Войти
Современный ПРА для питания различных офисных ламп T8. ПРА - это устройство последовательно с нагрузкой для ограничения тока в электрической цепи.
Знакомый и широко используемый пример - индуктивный балласт, используемый в люминесцентных лампах для ограничения ток через трубку, который в противном случае поднялся бы до разрушительного уровня из-за отрицательного дифференциального сопротивления вольт-амперной характеристики трубки.
Балласты сильно различаются по сложности. Они могут быть такими простыми, как резистор , индуктор или конденсатор (или их комбинация), включенные последовательно с лампой; или такие же сложные, как электронные балласты, используемые в компактных люминесцентных лампах (CFL) и газоразрядных лампах высокой интенсивности (HID-лампы).
Дроссель (индуктор), используемый в старых осветительных приборах. Этот пример взят из солярия. Требуется выключатель стартера (ниже). 
A стартер лампы, требуется с некоторыми балластами индукторного типа. Он соединяет два конца лампы, чтобы предварительно нагреть их в течение одной секунды перед зажиганием. Электрический балласт - это устройство, ограничивающее ток через электрическую нагрузку. Чаще всего они используются, когда напряжение на клеммах нагрузки (например, дугового разряда) падает, когда ток через нагрузку увеличивается. Если бы такое устройство было подключено к источнику питания постоянного напряжения, оно потребляло бы увеличивающееся количество тока, пока оно не выйдет из строя или не вызовет сбой источника питания. Чтобы предотвратить это, балласт обеспечивает положительное сопротивление или реактивное сопротивление, ограничивающее ток. Балласт обеспечивает правильную работу устройства отрицательного сопротивления за счет ограничения тока.
Балласты также могут использоваться просто для ограничения тока в обычной цепи с положительным сопротивлением. До появления твердотельного зажигания автомобильные системы зажигания обычно включали в себя балластный резистор для регулирования напряжения, прикладываемого к системе зажигания.
Последовательные резисторы используются в качестве балластов для управления током через светодиоды.
Для простых маломощных нагрузок, таких как неоновая лампа или светодиодная лампа, обычно используется фиксированный резистор. Поскольку сопротивление балластного резистора велико, оно определяет ток в цепи, даже несмотря на отрицательное сопротивление, создаваемое неоновой лампой.
Балласт также использовался в ранних моделях автомобилей двигателей, которые снижали напряжение питания в системе зажигания после того, как двигатель был запущен. Запуск двигателя требует значительного количества электрического тока от батареи, что приводит к столь же значительному падению напряжения. Чтобы двигатель мог запуститься, система зажигания была разработана для работы на этом более низком напряжении. Но после запуска двигателя и отключения стартера нормальное рабочее напряжение было слишком высоким для системы зажигания. Чтобы избежать этой проблемы, балластный резистор был включен последовательно с системой зажигания, что привело к двум различным рабочим напряжениям для систем запуска и зажигания.
Иногда этот балластный резистор выходил из строя, и классическим признаком этого отказа было то, что двигатель работал, когда его проворачивали (в то время как резистор был включен в обход), но сразу глохнул, когда проворачивание прекращалось (и резистор был повторно подключен в цепи. через замок зажигания). Современные электронные системы зажигания (используемые с 80-х или конца 70-х годов) не требуют балластного резистора, поскольку они достаточно гибкие, чтобы работать при более низком пусковом напряжении или нормальном рабочем напряжении.
Еще одним распространенным применением балластного резистора в автомобильной промышленности является регулировка скорости вентилятора. Балласт представляет собой фиксированный резистор с обычно двумя центральными отводами, а переключатель выбора скорости вентилятора используется для обхода частей балласта: все они для полной скорости и ни одного для настройки низкой скорости. Очень распространенная неисправность возникает, когда вентилятор постоянно работает на скорости, близкой к полной (обычно 3 из 4). Это приведет к тому, что очень короткий отрезок катушки резистора будет работать с относительно большим током (до 10 А), что в конечном итоге приведет к его сгоранию. Это приведет к тому, что вентилятор не сможет работать на пониженной скорости.
В некотором бытовом электронном оборудовании, особенно в телевизорах в эпоху клапанов (электронных ламп ), но также в некоторых недорогих проигрывателях звукозаписи трубчатые нагреватели были подключены последовательно. Поскольку падение напряжения на всех последовательно включенных нагревателях обычно было меньше полного напряжения сети, необходимо было предусмотреть балласт, чтобы сбросить избыточное напряжение. Для этой цели часто использовался резистор, поскольку он был дешевым и работал как с переменным током (AC), так и с постоянным током (DC).
Некоторые балластные резисторы обладают свойством увеличения сопротивления по мере увеличения тока через них и уменьшения сопротивления по мере уменьшения тока. Физически некоторые такие устройства часто имеют такую же конструкцию, как лампы накаливания. Как и вольфрамовая нить обычной лампы накаливания, если ток увеличивается, балластный резистор нагревается, его сопротивление увеличивается, а падение напряжения увеличивается. Если ток уменьшается, балластный резистор становится холоднее, его сопротивление падает, а падение напряжения уменьшается. Следовательно, балластный резистор снижает колебания тока, несмотря на колебания приложенного напряжения или изменения в остальной части электрической цепи. Эти устройства иногда называют «барреттерами », и они использовались в последовательных нагревательных цепях с 1930-х по 1960-е годы AC/DC радио и домашние телевизионные приемники.
Это свойство может привести к более точному регулированию тока, чем простой выбор подходящего постоянного резистора. Потери мощности в резистивном балласте также снижаются, потому что в балласте падает меньшая часть общей мощности по сравнению с тем, что может потребоваться для постоянного резистора.
Ранее бытовые сушилки для одежды иногда включали бактерицидную лампу последовательно с обычной лампой накаливания; лампа накаливания служила балластом для бактерицидной лампы. В 60-х годах прошлого века в странах с напряжением 220–240 В в доме обычно использовалась лампа круглого сечения с балластом от обычной сетевой лампы накаливания. Самобалластные ртутные лампы включают в себя обычные вольфрамовые нити в пределах общей оболочки лампы, которые действуют как балласт, и дополняют отсутствующую в других случаях красную область производимого светового спектра.
A люминесцентная лампа, устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Во время работы увеличение тока через люминесцентную лампу вызывает падение напряжения на ней. Если бы трубка была подключена непосредственно к линии электропередачи, падающее напряжение трубки привело бы к протеканию все большего и большего тока, пока она не разрушилась бы сама. Чтобы этого не произошло, люминесцентные лампы подключаются к линии электропередачи через балласт. Балласт добавляет положительное импеданс (сопротивление переменному току) к цепи, чтобы противодействовать отрицательному сопротивлению трубки, ограничивая ток. 
Несколько магнитных балластов для люминесцентных ламп. Сверху - серийный балласт с высоким коэффициентом мощности для быстрого запуска для двух ламп мощностью 30–40 Вт. Средний балласт с низким коэффициентом мощности для предварительного нагрева для одиночной лампы мощностью 30–40 Вт, а нижний балласт - это простой индуктор, используемый с лампой предварительного нагрева мощностью 15 Вт. 
Балласт магнитного знака в алюминиевой рамке для знака. Балласты Sign более тяжелые, чем другие балласты, потому что более низкие температуры наружного воздуха увеличивают энергию, необходимую для запуска люминесцентной лампы. Их размер зависит от длины используемой лампы. Из-за потери мощности резисторы не используются в качестве балластов для ламп мощностью более двух ватт. Вместо этого используется реактивное сопротивление . Потери в балласте из-за его сопротивления и потери в его магнитопроводе могут быть значительными, порядка 5-25% входной электрической мощности лампы. Практические расчеты проекта освещения должны учитывать потери балласта при оценке эксплуатационных расходов осветительной установки.
катушка индуктивности очень часто используется в балластах линейной частоты для обеспечения надлежащих пусковых и рабочих электрических условий для питания люминесцентной лампы, неоновой лампы или HID-лампы. (Из-за использования индуктора такие балласты обычно называют магнитными балластами.) Катушка индуктивности имеет два преимущества:
Недостатком индуктора является то, что ток смещается по фазе с напряжение, обеспечивающее низкий коэффициент мощности . В более дорогих балластах конденсатор часто соединяется с катушкой индуктивности для корректировки коэффициента мощности. В балластах, управляющих двумя или более лампами, балласты линейной частоты обычно используют разные фазовые соотношения между несколькими лампами. Это не только снижает мерцание отдельных ламп, но и помогает поддерживать высокий коэффициент мощности. Эти балласты часто называют балластами с опережением и запаздыванием, поскольку ток в одной лампе опережает фазу сети, а ток в другой лампе отстает от фазы сети.
В большинстве балластов 220–240 В конденсатор не встроен в балласт, как в балластах Северной Америки, а подключается параллельно или последовательно к балласту.
В Европе и на большинстве территорий 220–240 В сетевого напряжения достаточно для включения ламп мощностью более 20 Вт с последовательным индуктором. Однако в Северной Америке и Японии сетевого напряжения (120 В или 100 В соответственно) может быть недостаточно для запуска ламп мощностью более 20 Вт с последовательным дросселем, поэтому обмотка автотрансформатора включена в балласт для ступенчатого поднять напряжение. Автотрансформатор имеет достаточную индуктивность рассеяния (индуктивность короткого замыкания ), чтобы ток был ограничен соответствующим образом.
Из-за необходимости использования больших катушек индуктивности и конденсаторов, реактивные балласты, работающие на частоте сети, имеют тенденцию быть большими и тяжелыми. Обычно они также производят акустический шум (линейная частота фон ).
До 1980 года в Соединенных Штатах масла на основе полихлорированных дифенилов (ПХБ) использовались в качестве изоляционного масла во многих балластах для обеспечения охлаждения и электрической изоляции (см. Трансформаторное масло ).
В электронных балластах используются твердотельные электронные схемы для обеспечения надлежащих пусковых и рабочих электрических условий для питания газоразрядных ламп. Электронный балласт может быть меньше и легче, чем такой же магнитный. Электронный балласт обычно тише, чем магнитный, который из-за вибрации пластин трансформатора создает гул линейной частоты.
Электронные балласты часто основаны на импульсном источнике питания (SMPS) топологии, сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой. Усовершенствованные электронные балласты позволяют регулировать яркость с помощью широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение. Балласты с микроконтроллером (цифровые балласты) могут обеспечивать дистанционное управление и мониторинг через такие сети, как LonWorks, Digital Addressable Lighting Interface (DALI), DMX512., Цифровой последовательный интерфейс (DSI) или простое аналоговое управление с использованием сигнала управления яркостью 0-10 В постоянного тока. Были внедрены системы с дистанционным управлением уровнем освещенности через беспроводную ячеистую сеть.
Электронный балласт компактной люминесцентной лампы Электронные балласты обычно подают питание на лампу с частотой 20 000 Гц или выше, а не частота сети 50–60 Гц; это по существу устраняет стробоскопический эффект мерцания, являющийся произведением линейной частоты, связанной с флуоресцентным освещением (см. светочувствительная эпилепсия ). Высокая выходная частота электронного балласта обновляет люминофор люминесцентной лампы так быстро, что не возникает заметного мерцания. Индекс мерцания, используемый для измерения воспринимаемой модуляции света, имеет диапазон от 0,00 до 1,00, где 0 указывает на самую низкую вероятность мерцания, а 1 - на самую высокую. Лампы, работающие на магнитных балластах, имеют индекс мерцания 0,04–0,07, в то время как цифровые балласты имеют индекс мерцания менее 0,01.
Поскольку больше газа остается ионизированным в потоке дуги, лампа работает примерно на 9% выше эффективность выше примерно 10 кГц. Эффективность лампы резко возрастает примерно на 10 кГц и продолжает улучшаться примерно до 20 кГц. Примерно в 2012 году в некоторых провинциях Канады были проведены испытания модернизации существующих уличных фонарей с электронным балластом; с тех пор светодиодные модификации стали более распространенными.
Благодаря более высокому КПД самого балласта и более высокому КПД лампы на более высокой частоте, электронные балласты обеспечивают более высокий КПД системы для ламп низкого давления, таких как люминесцентные лампы. Для ламп HID нет улучшения эффективности лампы при использовании более высокой частоты, но для этих ламп балластные потери ниже на более высоких частотах, а также меньше амортизация света, что означает, что лампа излучает больше света в течение всего срока службы. Некоторые типы HID-ламп, такие как металлогалогенные лампы с керамическим разрядом, имеют пониженную надежность при работе на высоких частотах в диапазоне 20–200 кГц; для этих ламп в большинстве случаев используется низкочастотный привод прямоугольной формы с частотой в диапазоне 100-400 Гц с тем же преимуществом, заключающимся в более низком износе света.
Применение электронных балластов в HID-освещении становится все популярнее.. Большинство электронных балластов нового поколения могут работать как с натриевыми лампами высокого давления (HPS), так и с металлогалогенными лампами, что снижает затраты руководителей зданий, использующих оба типа ламп. ПРА сначала работает как стартер дуги, подающий импульс высокого напряжения, а позже он работает как ограничитель / регулятор электрического потока внутри цепи. Электронные балласты также намного холоднее и легче своих магнитных аналогов.
В этом методе используется комбинация нити накала - катод на каждом конце лампы в сочетании с механическим или автоматическим (биметаллическим или электронным) переключателем, который первоначально соединяет нити накала последовательно с балластом для их предварительного нагрева. Когда нити отсоединены, индукционный импульс от балласта запускает лампу. Эта система описывается как «Предварительный нагрев» в Северной Америке и «Switch Start» в Великобритании, и не имеет специального описания в остальном мире. Эта система распространена в странах с напряжением 200–240 В (и для ламп 100–120 В до 30 Вт).
Хотя индуктивный импульс увеличивает вероятность того, что лампа загорится при размыкании переключателя стартера, в этом нет необходимости. Балласт в таких системах также может быть резистором. В ряде люминесцентных ламп в конце 1950-х - 1960-х годах в качестве балласта использовалась лампа накаливания. Были изготовлены специальные лампы на 170 вольт и 120 ватт. Лампа имела термостартер, встроенный в 4-контактный цоколь. Требования к мощности были намного выше, чем при использовании индуктивного балласта (хотя потребляемый ток был таким же), но пользователи часто предпочитали более теплый свет от балласта лампового типа, особенно в домашних условиях.
Резистивные балласты были единственным типом, который можно было использовать, когда единственным источником питания люминесцентной лампы был постоянный ток. В такой арматуре использовался пускатель теплового типа (в основном потому, что они вышли из употребления задолго до изобретения пускателя накаливания ), но можно было включить дроссель в цепь, единственной целью которого было обеспечение импульс при размыкании переключателя стартера для улучшения запуска. Фитинги постоянного тока были усложнены необходимостью менять полярность питания трубки каждый раз, когда она включалась. Невыполнение этого требования значительно сократило срок службы лампы.
Мгновенный пусковой балласт не нагревает электроды, а использует относительно высокое напряжение (~ 600 В) для зажигания разрядной дуги. Это наиболее энергоэффективный тип, но он дает наименьшее количество циклов включения лампы, поскольку материал выдувается с поверхности холодных электродов при каждом включении лампы. ПРА с мгновенным запуском лучше всего подходят для приложений с длительными рабочими циклами, когда лампы не часто включаются и выключаются. Хотя они в основном использовались в странах с питанием от сети 100–120 вольт (для ламп мощностью 40 Вт и выше), на короткое время они были популярны в других странах, потому что лампа запускалась без мерцания переключателя пусковых систем. Популярность была недолгой из-за короткого срока службы лампы.
Балласт для быстрого запуска подает напряжение и одновременно нагревает катоды. Это обеспечивает более длительный срок службы лампы и более длительный срок службы, но потребляет немного больше энергии, поскольку электроды на каждом конце лампы продолжают потреблять мощность нагрева во время работы лампы. Опять же, хотя он и популярен в странах с напряжением 100–120 вольт для ламп мощностью 40 Вт и выше, быстрый запуск иногда используется в других странах, особенно там, где мерцание пусковых систем переключателя нежелательно.
Балласт с регулируемой яркостью очень похож на балласт для быстрого запуска, но обычно в него встроен конденсатор, обеспечивающий коэффициент мощности , более близкий к единице, чем стандартный балласт быстрого запуска. пусковой балласт. Диммер типа quadrac может использоваться с диммером балласта, который поддерживает ток нагрева, позволяя контролировать ток лампы. Требуется резистор примерно 10 кОм, который необходимо подключить параллельно люминесцентной лампе, чтобы обеспечить надежное срабатывание квадрака при низкой освещенности.
Используется в электронных люминесцентных балластах высокого класса. Этот балласт сначала подает питание на нити, он позволяет катодам предварительно нагреться, а затем подает напряжение на лампы для зажигания дуги. Срок службы лампы обычно составляет до 100 000 циклов включения / выключения при использовании запрограммированных пусковых балластов. После запуска напряжение накала снижается для повышения эффективности работы.
Этот пускорегулирующий аппарат обеспечивает максимальный срок службы и в большинстве случаев запускается с ламп, поэтому он предпочтителен для приложений с очень частым переключением питания, таких как зрительные кабинеты и туалеты с переключателем детектора движения.
Электронный балласт со встроенной батареей предназначен для аварийного освещения выхода в случае сбоя питания (обычно менее 2 часов). Их можно использовать в качестве альтернативы выходному освещению с питанием от резервного электрического генератора. Однако аварийные балласты требуют регулярных испытаний и имеют срок службы 10–12 лет.
Гибридный балласт имеет магнитопровод с катушкой трансформатор и электронный переключатель цепи нагрева электрода. Подобно магнитному балласту, гибридный блок работает на сетевой частоте, например, в Европе 50 Гц. Эти типы балластов, которые также называются балластами с отключением катода, отключают электрод - цепь нагрева после запуска ламп.
Балластный коэффициент ANSI используется в Северной Америке для сравнения светоотдачи (в люменах) лампы, работающей от балласт по сравнению с лампой, работающей от эталонного балласта ANSI. Эталонный балласт работает с лампой при номинальной мощности, указанной в стандарте ANSI. Балластный коэффициент практических балластов необходимо учитывать в проекте освещения ; низкий балластный коэффициент может сэкономить энергию, но будет производить меньше света. Для люминесцентных ламп балластный коэффициент может отличаться от эталонного значения 1,0.
В ранних ламповых цветных телевизорах использовался балластный триод, например PD500, как параллельный шунтирующий стабилизатор для ускоряющего напряжения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) (ЭЛТ), чтобы поддерживать коэффициент отклонения ЭЛТ постоянным.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с ПРА. |
| Викискладе есть медиафайлы, связанные с стартерами. |
| На Викискладе есть медиафайлы, связанные с источниками питания люминесцентных ламп (включая электронные балласты). |
