Elektronski balast: Delovanje in shema električnega kruga

Kaj je elektronski balast?

Elektronski balast, tudi električni balast, je komponenta opreme, ki kontrolira začetno napetost in tokove svetil.

To dosežemo z uporabo tehnike električnega plinskega razpada. Za zagon metode plinskega razpada v fluorescentnih svetilih pretvori elektronski balast frekvenco napajanja v zelo visoko frekvenco s tem, da upravlja napetost preko žarke in tok skozi svetilo.

Blokovni diagram elektronskega balasta

Osnovni blokovni diagram elektronskega balasta je prikazan spodaj.

Blokovni diagram elektronskega balasta ima pet blokov, kot je prikazano na zgornji sliki. V splošnem se vsi elektronski balasti držijo tega blokovnega diagrama.

1). EMI Filter

Filter elektromagnetske motnje je predstavljen s blokom 1. EMI filtri so izdelani iz induktorjev in kondenzatorjev, ki blokirajo ali zmanjšujejo elektromagnetsko motnjo.

2). Pravokotnik

Pravokotniški krog je predstavljen s blokom 2. Pravokotniški krog pretvori izmenični tok v enosmeren tok.

3). DC filter

DC filtrovni krog je predstavljen s blokom 3. Kondenzator je komponenta DC filtrovnega kroga, ki je odgovoren za filtriranje nečistega enosmernega toka, ki ga generira pravokotniški krog.

4). Inverzor

Inverzni krog je predstavljen s blokom 4. Enosmerni tok je v tem bloku pretvorjen v visoko frekventni izmenični tok, in step-up transformator poviša moč.

5). Kontrolni krog

Kontrolni krog, predstavljen s blokom 5, prejme povratne informacije iz izhoda in regulira pravokotniške, filtrovne in inverzne kroge. Večina elektronskih balastov tega bloka nima.

Shema elektronskega balasta

IRS2526DS "Mini8" Balast Control IC je osrednja točka oblikovanja 26 W elektronskega balastnega kroga, ki ne uporablja PFC. Svetila in polmostna resonančna izhodna stopnja sta oba popolnoma nadzorovana z krogom. Frekvenca pinov 'HO' in 'LO', ki so izhodi iz polmostne vrata pogona, je prilagojena z pinom 'VCO'. Programiranje zahtevanih nivojev napetosti VCO zahteva postavitev odpornikovega delitelja napetosti na pinu 'VCO'. Frekvenca notranjega napetostno-krmiljenega oscilatorja je določena z vrednostmi teh nivojev napetosti. Signal iz notranjega oscilatorja je potem poslan v logično vezavo višjega in nižjega strani vrata pogona. To omogoča ustvarjanje potrebnih frekvenc za zagrevanje, zapaljanje in delovanje za polmostno in resonančno izhodno stopnjo. Za zagotavljanje konstantne napetosti zapaljanja svetila in identifikacijo napake konca življenjske dobe svetila se uporabljajo delitelj napetosti svetila (REOL1, REOL2, REOL3, RIGN1) in povratni krog (CIGN1, DR1, DR2, DIGN, REOL, CEOL, DEOL+, DEOL-).

Načelo delovanja elektronskega balasta

Elektronski balasti potrebujejo moč pri 50 – 60 Hz. Najprej pretvorijo izmenično napetost v enosmerno napetost. Nato je enosmerna napetost filtrirana z uporabo kondenzatorja. Filtrirana enosmerna napetost je zdaj poslana v fazo visoko frekventne oscilacije, kjer je oscilacija običajno kvadratna valovanja in frekvenčni obseg je 20 kHz do 80 kHz.

Kot rezultat tega je frekvenca izhodnega toka zelo visoka. Za ustvarjanje visoke vrednosti je podana majhna količina induktance, ki je povezana z visokim tempom sprememb toka pri visoki frekvenci.

Več kot 400 V je pogosto potrebno za zagon procesa plinskog razpada v fluorescentnih trubnih svetilih. Ko je vklopnik vključen, doseže začetna napajalna napetost preko žarke 1000 V zaradi visoke vrednosti, in plinski razpad se trenutno zgodi.

Ko se začne proces razpada, se napetost preko žarke zmanjša z 230V na 125V, in elektronski balast dovoli omejen tok, da teče skozi svetilo.

Kontrolna enota elektronskega balasta nadzoruje napetost in tok. Ko so fluorescentna svetila vklopljena, funkcioniše elektronski balast kot dimmer, ki omejuje tok in napetost.

Učinkovitost elektronskega balasta

Različne mere se uporabljajo za ocenjevanje učinkovitosti elektronskih balastov.

Faktor balasta je najpomembnejši. To je razmerje med svetlobnim izhodom svetila, ko je gonjeno z pregledanim balastom, in svetlobnim izhodom svetila, ko je gonjeno z referenčnim balastom.

Za elektronske balaste je ta vrednost poročena, da se giblje med 0,73 in 1,50.

En sam balast lahko zagotovi veliko raznovrstnost nivojev svetlobnega izhoda, kar je pomembnost take širok spektra.

To ima mnogo uporab v dimmerskih vezavah. Vendar je bilo dokazano, da tako previsoki kot prenizki faktorji balasta zmanjšujeta življenjsko dobo svetila zaradi degradacije lumenov, ki jo povzročajo visoki in nizki tok svetila, glede na to.

Faktor učinkovitosti balasta, ki je razmerje med faktorjem balasta (v %) in močjo, ponuja relativno merjenje učinkovitosti celotnega sistema svetilo-balast, se pogosto uporablja pri primerjavi elektronskih balastov iste modelne serije in proizvajalca.

Učinkovitost delovanja balasta se meri z mero faktorja moči (PF). Zmožnost elektronskega balasta, da pretvori napajalno napetost in tok v uporabno moč in jo dostavi svetilu, se meri z njegovim faktorjem moči, kjer je 1 optimalna vrednost. Na drugi strani bi balasti z nizkim faktorjem moči potrebovali skoraj dvakrat več toka kot balasti z višjim faktorjem moči, zato bi podpirali manj svetil v vezavi. To vendar ne kaže na zmožnost balasta, da zagotovi svetlobo.

Vsaka električna naprava ima mejo, kako linearna lahko je, in ko vhodni signal preseže to mejo, se signal distancira, kar povzroči nelinearno in harmonsko distorzijo. Harmonična distorzija, ki se ocenjuje kot skupna harmonična distorzija, se pravi, da je nastala, ko se valovna oblika signala odstopa od tipične sinusne oblike.

Harmonični tok, ki ga elektronski balasti dodajo sistemu distribucije moči, izražen kot odstotek, se imenuje THD. Čeprav ANSI standardi dopuščajo maksimalno distorzijo do 32%, se večina proizvajalcev trudi, da ohranja THD pod 20%. Je preprosteje ohranjati distorzije na teh ravneh z uporabo elektronskih balastov, kot je to z magnetskimi ali hibridnimi balasti.

Prednosti elektronskega balasta

• Zanesljivost balasta pada s časom; dolgo uporaba zmanjša verjetnost odpovedi. V primerjavi z magnetskimi balasti se moč svetil z elektronskimi balasti zmanjša počasneje.

• Te naprave so ne le zelo lažje in bolj učinkovite, ampak tudi veliko tihejše.

• V primerjavi z magnetskimi (ali) hibridnimi balasti je s elektronskimi balasti izguba moči približno polovica.

• Dodatno, zaradi visokih potreb žarke, lahko zlahka upravljajo svetila, ki jih ne more direktno goniti zavrtnik na liniji.

• Energetska učinkovitost v sistemih svetilo-balast se lahko izboljša predvsem na tri načine: z zmanjšanjem izgub balasta, delovanjem na višjih frekvencah in zmanjšanjem izgub elektrod svetil. Elektronski balasti so bolj energetsko učinkoviti, ker vključujejo vse tri te značilnosti hkrati.

Nedostatki elektronskega balasta

• Elektronski balasti generirajo močne harmonične tokove iz vrhunskih tokov izmenične napetosti. To lahko povzroči stranske magnetne polja, korozijo cevi, motnje radija in TV, in odpovedi IT opreme, poleg problemov svetlosnega sistema.

• Visok harmonični vsebina lahko preobremenita trofazne transformatorje in neutralne žice. Človeško oko morda ne zazna večjega trepetanja, vendar infračrni daljinski kontrole za domačo zabavo, kot so televizorji, lahko zaznajo.

• Inteligentna dokumentacija in oblikovanje balasta zmanjšata motnje v frekvenčnih obseguh aplikacij.

• Vendar obstajajo nekatera neznana področja v frekvenčnem spektru, ki niso uporabljena v nobeni aplikaciji, in večina motenj balasta v tem območju ostane ignorirana, kar ustvarja čistejšo sliko na papirju kot je dejanska situacija.

• Elektronski balasti ne morejo obvladati močnih vrhunskih tokov in preobremenitev.

• Elektronski balasti imajo tudi visoko začetno ceno, ki lahko odpelje impulzivne kupce, vendar so v času dražji.