправности встречается редко.

Проверку дросселя лучше всего проводить с помощью контрольного, заведомо исправного светильника. Для этого необходимо два провода, идущие от него соединить с цоколем проверочного светильника и включить эту конструкцию в электрическую сеть. Если люминесцентный светильник загорится в полную силу, значит дроссель исправен.

Ремонт

Самостоятельный ремонт ПРА рекомендуется проводить только специалистам, имеющим определенный опыт в осуществлении слесарных и электро-монтажных работ. Кроме того, необходимо наличие измерительных приборов и знание основных правил техники безопасности.

Приступая к замене или ремонту дросселя, необходимо отключить светильник от сети электропитания. Простое отключение его с помощью выключателя не избавит его от наличия напряжения на лампе.

Только после этого можно приступить к демонтажу ПРА и установке на его место нового. При этом, необходимо внимательно следить за тем, чтобы соединить провода в том же порядке, в каком они были подключены ранее.

ВАЖНО: схемы подключения конкретных моделей нанесены на их корпусах. Там же указывают рабочее напряжение и электрическое сопротивление обмотки индуктивности.

Дроссель является достаточно прочным и надежным составным элементом люминесцентной лампы. Поэтому выходит из строя устройство очень редко.

Но все же иногда может возникать обрыв его обмотки или перегорание. Также при нарушении изоляционного слоя между витками дроссель перестает функционировать. Как определить исправность дросселя?

Проверка проводится мультиметром. Прибор, настроенный на величину сопротивления подключают к выводам дросселя. При нарушениях в обмотке на измерительном приборе высвечивается бесконечное сопротивление. Минимальные показатели этого значения свидетельствуют о непригодности изоляции или замыкании между витками.

При перегорании обмотки в катушке ощущается характерный паленый запах, который изначально исходит от детали в процессе ее работы. Все описанные характеристики неисправности дросселя в основном относятся к устройствам электромагнитного типа.

Как заменить?

Иногда при выходе дросселя из строя его начинают ремонтировать. Для этого требуются особые знания и навыки. Чаще всего деталь заменяется. Установку нового дросселя может сделать каждый:

• полностью отключить подачу электроэнергии в доме;
• снять дроссель;
• разъединить крепежи и провода, проводящие к светильнику ток;
• подключить к ним новый дроссель, вставляя на место старого.

Выполнять замену нельзя при простом отключении лампы, так как напряжение от этого не исчезнет.

Дроссель в люминесцентной лампе – это простой, но необходимый для создания свечения элемент. Имея представление о работе такого устройства можно подключать светильник и заменять в нем нерабочие детали без помощи специалиста.

Классическое подключение через электромагнитный балласт — дроссель

Наиболее распространенная схема подключения люминесцентной лампы включает в себя дроссель и стартер, которые именуются электромагнитной пускорегулирующей аппаратурой (ЭмПРА). Схема представляет собой последовательную цепь: дроссель — нити накала — стартер.

В начальный момент включения через элементы цепи протекает ток, нагревающий нити накала лампы и одновременно контактную группу стартера. После нагрева контактов они размыкаются, провоцируя появление ЭДС самоиндукции на концах обмотки электромагнитного балласта. Высокое напряжение вызывает пробой газового промежутка между электродами.

Конденсатор малой емкости, подключенный параллельно контактам стартера, образует с дросселем колебательный контур. Такое решение повышает величину напряжения импульса запуска и снижает подгорание контактов стартера.

При появлении устойчивого разряда сопротивление между электродами на противоположных концах колбы падает и ток протекает по цепи дроссель-электроды. Ток в это время ограничен индуктивным сопротивлением дросселя. Электрод в стартере замыкается, стартер в это время в работе уже не участвует.

Если разряд в колбе не возник, процесс подогрева и поджига повторяется несколько раз. В это время возможно мерцание лампы. Если люминесцентная лампа моргает, но не загорается, то это может свидетельствовать о выходе ее из строя в результате снижения эмиссионной способности электродов или о пониженном напряжении питающей сети.

Подключение люминесцентных ламп с дросселем может дополняться конденсатором, который снижает искажения сети. Также конденсатор устанавливается в сдвоенных светильниках для взаимного сдвига фар между соседними лампами для визуального уменьшения эффекта мерцания.