Reatores para Lâmpadas
Autor: Victor Merlin | Publicado: 2011-07-16T09:19:00-07:00


Generalidades sobre reatores para lãmpadas.


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Os reatores são equipamentos auxiliares utilizados em conjunto com as lâmpadas fluorescentes, a vapor de sódio, a vapor de mercúrio e a vapor metálico.

A escolha do reator deve ser feita de acordo com o tipo de lâmpada e com a tensão de rede em que ele irá funcionar. Outro tópico a ser considerado é o fator de potência, o qual, sendo alto, proporciona as seguintes vantagens:

 Contribui para a correção do fator de potência (industria);

 Reduz perdas nos circuitos de alimentação de sistema de iluminação;

 Evita sobrecargas desnecessárias nos mesmos circuitos.

Outro tipo de reator que começa a ser fabricado no Brasil é o eletrônico, que apresenta perdas reduzidas em relação aos tradicionais e pode possibilitar um acréscimo na vida média das lâmpadas. Com o uso desse equipamento, a potência solicitada da rede elétrica pelo conjunto lâmpada reator é significativamente inferior à que se verifica com os reatores tradicionais.

 

REATOR ELETRÔNICO HÍBRIDO PARA LÂMPADAS DE VAPOR DE

SÓDIO DE ALTA PRESSÃO

A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão, conhecida na litreratura como HPS – High Pressure Sodium, é utilizada na iluminação de grandes áreas e tem substituído, com vantagens, a lâmpada de vapor de mercúrio HPM – High Pressure Mercury na iluminação pública. Além de permitir uma economia substancial de energia, a lâmpada de vapor de sódio reduz os custos de manutenção, em virtude de sua elevada eficácia luminosa e longa vida útil.

A tensão de arco é um parâmetro característico das lâmpadas de descarga, definido pelo valor eficaz da tensão entre os seus eletrodos. Na lâmpada HPS, ao contrário das demais lâmpadas de descarga de alta pressão, a tensão de arco aumenta continuamente ao longo do tempo de funcionamento, e também é fortemente dependente da temperatura da parede do tubo de descarga e das características do dispositivo de estabilização da corrente, genericamente conhecido por reator. A vida útil da lâmpada é influenciada pela taxa de crescimento da tensão de arco, que por sua vez é função da potência transferida à lâmpada.

A principal desvantagem dos reatores convencionais de baixo custo, na maioria dos casos constituídos por simples indutores, é a baixa regulação da potência transferida à lâmpada, na medida em que a tensão de arco da lâmpada aumenta com o tempo de funcioamento. Uma proposta para melhorar essa característica é a utilização de um reator híbrido, que alimenta a lâmpada com potência constante.

Características operacionais da lâmpada HPS

Os fabricantes de lâmpadas, para efeito de projeto de reatores, fornecem as especificações técnicas das lâmpadas HPS em um diagrama, conhecido como paralelogramo de potência ou diagrama quadrilateral

Em vez de especificar um único ponto de operação, o paralelogramo define uma área segura que determina as tolerâncias a serem atendidas pelo reator para satisfazer uma faixa de tensão de alimentação CA e as variações de tensão de arco durante a vida útil da lâmpada. O paralelogramo é formado por quatro segmentos de reta. As retas limítrofes nos lados esquerdo e direito representam o comportamento da potência da lâmpada em função da tensão de arco, no início e final da sua vida útil, respectivamente. As retas superior e inferior estabelecem os respectivos valores máximo e mínimo da potência a ser fornecida à lâmpada.

Nas lâmpadas HPS, a tensão de arco cresce aproximadamente de 1 a 2 V a cada 1000 horas de funcionamento. Essa elevação é uma consequência da redução da pressão parcial do vapor de sódio, causada pelas reações químicas do metal com as impurezas, principalmente com o óxido emissor dos eletrodos, e pela migração do sódio pelas extremidades do tubo de descarga.

Quando a tensão de arco alcança o seu valor de extinção ( drop out ), a tensão em circuito aberto do reator não consegue efetuar a reignição da descarga após a passagem por zero da corrente da lâmpada, a cada semiciclo. Nessas condições ,a lâmpada pode entrar em um processo cíclico , no qual ocorre normalmente e, após alguns minutos, a lâmpada apaga subitamente.

Quando o tubo de descarga esfria, a tensão aplicada pelo ignitor é suficiente para ascender a lâmpada, reiniciando o ciclo. Algumas lâmpadas utilizam amálgamas com dosagem modificada, que evitam esse fenômeno.

A maioria das lâmpadas HPS comerciais trabalha com vapor de sódio saturado, ou seja, uma parcela de amálgama condensada nos pontos de temperatura mais baixa do tubo de descarga.

Pequenas alterações de temperatura nesses pontos provocam mudanças substanciais na pressão do vapor de sódio, que resultam em alterações na tensão de arco da lâmpada. Por essa razão, a luminária, em particular a geometria do seu refletor óptico, que reflete uma parcela da radiação infravermelha para o tuo de descarga, influi significativamente no comportamento da tensão de arco da lâmpada HPS.

Descrição do reator híbrido

O objetivo do reator eletrônico híbrido é alimentar a lâmpada HPS na frequência da rede com potência constante. O reator é constituído da associação em série de dois indutores e por uma chave estática bidirecional em corrente, ligada em paralelo a um deles. Aunidades de controle apresenta uma malha de realimentação de potência que utiliza um controlador PI para atuar sobre o ângulo de fase da chave ( medido a partir da passagem por zero da tensão da lâmpada ), modificando a imédância equivalente do reator para compensar alterações nas tensões de alimentação e de arco.

Para realizar a partida da lâmpada, utiliza-se um ignitor independente, do tipo pulso superposto.

Considerações Finais

O reator eletrônico híbrido desenvolvido possibilita uma excelente regulação de potência na lâmpada durante a sua vida útil. Ele oferece as seguintes vantagens:

 Fluxo luminosos aproximadamente constante;

 Aumento na vida útil do conjunto reator e lâmpada;

 Baixa distorção harmônica da corrente de alimentação; e

 Eficiência energética compatível com a de reatores indutivos convencionais

O reator convencional consome potência superior à nominal durante uma parcela significativa da vida útil da lâmpada. Portanto, a operação com potência constante na lâmpada possibilita um economia de energia, quando computados os custos de energia totais durante a vida da lâmpada.

 

NOVO REATOR ELETRÔNICO PARA LÂMPADAS HO, COM CONTROLE DE LUMINOSIDADE

A necessidade da utilização racional de energia elétrica tem aumentado a busca por alternativas, ou tecnologias, que levem ao melhor aproveitamento das fontes de energia existentes.

Como a iluminação artificial responde por uma fração considerével de toda a energia gerada, é necessário investir em sistemas de iluminação que proporcionem, entre outras vantagens, economia de energia.

Utilizar um reator eletrônico para duas lâmpadas fluorescente de 110 W, alimentado a partir da rede de 220 V é uma possibilidade e, suas características prinmcipais :

 Alto fator de potência na entrada ;

 Interruptores do inversor com comutação não dissipativa do tipo ZVS;

 Tensão senoidal de alimentação da lâmpadas;

 Possibilidade de troca de uma das lâmpadas com a outra funcionando;

 Ausência de efeito estroboscópico e ruído audível;

 Elevado rendimento;

 Controles automáticos de presença e de luminosidade.

Rendimento

Os reatores de boa qualidade apresentam, geralmente, perdas menores, consumindo menos energia para o seu funcionamento. Os de qualidade inferior , por sua vez, além de apresentar maior consumo , muitas vezes luminoso emitido. Outras vezes podem comproter a vida útil da lâmpada.

A substituição dos reatores por outros de melhor rendimento pode ser feita gradativamente, obedecendo aos programas normais de manutenção da empresa.

Então comparando-se ao desempenho de um reator magnético convencional para duas lâmpadas de 110 W, o reator eletrônico para lâmpadas HO, pode –se verificar que :

 




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