7-Дәріс. ГРШ арналған жүргізу-реттеу аппараттары (ЖРА). Сұлбалар,құрастырылымдық-эксплуатациялық сипаттамалары.
ЛЮМИНЕСЦЕНТТІК ШАМДАРҒА АРНАЛҒАН ЖҮРГІЗУ-РЕТТЕУ АППАРАТТАРЫ
Люминесценттік шамның тұтануын, кернеу берілген шекте ауытқығанда оның әдеттегідей режимде жұмыс істеуін, шам тұтанғанда және жұмыс істеп тұрғанда пайда болатын радиобөгеулерді басуды қамтамасыз етуге арналған элементтер жиынтығы жүргізу-реттеу аппараты (ЖРА) деп аталады.
ЖРА-на мынадай талаптар қойылады: сенімділігі жоғары болуы, өзіне аз энергия тұтынуы, құны мен пайдалану шығындарының аз болуы, қауіпсіздігі және қызмет ету мерзімінің ұзақ болуы.
Кейбір ЖРА «шам — ЖРА» жинағының қуат коэффициентің қажетті деңгейге дейін жоғарылатуға қамтамасыз етеді. Олар өтемделген ЖРА-ы деп аталады. Индуктив немесе индуктив-сыйымдылық балласт элементтер пайдаланылатын ЖРА қуат коэффициентінің қажетті мәнін қамтамасыз етпейді. Олар өтемделінбеген ЖРА деп аталады. ЖРА-ы люминесценттік шамдарды тұтандыру «тәсілдеріне байлансты мынадай кластарға бөлінеді: электродтарды алдын-ала қыздырумен импульстік тұтандыратын ЖРА, электродтарды тұрақты қыздырумен ыстықтай тұтандыратын ЖРА, салқындай (ілездік) тұтандыратын ЖРА.
ЭЛЕКТРОДТАРДЫ АЛДЫН АЛА ҚЫЗДЫРУМЕН ИМПУЛЬСТІК ТҰТАНДЫРАТЫН ЖҮРГІЗУ-РЕТТЕУ АППАРАТТАРЫ
Электродтарды алдын ала қыздырумен импульстік тұтандыратын ЖРА люминесценттік шамдарды стартер арқылы қосуға арналған. Мұндай ЖРА-ның құрылысы мен жұмысы бұрын қаралды. Екі люминесценттік шамды «тарамдалған фазалы» сұлба бойынша электр торабына қосуға арналған ЖРА (1-сурет)
1-сурет. «Тарамдалған фазалы» сұлба бойынша люминесценттік шамдарды қосу сұлбасы.
олардың жиынтық жарық ағынының пульстенуін төмендетуге және құрылғының қуат коэффициентін жоғарылатуға пайдаланылады. Ш1 шам индуктив балластпен (Др1), ал Ш2 шам құрамалы балластпен (С2 + Др2) қосылғандықтан, Ш1 шамның тогы торап кернеуінен 60º бұрышқа кешігеді, ал Ш2 шамның тогы кернеуден 60° бұрышқа озады.
Токтардың ығысуынан шамдардың жарық ағындары бір-бірінен 120º бұрышқа ығысады. Бұл шамдардың жиынтық жарық ағынының пульстенуінің төмендеуін қамтамасыз етеді .2-сурет).
Бір шамның тогы торап кернеуінен озғандықтан, ол екінші шамның тогы торап кернеуінен кешіккендіктен құрылғының қуат коэффициенті бірге жуық (3-сурет).
Кернеудің номинал мәнінен ауытқуында осындай сұлба бойынша қосылған шамдардың жиынтық жарық ағынының тұрақтылығы бір шамдық ЖРА-мен салыстырғанда жоғары. Бір шамдық ЖРА-мен салыстырғанда екі шамдық ЖРА-ы пайдаланғанда құрылғының габариттік мөлшері кіші, массасы аз, үнемділігі жоғары болады.
127 В кернеуге есептелген куаты 20Вт және одан кіші болатын шамдарды кернеуі 220 В электр торабынан қоректендіру қажет болған жағдайда люминесценттік шамдарды тізбектен қосуға арналған ЖРА пайдаланылады (4-сурет). Ш1 және Ш2 шамдардың қуаттары тең болуы керек. Дроссельді
Ш1 және Ш2 шамдардың қуаттары қосындысы бойьшша таңдап алады және оның «ортаншы»-электродтарды қыздыратын қосымша орамасы Wқос болуы
керек.
Стартерді электр торабының номинал кернеуіне байланысты тандап алады.
Сұлбаның негізгі кемшілігі — ЖРА-да қуат шығынын жоғарылататын дроссельдің қосымша орамасының болуы.
Бір шам жұмыстан шықса екінші шамда жұмыс істемейді. Стартер люминесценттік шамды электр торабына қосатын сұлбаның ең сенімсіз элементі болып саналады. Өйткені оның электрлік параметрлері тұрақсыз, қызмет ету мерзімі аз және ол мерзім іске қосылу санына тәуелді келеді.
Стартердің осы кемшіліктері шамның қызмет ету мерзімін қысқартады, ЖРА-ның асқын қызуына және оның жұмыстан шығуына әкеледі.
Шала өткізгіш элементтердің вольт-амперлік сипаттамаларының ерекшеліктері оларды солғын разряд стартерлерінің орнына пайдалануға мүмкіндік береді.
Позисторлар, динисторлар және тринисторлар пайдаланылған сұлбалар бар. 5-суретте динисторлар көмегімен люминесценттік шамды электр торабына қосу сұлбасы берілген. 6-суреттегі осцилограммалардан шамның тұтану процесі көрінеді. Электр торабы кернеуінің оң жарты толқынының белгілі ілездік мәнінде (R кедергісінің мәнімен анықталатын) Д1 және Д2 динисторлар ашылады. Шам электродтарымен алдын ала қыздыру тогы iа.қ. өтеді, қыздыру кезінде шамдағы кернеу ашық динисторлардағы кернеу түсуіне тең болады. Қыздыру тогы іа.қ.0 болған кезде шамға теріс жарты толқынның кернеуі беріледі. Егер шам электродтары толық қыздырылса және шамның тұтану кернеуі амплитудалық мәннен төмендесе, шам тұтанады. Егер электродтар толық қыздырылмаса, электр торабы жиілігімен процесс қайталанылады.
ЭЛЕКТРОДТАРДЫ ТҰРАҚТЫ ҚОЗДЫРУМЕН ЫСТЫҚ ТҰТАНДЫРАТЫН ЖҮРГІЗУ-РЕТТЕУ АППАРАТТАРЫ
Ыстық тұтандыратын ЖРА электродтары тұрақты қоздырумен шамның тұтану кернеуін белгіленген қажетті шекке дейін төмендетумен оны іске қосуға арналған. 7,а-суретте осындай сұлбаның біреуі берілген.
7-сурет. Ыстықтай (тез) тұтандыру ЖРА-мен люмиинесценттік шамды электр торабына қосу сұлбасы (а) және шамның тұтану диаграммасы (б).
Балласт кедергі ретінде пайдаланылатын дроссель Др электродтарды қыздыратын ҚАТ автотрансформатордың бірінші орамасына қосылады. Автотрасформатор Uх = (1 … 1.2) Uт болатын жүксіз режимнің кернеуін тудырады. Шам электродтары автотрансформатордың екінші орамларының тогымен қыздырылады, сондықтан шамның тұтану кернеуі төмендейді. Шамның бір электродына жалғанған және ұзындығы бойымен орналасқан металл тілім де тұтандыру кернеуін төмендетуге арналған. Электродтарды
қыздыру нәтижесінде төмендейтін шамның тұтану кернеуі Uшт
жүксіз режимдегі UХ кернеуінен азайған кезде шам тұтанады (7-6, сурет).
Шам іске қосылғаннан кейін дроссельдегі кернеу түсуіне байланысты автотрансформатордың бірінші орамасындағы кернеу төмендейді, сондықтан электродтарды қыздыратын ток та азаяды.
Люминесценттік шамдар разрядын топтық тұрақтандыру ЖРА-ның техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жоғарылатудың бір жолы болып саналады. Бұл жағдайда дроссель немесе трансформатор түрінде орындалған топтық балласт және әрбір шамға жеке жалғанған конденсаторлар көмегімен шамдардағы разряд тұрақтандырылады.
ІЛЕЗДІК ТҰТАНДЫРУ ЖҮРГІЗУ-РЕТТЕУ АППАРАТТАРЫ
Ілездік (салқындай) тұтандыратын ЖРА пайдаланған . люминесценттік шамның электродтары алдын ала қыздырылмайды. Шамды салқын электродтармен тұтандыруға керек жоғарылатылған кернеу арнайы автотрансформаторлардың, резонанстық сұлбалардың немесе осы екі тәсіл бірге пайдаланылады сұлбалар көмегімен алынады (8-сурет).
С конденсаторы және автотрансформатор орамасының б-в бөлігі құрастырылған конторда өтетін кернеулер резонансының нәтижесінде электродтарға 400 … 500 В шамасында кернеу беріледі, сондықтан шам ілез тұтанады. Автотрасформатор орамасының б-г бөлігі балласт кедергі ретінде пайдаланылады.
Тұтанғаннан кейін шамдағы кернеу номинал мәніне дейін төмендейді. Автотрансформатор орамасының в-г бөлігі конденсаторға тізбектеп жалғанады да оның шам жұмысына әсерін өтемдейді.
Сұлбаның кемшіліктері: автотрансформатор мөлшерінің үлкендігі, ЖРА-да қуат шығынының айтарлықтай (шам қуатының 30 … 40 %-ке дейін жететін) болуы.
ЖҮРГІЗУ-РЕТТЕУ АППАРАТЫНЫҢ ҚҰРАСТЫРЫЛЫМДЫҚ-ЭКСПЛУАТАЦИЯЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫ
Жүргізу-реттеу аппаратының құрастырылымдық-эксплуатациялық сипаттамалары ЖРА-ның шарттық белгісінде көрсетіледі. ЖРА-ның шартты белгісі мына сұлба бойынша құрастырылады:1. Аппаратқа қосылатын шамдар саны;2. Аппараттың негізгі сипаттамасы: ДБ-балласт дроссель; УБ-шамдарды электродтарын алдын ала қыздырумен стартер көмегімен тұтандыратын аппарат; АБ-шамдарды стартерсіз ыстықтай тұтандыратын аппарат; МБ-шамдарды ілездік (салқындай) тұтандыратын аппарат.3. Балласт кедергінің түрі: И-индуктивтік, Е-сыйымдылық, К-өтемделген ЖРА.4. Шамның көрсетіштері: қуаты-алымы, кернеуі-бөлімі.5. Бірнеше шамдарға арналған аппараттарда шамдар токтарының арасында фазалық ығысу бұрыштарының болуы А әрпімен белгіленеді, бұрыштар болмаса белгіленбейді.6. Дайындалуы: В-жарықтандырғыштың немесе қаптаманың ішіне орнатылған, Н-бөлек орнатылған.7. Шу деңгейі: әдеттегідей — белгіленбейді, П-төмендетілген, ПП- ерекше төмен.8. Ойлап құрастырылуының шартты нөмірі.
Мысалы, 2УБК — 40/220- АВПП — 010 типті ЖРА-ның белгіленуі мынадай болып оқылады: екі шамға арналған, өтемделген, шамдарды стартерлермен тұтандыратын аппарат, қуаты 40 Вт шамдарды кернеуі 220 В бір фазалы электр торабына қосуға арналған, шамдар тогының арасында фазалық ығысу бұрышы бар, жарықтандырғыштың ішіне орнатылатын, екерше төмен шу деңгейлі, құрастырылыну шартты нөмірі — 010.
Жүргізу-реттеу аппараттары сыртқы ортадан және электрлік қорғалуына, орнатылатын ортасына, жұмыс істеп тұрған шамның шығаратын радиобөгеулер деңгейіне байланысты да бірнеше түрлерге бөлінеді. Бұл ерекшеліктер аппараттардың белгілерінде көрсетілмейді.
ЖОҒАРЫЛАТЫЛҒАН ЖИІЛІКТІ ТОКПЕН ҚОРЕКТЕНДІРГЕНДЕГІ ЛЮМИНЕСЦЕНТТІК ШАМНЫҢ ЖҰМЫСЫ
Люминестденттік шамдардың жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендіргендегі жұмысы олардың 50 Гц жиіліктегі жұмысынан өзгеше болады. Ток жиілігі жоғарылағанда шамдағы разрядтың қайта тұтану уақыты азаяды. Сондықтан электродтар салқындап, ал разрядтық аралық ионсызданып үлгермейді. Жиілік жоғары болғанда разрядтың қайта тұтану процесі іс жүзінде ілезде өтеді.
Қоректендіру кернеуі бірдей болғанда, жиілік жоғарылаған сайын шамның жұмыс тогы мен кернеуінің абсолют мәндерінің балласт кедергінің түріне тәуелділігі төмендейді, біртіндеп бір мәнге жақындайды. 0.8 … 1 кГц жиіліктен бастап актив, индуктив немесе сыйымдылық балласт кедергілерде де кернеудің пішіні үш бұрышқа жақын, ал ток пішіні синусоидалық болады (9, а-сурет).
9-сурет. Люминесценттік шамды жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендіргендегі кернеу мен токтың ілездік мәндерінің осциллограммасы (а) және әр түрлі жиілікті токпен қоректендіргендегі люминесценттік шамның динамикалық вольт-амперлік сипаттамалары (б).
Кіші жиілікте тұзақ тәрізді болатын шамның динамикалық вольт-амперлік сиапттамасы жоғарылатылған жиілікте түзу сызыққа айналады (9, б-сурет). Бұл разряд бағанасында иондану және ионсыздану процестерінің динамикалық тепе-тендігін, электродтар аралығы өткізгіштігінің тұрақтылығын дәлелдейді.
Люминесценттік шамдарды жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендірудің артықшылықтары:1. Жиілік жоғарылағанда шамның жарық бергіштігі өседі. 10 кГц жиілікте жарық бергіштік 50 Гц жиіліктегі жарық бергіштіктен 15 … 25% жоғары болады.2. 2.5 кГц жиілікте шамның қызмет ету мерзімі 50 Гц жиіліктегі қызмет ету мерзімінен 20 … 30 %-ке көп болады.
3. 0.6 кГц-тен жоғары жиілікте шам жарық ағынының пульстенуі өте кішкентай болады, стробоскопиялық эффект болмайды.4. Жоғарылатылған жиілікте балласт кедергі ретінде индуктив, сыйымдылық немесе аралас балласттарды пайдалануға болады.5. Жиілік жоғарылағанда ЖРА массасы, мөлшерлері және қуат шығыны төмендейді. 1 кГц-мен жоғары жиілікте индуктив ЖРА массасы 50 Гц жиіліктегі ЖРА массасынан 30 … 40%-ке аз, қуат шығыны 3…4 есе кем болады. Жиілікті жоғарылату ЖРА массасын және қуат шығынын одан әрі төмендетеді, кіші көлемді балласттар жасауға мүмкіншілік береді.
Бірақ жоғарылатылған жиілікте индуктив ЖРА-ның магнит өзегін дайындауға пермаллой, альсифер және осыларға ұқсас жоғары сапалы ферромагниттік материалдарды, ал конденсаторларда фторопласт сияқты жоғарылатылған сапалы диэлектриктерді пайдалану керек.
Люминесценттік шамдарды жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендірудің артықшылықтары 0.4… 0.6 кГц-тен бастап байқалады. 3…5 кГц жиілік оптимал жиілік болып саналады.
Люминесценттік шамдарды жоғарылатылған жиілікті қоректендіру көзіне қосуға индуктив немесе сыйымдылық балластты резонанстық сұлбалар, сондай-ақ қыздырғыш тарнсформаторлы немесе автотрансформаторлы резонанстық сұлбалар қолданылады (8.10-сурет).
Жоғарылатылған жиілікте люминесценттік шамдар сенімді тұтанады.
Люминесценттік шамдарды жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендіруге жиілікті түрлендіргіштер пайдаланылады.
Орталық қоректендіру жүйесінде барлық жарықтандыратын қондырғыларға бір жиілікті түрлендіргіш орнатылады. Топтық қоректендіру жүйесінде бірнеше түрлендіргіштер қарастырылады. Олардың әрқайсысы өзінің тобындағы шамдарды қоректендіреді. Жеке қоректендіру жүйесінде әрбір жарықтандырғышта жиілікті түрлендіргіш болады.
10-сурет. Жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендіргенде люминесценттік шамдарды ток көзіне қосу сұлбасы: а, б-резонанстық сұлбалар; в- қыздыратьш трансформаторлы сұлба.
Жиілікті түрлендіргіштер электр-машиналық, статикалық (жиілікті көбейткіш), шала өткізгіштік болуы мүмкін. Электр-машиналық түрлендіргіштер арзан, сенімді, 8 кГц-ке дейін жиілікті алуға мүмкіндік береді. Бірақ олардың п.ә.к-і төмен (0.7), массасы мен мөлшерлері едәуір болады, айналатын бөлшектері болғандықтан тұрақты бақылауды талап етеді. Статикалық түрлендіргіштер қажетті жоғарылатылған жиілікті алуға мүмкіншілік бермейді. Олардың мөлшерлері үлкен, ал қуаты шекті келеді. Осы кемшіліктеріне байланысты олар люминесценттік шамдарды қоректендіруге пайдаланылмайды. Шала өткізгіштік түрлендіргіштер электр-машиналық және статикалық түрлендіргіштерге қарағанда кең таралған. Олардың П.Ә.К-і 0.95 дейін болады. Түрлендіргіштердің қуаты оларда пайдаланылған тиристорлардың қуатымен анықталады. Қуаты 5… 10 кВт, шығыстық жиілігі 2.5 … 5 кГц болатын шала өткізгіштік түрлендіргіштерді люминесценттік шамдарды топтық қоректендіру жүйесінде пайдалану тиімді деп саналады. Люминесценттік шамдарды жоғарылатылған жиілікті токпен қоректендірудің артықшылықтарына қарамастан, бұл жүйені сөзсіз пайдалануға ұсынуға болмайды. Әрбір нақтылы жағдайда осы жүйенің тиімділігін кешенді анықтау керек.