Amorsarea lampilor electrice

La alimentarea directa de la o sursa de energie cu tensiune constanta, cu rezistenta interna mica, o lampa cu descarcare electrica provoaca practic un scurtcircuit; procesul de ionizare in avalansa nefiind limitat, intensitatea curentului in circuit creste necontenit, pana se ajunge la distrugerea unui element de circuit (in particular, a lampii). Rezulta deci ca un conductor gazos nu are o rezistenta proprie caracteristica, aceasta micsorandu-se pe masura cresterii intensitatii curentului din mediul gazos.

In consecinta, o lampa cu descarcare electrica nu poate fi conectata direct la o sursa de tensiune constanta, ci numai in serie cu o rezistenta sau impedanta de valoare suficienta pentru a limita valoarea intensitatii curentului stabilit in circuit.

1. Balasturi pentru lampile electrice

Balastul rezistiv conduce la reducerea greutatii, gabaritului si costului balastului, la imbunatatirea factorului de putere (0,85 0,95) si la eliminarea zgomotului, dar inrautateste mult forma curbei curentului (apar pauze de curent), influenteaza negativ durata lampii si, prin consumul mare de putere activa, inrautateste eficacitatea luminoasa a ansamblului balast-lampa. Scaderea eficacitatii luminoase poate fi limitata prin folosirea ca balast rezistiv a unor filamente de lampi cu incandescenta, utilizand si fluxul luminos al acestora, ceea ce este posibil numai in anumite cazuri. In consecinta, balastul rezistiv nu este indicat in circuitele de curent alternativ.

Balastul inductiv (droserul) este cel mai raspandit tip de balast, datorita faptului ca are un consum minim de putere activa, iar defazajul dintre curent si tensiune creeaza cele mai favorabile conditii pentru reamorsarea descarcarii in fiecare semiperioada, reducandu-se pauzele de curent; la trecerea prin zero a curentului, tensiunea retelei are deja o anumita valoare si descarcarea se reamorseaza imediat dupa stingerea lampii. Balastul inductiv asigura, in acelasi timp, cea mai buna forma a curbei curentului (apropiata de o sinusoida), creand conditii mai favorabile pentru functionarea electrozilor si contribuind la asigurarea unei durate mari a lampii. Printre dezavantajele acestui tip de balast se pot enumera greutatea si dimensiunile relativ mari, pretul de cost ridicat, un factor de putere scazut al ansamblului balast-lampa (0,5-0,6) si zgomot in functionare (accentuat, la o executie neingrijita).

Balastul capacitiv se utilizeaza rar la frecventa industriala datorita faptului ca produce socuri mari de curent la fiecare reaprindere a lampii si pauze mari de curent, regim nefavorabil atat din punctul de vedere al functionarii electrozilor, cat si din punctul de vedere al iluminatului (pulsatii mari ale fluxului luminos). La sfarsitul semiperioadei, condensatorul este complet incarcat, iar lampii i se aplica tensiunea de varf a retelei, ceea ce determina reamorsarea imediata. In procesul de descarcare, curentul este mare, neexistand nici o rezistenta de limitare a descarcarii condensatorului. Acest tip de balast se foloseste la frecvente peste 400 Hz.

Balastul inductiv-capacitiv, obtinut prin inserierea unei bobine cu un condensator, astfel incat sa se obtina impedanta necesara limitarii curentului, reprezinta o solutie intermediara intre balasturile inductiv si capacitiv.

Luxten Lighting Company produce si comercializeaza balasturi inductive de inalta performanta si durabile, tip BVS pentru echiparea corpurilor de iluminat cu lampi cu vapori de sodiu la inalta presiune si tip BVM pentru echiparea corpurilor de iluminat cu lampi cu vapori de mercur la inalta presiune.

Balasturile inductive sunt fabricate pentru toata gama de puteri in care sunt produse lampile cu vapori de mercur si de sodiu la inalta presiune.

Balasturile sunt executate in carcase din material plastic ignifug (BVS-L si BVM-L) sau metal (BVS-LM si BVM-LM). Modul de conectare a acestora in circuit poate fi realizat fie cu piesa de contact serie fie cu conductor flexibil. La cerere se pot executa de asemenea si balasturi pentru utilizari in climat tropical sau marin.

Balasturile inductive au o constructie robusta, protejata impotriva umiditatii, a prafului si a nisipului prin inglobarea lor in rasina poliesterica, ceea ce le confera o rigiditate dielectrica marita si un coeficient sporit de transmitere a caldurii. Balasturile inductive au un consum redus de putere.

Balasturile Luxten corespund standardelor internationale CEI 922 si 923 si sunt executate in sistemul de asigurarea calitatii ISO 9001.

2. Dispozitivul de amorsare (igniterul)

Igniterul cu bimetal se bazeaza pe principiul producerii unei supratensiuni prin intreruperea unui circuit inductiv constituit de balast. Schema de conexiuni este redata in figura 10.2.

In balonul vidat 1 se gasesc o lamela bimetalica 2 si un incalzitor 3. La aplicarea tensiunii retelei, contactele 4 sunt inchise si balastul este pus in scurtcircuit pe retea. Curentul de scurtcircuit se inchide prin lamela bimetalica si prin incalzitor. Incalzirea lamelei bimetalice face ca, dupa un timp, lamela sa se curbeze si astfel sa deschida circuitul, dand nastere unui impuls de tensiune de amplitudine 800 3800 V, care amorseaza descarcarea in lampa (dupa circa 30 secunde de la conectare la retea). In timpul functionarii lampii, contactele 4 sunt mentinute deschise, prin incalzirea bimetalului de catre elementul incalzitor 3, aflat sub curentul de descarcare. Necesitatea alimentarii continue a elementului incalzitor introduce pierderi suplimentare de putere in regimul nominal al lampii.

Schema din figura 10.3 contine un igniter cu bimetal 1 montat in interiorul balonului exterior al lampii, in vecinatatea tubului de descarcare. Tot in balon se mai gaseste un bimetal 2 care serveste la scurtcircuitarea electrodului auxiliar cu electrodul principal dupa aprinderea lampii.

Ca si in cazul igniterului exterior lampii, bimetalul trebuie sa actioneze ferm, pentru a se evita vibratiile care pot duce la perlarea sau chiar la sudarea contactelor. Se foloseste un bimetal 'saritor' realizat sub forma unei calote. Bimetalul isi mentine forma, in timpul incalzirii, pana la atingerea unei temperaturi critice, cand isi modifica brusc forma, inversandu-si curbura si separand rapid contactele.

La conectarea lampii, bimetalul este incalzit de rezistenta 3, aflata sub curentul de scurtcircuit al balastului. Dupa deschiderea contactelor, are loc amorsarea descarcarii in lampa. Pana la atingerea regimului nominal al descarcarii, mentinerea contactelor in pozitia deschis se obtine datorita caldurii furnizate de tubul de descarcare, rezistenta de incalzire nemaifiind sub curent (nu apar pierderi de putere suplimentare). La deconectarea lampii sau in caz de stingere accidentala, viteza de racire a bimetalului, comparabila cu cea a lampii, asigura revenirea in pozitia initiala si inchiderea brusca a contactelor, dupa ce tubul de descarcare s-a racit suficient pentru a permite reamorsarea.

Bimetalul 2 are contactele normal deschise si actioneaza scurtcircuitand electrozii, la cateva minute dupa aprinderea lampii.

Cresterea impulsului de tensiune necesar aprinderii lampii se obtine conectand in paralel cu contactele starterului un condensator cu capacitatea de 0,05 mF.

Pentru imbunatatirea functionarii lampii, se poate monta un condensator cu capacitatea de circa 0,5 mF in paralel pe balast.

Igniterele electronice functioneaza pe principiul incarcarii sau descarcarii unui condensator prin inductanta de stabilizare (balast), elementul de comutatie fiind un tiristor sau un triac. Frecventa proprie a impulsurilor depinde de produsul LC. Avantajele igniterelor electronice sunt:

- posibilitatea obtinerii unui singur impuls, a doua impulsuri sau a unui tren de impulsuri, in functie de circuitul de comanda a elementului de comutatie;

- functionarea ordonata, tensiunea de varf reproducandu-se in fiecare alternanta sau in toate perioadele;

- posibilitatea defazarii impulsurilor fata de tensiunea de alimentare, asigurand functionarea independent de variatiile tensiunii retelei;

- aprinderea practic instantanee a lampii.

Cel mai simplu igniter este igniterul cu tiristor, care asigura producerea de impulsuri de tensiune la bornele balastului in decursul unei singure alternante dintr-o perioada, prin descarcarea brusca a unui condensator. Descarcarea se realizeaza prin intermediul tiristorului, a carui conductie este comandata de descarcarea condensatorului. Impulsurile de tensiune au o amplitudine de circa 800 V si o latime de 0,75 ms (la 50% din amplitudine). Dupa amorsarea lampii, igniterul este scos din functiune prin faptul ca tensiunea de arc este inferioara pragului de functionare a dispozitivului.

Igniterul cu triac produce impulsuri de tensiune in fiecare semialternanta prin incarcarea brusca a unui condensator. La alimentarea schemei cu tensiunea de 380 V, igniterul da impulsuri de amplitudine 1000 V cu o latime (la 50% din valoarea de varf) de circa 0,2 ms.

In cazul cand lampa necesita o tensiune de amorsare peste l kV sau cand se doreste reamorsarea rapida a lampii in stare calda (dupa o intrerupere voita sau accidentala), se foloseste un dispozitiv de amorsare care contine un transformator de impuls. Dispozitivul furnizeaza in fiecare perioada cate un impuls cu amplitudine de circa 7,5 kV si latime de
2 ms (la 50% din amplitudine), asigurand o reamorsare la cald a unei lampi de 2 kW in
2 5 minute.

Reaprinderea din stare calda a lampilor de putere mare necesita tensiuni ridicate (circa 60 kV pentru o lampa cu dysprosiu). Pentru a usura reaprinderea, este necesar sa se asigure conservarea pentru un timp a conductantei arcului. In acest scop, se poate folosi un circuit alimentat din retea, care furnizeaza un curent alternativ de frecventa 20 kHz si care permite conservarea ionizarii arcului timp de circa 60 ms.

In cazul caderii retelei, lampile de putere mare sunt prevazute cu un bloc automat de frecventa 400 Hz capabil sa furnizeze o putere de 400-500 W suficienta pentru ca o lampa de 2 kW sa continue sa functioneze, dand un flux luminos suficient pentru a asigura iluminatul de siguranta.

Luxten Lighting Company produce si comercializeaza dispozitive de amorsare, moderne, de mare fiabilitate, cu performante ridicate si care prezinta o siguranta sporita in functionare.

Aceste produse se utilizeaza impreuna cu balasturile si lampi de tipul LVS si LHM, autoblocandu-se incazul lipsei sau defectarii lampii.

Igniterul este realizat in conformitate cu standardele internationale CEI 926 si 927 si sunt executate in sistemul de asigurare a calitatii ISO 9001.

Date tehnice:

autoblocare imediat dupa amorsare precum si in cazul lipsei sau defectarii lampii,

in cazul intreruerii accidentale a tensiunii restartarea se face datorita caldurii lampii,

fara interferente radio,

carcasa de dimensiuni reduse din material plastic, ignifug care reduce riscul de electrocutare,

legare in circuit usor de realizat cu doua conductoare,

numarul minim de conectoari 100.000,

temperatura proprie redusa in functionare,

domeniu de utilizare: LVS 70W ÷ 400W, LHM 70W 400W,

tensiunea si frecventa de alimentare: 230V / 50Hz,

amplitudinea impulsului: 2,8kV÷5kV.

3. Conectarea la retea a lampilor cu vapori de

mercur la inalta presiune

Datorita caracteristicii volt-amper cazatoare, lampile cu vapori de mercur la inalta presiune trebuie conectate la retea prin elemente stabilizatoare, care sa limiteze valoarea curentului.

Intrucat marea majoritate a lampilor functioneaza in curent alternativ, drept element stabilizator serveste un balast inductiv liniar B montat in serie cu electrozii principali ai lampii L (tubului de descarcare), pentru compensarea factorului de putere putand fi utilizat un condensator C conectat in paralel cu ansamblul lampa-balast (fig. 10.4).

Balastul inductiv are avantajul unui consum mic de putere activa (5 12% din puterea lampi), asigurand in acelasi timp o buna stabilizare a descarcarii si eliminarea practica a pauzelor de curent, tensiunea pe balast avand, la trecerea curentului prin zero, o valoare suficienta pentru reamorsarea arcului in semiperioada urmatoare.

Lampile cu lumina mixta, la care filamentul incandescent reprezinta un balast incorporat in lampa, se conecteaza direct la tensiunea de alimentare.

4. Conectarea la retea a lampilor cu vapori de sodiu la inalta presiune

Asa cum s-a subliniat anterior, pentru o constructie normala, lampile cu vapori de sodiu la inalta presiune necesita un dispozitiv de amorsare, care sa furnizeze o tensiune inalta in momentul conectarii la retea. Stabilizarea descarcarii se face, de regula, la frecventa industriala, cu un balast inductiv.

Schema de conectare la retea a unei lampi este, in principiu, similara celor din figura 10.5, cea mai frecventa fiind varianta a. In aceste scheme, B este un balast inductiv iar DA este un dispozitiv de aprindere (igniter). Igniterul furnizeaza lampii, in perioada aprinderii, un tren de impulsuri de inalta tensiune (3 4 kV) si inalta frecventa si iese din functiune dupa aprindere. Schema cuprinde si un condensator C pentru imbunatatirea factorului de putere al circuitului. Stabilitatea functionarii lampii la variatiile de tensiune in reteaua de alimentare se imbunatateste prin conectarea unui condensator in paralel cu balastul inductiv (fig. 10.5, b sau c).

Puterea ceruta impulsului de amorsare fiind mica, este posibila folosirea ca dispozitiv de aprindere a unui starter cu descarcare luminescenta. Igniterul electronic, avand la baza un tiristor, este de utilizare curenta.

Toate schemele electrice sunt capabile sa aprinda lampile cu vapori de sodiu la inalta presiune aproape instantaneu din stare rece si relativ rapid din stare calda (dupa o scurta intrerupere a tensiunii retelei), precum si aprinderea in conditii de scadere anormala a tensiunii retelei.

5. Conectarea la retea a lampilor cu halogenuri metalice

Cu toate masurile constructive luate, tensiunea de amorsare a lampilor cu halogenuri metalice ramane suficient de ridicata, reprezentand, in functie de tipul lampii, 250 560 V, cea ce inseamna ca tensiunea retelei de alimentare este insuficienta pentru producerea amorsarii.

Din punctul de vedere al amorsarii, tensiunea de 380 V a retelei de alimentare este mai avantajoasa pentru aceste lampi si, in unele cazuri (mai ales la lampile de putere mare), este preferata tensiunii de 220 V, desi ramane inferioara tensiunii de aprindere. Daca se urmareste insa posibilitatea conectarii lampilor de putere mica, pentru care nu este util sa se construiasca retele speciale, problema amorsarii se pune cu atat mai acut.

Similar lampilor cu vapori de sodiu la inalta presiune, schema de conectare la retea trebuie deci sa contina, pe langa dispozitivul de stabilizare (impus de caracteristica volt-amper cazatoare a descarcarii si constituit, in majoritatea cazurilor, de un balast inductiv), un dispozitiv de amorsare (igniter), prin intermediul caruia se aplica la bornele lampii, in perioada aprinderii, un impuls sau un tren de impulsuri de inalta tensiune.

Impulsul se poate obtine prin:

- intreruperea unui circuit inductiv;

- incarcarea sau descarcarea brusca a unui condensator pe balastul inductiv;

- folosirea unui transformator de impulsuri, avand infasurarea secundara conectata in serie intre balast si lampa, infasurarea primara constituind inductanta de incarcare sau de descarcare a unui condensator.

In principiu, se pot utiliza aceleasi scheme de conectare ca si cele destinate lampilor cu vapori de sodiu la inalta presiune.