ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХЛАМП Советский патент 1970 года по МПК H05B41/23 

Изобретение относится к устройствам для йитаНИЯ газоразрядных ламп с пусковым напряжением, превышающим напряжение питающей сети, а именно, к устройствам, в которых новышенное пусковое напряжение создается за счет работы конденсаторного контура, пе содержащего коммутационных элементов или элементов с резко выраженной пороговой характеристикой.

В функции большинства устройств для питания газоразрядных ламп входит генерация повыщенного, по сравнению с сетевым, напряжения пускового режима. Если для большинства трубчатых люминесцентных ламп и ламп ДРЛ, эксплуатируемых в отапливаемых помещениях, требуемое превыщение пускозого напряжения над сетевым огранпчпваегся примерно 10-20%, то при температурах ниже 10° С требуется значительно большее увеличение напряжения.

Известные лампы с амальгамами также требуют ЗНачительно более высоких пусковых напряжений. Следует отметить, что в большинстве случаев для указанных выше условий требуется достаточная мощность, чтобы обеспечить развитие дугового разряда, а применение маломощных инициирующих высокочастотных или импульсных источников не Обеспечнвает зажигания ламп.

Широкое распространение для получения повышенных пусковых напряженпй находят схемы ПРА с .конденсатором, образующим с одним из индуктивных элементов разрядной цепи пусковой контур. Прп общем емкостном пмнеданце контура на индуктивном элементе генерпруется напряжение, суммирующееся с сетевым и обеспечивающее повыщение пускового напряжения. В мировой технике известно

большое количество схем таких ПРА, но все опп принципиально могут быть разделены на две группы: в первой - дополнительное папряжение, суммирующееся с напряжением сети, возникает на дополнительном индуктпвном

элементе (токовая последовательная схема), вводимом в разрядную цепь лампы, а во второй- такпм элемептом служит непосредственно балластный дроссель (схема параллельная). Паибольщая эффектпвпость работы пускового коптура достнгается при совпадении фаз напряженпя сети и суммирующегося с ним дополнительного напряжения, что возможно только в идеальном контуре без потерь. При необходимости обеспечения подогрева электродов от пускового контура активная составляюн1,ая В его импедаице существенно чстает и резко уменьшается эффе; ,., Другим существенным недостатком туров являются большие остато

Щыо обеспечить глубокое снижение на1Прял ения подогрева электродов после зажигания лаМП.

Таким образом, осиовная цепь при разработке пускорегулирующих устройств для газоразрядных ламп - получить пусковое иапряжеиие повышеипой величииы с минимальным увеличением стоимости устройства и потерь мощности. Согласно изобретению, поставленная задача решается за счет питания цепи разряда и пускового конденсаторного контура по меньшей мере двумя фазосдвинугыми напряжениями трехфазной сети. Принцип использования двух фазосдвииутых напряжений для повышения эффективности пускорегулирующих устройств известен.

Однако он не обеспечивает полного достижения поставлепной задачи. Это связано с тем, что при использовании фазного иапряжения для питания разрядной цепи и линейного напряжения для питания цепи пускового контура, одновременно служапдего для исправления cos ф, токи этих контуров могут быть уравнены только лри значительной иерекомненсации, приводящей к резкому увеличению стоимости конденсаторов и снижению созф. В больщиистве случаев такое решение неириемлемо и приходится мириться с неразепством токов в этих контурах, следствием чего является уменьщенная эффективность при пуске и повышепные потери в рабочем режиме.

Для устране1ния указанных недостатков предлагается пускорегулирующее усгройство с питанием разрядиой цеии линейным наиряжением трехфазной сети и пускового коитура еще одиим напряжением той же трехфазиой сети, сдвинутым по фазе относительно напряжения, питающего цепь разряда.

При этом обеспечивается повыщеиие эффективиости работы пускового контура за счет возможности получения пускового напряжения на индуктивном элементе, практически совпадающего по фазе с линейным паюряжением, питающим разрядную цепь.

Другим фактором, обеспечивающим повышение эффективности пускового контура, является возможность уравнивания его тока (для последовательного варианта схемы) с током разряда нри значениях созф, близких к 1, В рабочем режиме это приводит к практически полному исключению потерь в пусковом контуре. Этот же эффект достигается для параллельной схемы за счет резкого сиижеиия (в 4-8 раз) иапряжеиия на пусковом контуре носле зажигания ламп.

Вар ианты предлагаемого пускорегулирующего устройства вместе с соответствую1цими векторными диаграммами иусковых и рабочих релсимов ириведены на фиг. 1-8.

На фиг. 1,а показана схема пускорегулирующего устройства для лампы с самокалящимися электродами с И иганнем разрядной цепи л инейным натгряжение.м U, а последовательного пускового контура фазным напряжением бф сети. Лампа I включена последовательно с индуктивным балластом 2 на линейное напряжение U трехфазной сети (UCA)В разрядную цепь последовательно вводится дополнительиая пусковая индуктивность 3, образующая с конденсатором 4 пycкoiвoй Юследовательный контур, включенный на фазное нанряжение иф(и,).

В пусковом режиме (см. фиг. 1,6) пусковое напряжение i, приложенное к лампе 1, является векторной суммой линейного напряжения и„ и напряжения U на пусковой индуктивности 3. За счет дополнигельного фазового сдвига индуктивиость может выполняться с довольно больщпм потерь, что приводнт к заметному ее удешевлепию, причем пр-и этом может быть достигнуто идеальное совпадение направления векторов U и Ьд, что приводит к наибольщей эффективности пускового контура.

После зажигания лампы, т. е. в рабочем режиме (iCM. фиг. 1,б), при соответствующем выборе величииы конденсатора 4 быть обесиечено равенство тока ламны /j и тока конденсатора /4. При стандартном соотнощеНИИ нанряжения на лампе к напряжению иитания, равном 0,5, угол между напряжением питания и током лампы равен 60°, а мелсду током лампы /1 и током конденсатора /4 180°. В результате ток, обтекающий пусковую индуктивность 3, становится достаточно близким к преиебрежимой величине, что обеспечивает полное размагничивание пусковой индуктивности. При этих условиях cos ф имеет величину порядка 0,85. При необходимости иолучения больщей величины созф целесообразно на ЛИнейное напряженке включить дополнительиый конденсатор.

Па фиг. 2 приведена схема устройства для двух носледовательио -включенных ламп с подогревными катодами. Для этого варианта схемы иусковая индуктивность 3 снаблсается обмотками подогрева 5. Для получения оптимальных условий в этом случае целесообразно ул1еньщение собственных нотерь в пусковой

индуктивности 3.

Использование фазного напряжения для компепсации совф является невыгодным, поскольку при этом требуется увеличенная емкость конденсатора, что приводит (для конденсаторов на рабочие напряжения ниже 1000 в) к удорол анию конденсаторов и заметному увеличению их габаритов.

Па фиг. 3 ириведена схема устройства, в котором иусковой контур содерл ит два конденсатора (4 и 4), включенные на два линейных напрял ения. В этой схеме появляются дополнительные возмол ;ности изменения фазы общего тока иускового контура (/з) путем изменения величины составляющих токов /

и /;,.

Па фиг. 4 приводится вариант исполнения устройства для включения двух ламп с подогревными электродами. Следует отметить, что условию равенства токов /1 /з соответствует режим перекомпенсации созф. Поэтому оптимальным вариантом является неполиое размагничивание пусковой индуктивности, при котором можно обеспечить cos(,9. На фиг. 5 ирищедена схема устройства с параллельным пусковым контуром. Лампа / с индуктивным балластом 2 образует разрядную цепь, иитаемую линейным напряжением и. Пусковой контур, состоящий пз дополнительной индуктивности 5, конденсатора 4 и части обмотки дросселя балласта 2, включен на фазное 11апряже:вне f/ф. При общем емкостном импеданце на балласте 2 генерируется -пусковое напряжение t/2 (см. фиг. 5,й), практически совпадающее ио направлению с линейным напряжением U, питающим разрядную цепь. В рабочем режиме (см. фиг. 5,в) При равенстве скаляров и противофазности фазного наиряжения и напряжения, снимаемого с балласта, величина остаточного нанряжения Lon приложенная к пусковому контуру, становится пренебрежимо малой, что исключает потери iB nycKOiBOM коитуре. Дополнительная индуктивность служит для уменьщения вредного влияния емкости конденсатора 4 на форму разрядного тока. При необходимости подогрева электродов лами такая индуктивность снабжается накальными обмотками 5 (СМ. фиг. 6) в применении к двум носледовательно включенным лампам. В ряде случаев функции этой индуктивности может выполнять небольшой трансформатор. Из-за нецелесообразности подведения нулевого провода может оказаться более выгодным вариант с пснользованием двух линейных напряжений, приведеиный на фиг. 7, Схема устройетва на фиг. 8 характеризуется иоследовательным включением двух ламп с подогревными электрода мн и соответственно наличием накальны.х обмоток 5. Особенностью устройств, показанных на фиг. 7 и 8, является некоторая возмолчпость нзменения фазового угла между током /2 пускового контура и линейным напряжением бл за счет изменения соотнощения величин емкостей конденсаторов 4 и 4. В нредложенном устройстве возможно получение повышенного до 1,5 и выше сетевого напряжения холостого хода ирн пренебрежимо малом уровне потерь мощности в пусковом контуре и расходе активных материалов, не превышающем расхода для аппарата с нормальным Пусковым напряжением. Предмет и з о б р е т е и и я Пускорегулирующее устройство для газоразрядных ламп, питаемых линейным напряжением трехфазной сети через индуктивный балласт, содержащее конденсаторный пусковой контур, геиерирующнй на одном из последовательных дополнительных элементов разрядной цеии дополнительное пусковое напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективпости пускового контура, он включен но меньшей мере еще на одно напряжение той же трехфазной сети, сдвинутое по фазе относительно напряжения, питающего цепь разряда, и обеспечивающее практическое совпадение ио фазе указанного дополпительного пускового Напряжения, генерируемого на индуктивном элементе разрядной цепи, е линейным напряжением сети, питающим ту же цепь.

U

О ff So/t/u

J) 1л

TxV.JV

S pejHUM

Рабочий режим

.:7

Ua

иг.г

(5 fJl/СМоВой р9ЖиМ

/и„

R PofowS pe /fijf

Uj,,

u.S

li

Ji-l4

Рабочий режи

ui-4

н

j ffycHoSou pfitti//

Д

PaSovuu pejrt/fi

is и

о с

uuu

r fJt/cHoSoS режим ,Ъ

Poffovau рвжиЛ1

J0

is (s

0 V б

f

3

i /7ycHoSoij pejfiuH U,

S Ра5ачийf,ejfruM .

u:

fui.7

7 )

X

uuu

fui.a