Пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством

Полезная модель относится к электротехнике, к схемам и устройствам для зажигания и функционирования газоразрядных ламп, в частности, ламп высокого давления, используемых для освещения промышленных предприятий, транспортных магистралей и других объектов.
Из существующего уровня техники известен пускорегулирующий аппарат (ПРА) с импульсным зажигающим устройством (ИЗУ) для схемы "параллельного поджига" газоразрядных ламп (Рохлин Г.Н. Справочная книга по светотехнике - М.: Знак, 2006. - 972 с. Раздел 4 стр. 153). ИЗУ имеет 2 вывода и подключается параллельно лампе, включенной в сеть последовательно с балластным дросселем, являющимся элементом ПРА, ограничивающим ток через лампу.
В этой схеме ток лампы не протекает через ИЗУ, что обусловливает достоинства этих схем: простоту, дешевизну и универсальность ИЗУ. Недостатками данного технического решения являются то, что высоковольтные импульсы напряжения воздействуют не только на лампу, но и на балластный дроссель и на соединительные провода между дросселем и лампой, что снижает надежность ПРА, вызывает необходимость усиления изоляции балластных дросселей, зависимость параметров выходного импульса ИЗУ от длины подводящих проводов и от конструкции балластного дросселя. Поскольку стандартные балластные дроссели не рассчитаны на воздействие напряжения свыше 2 кВ, такие схемы могут применяться только для ламп с напряжением зажигании меньше 2кВ, или с дросселями специальной конструкции.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством для схемы "последовательного поджига". ИЗУ имеет три вывода, два из которых включаются последовательно с лампой (Рохлин Г.Н. Справочная книга по светотехнике - М.: Знак, 2006. - 972 с. Раздел 4 стр. 153). Импульсы генерируются ИЗУ последовательного поджига, имеют определенные потери мощности, значительные размеры и массу (вследствие того, что вторичная обмотка импульсного трансформатора должна быть рассчитана на протекающий через нее ток лампы). Однако эта схема является наиболее распространенной, что определяется следующими ее достоинствами:
балластный дроссель здесь не подвергается воздействию высоковольтных импульсов напряжения и поэтому не требует усиленной изоляции и специальной конструкции;
выходной импульс ИЗУ не зависит от длины подводящих проводов (имеются в виду соединительные провода между балластным дросселем и лампой) и от конструкции балластного дросселя.
Недостатками данного технического решения являются то, что вторичная обмотка импульсного трансформатора должна быть рассчитана на протекающий через нее ток лампы, что заставляет увеличивать диаметр провода. При этом число витков обмотки ограничивается размером магнитопровода и диаметром провода, что ограничивает индуктивность вторичной обмотки. От индуктивности вторичной обмотки импульсного трансформатора зависит длительность генерируемого ИЗУ высоковольтного импульса. Таким образом, габариты и масса импульсного трансформатора, являющегося «сердцем ИЗУ», определяются максимально допустимым током, амплитудой и продолжительностью высоковольтного импульса, что определяет значительные габариты и массу всего ИЗУ.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности работы пускорегулирующего аппарата с импульсным зажигающим устройством, снижении его массогабаритных параметров.
Данная задача решается за счет того, что заявлена полезная модель пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством, содержащий балластный дроссель, включенный в сеть последовательно с лампой, импульсное зажигающее устройство, имеющее три вывода, первый из которых соединен с первым вводом лампы, второй с выводом балластного дросселя не общим с сетью, третий со вторым вводом лампы, отличается тем, что введен высокочастотный дроссель, одним выводом соединенный с первым выводом импульсного зажигающего устройства, другим - со вторым выводом импульсного зажигающего устройства.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение надежности работы, снижение массогабаритных параметров пускорегулирующего аппарата с импульсным зажигающим устройством.
Сущность полезной модели поясняет фиг. 1, на которой изображен предлагаемый пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством, содержащий балластный дроссель 1, включенный в сеть последовательно с лампой 2, импульсное зажигающее устройство 3 имеющее три вывода, первый из которых соединен с первым вводом лампы 2, второй с выводом балластного дросселя 1 не общим с сетью, третий со вторым вводом лампы 2, высокочастотный дроссель 4, одним выводом соединенный с первым выводом импульсного зажигающего устройства 3, другим - со вторым выводом импульсного зажигающего устройства 3.
Пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством работает следующим образом. При включении в сеть импульсное зажигающее устройство 3 начинает генерировать высоковольтные импульсы, преимущественно амплитудой в пределах от 3 до 5 кВ, возникающие в процессе заряда-разряда рабочего конденсатора. Высоковольтные импульсы, создают проводящий канал в газовом межэлектродном промежутке лампы 2. В этом канале затем формируется плазма сильноточного разряда, питаемого через балластный дроссель 1 от сети, при этом ток протекает не только через импульсное зажигающее устройство 3, но и через высокочастотный дроссель 4, что уменьшает нагрев импульсного зажигающего устройства 3. После зажигания лампы 2, напряжение на ней становится меньше сетевого, вследствие чего импульсное зажигающее устройство 3 автоматически отключается. В случае не зажигания лампы 2 или ее отсутствия импульсное зажигающее устройство 3 продолжает генерировать импульсы. В ряде случаев импульсное зажигающее устройство 3 снабжается блоками отключения, прекращающими генерацию импульсов в случае, если лампа 2 в течение нескольких минут не зажигается (это время зависит от типа и мощности лампы и составляет 1-2 мин для ламп НЛВД и 10-15 мин для МГЛ).
Обычно рабочий конденсатор импульсного зажигающего устройства при работе устройства заряжается от сети током, проходящим через балластный дроссель 1. Однако в ряде случаев заряжать рабочий конденсатор импульсного зажигающего устройства 3 от сети необходимо так, чтобы на этот процесс не влиял балластный дроссель 1. Для этого необходимо ввести дополнительный вывод от импульсного зажигающего устройства 3, соединенный с выводом балластного дросселя 1 общим с сетью.
Сущность полезной модели по п. 2 поясняет фиг. 2, на которой изображен предлагаемый пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством, содержащий балластный дроссель 1, включенный в сеть последовательно с лампой 2, импульсное зажигающее устройство 3 имеющее три вывода, первый из которых соединен с первым вводом лампы 2, второй с выводом балластного дросселя 1 не общим с сетью, третий со вторым вводом лампы 2, высокочастотный дроссель 4, одним выводом соединенный с первым выводом импульсного зажигающего устройства 3, другим - со вторым выводом импульсного зажигающего устройства 3, введен дополнительный вывод от импульсного зажигающего устройства 3, соединенный с выводом балластного дросселя 1 общим с сетью.
Пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством по п. 2 работает также как и представленный в п. 1.
Элементы предлагаемого пускорегулирующего аппарата с импульсным зажигающим устройством - импульсное зажигающее устройство 3 и высокочастотный дроссель 4 могут быть размешены в одном корпусе с тремя выводами (фиг. 3) или с четырьмя выводами (фиг. 4).
Параметры высокочастотного дросселя выбирают, преимущественно, исходя из соотношения
где АВ - максимально возможное, в данной схеме, изменение магнитного потока в высокочастотном дросселе во время действия импульса ИЗУ;
e(t) - функция, описывающая зависимость напряжения от времени в импульсе, генерируемом ИЗУ;
2
1
(t - t) - длительность импульса;
S - площадь поперечного сечения магнитопровода высокочастотного дросселя;
w - число витков обмотки высокочастотного дросселя.
Диаметр провода обмотки высокочастотного дросселя выбирают таким, чтобы ее активное сопротивление не превышало, преимущественно, 0,2 Ом.
Для минимизации размеров и массы высокочастотного дросселя целесообразно использовать магнитопровод из материала с высоким значением максимально достижимой магнитной индукции.
Полезная модель была реализована для питания ламп при токе до 10А с использованием высокочастотного дросселя, намотанного на кольцевом сердечнике из аморфного металлического сплава с активным сопротивлением обмотки 0,05 Ом, при массе высокочастотного дросселя 50 г и импульсного зажигающего устройства для схемы "последовательного поджига" с допустимым током 4,6А. Часть тока, протекающего через лампу, проходила через высокочастотный дроссель в результате чего ИЗУ не перегревалось. При этом высокочастотный дроссель, вследствие достаточной индуктивности, не оказывал отрицательного действия на характеристики высоковольтного импульса, генерируемого ИЗУ. Был так же реализован вариант полезной модели, в котором для питания зарядной цепи импульсного зажигающего устройства использован дополнительный вывод, соединенный с выводом балластного дросселя общим с сетью. Все это позволило реализовать пускорегулирующий аппарат с импульсным зажигающим устройством для зажигания и питания газоразрядных ламп мощность до 1000 Вт, используя для зажигания ИЗУ рассчитанные на меньшие мощности, при повышении надежности работы, снижении массогабаритных параметров пускорегулирующего аппарата с импульсным зажигающим устройством.