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
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