Elektronisk ballast: Arbeidsprinsipp & kretsdiagram

Hva menes med elektronisk ballest?

En elektronisk ballest, også kjent som en elektrisk ballest, er en komponent av utstyr som kontrollerer startspenning og -strømmer for belysningsinstallasjonene.

Dette oppnås ved bruk av teknikken for elektrisk gassløsning. For å starte gassløsningen i lysrør, konverterer en elektronisk ballest strømfrekvensen til en veldig høy frekvens ved å styre spenningen over lampen og strømmen gjennom lampen.

Blokkdiagram for elektronisk ballest

Det grunnleggende blokkdiagrammet for den elektroniske ballesten vises nedenfor.

Blokkdiagrammet for den elektroniske ballesten har fem blokker, som vist i bildet ovenfor. Generelt følger alle elektroniske ballest dette blokkdiagrammet.

1). EMI-filtre

Elektromagnetisk interferensfilter representeres av blokk 1. EMI-filtre består av spoler og kondensatorer som blokkerer eller minimerer elektromagnetisk interferens.

2). Rektifiser

Rektifiserkretsen representeres av blokk 2. Rektifiserkretsen konverterer alternerende strøm til direkte strøm.

3). DC-filtre

DC-filtrekretsen representeres av blokk 3. En kondensator er komponenten i DC-filtrekretsen som ansvarer for filtrering av den urene DC som genereres av rektifiserkretsen.

4). Inverter

Inverterkretsen representeres av blokk 4. DC konverteres til høyfrekvent AC i denne blokken, og en stegopptransformator øker effektnivået.

5). Kontrollkrets

Kontrollkretsen, representert av blokk 5, mottar tilbakemelding fra utgangen og regulerer rektifiser-, filter- og inverterkretser. De fleste elektroniske ballest mangler denne blokken.

Kretsskjema for elektronisk ballest

IRS2526DS "Mini8" Ballast Control IC er fokuspunktet i designet for en 26 W elektronisk ballestkrets som ikke bruker PFC. Både lys og halvbroresonansutgangsstadiet er fullstendig kontrollert av kretsen. Frekvensen til 'HO' og 'LO'-pinene, som er utganger fra halvbrogatestyreren, justeres av 'VCO'-pinen. Programmering av de nødvendige VCO-spenningsnivåene krever at en motstandsspenningsdeler plasseres på 'VCO'-pinen. Frekvensen til den interne spenningskontrollerte oscillatoren bestemmes av verdien av disse spenningsnivåene. Signalet fra den interne oscillatoren sendes deretter inn i logikkretsen til høy- og lavsidestyrerne. Dette lar de nødvendige forvarmings-, tennings- og driftsfrekvensene genereres for halvbroen & resonansutgangsstadiet. For å sikre en konsekvent lystenningspåslukningspåskyndelse og identifisere en slutt på lampens levetid, brukes en lampespenningsmotstandsdel (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) & tilbakemeldingskrets (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Arbeidsprinsipp for elektronisk ballest

Elektroniske ballest trenger strøm på 50 – 60 Hz. Den transformerer først alternerende spenning til direkte spenning. Deretter filtreres DC-spenningen ved hjelp av en kondensatoranordning. Den filtrerte DC-spenningen sendes nå inn i det høyfrekvente omsvingingsstadiet, hvor omsvingingen normalt er kvadratbølge og frekvensområdet er 20 kHz til 80 kHz.

Som et resultat av dette er frekvensen av utgangsstrømmen ekstremt høy. For å skape en høy verdi, gives en liten mengde induktans til å kobles sammen med en forhøyet endringstakt av strømmen ved høy frekvens.

Mer enn 400 V er ofte nødvendig for å starte gassløsningen i lysrør. Når skruen snurres på, når den initielle spenningen over lampen 1000 V på grunn av den høye verdien, og gassløsning forekommer umiddelbart.

Når løsningprosessen begynner, reduseres spenningen over lampen fra 230V til 125V, og den elektroniske ballest tillater en begrenset strøm å strømme gjennom lyset.

Styringsenheten for elektronisk ballest kontrollerer spenningen og strømmen. Når lysrør slås på, fungerer den elektroniske ballest som en dimmer, begrenser strøm og spenning.

Ytelse av elektronisk ballest

Forskjellige mål brukes for å vurdere effektiviteten av elektroniske ballest.

Ballestfaktoren er den viktigste. Det er forholdet mellom lampens lysoutput når den drivs av den undersøkte ballesten, til lampens lysoutput når den drivs av referanseballesten.

For elektroniske ballest, rapporteres denne verdien å ligge mellom 0,73 og 1,50.

En enkelt ballest kan gi en stor variasjon i lysoutputnivåer, som er relevansen av et så bredt område.

Dette har mange bruksområder i dimmekrefter. Imidlertid har det vist seg at både for høye og for lave ballestfaktorer reduserer lampens levetid på grunn av lumendegradasjon som følge av høy og lav lampestrøm, henholdsvis.

Ballesteffektivitetsfaktor, som er forholdet mellom ballestfaktor (i %) og effekt, gir en relativ måling av systemeffektiviteten for hele lampe-ballest-kombinasjonen, og brukes ofte når man sammenligner elektroniske ballest fra samme modell og produsent.

Ballestdriftseffektivitet måles ved hjelp av effektfaktor (PF)-målet. Den elektroniske ballestens evne til å konvertere leverandørspenning og -strøm til brukbar effekt og levere den til lyset, måles ved dens effektfaktor, med 1 som det optimale verdien. I motsetning til dette, ville lav effektfaktorballest trenge nesten dobbelt så mye strøm som høy effektfaktorballest, og dermed støtte færre lys i en krets. Dette indikerer imidlertid ikke ballestens evne til å levere lys.

Hvert elektriske enhet har en grense for hvor lineær den kan være, og når inngangssignalet overskrider denne grensen, blir signalet forvridd, som resulterer i ikke-lineære og harmoniske forvringer. Harmonisk forvring, som vurderes som total harmonisk forvring, sies å ha inntruffet når signalkurven avvikler fra den typiske sinusformen.

Den harmoniske strømmen lagt til av elektroniske ballest til strømdistribusjonssystemet i prosent, er kjent som THD. Selv om ANSI-standardene tillater maksimal forvring på opptil 32%, streber de fleste produsenter etter å holde THD under 20%. Det er enklere å holde forvringer på disse nivåene ved hjelp av elektroniske ballest enn det er med magnetiske eller hybridballest.

Fordeler med elektronisk ballest

• Ballesttillitlighet synker over tid; jo lengre den er i bruk, jo lavere er sannsynligheten for feil. Sammenlignet med magnetiske ballest, synker effekten av lysene mer gradvis når de brukes med elektroniske ballest.

• Disse enhetene er ikke bare betydelig lettere og mer effektive, men også mye stille.

• Sammenlignet med magnetiske (eller) hybride ballest, er strømtap med elektroniske ballest omtrent halvparten så store.

• I tillegg, på grunn av høye krav til lampespennning, kan de lett drive lys som ikke kan drives direkte av en kvase på linjen.

• Energieffektiviteten i lampe-ballest-systemer kan forbedres hovedsakelig på tre måter: ved å redusere ballesttap, operere på høyere frekvenser, & redusere lampeelektrodetap. Elektroniske ballest er mer energieffektive fordi de inneholder alle tre av disse egenskapene samtidig.

Ulemper med elektronisk ballest

• Elektroniske ballest genererer sterke harmoniske strømmer fra alternativ strømspikes rundt spenningsmaksimum. Dette kan skape uvedkommende magnetfelt, rørkorrosjon, radio- og TV-støy, og IT-utstyrfeil, i tillegg til problemer i belysningsystemet.

• Høy harmonisk innhold kan overbelaste trefasetransformatorer og nøytralledninger. Det menneskelige øyet kan ikke oppdage en høyere blinkerate, men infrarødt fjernkontroll for hjemunderholdningsutstyr som TV.

• Intelligent ballestdokumentasjon og -design reduserer støy i anvendelsesfrekvensområder.

• Det finnes imidlertid noen ukjente hull i frekvensspekteret som ikke brukes i noen applikasjoner, og de fleste ballestforstyrrelser i dette området ignoreres, noe som gir et renere bilde på papir enn dens sikkerhet.

• Elektroniske ballest kan ikke håndtere strømspikes og overbelasting.

• Elektroniske ballest har også en høy oppstartskostnad, som kan skremme impulsiv kjøper, men de koster mer enn for det over tid.

Anvendelse av elektronisk ballest

1). Hold utgangseffekten konstant

Hold den stabile utgangseffekten av lysene. Teknikken med kvadratbølgestrøm forsikrer at ingen "akustisk resonans" fenomener oppstår.

2) Uvanlig beskyttelse