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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lâmpadas fluorescentes e suas características. Data de referência. Parte 2
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Materiais de referência Reatores para lâmpadas fluorescentes, circuitos de reatores, starters, ignição de lâmpadas por starter, starters de descarga luminescente, starters térmicos (termobimetálicos), starters semicondutores, circuito de comutação de duas lâmpadas, parâmetros básicos de alguns tipos de reatores. Equipamento de controle para lâmpadas fluorescentes
A maioria dos LLs modernos são projetados para operar em redes elétricas CA. Eles estão conectados à rede apenas em conjunto com um reator, o que garante o acendimento das lâmpadas e seu funcionamento normal. Os circuitos de lastro são classificados de acordo com o tipo de reator e o método de ignição da lâmpada. Na maioria das vezes, é usado um reator indutivo, com menos frequência - indutivo-capacitivo. Reatores na forma de resistência ativa ou capacidade pura são utilizados apenas em casos especiais. Com base no método de ignição das lâmpadas, os circuitos e reatores são divididos em arrancadores e não arrancadores. Estes últimos, por sua vez, são divididos em esquemas de ignição rápida e instantânea. Para facilitar o acendimento de lâmpadas operando em rede sem transformador adicional, é amplamente utilizado o pré-aquecimento dos eletrodos a uma temperatura que proporcione emissão térmica suficiente para acender a descarga em tensões mais baixas. O aquecimento realiza-se ligando-os brevemente ao circuito de corrente, o que se consegue fechando o contacto do dispositivo correspondente (starter, dinistor, etc.). Quando o contato é posteriormente aberto, ocorre um pulso de tensão que excede a tensão da rede. Esse pulso, aplicado a uma lâmpada com eletrodos que ainda não tiveram tempo de esfriar, deve acender uma descarga nela. Para fazer isso, o pulso deve ter certa amplitude e energia mínimas. Os circuitos de partida mais comuns para conexão de lâmpadas à rede através de uma bobina são mostrados na Fig. 6 (a - circuito com chave ou partida luminescente; b - com partida termobimetálica; c - com partida eletrônica simples). Designações na Fig. 6: 1 - lâmpada fluorescente; 2 - acelerador; 3 - contatos de chave ou partida; 4 - capacitor; 5 - aquecedor; 6 - diodo; 7 - dinistor. A magnitude do pulso de tensão depende da indutância do indutor, da resistência dos eletrodos, do valor instantâneo da corrente no momento da ruptura do circuito, bem como das características corrente-tensão dos processos transitórios na partida. Como o momento de ruptura é aleatório, o pico de tensão também pode ter valores aleatórios de zero ao valor mais alto. Iniciantes O fechamento de curto prazo e posterior abertura do circuito podem ser feitos manualmente por meio de uma chave ou automaticamente por meio de um dispositivo especial denominado starter. Existem os seguintes tipos de partidas: descarga luminescente, térmica, eletromagnética, termomagnética, semicondutora, etc. O processo de acendimento de uma lâmpada por meio de uma partida pode ser geralmente dividido em quatro etapas: preparatória - desde o momento da aplicação da tensão até o fechamento da partida; aquecimento dos eletrodos da lâmpada - desde o momento do fechamento até o momento da abertura; tentativa de ignição - no momento da abertura; preparando o starter para a próxima partida. Alguns tipos de starters podem não ter o primeiro estágio. Do ponto de vista das condições ótimas de ignição da lâmpada, é desejável reduzir ou eliminar o primeiro estágio, pois atrasa o momento de ignição da lâmpada, para proporcionar um tempo de contato suficiente para aquecer os eletrodos a uma temperatura na qual ocorre uma diminuição significativa na tensão de ignição da descarga e para garantir que um pulso de tensão ocorra quando o circuito de partida for aberto, de tamanho e duração suficientes para inflamar a descarga. Além disso, a partida está sujeita a requisitos de máxima simplicidade, alta confiabilidade, etc. Esses requisitos são até certo ponto contraditórios, portanto, ao projetar uma partida, é necessário procurar soluções de compromisso. O mais difundido iniciadores de brilho (Fig. 7, onde a é a estrutura interna; b - partida evacuada montada com capacitor no painel de contatos; c - aparência do starter montado em uma caixa). O starter é uma lâmpada em miniatura na qual um ou ambos os eletrodos são feitos de uma tira bimetálica. No estado normal, os eletrodos estão localizados a uma curta distância um do outro. Quando a tensão é ligada, ocorre uma descarga luminescente entre elas, aquecendo as placas bimetálicas, que se dobram quando aquecidas e fecham o circuito (1º estágio da descarga luminescente). A partir deste momento, uma corrente de curto-circuito flui pelos eletrodos da lâmpada, aquecendo-os a alta temperatura (2º estágio). Assim que o contato fecha, a descarga na partida se apaga; as placas bimetálicas esfriam e, voltando ao estado normal, abrem o circuito. No momento da abertura ocorre um pulso de tensão aumentado, que acende uma descarga na lâmpada (3º estágio). Quando uma descarga de arco é estabelecida na lâmpada, a tensão através dela cai para a tensão de combustão. A partida é feita de forma que a tensão na qual ocorre uma descarga luminescente seja superior à tensão de operação da lâmpada e inferior à tensão mínima da rede. Portanto, quando a lâmpada está acesa, não ocorre descarga na partida, as placas bimetálicas permanecem frias e o circuito de partida permanece aberto. Caso a lâmpada não acenda após a primeira abertura, o starter começa a repetir o processo novamente até que a lâmpada acenda. As durações das etapas de descarga luminosa e de contato são determinadas pela distância entre os eletrodos bimetálicos e pelas taxas de aquecimento e resfriamento, que por sua vez dependem de seu projeto, bem como da composição e pressão do gás de enchimento.
Para partidas do tipo industrial, a duração do estágio de descarga luminescente é em média 0,3...1 s. A duração do contato individual é de 0,2...0,6 s, o que não é suficiente para aquecer os eletrodos. Portanto, a ignição geralmente ocorre após duas a cinco tentativas. As partidas de desenho assimétrico (com um eletrodo em forma de placa bimetálica e outro em forma de fio) têm um tempo de contato um pouco maior do que as partidas de desenho simétrico. Porém, a magnitude do pulso de tensão neles depende da polaridade dos eletrodos no momento da quebra dos contatos. Além disso, ao trabalhar em circuitos com dispositivo de reator capacitivo, o período de descarga incandescente em partidas assimétricas é maior. O starter é montado sobre um painel isolante com dois pinos e coberto por uma caixa de metal ou plástico. As entradas têm tamanhos padrão (Fig. 7). Um capacitor miniatura de pequena capacidade está embutido no gabinete, que serve para reduzir a interferência de rádio. Além disso, influencia a natureza dos processos transitórios no starter, facilitando o acendimento da lâmpada. Sem capacitor, o pico de tensão na partida atinge um valor muito grande - da ordem de vários quilovolts, mas tem uma duração muito curta (1-2 μs), pelo que a energia do pulso é muito pequena. Ligar o capacitor leva a uma diminuição do pico para 400...900 V, um aumento na sua duração de 1 para 100 μs e um aumento significativo na energia do pulso. Isso se explica pelo fato de que na ausência de capacitor, durante a abertura dos eletrodos de partida nos últimos pontos de contato, o metal é aquecido pela corrente a uma temperatura muito alta, e ocorrem descargas de arco local de curta duração, o cuja manutenção consome a maior parte da energia acumulada na indutância do circuito, portanto, no pulso de tensão, ocorrido após a extinção do último arco, resta pouquíssima energia. Na Fig. A Figura 8 mostra oscilogramas da tensão na partida (oscilograma superior) e da corrente no circuito da lâmpada durante o processo de ignição. Iniciadores térmicos (termobimetálicos) A vantagem dessas partidas é a ausência do primeiro estágio preliminar, pois os contatos são fechados na ausência de corrente; pico de ignição mais alto e tempo de contato mais longo, geralmente da ordem de 2-3 s. Mas eles também têm suas desvantagens: consomem energia adicional para manter o elemento de aquecimento em condições de funcionamento, são mais complexos em design, seu circuito de comutação é mais complexo e não estão prontos para uso imediatamente após o desligamento da lâmpada. Por estes motivos, são utilizados apenas em casos especiais, por exemplo, para acender lâmpadas a baixas temperaturas. Iniciadores de semicondutores Existem vários esquemas para iniciantes semelhantes. Todos eles trabalham com base no princípio fundamental. As partidas semicondutoras com espera de ignição atendem mais plenamente aos requisitos para partidas (Fig. 6c, REZ/01). Eles fornecem aquecimento suficiente dos eletrodos no tempo e abertura em uma determinada fase de tensão, o que garante a magnitude e duração do pulso. Outros tipos de starters são usados muito raramente devido à complexidade do design.
Circuito de comutação de duas lâmpadas Na Fig. A Figura 9 mostra um diagrama de um dispositivo de controle de partida de duas lâmpadas com fase dividida, proporcionando um alto fator de potência da instalação e reduzindo as pulsações do fluxo luminoso total das lâmpadas (Fig. 9, a - diagrama; Fig. 9, b - diagrama vetorial de correntes e tensões da rede; c - oscilograma das variações dos fluxos luminosos das lâmpadas (1) e (2) e do fluxo total (1+2)). Para que a corrente total esteja em fase com a tensão da rede, é necessário fornecer um deslocamento no ramo principal igual ao deslocamento no ramo atrasado, ou seja, cerca de 60°, enquanto o cos f da instalação atinge um valor de 0,9...0,95, e a profundidade de pulsação do fluxo total diminui para 25%. Normalmente, a mudança de fase varia de 90 a 120°. Na tabela 4 mostra os principais parâmetros de alguns tipos de reatores para tensão nominal de 220 V com fator de potência de cerca de 0,5. Tabela 4
Autor: S.I. Palamarenko, Kyiv; Publicação: electrik.org
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