Дроссель для ламп

Что такое дроссель и для чего он нужен?

В этой статье мы расскажем читателям энциклопедии домашнего мастера что такое дроссель и для чего он нужен. Drossel — это немецкое слово, которое обозначает сглаживание. Конкретно будем говорить об электрическом дросселе. Сейчас трудно найти электрическую схему в которой нет данного устройства, которое даже в цифровой век широко используется в технике. Он нужен для регулирования либо отсекания, в зависимости от назначения — сглаживать резкие скачки тока или отсекать электрические сигналы другой частоты, постоянный ток отделять от переменного.

Конструкция и принцип работы

Прежде всего поговорим о том, из чего состоит данный элемент цепи и как он работает. На схемах обозначение дросселя следующее:

Внешний вид изделия может быть таким, как на фото:

Это катушка из провода намотанного на сердечник с магнитопроводом, или без корпуса в случае высоких частот. Похож на трансформатор только с одной обмоткой. Краткий экскурс в физику, ток в катушке не может мгновенно измениться. Проведем мысленный эксперимент — у нас есть источник переменного тока, осциллограф, дроссель.

Во время начала полу волны мы наблюдаем нарастание тока с запозданием, это вызвано индуцированием магнитного потока в сердечнике.

Происходит постепенное нарастание тока в обмотках, когда с источника переменного тока сигнал уходит на спад, мы наблюдаем спад тока в дросселе, опять же с некоторым опозданием, поскольку магнитное поле в магнитопроводе продолжает толкать ток в катушке и не может быстро изменить свое направление.

Получается в какой-то момент ток из внешнего источника противодействует току, наведенному магнитопроводом дросселя. В цепях переменного тока назначение дросселя — выступать ограничителем или индуктивным сопротивлением.

Для постоянного тока данный элемент схемы не является сопротивлением или регулирующим элементом. Этот эффект используют для устройств, в электрических цепях, где нужно ограничить ток до нужной величины, при этом избежать излишней громоздкости и выделения тепла.

Интересное пояснение по данному вопросу вы также можете просмотреть на видео:

Наглядное сравнение, объясняющее принцип работыТеоретическая часть вопроса

Область применения

Дроссель предназначен для того, чтобы сделать нашу жизнь светлее. Конкретно в люминесцентных лампах он ограничивает ток через колбу, до нужной величины, избегая его чрезмерное увеличение через лампу.

Люминесцентный светильник в основном состоит из дросселя, стартера, люминесцентной лампы. В двух словах описание работы люминесцентного светильника происходит так:

Из сети ток через дроссель проходит на одну из нитей накала люминесцентной лампы, далее попадает на стартерное устройство, далее на вторую нить накала и уходит в сеть. В стартерном устройстве пластина из биметалла нагревается тлеющим разрядом газа, выпрямляется под действием тепла и замыкает цепь.

В этот момент начинают работать нити накала, на концах лампочки, разогревая пары ртути в колбе люминесцентной лампы. Через короткий промежуток времени, пластина в стартере остывает и возвращается в исходное положение.

Во время разрыва цепи происходит резкий всплеск напряжения в дросселе, происходит пробой газа в колбе люминесцентной лампы, и возникает тлеющий разряд, лампочка начинает светить, работающая лампа шунтирует стартер, выключая его из цепи более низким сопротивлением.

В электронных схемах современных экономических люминесцентных ламп тоже есть рассматриваемый в статье элемент, но из-за более высоких частот он имеет миниатюрные размеры. А принцип работы и назначение остались те же.

Также дроссель обязательный элемент в схемах ламп ДРЛ, натриевых ламп ДНАТ, металлогалогеновых лампочек CDM.

В импульсных блоках питания в схемах преобразователях назначение дросселя — блокировать резкие всплески от трансформатора, пропуская сглаженное напряжение. Грубо говоря в этом случае он играет роль фильтра.

С помощью дросселя можно улучшить дешевый или самодельный сварочный аппарат, установив его во вторичную цепь. Сварочный трансформатор собранный с дросселем будет варить не хуже фирменных аппаратов, дуга станет ровной и не будет рваться, шов будет равномерно залит.

Поджог дуги станет происходить намного легче и просадка сетевого напряжения будет меньше влиять на появление и горение дуги. Даже неспециалист сможет быстро достичь хороших результатов в сварке, делая всевозможные поделки у себя дома.

Вот мы и рассмотрели устройство дросселя, принцип работы и назначение. Надеемся, что теперь вы полностью разобрались, для чего нужен данный элемент схемы!

Будет интересно прочитать:

Как работает люминесцентный светильник

В момент подключения схемы к электрической цепи все напряжение подается на . В нормальном положении электроды находятся в разомкнутом положении. На электродах стартера начинает возникать тлеющий разряд. По цепи проходит ток небольшой величины (30-50 мА).

Этого тока достаточно для нагрева электродов. При достижении определенной температуры они начинают изгибаться и замыкают цепь. После того как контакты замкнуться тлеющий разряд прекращается.

Давайте по ходу рассмотрим из каких основных деталей состоит сам светильник.

При замыкании цепи (через электроды стартера) по ней начинает проходить ток, величина которого в 1,5 раза больше от номинального тока лампы. Величина тока ограничивается сопротивлением дросселя. Электроды лампы и стартера не могут выполнять эту функцию, так как первые имеют недостаточное сопротивление, а вторые находятся в замкнутом положении.

Нагрев электродов до 8000С происходит в течение 1-2 секунд. В результате повышения температуры происходит увеличение электронной эмиссии, что способствует упрощению процесса пробоя газового промежутка. Разряд в электродах стартера отсутствует и они постепенно остывают.

После остывания стартера электроды размыкаются, принимая исходное положение, и разрывают цепь. Разрыв цепи сопровождается появлением в дросселе ЭДС самоиндукции. Ее величина прямо пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения величины тока при разрыве цепи.

Возникновение ЭДС самоиндукции является причиной создания повышенного напряжение
величиной 800-1000 В, которое в виде импульса подается на лампу. Ее электроды предварительно разогреты и она готова к зажиганию. В этот момент происходит пробой и начинается свечение.

На стартер который подключен параллельно лампе теперь прикладывается напряжение, величина которого в два раза ниже напряжения сети. Оно не способно пробить неоновую лампочку, следовательно, ее зажигание больше не осуществляется. Весь цикл зажигания длится не более 10 секунд.

Как проверить стартер люминесцентной лампы

Данный вопрос очень часто возникает перед специалистами в процессе ремонта люминесцентных светильников. Хоть деталь и мелкая, но способна вызвать серьезные проблемы.

Выявить поломку стартера можно заменой его на исправный, если таковой имеется под рукой. А вот что делать в случаях, когда по близости больше нет светильников, а до ближайшего специализированного магазина не один километр пути? Как проверить стартер люминесцентной лампы
в домашних условиях? Проверить работоспособность данного устройства можно по стандартной схеме.

Последовательно со стартером в сеть подключается обыкновенная лампа с нитью накаливания. Желательно, чтобы ее мощность не превышала 40 Вт.

Собрать такую схему не составит труда. Если стартер находится в исправном состоянии, то лампа будет гореть и периодически на мгновение гаснуть. Этот процесс будет сопровождаться характерными щелчками, которые свидетельствуют о работе контактов. Если лампочка не горит или светится постоянно (без моргания), то можно констатировать поломку стартера.

Таким вот нехитрым способом можно проверить стартер для люминесцентных ламп
. Хотя, по правде сказать, я еще не видел, чтобы на производстве их где либо проверяли. Это наверное связано с их незначительной стоимостью. Обычно бывает как, если лампа не работает или начинает мигать просто меняют стартер на новый, получилось устранить причину хорошо, нет значить проблема в другом.

Почему мигает люминесцентная лампа

Дорогие друзья Вы наверное замечали что светильники с люминесцентными лампами со временем начинают мигать. И связано это не с использованием выключателей с подсветкой которые являются причиной мигания энергосберегающих лампах .

В процессе эксплуатации светильников рабочее напряжение зажигания тлеющего разряда в стартере падает. Это является причиной того, что стартер будет срабатывать даже при горящей лампе. После размыкания электродов свечение восстанавливается. Человеческий глаз воспринимает это как процесс мигания. Подобное явление является причиной порчи лампы и выхода из строя дросселя в результате его перегрева.

Поэтому если вы замечаете постоянное мигание лампы
необходимо заменить стартер на новый
. В 90 % случаев именно он является причиной такого феномена.

При возникновении мигания необходимо как можно раньше произвести замену стартера, так как в таком режиме работы ресурс составляющих светильника уменьшатся и из строя могут выйти уже колба или дроссель.

Люминесцентные лампы сейчас на пике популярности. Их используют в больницах, школах, детских садах и прочих общественных учреждениях. У люминесцентных ламп масса преимуществ перед обычными лампами:

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Один из ЭмПРА

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него  — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

https://youtube.com/watch?v=8fF5KQk4L2k

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Для чего нужен дроссель

Технические характеристики

Характеристики энергосберегающей лампы предполагают наличие балласта, поглощающего лишнюю мощность в электроцепи. В лампе мощностью 36-40 Вт дроссель забирает около 6 Вт (15%).

Электромагнитные дроссели для ламп люминесцентного типа

Основные функции дросселя:

• подогрев катодов для их подготовки к эмиссии электронов;
• создание напряжения, необходимого для стартового разряда;
• ограничение тока, протекающего по электрической схеме после старта.

В цепи переменного тока дроссель обеспечивает сдвиг фаз между током и напряжением. Величина отставания тока от напряжения, которую вызывает дроссель, указана в его маркировке (cos ϕ). Данная характеристика имеет еще одно название – коэффициент мощности.

Активная мощность определяется по формуле:

P = U х I х cos ϕ, где

U – напряжение,

I – сила тока.

При низком коэффициенте мощности растет потребление реактивной энергии.

Дроссели классифицируются по уровню мощности и шума.

По уровню мощности дроссели делятся на три класса:

• С – с низким уровнем;
• В – с супернизким;
• D – со средним уровнем поглощения.

Различаются дроссели и по уровню шума:

• С – очень низкий;
• А – особо низкий;
• П – пониженный;
• Н – нормальный.

Принцип работы

Устройство в лампе работает в паре со стартером по такому принципу:

• при подаче напряжения на лампу ток попадает на стартер – элемент, состоящий из баллона и конденсатора (в баллоне, заполненном инертным газом, размещены контакты из биметалла);
• под воздействием напряжения происходит ионизация газа, и ток протекает по цепи дросселя. Газ и контакты разогреваются, что приводит к увеличению силы тока до 0,5 А. Следом разогреваются и катоды и освобождаются электроны. Они, в свою очередь, способствуют разогреву ртутных паров, помещенных в трубку лампы;
• как только контакты замыкаются, завершается ионизация. Температура стартера падает, контакты размыкаются.

Наглядное представление работы дросселя

Как выбрать нужный вид

Выбрать дроссель к люминесцентной лампе, в первую очередь обращайте внимание на его мощность: она должна совпадать с мощностью светильника. Немаловажную роль при выборе играет и производитель: лучше, если это будет известная компания, продукция которой широко применяется

Покупая дешевые изделия неизвестных изготовителей, вы рискуете напрасно выбросить деньги

Немаловажную роль при выборе играет и производитель: лучше, если это будет известная компания, продукция которой широко применяется. Покупая дешевые изделия неизвестных изготовителей, вы рискуете напрасно выбросить деньги.

Еще один вопрос, требующий решения: какой дроссель вы хотите купить – электронный или электромагнитный. Цены на них заметно отличаются.

Cтоимость электромагнитного дросселя в зависимости от мощности начинается примерно со 150 рублей (импортный вариант), а
минимальная цена на электронный дроссель составляет около 500 рублей.

Рекомендуем Вам также более подробно ознакомиться с мощностью люминесцентных ламп.

Пара ламп и один дроссель

Схема с одним дросселем

Стартеров здесь понадобится два, а вот дорогостоящий ПРА вполне можно использовать один. Схема подключения в этом случае будет чуть сложней:

Подсоединяем провод от держателя стартера к одному из разъемов источника света
Второй провод (он будет подлиней) должен проходить от второго держателя стартера к другому концу источника света (лампе)

Обратите внимание, что гнезд у него с обеих сторон два. Оба провода должны попасть в параллельные (одинаковые) гнезда, расположенные с одной стороны
Берем провод и вставляем его вначале в свободное гнездо первой, а затем второй лампы
Во второе гнездо первой подсоединяем провод с подключенной к нему розеткой
Раздвоенный второй конец этого провода подключаем к дросселю
Осталось подключить к следующему стартеру второй источник света

Подсоединяем провод в свободное отверстие гнезда второй лампы
Последним проводом соединяем противоположную сторону второго источника света к дросселю

Баклажаны: описание и характеристика 53 популярных и необычных сортов для открытого грунта и теплицы (Фото & Видео) +Отзывы

Схема для последовательного подключения двух ламп

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.

Выявление неполадок и их устранение

Неисправность лампы дневного света выражается в:

1. Полном отсутствии включения.
2. Кратковременных мерцаниях лампы с дальнейшим включением.
3. Продолжительном мерцании без дальнейшего включения.
4. Гудении.
5. Мерцании в режиме горения.

Это может неблаготворно сказаться на зрении человека, поэтому следует незамедлительно диагностировать поломку и приступить к ремонту светильника. Для этой цели понадобится мультиметр или тестер сопротивления.

Часто ЛЛ не горит из-за плохого контакта между штырьками лампы и контактами патрона. Держатели со временем изнашиваются и окисляются. Следует почистить их спиртосодержащей жидкостью, ластиком, мелкой шкуркой, а при необходимости подогнуть или заменить пластинки контактов для лучшего соприкосновения со штырьками. Следует помнить, что ЛДС не работает при температуре ниже –50 ˚С и при скачках напряжения более 7 %.

Целостность спиралей-электродов

Лампа не загорается. Проверяется при помощи мультиметра или индикатора на наличие сопротивления с мини-лампочкой. Переключатель устанавливают на измерение сопротивления – минимальный диапазон, щупами прикасаются к штырькам сначала с одной, потом с другой стороны. Неисправная спираль покажет нулевое сопротивление (нить порвалась). Целая нить покажет незначительное сопротивление – от 3 до 16 Ом. Если даже одна из спиралей покажет обрыв, лампа подлежит замене. Восстановить работоспособность с такой поломкой не получится.

Проверка целостности спиралей-электродов

Неисправности в электронном балласте

В лампах нового поколения используется электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА). Чтобы понять, исправен ли балласт, заменяют его на заведомо рабочий. Если светильник включился, это означает, что поломка была в нем. Старый балласт можно починить в домашних условиях. Сначала можно попробовать заменить предохранитель на аналогичный с таким же диаметром и плавкой вставкой. Если спиральные нити слабо светятся – пробит конденсатор между ними. Его нужно заменить на аналогичный, но с рабочим напряжением 2 кВ. В дешевых балластах ставят конденсаторы на 250–400 В, которые часто сгорают.

Устройство электронного балласта

Транзисторы могут перегореть из-за скачков напряжения. При работе сварочного агрегата или любой мощной техники ЛДС желательно выключать. Транзисторы можно взять из списанных балластов или подобрать по таблице. После замены любого элемента нужно проверить исправность светильника, вставив в него лампу мощностью 40 Вт.

Как проверить дроссель люминесцентного светильника

Признаки неисправности дросселя:

• гудение светильника из-за дребезжания пластин;
• лампа зажигается нормально, потом темнеет по краям и гаснет;
• перегрев ЛДС;
• после включения внутри колбы бегают змейки;
• сильное мерцание.

Проверка дросселя

Для проверки дросселя на исправность из светильника вынимают стартер и замыкают накоротко контакты в его патроне. Вынимают лампу и закорачивают контакты в патронах с обеих сторон. Мультиметр устанавливается в режим измерения сопротивления, щупы присоединяются к контактам в патроне лампы. Обрыв обмотки покажет бесконечное сопротивление, а межвитковое замыкание – значение (стрелка) около нуля.

Как проверить стартер

Если при включении ЛДС мерцает, но не загорается, – неисправен стартер. Отдельно от светильника прозвонить стартер мультиметром не удастся, так как без напряжения его контакты разомкнуты. Схема проверки данного элемента включает в себя лампочку 60 Вт и стартер, подключенные последовательно к сети 220 В.

Схема проверки стартера

Как проверить емкость конденсатора тестером

Неисправный конденсатор, находящийся между проводами сети питания, снижает КПД светильника до 40%. В рабочем состоянии КПД составляет 90%, что более экономично. Для ЛЛ до 40 Вт подойдет конденсатор емкостью 4,5 мкФ. Слишком низкая емкость снижает КПД, высокая – вызовет мерцание. Исправность конденсатора проверяют мультиметром с соответствующей функцией.

Принцип работы люминесцентного светильника

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.

Watch this video on YouTube

Для чего нужен дроссель

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.

Отличия дросселя от ЭПРА

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<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.

Watch this video on YouTube

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.