УСТРОЙСТВО ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ЛАМП

Устройство пускорегулирующее электронное для газоразрядных осветительных ламп
Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к аппаратам для питания высокочастотным током газоразрядных ламп и может использована во вторичных источниках электропитания и других преобразователях электрической энергии, имеющих дроссели и трансформаторы.
Проблеме в целом посвящено значительное количество сообщений и обзоров (О.Е. Румянцева. Полупроводниковые компоненты для электронных балластов фирмы Motorola. Кафедра электротехнических комплексов автономных объектов. М.,МЭИ, 1997).
Анализ источников показывает, что получившие распространение пускорегулирующие устройства можно разделить на две группы:
- электронные пускорегулирующие устройства первого поколения для газоразрядных ламп низкого давления построены по автогенераторной схеме с обратной связью через трансформатор тока. Газоразрядные люминесцентные лампы низкого давления обладают достаточным постоянством параметров горения в процессе эксплуатации из-за значительного удаления электродов друг от друга, что и обеспечивает широкое распространение таких устройств.
Применение этой схемы для питания газоразрядных ламп высокого давления, например натриевых, не обеспечивает стабильных эксплуатационных характеристик системы «пускорегулирующее устройство-лампа, т.е. не достигается необходимая стабилизация параметров горения лампы в процессе эксплуатации, силовые элементы схемы работают в критических режимах, точный расчет и настройка параметров схемы невозможны. Схема при эксплуатации ненадежна. Примером может служить пускорегулирующий аппарат ЭПРА-Н-220-ХХ (Проспект фирмы ЭНЭФ Электронные пускорегулирующие аппараты для свег™  1 г  ° в
тильников с газоразрядными лампами. Р.Б, г.Молодечно, 1998), от которого потребители после опытной эксплуатации отказываются.
- электронные пускорегулирующие устройства второго поколения для газоразрядных ламп выполнены с использованием микросхемы генератора - драйвера силовых МДП - транзисторов полумостового инвертора напряжения. В диагонали инвертора включены последовательно колебательный контур и лампа.
Схема устройства позволяет раздельно регулировать собственную частоту колебательного контура и частоту задающего генератора, что, в свою очередь, позволяет регулировать границы стабилизации параметров горения лампы (О.Е.Румянцева. Полупроводниковые компоненты для электронных балластов фирмы Motorola. M., МЭИ, 1997.)
Стабильность параметров горения газоразрядных ламп высокого давления и надежность пускорегулирующего устройства в целом, в первую очередь, зависит от правильности выбора параметров дросселей.
Параметры дросселя взаимосвязаны и в общем случае описываются сложным нелинейным уравнением типа:
Vm  F (Wu, fu дВсрт,Д Рт, 5, СО, dnp, ДТ),
где: Vm - минимальный объем магнитопровода с параметрами; дВсрт - допустимое приращение индукции в магнитопроводе;
б - оптимальный зазор в магнитопроводе;
дРт - потери в магнитопроводе;
Ш - число витков обмотки дросселя ;
dnp - эквивалентный диаметр провода ;
Im - амплитудное значение тока; /u - частота следования импульсов;
дТ - допустимый перегрев катушки дросселя.
Каждая из составляющих данного уравнения имеет свое определение (А.Н. Горский и др. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. М., Радио и связь, 1998), поэтому в один прием оптимальные параметры сердечника не могут быть определены однозначно.
Для этого должна быть составлена минимизационная задача, которая решается методом последовательного приближения к оптимуму, критерием которого является оптимальный зазор при минимальном объеме магнитопровода и выполнении условия, когда магнитодвижущая сила в зазоре равна и больше амплитудных ампер - витков в катушке при всех режимах работы дросселя в пределах допустимых потерь.
В результате решения этой задачи достигается главное отличие предлагаемой полезной модели от аналогов, которые с одной стороны строятся по схеме (О.Е. Румянцева. Полупроводниковые компоненты для электронных балластов фирмы Motorola. M., МЭИ, 1997), а с другой стороны, в них вопросам конструирования дросселей уделяется недостаточное внимание. При таком подходе надежность электронных пускорегупирующих устройств оказывается низкой и несмотря на более высокую эффективность их применения по сравнению с дроссельными, распространения они не получили.
Схема инвертора напряжения с драйвером силовых транзисторов наиболее удобна для выполнения пускорегупирующих устройств натриевых газоразрядных ламп и может быть прототипом заявляемой полезной модели (International Rectifier. Силовые полупроводники.Перевод с английского под редакцией В.В. Токарева. Воронеж, 1995, стр.600).
ooOf2&  -3Электронное пускорегулирующее устройство по прототипу содержит фильтр радиопомех, выпрямительный мост, корректор коэффициента потребляемой мощности с дросселем, имеющим магнитопровод, инвертор напряжения с дросселем, имеющим магнитопровод,и поджигающее устройство.
Объемы магнитопроводов, применяемые в этом устройстве, не минимизированы. Схема корректора коэффициента потребляемой мощности собрана на дискретных элементах, что ограничивает частотные возможности узла, а следовательно, надежность этого устройства.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки и создать устройство пускорегулирующее электронное для газоразрядных осветительных ламп с высокой надежностью и эффективностью.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что предложено устройство пускорегулирующее электронное для газоразрядных осветительных ламп, которое содержит фильтр радиопомех, выпрямительный мост, корректор коэффициента потребляемой мощности с дросселем, имеющим магнитопровод с зазором, инвертор напряжения с дросселем, имеющим магнитопровод с зазором, и поджигающее устройство, причем объемы магнитопроводов минимизированы при заданной энергии и частоте следования импульсов за счет выбора оптимальной величины зазоров в магнитопроводах дросселей корректора коэффициента потребляемой мощности и инвертора напряжения, а на входе выпрямительного моста подключены термопредохранитель и терморезистор.
Отличие от прототипа заявляемого устройства заключается в том, что объемы магнитопроводов минимизированы при заданной энергии и частоте следования импульсов за счет выбора оптимальной величины зазоров, выполненных в магнитопроводах дросселей корректора коэффициента потребляемой мощности и
(2& Of3 -4инвертора напряжения, а на входе выпрямительного моста подключены термопредохранитель и терморезистор.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом.
Устройство пускорегулирующее электронное для газоразрядных осветительных ламп содержит термопредохранитель 1 для защиты от возгорания устройства в аварийных режимах, терморезистор 2 для ограничения пускового тока, фильтр радиопомех 3, выпрямительный мост 4, корректор коэффициента потребляемой мощности 5 с дросселем 6, магнитопровод которого выполнен с зазором 7, инвертор напряжения 8 с генератором - драйвером 9, транзисторами 10 и 11, дросселем 12, магнитопровод которого выполнен с зазором 13, кондесаторами 14 и 15, которые зашунтированы диодами 16 и 17, а также генератор поджигающих импульсов 18 с диодом 19 и нагрузку - газоразрядную лампу 20.
Устройство работает следующим образом .
Напряжение питающей сети через термопредохранитель 1, терморезистор2 и фильтр радиопомех 3 подается на выпрямительный мост 4, с выхода которого выпрямленное двухполупериодное напряжение подается на вход корректора коэффициента потребляемой мощности 5. Корректор коэффициента потребляемой мощности преобразует входное напряжение с колебаниями питающей сети в стабилизированное постоянное напряжение питания инвертора напряжения 8. Инвертор напряжения в составе генератора - драйвера 9, транзисторов полумоста 10 и 11, дросселя 12, конденсаторов 14 и 15 с шунтирующими их диодами 16 и 17 преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение высокой частоты для питания нагрузки, причем нагрузка - газоразрядная лампа 20 подключается между дросселем 12 и конденсаторами 14 и 15. Диоды 16 , 17 обеспечивают стабилизацию действующего значения напряжения на контуре при изменении внутреннего сопротивления лампы. Магнитопроводы дросселей корректора потребIc tfflC
ляемой мощности и инвертора напряжения минимизированы по вышеописанной методике.
Генератор поджигающих импульсов 18 включается сразу после подключения устройства к питающей сети и вырабатывает поджигающие импульсы для поджига газоразрядной лампы. При образовании в горелке лампы первичного плазменного шнура через лампу начинает протекать ток контура, конденсаторы 14, 15 перезаряжаются и через диод 19 генератор поджигающих импульсов 18 срывает свои колебания. Повторное включение генератора поджигающих импульсов возможно после исчезновения плазменного тела в горелке лампы и восстановления исходного сопротивления.
Конструктивно устройство заключено в стальную коробку по классу защиты 1 ГОСТ12.2.007.0 с вентиляционными отверстиями IP34 ГОСТ14254 и состоит из трех узлов: печатной платы, на которой последовательно расположены функциональные элементы по настоящему описанию, алюминиевого основания - охладителя для монтажа транзисторов и закрепления печатной платы и крышки. Печатная плата и транзисторы для защиты от воздействия окружающей среды защищены лаком.
Применение схемы предлагаемой полезной модели обеспечивает стабильные эксплуатационные характеристики системы «пускорегулирующее устройство - лампа, т. е. достигается необходимая стабилизация параметров горения лампы в процессе эксплуатации, силовые элементы схемы работают в нормальных режимах, возможен точный расчет и настройка параметров схемы при минимальных габаритах устройства.
Следовательно, надежность и эффективность заявляемого устройства превышает известные.
2&0-1312 (о 0f9 -6Формула