Reator Eletrônico: Princípio de Funcionamento & Diagrama do Circuito

O que é um Balastro Eletrônico?

Um balastro eletrônico, também conhecido como balastro elétrico, é um componente de equipamento que controla a tensão e as correntes de partida dos dispositivos de iluminação.

Isso é realizado através da utilização da técnica de descarga gaseosa elétrica. Para iniciar o método de descarga gaseosa em lâmpadas fluorescentes, um balastro eletrônico converte a frequência de alimentação para uma frequência muito alta, gerenciando a tensão ao longo da lâmpada e a corrente através dela.

Diagrama de Blocos do Balastro Eletrônico

O diagrama de blocos básico do balastro eletrônico é mostrado abaixo.

O diagrama de blocos do balastro eletrônico possui cinco blocos, conforme mostrado na imagem acima. Em geral, todos os balastros eletrônicos aderem a esse diagrama de blocos.

1). Filtro EMI

O filtro de interferência eletromagnética é representado pelo Bloco 1. Os filtros EMI são feitos de indutores e capacitores que bloqueiam ou minimizam a interferência eletromagnética.

2). Retificador

O circuito retificador é representado pelo Bloco 2. O circuito retificador converte a corrente alternada em corrente contínua.

3). Filtro DC

O circuito de filtro DC é representado pelo Bloco 3. Um capacitor é o componente do circuito de filtro DC responsável por filtrar a corrente contínua impura gerada pelo circuito retificador.

4). Inversor

O circuito inversor é representado pelo Bloco 4. A corrente contínua é convertida em corrente alternada de alta frequência neste bloco, e um transformador elevador aumenta o nível de potência.

5). Circuito de Controle

O circuito de controle, representado pelo Bloco 5, recebe feedback da saída e regula os circuitos retificador, filtro e inversor. A maioria dos balastros eletrônicos não possui este bloco.

Diagrama de Circuito do Balastro Eletrônico

O CI de controle de balastro IRS2526DS "Mini8" é o ponto focal do design para um circuito de balastro eletrônico de 26 W que não utiliza PFC. Tanto a luz quanto a etapa de saída ressonante de meio ponte são totalmente controladas pelo circuito. A frequência dos pinos 'HO' e 'LO', que são saídas do driver de porta de meio ponte, é ajustada pelo pino 'VCO'. Programar os níveis de tensão VCO necessários requer que um divisor de tensão resistivo seja colocado no pino 'VCO'. A frequência do oscilador controlado por tensão interno é determinada pelos valores desses níveis de tensão. O sinal do oscilador interno é então enviado para a lógica dos drivers de porta de alta e baixa tensão. Isso permite a geração das frequências necessárias de pré-aquecimento, ignição e operação para a etapa de meio ponte e saída ressonante. Para fornecer uma tensão de ignição consistente da lâmpada e identificar um defeito de fim de vida da lâmpada, um divisor de tensão de resistor de lâmpada (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) e um circuito de feedback (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-) são usados.

Princípio de Funcionamento do Balastro Eletrônico

Os balastros eletrônicos precisam de energia a 50 - 60 Hz. Inicialmente, transformam a tensão de corrente alternada em tensão de corrente contínua. Em seguida, a tensão CC é filtrada usando um arranjo de capacitores. A tensão CC filtrada é enviada para a etapa de oscilação de alta frequência, onde a oscilação normalmente é onda quadrada e a faixa de frequência é de 20 kHz a 80 kHz.

Como resultado disso, a frequência da corrente de saída é extremamente alta. Para criar um valor alto, uma pequena quantidade de indutância é fornecida para ser acoplada com uma taxa de variação elevada da corrente em alta frequência.

Mais de 400 V são frequentemente necessários para iniciar o processo de descarga de gás nas lâmpadas tubulares fluorescentes. Quando o interruptor é ligado, a tensão inicial fornecida na lâmpada atinge 1000 V devido ao alto valor, e a descarga de gás ocorre instantaneamente.

Quando o processo de descarga começa, a tensão na lâmpada é reduzida de 230V para 125V, e o balastro eletrônico permite que uma corrente restrita flua através da luz.

A unidade de controle do balastro eletrônico controla a tensão e a corrente. Quando as lâmpadas fluorescentes são ligadas, o balastro eletrônico funciona como um dimmer, limitando a corrente e a tensão.

Desempenho do Balastro Eletrônico

Diferentes métricas são usadas para avaliar a eficácia dos balastros eletrônicos.

O Fator de Balastro é o mais importante. É a razão entre a saída luminosa da lâmpada quando alimentada pelo balastro sob exame e a saída luminosa da lâmpada quando alimentada pelo balastro de referência.

Para balastros eletrônicos, este valor é reportado como variando entre 0,73 e 1,50.

Um único balastro pode fornecer uma grande variedade de níveis de saída luminosa, o que é a relevância de tal ampla faixa.

Isso tem muitas aplicações em circuitos de dimmer. No entanto, foi demonstrado que tanto fatores de balastro excessivamente altos quanto excessivamente baixos reduzem a vida útil da lâmpada devido à degradação de lumens causada por correntes de lâmpada alta e baixa, respectivamente.

Fator de Eficácia do Balastro, que é a razão do fator de balastro (em %) para a potência, fornece uma medição relativa da eficiência do sistema da combinação completa de lâmpada e balastro, é frequentemente usado ao comparar balastros eletrônicos do mesmo modelo e fabricante.

Eficácia de Operação do Balastro é medida usando a métrica de Fator de Potência (FP). A capacidade do balastro eletrônico de converter a tensão e corrente de alimentação em potência utilizável e entregá-la à luz é medida pelo seu fator de potência, com 1 sendo o valor ótimo. Em contraste, balastros de baixo fator de potência precisariam de quase o dobro de corrente em comparação com balastros de alto fator de potência, e, portanto, suportariam menos lâmpadas em um circuito. Isso, no entanto, não indica a capacidade do balastro de fornecer luz.

Todo dispositivo elétrico tem um limite para o quão linear ele pode ser, e quando o sinal de entrada excede esse limite, o sinal é distorcido, resultando em distorções não lineares e harmônicas. A distorção harmônica, que é avaliada como Distorção Harmônica Total (DHT), é dita ter ocorrido quando a forma de onda do sinal se desvia da forma senoidal típica.

A corrente harmônica adicionada pelos balastros eletrônicos ao sistema de distribuição de energia, expressa em porcentagem, é conhecida como DHT. Embora os padrões ANSI permitam uma distorção máxima de até 32%, a maioria dos fabricantes busca manter a DHT abaixo de 20%. É mais simples manter as distorções nesses níveis usando balastros eletrônicos do que com balastros magnéticos ou híbridos.

Vantagens do Balastro Eletrônico

• A confiabilidade do balastro diminui com o tempo; quanto mais tempo estiver em uso, menor a probabilidade de falha. Comparado aos balastros magnéticos, a potência das luzes diminui mais gradualmente quando utilizada com balastros eletrônicos.

• Esses dispositivos não são apenas significativamente mais leves e eficientes, mas também muito mais silenciosos.

• Comparado aos balastros magnéticos (ou) híbridos, a perda de potência com balastros eletrônicos é aproximadamente metade.

• Além disso, devido às altas necessidades de tensão da lâmpada, eles podem facilmente operar lâmpadas que não podem ser alimentadas diretamente por um choke na linha.

• Na eficiência energética dos sistemas lâmpada-balastro, pode ser melhorada principalmente de três maneiras: reduzindo as perdas do balastro, operando em frequências mais altas e reduzindo as perdas nos eletrodos da lâmpada. Os balastros eletrônicos são mais eficientes energeticamente porque incluem todas essas características simultaneamente.

Desvantagens do Balastro Eletrônico

• Os balastros eletrônicos geram correntes harmônicas fortes a partir de picos de corrente alternada próximos aos máximos de tensão. Isso pode criar campos magnéticos estranhos, corrosão de tubulações, interferência em rádios e TVs, e falhas em equipamentos de TI, além de problemas no sistema de iluminação.

• Um conteúdo harmônico alto pode sobrecarregar transformadores trifásicos e fios neutros. A taxa de cintilação mais alta pode não ser detectada pelo olho humano, mas pode afetar controles remotos infravermelhos para equipamentos de entretenimento doméstico, como TVs.

• A documentação e o design inteligente do balastro reduzem a interferência nas faixas de frequência de aplicação.

• No entanto, existem certos nichos desconhecidos no espectro de frequência que não são utilizados em qualquer aplicação, e a maioria das perturbações do balastro nesta área são ignoradas, gerando uma imagem mais limpa no papel do que na certeza.

• Os balastros eletrônicos não conseguem lidar com picos de energia e sobrecargas.

• Os balastros eletrônicos também têm um custo inicial elevado, o que pode desencorajar compradores impulsivos, mas compensam o custo ao longo do tempo.

Aplicação do Balastro Eletrônico

1). Manter a potência de saída constante

Manter a potência de saída constante das luzes. A técnica de condução de corrente em onda quadrada garante que não ocorram fenômenos de ressonância acústica.

2) Proteção Anormal

Quando o balastro eletrônico opera com a lâmpada, é comum que as tubos