Pembeban Elektronik: Prinsip Kerja & Rajah Litar

Apakah yang dimaksud dengan Electronic Ballast?

Ballast elektronik, juga dikenal sebagai ballast elektrik, adalah komponen peralatan yang mengontrol voltan dan arus awalan bagi perlengkapan pencahayaan.

Ini dicapai melalui penggunaan teknik pelepasan gas elektrik. Untuk memulakan metode pelepasan gas dalam lampu fluorsent, ballast elektronik menukar frekuensi kuasa kepada frekuensi sangat tinggi dengan menguruskan voltan di seberang lampu dan arus melalui lampu.

Rajah Blok Ballast Elektronik

Rajah blok asas ballast elektronik ditunjukkan di bawah.

Rajah blok ballast elektronik mempunyai lima blok, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Secara umum, semua ballast elektronik mengikuti rajah blok tersebut.

1). Penapis EMI

Penapis Gangguan Elektromagnetik (EMI) diwakili oleh Blok 1. Penapis EMI dibuat daripada induktor dan kapasitor yang memblokir atau mengurangkan gangguan elektromagnetik.

2). Rectifier

Litar rectifier diwakili oleh Blok 2. Litar rectifier menukar arus ulang-alik kepada arus terus.

3). Penapis DC

Litar penapis DC diwakili oleh Blok 3. Kapasitor adalah komponen litar penapis DC yang bertanggungjawab untuk menapis DC yang tidak murni yang dihasilkan oleh litar rectifier.

4). Inverter

Litar inverter diwakili oleh Blok 4. DC diubah menjadi AC frekuensi tinggi dalam blok ini, dan transformer step-up meningkatkan tahap kuasa.

5). Litar Kawalan

Litar kawalan, diwakili oleh Blok 5, menerima maklum balas dari output dan mengatur litar rectifier, penapis, & inverter. Sebahagian besar ballast elektronik tidak mempunyai blok ini.

Rajah Litar Ballast Elektronik

IC Kawalan Ballast IRS2526DS "Mini8" adalah fokus reka bentuk bagi litar ballast elektronik 26 W yang tidak menggunakan PFC. Cahaya serta tahap output resonan setengah jambatan kedua-duanya dikawal sepenuhnya oleh litar. Frekuensi pin 'HO' dan 'LO', yang merupakan output dari pemandu gerbang setengah jambatan, disesuaikan oleh pin 'VCO'. Pengaturan tahap voltan VCO yang diperlukan memerlukan pembahagi voltan resistor diletakkan pada pin 'VCO'. Frekuensi osilator terkawal voltan dalaman ditentukan oleh nilai-nilai tahap voltan ini. Isyarat dari osilator dalaman kemudian dihantar ke litar logik pemandu gerbang sisi atas dan sisi bawah. Ini membolehkan frekuensi prapanasan, penghidupan, dan operasi yang diperlukan dihasilkan untuk tahap setengah jambatan & resonan output. Untuk tujuan memberikan voltan penghidupan lampu yang konsisten dan mengenal pasti set kesalahan akhir hayat lampu, pembahagi voltan resistor lampu (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & litar maklum balas (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-) digunakan.

Prinsip Kerja Ballast Elektronik

Ballast elektronik memerlukan kuasa pada 50 – 60 Hz. Ia pada mulanya mentransformasikan voltan arus ulang-alik kepada voltan arus terus. Setelah itu, voltan DC difilter menggunakan susunan kapasitor. Voltan DC yang telah difilter kini dihantar ke tahap osilasi frekuensi tinggi, di mana osilasi biasanya berbentuk gelombang segi empat sama dan julat frekuensinya adalah 20 kHz hingga 80 kHz.

Sebagai hasil daripadanya, frekuensi arus output adalah sangat tinggi. Untuk mencipta nilai tinggi, sedikit kuantiti induktansi diberikan untuk dipasangkan dengan kadar perubahan arus yang tinggi pada frekuensi tinggi.

Lebih daripada 400 V sering diperlukan untuk memulakan proses pelepasan gas dalam lampu tabung fluorsent. Apabila switch dihidupkan, bekalan voltan awal di seberang lampu mencapai 1000 V kerana nilai tinggi, dan pelepasan gas berlaku secara spontan.

Apabila proses pelepasan bermula, voltan di seberang lampu diturunkan dari 230V kepada 125V, dan ballast elektronik membenarkan arus terbatas mengalir melalui cahaya.

Unit kawalan ballast elektronik mengawal voltan dan arus. Apabila lampu fluorsent dihidupkan, ballast elektronik berfungsi sebagai dimmer, membatasi arus dan voltan.

Prestasi Ballast Elektronik

Metrik yang berbeza digunakan untuk menilai keberkesanan ballast elektronik.

Faktor Ballast adalah yang paling penting. Ia adalah nisbah keluaran cahaya lampu apabila didorong oleh ballast yang diteliti kepada keluaran cahaya lampu apabila didorong oleh ballast rujukan.

Untuk ballast elektronik, nilai ini dilaporkan berkisar antara 0.73 hingga 1.50.

Satu ballast boleh menyediakan pelbagai tahap keluaran cahaya, yang merupakan relevansinya bagi julat yang luas.

Ini mempunyai banyak penggunaan dalam litar dimming. Namun, telah ditunjukkan bahawa faktor ballast yang terlalu tinggi dan terlalu rendah mengurangkan jangka hayat lampu kerana penurunan lumen yang disebabkan oleh arus lampu yang tinggi & rendah, masing-masing.

Faktor Efiensi Ballast, yang merupakan nisbah faktor ballast (dalam %) kepada kuasa & memberikan pengukuran relatif kecekapan sistem gabungan lampu dan ballast, sering digunakan semasa membandingkan ballast elektronik dari model dan pengeluar yang sama.

Kecekapan operasi ballast diukur menggunakan metrik Faktor Kuasa (PF). Kemampuan ballast elektronik untuk menukar voltan & arus bekalan kepada kuasa yang boleh digunakan dan menghantarkannya ke cahaya diukur oleh faktor kuasanya, dengan 1 sebagai nilai optimum. Sebaliknya, ballast dengan faktor kuasa rendah akan memerlukan hampir dua kali lebih banyak arus berbanding ballast dengan faktor kuasa tinggi & oleh itu menyokong lebih sedikit lampu dalam satu litar. Ini, bagaimanapun, tidak menunjukkan kapasiti ballast untuk menyediakan cahaya.

Setiap peranti elektrik mempunyai had untuk sejauh mana ia boleh linear, & apabila isyarat input melebihi had tersebut, isyarat tersebut terdistorsi, mengakibatkan distorsi non-linear & harmonik. Distorsi harmonik, yang dinilai sebagai Jumlah Distorsi Harmonik, dikatakan berlaku apabila bentuk gelombang isyarat menyimpang dari bentuk sinusoid yang biasa.

Arus harmonik yang ditambah oleh ballast elektronik ke sistem pengagihan kuasa sebagai peratusan dikenali sebagai THD. Walaupun piawaian ANSI membenarkan maksimum distorsi sehingga 32%, kebanyakan pengeluar berusaha untuk mengekalkan THD di bawah 20%. Lebih mudah untuk mengekalkan distorsi pada tahap ini menggunakan ballast elektronik berbanding dengan ballast magnetik (atau) hibrid.

Kelebihan Ballast Elektronik

• Ketergantungan ballast menurun seiring waktu; semakin lama ia digunakan, semakin rendah kemungkinan gagalnya. Berbanding dengan ballast magnetik, kekuatan cahaya menurun lebih perlahan apabila digunakan dengan ballast elektronik.

• Peranti ini bukan sahaja lebih ringan dan lebih efektif, tetapi juga jauh lebih senyap.

• Berbanding dengan ballast magnetik (atau) hibrid, kehilangan kuasa dengan ballast elektronik adalah kira-kira separuhnya.

• Selain itu, berkat keperluan voltan lampu yang tinggi, mereka dapat dengan mudah menjalankan lampu yang tidak dapat didorong secara langsung oleh choke pada barisan.

• Efisiensi tenaga dalam sistem lampu-ballast dapat ditingkatkan utamanya melalui tiga cara: mengurangi kehilangan ballast, beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, & mengurangi kehilangan elektroda lampu. Ballast elektronik lebih efisien tenaga kerana mereka memiliki ketiga-tiga ciri ini secara serentak.

Kekurangan Ballast Elektronik

• Ballast elektronik menghasilkan arus harmonik yang kuat dari lonjakan arus bolak-balik di sekitar maksimum voltan. Ini boleh menghasilkan medan magnet parasit, korosi pipa, gangguan radio dan TV, dan kegagalan peralatan IT, selain masalah sistem pencahayaan.

• Kandungan harmonik yang tinggi boleh membebani transformator tiga fasa dan wayar neutral. Mata manusia mungkin tidak dapat mendeteksi kadar kedipan yang lebih tinggi, tetapi pengawal jarak jauh inframerah untuk peralatan hiburan rumah seperti TV.

• Dokumentasi dan reka bentuk ballast pintar mengurangi gangguan dalam julat frekuensi aplikasi.

• Namun, terdapat beberapa sudut yang tidak ditemui dalam spektrum frekuensi yang tidak digunakan dalam aplikasi manapun, dan kebanyakan gangguan ballast dalam kawasan ini diabaikan, menghasilkan imej yang lebih bersih pada kertas daripada kepastiannya.

• Ballast elektronik tidak dapat menangani lonjakan kuasa dan beban berlebihan.

• Ballast elektronik juga mempunyai kos awal yang tinggi, yang mungkin menghalang pembeli impulsif, tetapi mereka membayar lebih daripada masa.

Aplikasi Ballast Elektronik

1). Kekal kuasa output yang tetap

Kekalkan kuasa output yang tetap bagi lampu. Teknik penggerakan arus gelombang segi empat sama memastikan tiada fenomena resonansi akustik yang berlaku.

2) Perlind