 |
 |
 |
 |
-О -х/ о-
Г" I г
\-Щ I
-о v/ о-
-о «ч о-
Рис. 12.1. Принципиальные схемы включения ЛЛ с различными стартерами: а - с ключом или стертером тлеющего разряда; б - с термобиметаллическим стартером; в -с простейшим электронным стартером; / - люминесцентная лампа; 2 -дроссель; 5-ключ или контакты стартера; 4 - конденсатор; 5 - нагреватель; 5 -диод;
7 - динистор
превышающий напряжение сети. Этот импульс, приложенный к лампе с еще не успевшими остыть электродами, должен зажечь в ней разряд. Для зажигания разряда необходимо, чтобы импульс напряжения имел некоторую минимальную амплитуду и энергию.
Наиболее распространенные стартерные схемы включения ламп в сеть через дроссель показаны на рис. 12.1.
Возникающий в момент размыкания контактов переходный процесс в цепи описывается в общем случае дифференциальным уравнением:
Нет (О +L{dildt)-{- {2Рэл+Рб)1= Umax 8Ш (сй--ф). (12.1)
где Нот - напряжение на контактах стартера в процессе размыкания (равное напряжению на лампе); L-индуктивность контура, в основном дросселя; 7?эл -сопротивление электрода лампы в момент разрыва цепи; .б - активное сопротивление дросселя; Umax-амплитудное значение напряжения сети.
Как видно из (12.1), величина импульса напряжения зависит от индуктивности дросселя, сопротивления электродов, мгновенного значения тока в момент разрыва цепи, а также от вольт-амперной характеристики переходных процессов в стартере. Поскольку момент разрыва случаен, пик напряжения может иметь также случайные значения от нуля до наибольшей величины.
Стартеры. Кратковременное замыкание и последующее размыкание цепи можно производить вручную при помощи ключа или автоматически с помощью специального устройства, называемого стартером. Существуют следующие типы стартеров: •Стартеры тлеющего разряда, тепловые, электромагнитные, термомагнитные, полупроводниковые и некоторые другие (см. [12.1]).
Рис. 12.2. Внешний вид и устройство стартера тлеющего разряда:
а - внутреннее устройство; б - откачанный стартер, смонтированный с конденсатором на контактной панели; в - внешний вид собранного стартера в футляре
Процесс зажигания лампы при помощи стартера можно разбить в общем случае на четыре стадии: подготовительная - с момента подачи напряжения до замыкания стартера; нагрев электродов лампы - с момента замыкания до момента размыкания; попытка зажигания - в момент размыкания; подготовка стартера к следующему включению. У отдельных типов стартеров может отсутствовать первая стадия (см. ниже).
С точки зрения оптимальных условий зажигания лампы желательно сократить или исключить первую стадию, поскольку она задерживает момент зажигания лампы, обеспечить время контактирования, достаточное для нагрева электродов до температуры, при которой происходит значительное снижение напряжения зажигания дугового разряда (см. § 5.1), и обеспечить при размыкании цепи стартера возникновение импульса напряжения достаточной величины и длительности для зажигания разряда. Кроме того, к стартеру должны быть предъявлены требования максимальной простоты, высокой надежности и др. Эти требования в известной мере противоречивы, и поэтому при конструировании стартера приходится искать компромиссные решения.
Стартеры тлющего разряда. Наибольшее распространение получили стартеры тлеющего разряда (рис. 12.2). Стартер представляет собой миниатюрную лампу, у которой один или оба электрода сделаны из биметаллической пластинки. В обычном состоянии электроды находятся на небольшом расстоянии друг от друга. При включении напряжения между ними возникает тлеющий разряд, нагревающий биметаллические пластинки, которые от нагрева изгибаются и замыкают цепь (1-я стадия тле-
ющего разряда). С этого момента через электроды лампы идет ток короткого замыкания, нагревающий их до высокой температуры (2-я стадия). Как только контакт замкнется, разряд в стартере погаснет; биметаллические пластины остывают и, возвращаясь в нормальное состояние, размыкают цепь. В момент размыкания возникает импульс повышенного напряжения, который зажигает разряд в лампе (3-я стадия). При установлении дугового разряда в лампе напряжение на ней падает до напряжения горения. Стартер делается с таким расчетом, чтобы напряжение, при котором в нем возникает тлеющий разряд, было выше рабочего напряжения на лампе и ниже минимального напряжения сети. Поэтому при горящей лампе разряд в стартере не возникает, биметаллические пластинки остаются холодными и цепь стартера - разомкнутой. Если лампа не зажглась после первого размыкания, то стартер начинает повторять процесс снова до тех пор, пока лампа не загорится.
Длительности стадий тлеющего разряда и контактирования определяются расстоянием между биметаллическими электродами и скоростями нагрева и остывания, которые в свою очередь зависят от их конструкции, а также от состава и давления наполняющего газа.
У стартеров промышленных типов длительность стадии тлеющего разряда составляет в среднем 0,3-1 с. Длительность отдельного контактирования 0,2-0,6 с, что недостаточно для прогрева электродов. Поэтому зажигание происходит обычно после двух - пяти попыток. Стартеры несимметричной конструкции (с одним электродом в виде биметаллической пластины и другим в виде проволочки) имеют несколько большее время контактирования, чем стартеры симметричной конструкции. Однако величина импульса напряжения в них зависит от полярности электродов в момент разрыва контактов. Кроме того, при работе в схемах с емкостным балластным устройством период тлеющего разряда в несимметричных стартерах больше.
Стартер монтируется на изолирующей панельке с двумя штырьками и закрывается металлическим или пластмассовым футляром. Стартеры имеют стандартные размеры, указанные на рис. 12.2. В футляр вмонтирован миниатюрный конденсатор небольшой емкости, служащий для уменьшения радиопомех (см. § 12.6). Кроме того, он оказывает влияние на характер переходных процессов в стартере так, что способствует зажиганию лампы. Без конденсатора пик напряжения в стартере достигает весьма большой величины - порядка нескольких киловольт, но имеет очень малую длительность (1-2 мкс), вследствие чего энергия импульса оказывается очень малой. Включение конденсатора приводит к снижению величины пика с нескольких до 0,4-0,9 кВ, возрастанию его длительности с 1 до 100 мкс и значительному увеличению энергии импульса.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 [ 143 ] 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239