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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Lampade fluorescenti e loro caratteristiche. Dati di riferimento. Parte 2
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / materiali di riferimento Reattori per lampade fluorescenti, circuiti di zavorra, avviatori, accensione della lampada tramite avviatore, avviatori a scarica di bagliore, avviatori termici (termobimetallici), avviatori a semiconduttore, circuito di commutazione a due lampade, parametri di base di alcuni tipi di reattori. Alimentatore per lampade fluorescenti
La maggior parte degli LL moderni sono progettati per funzionare in reti elettriche CA. Sono collegati alla rete solo insieme ad un alimentatore, che garantisce l'accensione delle lampade e il loro normale funzionamento. I circuiti di alimentatore sono classificati in base al tipo di alimentatore e al metodo di accensione della lampada. Molto spesso viene utilizzato il reattore induttivo, meno spesso quello induttivo-capacitivo. I reattori sotto forma di resistenza attiva o di capacità pura vengono utilizzati solo in casi speciali. In base al metodo di accensione delle lampade, i circuiti e i reattori sono suddivisi in starter e non starter. Questi ultimi, a loro volta, si dividono in schemi di accensione rapida e istantanea. Per facilitare l'accensione delle lampade che funzionano in una rete senza trasformatore aggiuntivo, viene ampiamente utilizzato il preriscaldamento degli elettrodi a una temperatura che fornisca un'emissione termica sufficiente per accendere la scarica a tensioni più basse. Il riscaldamento viene effettuato collegandoli brevemente al circuito corrente, che si ottiene chiudendo il contatto del dispositivo corrispondente (avviatore, dinistor, ecc.). Alla successiva apertura del contatto si verifica un impulso di tensione che supera la tensione di rete. Questo impulso, applicato a una lampada con elettrodi che non hanno ancora avuto il tempo di raffreddarsi, dovrebbe accendere una scarica al suo interno. Per fare ciò, l'impulso deve avere una certa ampiezza ed energia minime. I circuiti di avviamento più comuni per il collegamento delle lampade alla rete tramite un induttanza sono mostrati in Fig. 6 (a - circuito con avviamento a chiave o scarica ad incandescenza; b - con avviamento termobimetallico; c - con avviamento elettronico semplice). Designazioni nella Fig. 6: 1 - lampada fluorescente; 2 - acceleratore; 3 - contatti chiave o di avviamento; 4 - condensatore; 5 - riscaldatore; 6 - diodo; 7 - dinistor. L'entità dell'impulso di tensione dipende dall'induttanza dell'induttore, dalla resistenza degli elettrodi, dal valore istantaneo della corrente al momento dell'interruzione del circuito, nonché dalle caratteristiche corrente-tensione dei processi transitori nell'avviatore. Poiché il momento della rottura è casuale, il picco di tensione può assumere anche valori casuali, dallo zero al valore più alto. Antipasti La chiusura temporanea e la successiva apertura del circuito possono essere effettuate manualmente utilizzando una chiave o automaticamente utilizzando un dispositivo speciale chiamato avviatore. Esistono i seguenti tipi di avviatori: a scarica ad incandescenza, termico, elettromagnetico, termomagnetico, a semiconduttore, ecc. Il processo di accensione di una lampada utilizzando uno starter può essere generalmente suddiviso in quattro fasi: preparatoria - dal momento in cui viene applicata la tensione fino alla chiusura dello starter; riscaldamento degli elettrodi della lampada - dal momento della chiusura al momento dell'apertura; tentativo di accensione - al momento dell'apertura; preparare lo starter per la prossima partenza. Alcuni tipi di antipasti potrebbero non avere la prima fase. Dal punto di vista delle condizioni ottimali per l'accensione della lampada, è auspicabile ridurre o eliminare il primo stadio, poiché ritarda il momento di accensione della lampada, per fornire un tempo di contatto sufficiente a riscaldare gli elettrodi ad una temperatura alla quale si verifica una diminuzione significativa della tensione di accensione della scarica e per garantire che si verifichi un impulso di tensione quando il circuito di avviamento viene aperto di dimensioni e durata sufficienti per accendere la scarica. Inoltre, l'avviatore è soggetto a requisiti di massima semplicità, elevata affidabilità, ecc. Questi requisiti sono in una certa misura contraddittori, quindi quando si progetta un avviatore è necessario cercare soluzioni di compromesso. Il più diffuso avviatori a incandescenza (Fig. 7, dove a è la struttura interna; b - avviatore sotto vuoto montato con condensatore sul pannello contatti; c - aspetto dell'avviatore assemblato in una custodia). Lo starter è una lampada in miniatura in cui uno o entrambi gli elettrodi sono costituiti da una striscia bimetallica. Nello stato normale, gli elettrodi si trovano a breve distanza l'uno dall'altro. Quando la tensione è inserita, tra loro si verifica una scarica a bagliore, che riscalda le piastre bimetalliche, che si piegano quando riscaldate e chiudono il circuito (1° stadio della scarica a bagliore). Da questo momento in poi, una corrente di cortocircuito scorre attraverso gli elettrodi della lampada, riscaldandoli ad alta temperatura (2° stadio). Non appena il contatto si chiude, la scarica nell'avviatore si spegne; le piastre bimetalliche si raffreddano e, tornando allo stato normale, aprono il circuito. Al momento dell'apertura si verifica un impulso di tensione maggiore che accende una scarica nella lampada (3° stadio). Quando nella lampada si verifica una scarica ad arco, la tensione ai suoi capi scende alla tensione di combustione. Lo starter è realizzato in modo tale che la tensione alla quale si verifica la scarica a bagliore è superiore alla tensione operativa sulla lampada e inferiore alla tensione minima nella rete. Pertanto quando la lampada è accesa non si verifica alcuna scarica nello starter, le piastre bimetalliche rimangono fredde ed il circuito dello starter rimane aperto. Se la lampada non si accende dopo la prima apertura, lo starter inizia a ripetere nuovamente il processo fino all'accensione della lampada. La durata delle fasi di scarica luminescente e di contatto è determinata dalla distanza degli elettrodi bimetallici e dalla velocità di riscaldamento e raffreddamento, che a loro volta dipendono dalla loro struttura, nonché dalla composizione e dalla pressione del gas di riempimento.
Per gli avviatori di tipo industriale la durata della fase di scarica ad incandescenza è mediamente di 0,3...1 s. La durata del contatto individuale è di 0,2...0,6 s, che non è sufficiente per riscaldare gli elettrodi. Pertanto, l'accensione avviene solitamente dopo due-cinque tentativi. Gli avviatori con struttura asimmetrica (con un elettrodo sotto forma di piastra bimetallica e l'altro sotto forma di filo) hanno un tempo di contatto leggermente più lungo rispetto agli avviatori con struttura simmetrica. Tuttavia, l'entità dell'impulso di tensione al loro interno dipende dalla polarità degli elettrodi nel momento in cui i contatti vengono interrotti. Inoltre, quando si lavora in circuiti con un dispositivo di zavorra capacitivo, il periodo di scarica ad incandescenza negli avviatori asimmetrici è più lungo. L'avviatore è montato su un pannello isolante con due perni e ricoperto da una custodia metallica o plastica. Gli antipasti hanno dimensioni standard (Fig. 7). Nella custodia è integrato un condensatore in miniatura di piccola capacità, che serve a ridurre le interferenze radio. Inoltre, influenza la natura dei processi transitori nello starter in modo da facilitare l'accensione della lampada. Senza condensatore, il picco di tensione nell'avviatore raggiunge un valore molto elevato, nell'ordine di diversi kilovolt, ma ha una durata molto breve (1-2 μs), per cui l'energia dell'impulso è molto piccola. L'accensione del condensatore comporta una diminuzione del picco a 400...900 V, un aumento della sua durata da 1 a 100 μs e un aumento significativo dell'energia dell'impulso. Ciò è spiegato dal fatto che in assenza di condensatore, durante l'apertura degli elettrodi di avviamento negli ultimi punti di contatto, il metallo viene riscaldato dalla corrente ad una temperatura molto elevata e si verificano scariche ad arco locale di breve durata, il il cui mantenimento consuma gran parte dell'energia accumulata nell'induttanza del circuito, pertanto, all'impulso di tensione, che avviene dopo lo spegnimento dell'ultimo arco, rimane pochissima energia. Nella fig. La Figura 8 mostra gli oscillogrammi della tensione all'avviatore (oscillogramma superiore) e la corrente nel circuito della lampada durante il processo di accensione. Avviatori termici (termobimetallici). Il vantaggio di questi avviatori è l'assenza del primo stadio preliminare, poiché in assenza di corrente i contatti sono chiusi; picco di accensione più elevato e tempo di contatto più lungo, solitamente dell'ordine di 2-3 s. Ma hanno anche i loro svantaggi: consumano energia aggiuntiva per mantenere l'elemento riscaldante in condizioni di lavoro, hanno un design più complesso, il loro circuito di commutazione è più complesso e non sono pronti per l'uso immediatamente dopo lo spegnimento della lampada. Per questi motivi vengono utilizzati solo in casi particolari, ad esempio per l'illuminazione di lampade a bassa temperatura. Avviatori a semiconduttore Esistono numerosi schemi di antipasti simili. Funzionano tutti secondo il principio chiave. Gli avviatori in attesa di accensione a semiconduttore soddisfano nella maggior parte dei casi i requisiti per gli avviatori (figura 6c, REZ/01). Forniscono un riscaldamento sufficiente degli elettrodi nel tempo e l'apertura in una determinata fase di tensione, che garantisce l'entità e la durata dell'impulso. Altri tipi di avviatori vengono utilizzati molto raramente a causa della complessità della progettazione.
Circuito di commutazione a due lampade Nella fig. La Figura 9 mostra uno schema di un dispositivo di controllo dell'avvio a due lampade con una fase divisa, che fornisce un elevato fattore di potenza dell'installazione e riduce le pulsazioni del flusso luminoso totale delle lampade (Fig. 9, a - diagramma; Fig. 9, b - diagramma vettoriale delle correnti e della tensione della rete; c - oscillogramma delle variazioni dei flussi luminosi delle lampade (1) e (2) e del flusso totale (1+2)). Affinché la corrente totale sia in fase con la tensione di rete, è necessario prevedere uno spostamento nel ramo anticipato pari allo spostamento nel ramo ritardato, cioè circa 60°, mentre il cos f dell'impianto raggiunge un valore di 0,9...0,95, e la profondità di pulsazione della portata totale scende al 25%. Tipicamente lo sfasamento varia da 90 a 120°. Nella tabella 4 mostra i parametri principali di alcuni tipi di reattori per una tensione nominale di 220 V con un fattore di potenza di circa 0,5. Tabella 4
Autore: SI Palamarenko, Kiev; Pubblicazione: electrik.org
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