Ballasta electrònica: principi de funcionament i diagrama de circuit
Què es vol dir per a Electronic Ballast?
Un ballast electrònic, també conegut com a ballast elèctric, és un component d'equips que controla la tensió i les corrents d'inici de les instal·lacions d'il·luminació.
Això s'aconsegueix utilitzant la tècnica de descàrrega elèctrica de gas. Per iniciar el mètode de descàrrega de gas en les llàmpades fluorescentes, un ballast electrònic converteix la freqüència de la potència a una freqüència molt alta gestionant la tensió a través de la bombolla i la corrent a través de la llàmpada.
Diagrama de bloc del ballast electrònic
El diagrama de bloc bàsic del ballast electrònic es mostra a continuació.
El diagrama de bloc del ballast electrònic té cinc blocs, com es mostra a la imatge superior. En general, tots els ballasts electrònics segueixen aquest diagrama de bloc.
1). Filtre EMI
El filtre d'interferència electromagnètica està representat pel Bloc 1. Els filtres EMI estan fets d'inductors i condensadors que bloquegen o minimitzen la interferència electromagnètica.
2). Rectificador
El circuit rectificador està representat pel Bloc 2. El circuit rectificador converteix la corrent alternada en corrent contínua.
3). Filtre DC
El circuit de filtre DC està representat pel Bloc 3. Un condensador és el component del circuit de filtre DC que és responsable de filtrar la corrent contínua impura generada pel circuit rectificador.
4). Inversor
El circuit inversor està representat pel Bloc 4. La corrent contínua es converteix en corrent alternada de alta freqüència en aquest bloc, i un transformador de pujada augmenta el nivell de potència.
5). Circuit de control
El circuit de control, representat pel Bloc 5, rep retroalimentació de la sortida i regula els circuits rectificador, filtre i inversor. La majoria dels ballasts electrònics no tenen aquest bloc.
Diagrama de circuit del ballast electrònic
L'IC de control de ballast IRS2526DS "Mini8" és el punt focal del disseny d'un circuit de ballast electrònic de 26 W que no utilitza PFC. Tanto la luz como la etapa de salida resonante de puente medio están completamente controladas por el circuito. La frecuencia de los pines 'HO' y 'LO', que son salidas del controlador de puerta de puente medio, se ajusta mediante el pin 'VCO'. Programar los niveles de voltaje VCO requeridos requiere colocar un divisor de voltaje de resistencia en el pin 'VCO'. La frecuencia del oscilador de voltaje controlado interno se determina por los valores de estos niveles de voltaje. La señal del oscilador interno luego se envía a la lógica de los controladores de puerta de alto y bajo lado. Esto permite generar las frecuencias necesarias de precalentamiento, encendido y funcionamiento para el puente medio & etapa de salida resonante. Con el fin de proporcionar un voltaje de encendido de lámpara constante e identificar un fallo de final de vida de la lámpara, se utiliza un divisor de resistencia de voltaje de lámpara (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & circuito de realimentación (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).
Principi de funcionament del ballast electrònic
Els ballasts electrònics necessiten energia a 50 – 60 Hz. Inicialment, transforma la tensió de corrent alternada en tensió de corrent contínua. Seguidament, la tensió de corrent contínua es filtra utilitzant un arrencament de condensadors. La tensió de corrent contínua filtrada es transmet ara a l'estadi d'oscil·lació de alta freqüència, on l'oscil·lació normalment és d'ona quadrada i el rang de freqüència és de 20 kHz a 80 kHz.
Com a resultat d'això, la freqüència de la corrent de sortida és extremadament alta. Per crear un valor elevat, es proporciona una petita quantitat d'inductància per acoblarse amb un ritme de canvi elevat de la corrent a una alta freqüència.
Sovent, es necessiten més de 400 V per iniciar el procés de descàrrega de gas en les llàmpades de tub fluorescent. Quan es gira l'interruptor, el subministrament inicial de tensió a través de la bombolla arriba a 1000 V degut al valor elevat, i la descàrrega de gas ocorre instantàniament.
Quan comença el procés de descàrrega, la tensió a través de la bombolla es redueix de 230V a 125V, i el ballast electrònic permet que una corrent restringida fluegui a través de la llum.
La unitat de control del ballast electrònic controla la tensió i la corrent. Quan es giren les lllums fluorescentes, el ballast electrònic funciona com un atenuador, limitant la corrent i la tensió.
Rendiment del ballast electrònic
S'utilitzen diferents mètriques per avaluar l'eficàcia dels ballasts electrònics.
El Factor de Ballast és el més important. És la relació entre la sortida de llum de la llàmpada quan és alimentada pel ballast sota examen i la sortida de llum de la llàmpada quan és alimentada pel ballast de referència.
Per als ballasts electrònics, aquest valor es reporta que oscil·la entre 0,73 i 1,50.
Un sol ballast pot proporcionar una gran varietat de nivells de sortida de llum, la qual cosa és la relevància d'aquest ample rang.
Això té molts usos en circuits d'atenuació. Tanmateix, s'ha demostrat que tant els factors de ballast excessivament alts com els excessivament baixos reduïxen la vida útil de la llàmpada a causa de la degradació de lumens causada per corrents de llàmpada altes i baixes, respectivament.
Factor d'eficàcia del ballast, que és la raó entre el factor de ballast (en %) i la potència & proporciona una mesura relativa de l'eficiència del sistema de la combinació completa de llàmpada-ballast, es fa servir sovint quan es comparen ballasts electrònics del mateix model i fabricant.
Eficàcia de l'operació del ballast es mesura utilitzant la mètrica del Factor de Potència (FP). La capacitat del ballast electrònic per convertir la tensió i la corrent d'alimentació en potència utilitzable i lliurar-la a la llum es mesura pel seu factor de potència, amb 1 sent el valor òptim. En contrast, els ballasts de baix factor de potència necessitarien gairebé el doble de corrent que els ballasts d'alt factor de potència & per tant, suportarien menys llums en un circuit. Això, no obstant això, no indica la capacitat del ballast per proporcionar llum.
Cada dispositiu elèctric té un límit de la seva linealitat, & quan la senyal d'entrada supera aquest límit, la senyal es distorsiona, resultant en distorsions no lineals i harmòniques. La distorsió harmònica, que es valora com Distorsió Harmònica Total, es diu que ha ocorregut quan la forma d'ona de la senyal desvia de la forma sinusoidal típica.
La corrent harmònica afegida pels ballasts electrònics al sistema de distribució d'energia, expressada en percentatge, és coneguda com THD. Tot i que els ANSI estandards permeten una distorsió màxima de fins a 32%, la majoria dels fabricants esforços per mantenir el THD per sota del 20%. És més simple mantenir les distorsions a aquests nivells utilitzant ballasts electrònics que amb ballasts magnètics (o) híbrids.
Avantatges del ballast electrònic
La fiabilitat del ballast disminueix amb el temps; cuánto más tiempo está en uso, menor es la probabilidad de fallo. Comparado con los balastos magnéticos, la potencia de las luces disminuye más gradualmente cuando se utilizan con balastos electrónicos.
Estos dispositivos no solo son significativamente más ligeros y eficientes, sino también mucho más silenciosos.
En comparación con los balastos magnéticos (o) híbridos, la pérdida de potencia con los balastos electrónicos es aproximadamente la mitad.
Además, debido a las altas necesidades de tensión de la bombilla, pueden operar fácilmente luces que no pueden ser impulsadas directamente por un estrangulador en la línea.
La eficiencia energética en los sistemas de lámpara-balasto puede mejorarse principalmente de tres maneras: reduciendo las pérdidas del balasto, operando a frecuencias más altas, & reduciendo las pérdidas de los electrodos de la lámpara. Los balastos electrónicos son más eficientes energéticamente porque incluyen todas estas características a la vez.
Desavantatges del ballast electrònic
Los balastos electrónicos generan fuertes corrientes armónicas de picos de corriente alterna alrededor de los máximos de tensión. Esto puede crear campos magnéticos vagabundos, corrosión de tuberías, interferencia de radio y televisión, y fallas de equipos de TI, además de problemas en el sistema de iluminación.
Un contenido armónico alto puede sobrecargar transformadores trifásicos y cables neutrales. El ojo humano puede no detectar una mayor tasa de parpadeo, pero los controles remotos infrarrojos para equipos de entretenimiento en el hogar como televisores .
La documentación y diseño inteligente del balasto reduce las interferencias en los rangos de frecuencia de aplicación.
Sin embargo, hay ciertos rincones ocultos en el espectro de frecuencias que no se utilizan en ninguna aplicación, y la mayoría de las perturbaciones del balasto en esta área se ignoran, generando una imagen más limpia en el papel que su certeza.
Los balastos electrónicos no pueden manejar picos de potencia y sobrecargas.
Los balastos electrónicos también tienen un costo inicial alto, lo que puede disuadir a los compradores impulsivos, pero a largo plazo compensan su costo.
Aplicació del ballast electrònic
1). Mantenir constant la potència de sortida
