Пускорегулирующий аппарат-светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание разрядной лампы от электрической сети, обеспечивающее необходимые режимы зажигания, разгорания и работы лампы и конструктивно оформленное в виде единого аппарата или нескольких отдельных блоков.

Пускорегулирующий аппарат обеспечивает:

1) зажигание разрядной лампы, т. е. пробой межэлектродного промежутка и формирование в нем требуемого вида разряда. Указанная функция обычно выполняется зажигающим устройством, которое часто является составным элементом ПРА. Для надежного зажигания лампы ПРА должен иметь определенные выходные параметры в режиме холостого хода, т. е. в режиме работы схемы включения при негорящей лампе. К ним относятся форма, значение напряжения, подаваемого на электроды лампы в период ее пуска, а при необходимости значение тока предварительного подогрева электродов и др.;

2) разгорание разрядной лампы, т. е. процесс установления рабочих параметров лампы после ее зажигания. Продолжительность разгорания лампы, а также характер изменения тока в ней в течение этого процесса зависят не только от газового наполнения лампы и соотношения температур ее колбы в холодном и рабочем состоянии, но и от типа и параметров ПРА [1.1];

3) устойчивость режима работы разрядной лампы в контуре, заключающуюся в способности контура автоматически восстанавливать исходное значение тока при его флюктуационных изменениях. Наличие данной функции у ПРА, которая выполняется с помощью токоограничивающих элементов (стабилизаторов тока), связано со спецификой статических вольт-амперных характеристик ламп (ВАХ). Обеспечить устойчивый режим работы от источника напряжения без токоограничивающих элементов-балластов принципиально невозможно для разрядых ламп, имеющих падающие ВАХ. Для ламп с возрастаю-

Рис. 1.1 Обобщенная структурная схема однолампового ПРА {ВИП- вторичный источник питания; СТ-стабилизатор тока; ЗУ-зажигающее устройство)

щими ВАХ устойчивая работа от сети возможна и без балласта. Однако при малом наклоне характеристики это не всегда экономически целесообразно из-за низкой стабильности работы комплекта лампа - ПРА.

Помимо элементов ПРА, выполняющих его основные функции, в схему аппарата может входить и вторичный источник питания. Обобщенная структурная схема однолампового ПРА показана на рис. 1.1.

Кроме основных функций ПРА может подавлять радиопомехи, создаваемые лампой, снижать пульсации ее светового потока, обеспечивать высокий коэффициент мощности схемы и др. С учетом общеинженерных и экономических соображений к ПРА предъявляется также ряд дополнительных требований. Они заключаются в том, что аппарат должен обладать минимальными собственны.ми потерями, массой и габаритными размерами, иметь невысокую стоимость, быть надежным, долговечным, обеспечивать минимальные эксплуатационные расходы, не создавать заметного акустического шума и т. д. Совокупность этих требований является противоречивой и поэтому имеется много схем ПРА, в которых наилучшим образом выполняются лишь некоторые из них.

Классификация схем ПРА может быть проведена по различным признакам: по типу токоограничивающего элемента, по условиям зажигания и работы лампы [1.1], по типу источника питания, по количеству ламп и т. д. Для целей анализа цепей ПРА наиболее удобна классификация по типу токоограничивающего элемента, поскольку это во многом определяет метод анализа. В соответствии с такой классификацией (рис. 1.2) все ПРА можно разделить на три основные группы: электромагнитные, полупроводниковые, комбинированные. К отдельной, четвертой, группе целесообразно отнести ПРА без токоограничивающего элемента для специальных так называемых безбалластных ламп.

В первую группу (электромагнитные ПРА) входят аппараты с реактивными и активными токоограничивающими элементами (балластами) и их комбинациями, причем в основном силовом контуре этих ПРА находятся только токоограничиваю-щие элементы. Источником питания является сеть промышленной Hjm повышенной частоты. В эту группу входят такие традиционные аппараты, как индуктивный и индуктивно-емкостный ПРА, аппараты с трансформатором и автотрансформа-

ПИндук-тиВные

1.2 Еткост-ные

иИндуктаВт епкостмые

Яинейные

НелинеИмые *

2 1 Нелинейные

2.2 Импульсные

3.7С высоко-чашотнып генератором

3.2Емкостно-полупровод-никовые

3.5 Индуктивно полупроводниковые

i-t-C npeofpa-зоВитеяец чистоты

Рис. 1.2. Классификация ПРА для разрядных ламп по типу токоограничивающего элемента

тором с большим внутренним сопротивлением. Такие ПРА могут быть со стартерным или бесстартерным зажиганием, иметь цепи для предварительного подогрева электродов люминесцентных ламп или цепи мгновенного перезажигания ламп высокого давления типов ДРЛ, ДРИ и т. д. (см., например, рис. 1.3 и 1.4).

Аппараты с резистивными балластами применяются при подключении разрядных ламп к сети постоянного тока или промышленной частоты. В резистивных аппаратах может быть использован балластный резистор или нелинейный резистор (вольфрамовая спираль лампы накаливания). Резистивные аппа-

Балласт

Балласт

0>/

Рис. 1.3. Обобщенная структурная схе- Рис. 1.4. Обобщенная структурная схе-

ма стартерного ПРА

ма бесстартерного ПРА с нахальным трансформатором

+ 0-

R VB

- o-

Рис. 1.5. Схема нелинейного полупроводникового ПРА

О \ т t

+ 0-

0 Т

Рис. 1.6. Схема импульсного полупроводникового ПРА

Рис. 1.7. Осциллограммы напряжения на лампе (а) и тока лампы (б) в схеме импульсного полупроводникового ПРА

раты не получили широкого распространения из-за низкого КПД. Однако в последнее время для компактных люминесцентных ламп бытового назначения в ряде стран находят применение емкостно-резистивные балласты, в которых указанный выше основной недостаток ПРА резистивного типа в известной степени нивелирован.

В полупроводниковых ПРА (вторая группа) стабилизация тока лампы осуществляется с помощью полупроводниковых приборов, обычно транзисторов. На рис. 1.5 приведена схема полупроводникового ПРА, в котором транзистор используется в качестве нелинейного сопротивления. Схема удовлетворительно работает на постоянном токе при незначительных колебаниях напряжения источника питания. На переменном токе схемы нелинейных полупроводниковых ПРА обладают большими собственными потерями.

На рис. 1.6 дана схема импульсного полупроводникового ПРА. Приведенная схема носит название динамического балласта. В динамическом балласте транзистор работает в режиме ключа, и стабилизация тока лампы осуществляется с использованием инерционных свойств плазмы газового разряда. На рис. 1.7, а показана форма напряжения на разрядной лампе. При 10

Балласт 7 [

аллаш2

Рис. 1.8. Обобщенная структурная схема комбинированного ПРА с ВЧ генератором <>

генератор

открытом транзисторе {OtTJ напряжение на лампе приблизительно равно напряжению источника питания ([/ [/ ). При закрытом транзисторе {T <t<T ) напряжение на лампе равно нулю. На рис. 1.7,0 показана форма тока лампы. За время импульса напряжения ток лампы возрастает от до 1 ах- За время паузы происходит частичная деионизация плазмы, возрастает ее сопротивление и следующий импульс тока опять начинается с Iq.

В третьей группе (комбинированные ПРА) стабилизация тока лампы осуществляется с помощью как реактивных элементов, так и полупроводниковых приборов. В ПРА этой группы в качестве балластов используются дроссели, конденсаторы, транзисторы, тиристоры и другие полупроводниковые приборы. В группе существует большое количество разнообразных схем. Целесообразно рассмотреть следующие из них: с высокочастотным (ВЧ) генератором, емкостно-полупроводни-ковые, индуктивно-полупроводниковые и схемы с преобразованием частоты.

Все схемы с ВЧ генератором построены практически по единой схеме (рис. 1.8). Питание лампы осуществляется от двух источников питания: силового через Балласт 1 и повышенной частоты через Балласт 2. На рис. 1.9 приведен вариант схемы при использовании дросселя Др в качестве низкочастотного балласта и конденсатора С в качестве высокочастотного. Такая схема нашла применение в светорегуляторах, при работе ламп в условиях пониженного напряжения питания, а также для снижения пульсации светового потока ламп.

На рис. 1.10 показана схема комбинированного импульсного ПРА с двумя источниками питания. Для поддержания разряда в лампе через Балласт 2 поступают ионизирующие импульсы тока. На рис. 1.11, а и б показаны формы напряжения и тока лампы. Во время импульса (O/rJ ток лампы поддерживается постоянным (/ /2 = conts), и за счет ионизации положительного столба разряда сопротивление лампы и напряжение на ней уменьшаются. В интервале T<t<T ток ионизирующего генератора /2 = О, и ток лампы определяется только током i. В силу того что напряжение питания меньше напряжения горения