Пра что значит в электрике
ПРА — самое сердце светильника
Зачем светильнику ПРА?
Зачем светильнику ПРА?Как известно, все используемые источники света делятся на две группы: тепловые и газоразрядные.
Газоразрядные источники света, напротив, не могут включаться в сеть непосредственно, а требуют для своей работы использование специальных устройств. Это связано с физикой газового разряда. Так в газоразрядных источниках света с ростом тока напряжение на нём не растёт, а уменьшается, в отличие от других приёмников электрической энергии, где при увеличении подаваемого на них напряжения увеличивается и протекающий через них ток.
Это означает, что если в газоразрядных лампах его не ограничивать ток разряда, он будет лавинообразно расти до тех пор, пока не выйдет из строя одно из трёх звеньев электрической цепи: источник энергии, приёмник или провода, соединяющие источник и приёмник энергии.
Из всего вышеизложенного следует, что включение газоразрядных источников света возможно только совместно с такими устройствами, которые, с одной стороны, обеспечивают подачу напряжения, достаточного для возникновения разряда (т.е. для зажигания лампы), и, с другой стороны, ограничивают ток на уровне, требуемом для нормальной работы лампы. Такие устройства получили название пускорегулирующие аппараты (ПРА).
Что выбрать электромагнитные или электронные ПРА?
Электромагнитные пускорегулирующие аппараты (ЭМПРА) состоит как минимум из индуктивного балласта и импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Если в комплект входит компенсирующий конденсатор, то эффективность ЭМПРА повышается.
При покупке готового светильника со встроенным ЭМПРА для его подключения не нужны специальные навыки. А вот при совмещении светильника и ЭМПРА необходимы специальные электротехнические познания.
Величина светового потока и потребляемая мощность в светильниках с ЭМПРА зависят от напряжения питающей сети. При работе ЭМПРА может возникать шумовой фон, что может негативно сказываться на настроении покупателей. Еще один минус работы ЭМПРА — реальный срок службы лампы приблизительно в 2-2,5 раза меньше паспортного. И наконец, светильники с ЭМПРА довольно массивные. Например, если средняя масса светильника для лампы мощностью 70Вт около 2кг, то для светильника мощностью 400Вт уже около 9кг. Как правило, при монтаже такого светильника ЭМПРА не подвешивают вместе с лампой, а устанавливают внизу на значительном расстоянии или на специальных креплениях под потолком.
ЭМПРА хороши своей традиционностью, они выпускаются по отработанной в течение многих десятилетий технологии, обеспечивающей приличную надежность. Самым ненадежным элементом ЭМПРА является ИЗУ. Если смириться с перечисленными выше особенностями, то светильник с ЭМПРА обойдется относительно недорого.
В настоящее время реальной альтернативой ЭМПРА стали электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), у которых эксплутационные характеристики и эффективность работы намного выше, чем у первых.
Электронные ПРА являются более дорогими по сравнению с электромагнитным ПРА устройствами, однако начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью, которая характеризуется:
В связи с повышающимися тарифами на электроэнергию использование ЭПРА для люминесцентных ламп становится все более и более целесообразным. Даже при нынешних ценах на ЭПРА, которые в 5 — 10 раз выше, чем на электромагнитный ПРА и стартёр, ЭПРА окупается за счёт экономии электроэнергии и увеличения срока службы ламп. Специалисты крупнейших светотехнических фирм (Osram, Philips, Motorola и др.) посчитали, что при нынешнем уровне цен электроэнергии и аппаратов срок окупаемости ЭПРА составляет от 1 до 2,5 лет в зависимости от времени работы ламп.
В настоящее время ЭПРА, представленные на рынках России, можно разделить на две группы по ценовому признаку: простые ЭПРА сопоставимые по цене с магнитными балластами (70-80 руб. за ЭПРА 2×40 Вт) и высококачественные ЭПРА по цене намного превосходящие магнитные (350-600 руб. за ЭПРА 2×40 Вт).
Сегмент высококачественных ЭПРА на российском рынке представлен ведущим европейским производителем пускорегулирующей аппаратуры ELT (Испания). Продукцию ELT отличают высокие технические характеристики и надежность в работе, которые обеспечиваются:
В ряде европейских стран (Швеции, Австрии, Голландии, Швейцарии) уже несколько лет более половины выпускаемых светильников с люминесцентными лампами снабжены электронными балластами.
Классификация ПРА и мировые стандарты
Классификация ПРА и мировые стандартыВ соответствии с общеевропейской классификацией электромагнитные балласты дроссельного типа по уровню потерь мощности подразделяются следующим образом:
Электронные ПРА (ЭПРА) разделены на 3 класса:
Таким образом, с 2007 года в Европе производители светильников с ЛЛ должны будут комплектовать их только электромагнитными ПРА классов B1, B2 и высокоэкономичными ЭПРА. Заметим, что предприятия России в большинстве случаев производят ПРА самого низкого класса D. Но в дальнейшем, директива комиссии EC, может быть с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на производителей и рынок светильников с ЛЛ и в нашей стране. В связи с сокращением объемов применения электромагнитных ПРА в ближайшие годы неизбежно расширится «ниша» для развития рынка ЭПРА. Воспользовавшись этой ситуацией, ряд фирм начал производить так называемые «дешевые ЭПРА нового стандарта», вводя в заблуждение неосведомленных потребителей. Эти аппараты, уже появившиеся на рынке, значительно уступают по качеству ЭПРА ведущих специализированных изготовителей, хорошо известных на мировом рынке, например, производителей из Испании. Нужно ясно представлять себе, что цена ЭПРА может быть резко уменьшена только за счет снижения надежности и потери ряда свойств и функций:
Выводы из изложенного выше однозначны: применение «дешевых» ЭПРА приводит к повышению эксплутационных расходов из-за меньшей надежности аппаратов и сокращения срока службы ЛЛ и поэтому не сулит потребителю ничего, кроме экономических убытков.
1. Общее описание электромагнитных ПРА :
Электромагнитныe ПРА для трубчатых люминесцентных и компактных люминесцентных ламп внутреннего применения. Иногда их называют: дроссель для ламп дневного света. Класс защиты от поражения электрическим током — I, степень защиты от воздействия от окружающей среды — IP 20. Применяется для двухламповых светильников. Простой монтаж и подключение.
Электромагнитный балласт представляет собой индуктивное сопротивление (дроссель), подключаемое последовательно с лампой. Для запуска лампы с таким типом балласта требуется также стартер. Преимуществами электромагнитного дросселя для ламп дневного света является его простота и дешевизна. Недостатки электромагнитного балласта — мерцание ламп с удвоенной частотой сетевого напряжения (частота сетевого напряжения в России = 50 Гц), что повышает утомляемость и может негативно сказываться на зрении, относительно долгий запуск пра (обычно 1-3 сек, время увеличивается по мере износа лампы), большее потребление энергии по сравнению с электронным балластом. Электромагнитный дроссель также может издавать низкочастотный гул.
Помимо вышеперечисленных недостатков, можно отметить ещё один. При наблюдении предмета вращающегося или колеблющегося с частотой равной или кратной частоте мерцания люминесцентных ламп с электромагнитным балластом такие предметы будут казаться неподвижными из-за эффекта стробирования. Например этот эффект может затронуть шпиндель токарного или сверлильного станка, циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера, блок ножей вибрационной электробритвы.
Во избежание травмирования на производстве запрещено использовать люминесцентные лампы для освещения движущихся частей станков и механизмов без дополнительной подсветки лампами накаливания.
2. Регламентирующие нормативные документы для электромагнитных ПРА
З. Общие данные ПРА
Электромагнитные (индуктивные) ПРА являются активными компонентами, которые совместно со стартерами нагревают электроды ламп, обеспечивают напряжение зажигания и стабилизируют ток лампы в течение ее работы. Для компенсации реактивного тока необходимы конденсаторы последовательного или параллельного соединения.
При установке в светильники нужно обращать внимание на напряжение и частоту сети, габаритные размеры и температурные пределы, а также возможное генерирование шумов.
Электромагнитные ПРА оптимизированы в отношении к их магнитным полям и магнитным нагрузкам так, чтобы они обычно не ощущались. Поскольку магнитные колебания могут воздействовать в зависимости от конструкции светильников на другие области, то нужно учитывать при проектировании светильников.
Необходимо сделать конструкцию жесткой, чтобы вибрации не распространялись.
Срок службы индуктивного ПРА определяется выбором материала и изоляцией обмотки.
Предельная температура обмотки обозначает ту величину температуры (tw), которую выдерживает изоляция при непрерывной работе при номинальных условиях в течение 10 лет. Эта предельная температура обмотки не должна быть превышена в светильнике в реальных условиях, тогда можно достигнуть работы ПРА на весь срок службы. Установленная в светильнике температура обмотки электромагнитного балласта состоит из температуры окружающей среды, температурных условий в светильнике и потери мощности дросселя. Мерой потери мощности ПРА является Δt, значение которой находится на маркировке балласта. В дополнение к этому, потеря мощности схемы соединения дросселя и люминесцентной лампы измеряется по норме ЕN 50294. Этот метод измерений является основой классификации энергопотребления ПРА.
Кроме этого, применяется европейская директива 2000/55/ЕС «Предельные допустимые величины потребления мощности схемами люминесцентных ламп».
При включении электромагнитного балласта возникают кратковременные высокие импульсы тока из-за паразитарных нагрузок, которые суммируются в зависимости от количества светильников в осветительной установке. Эти высокие токи при включении системы нагружают автоматы защиты электропроводки, поэтому необходимо использовать соответствующим образом подобранные автоматические выключатели.
Индуктивные ПРА конструктивно вызывают токи утечки, которые отводятся заземлением светильника (устройство заземления). Максимально допустимая величина тока утечки у светильников класса защиты I составляет 1 мА.
4. Электромагнитная совместимость (ЭМС/ ЕМV)
Измерение напряжения помех должно проводиться у светильников с электромагнитными ПРА на
контактных зажимах, поскольку частота напряжения ламп этих систем ниже 100 Гц. Это низкочастотное напряжения помех, как правило, не критично у электромагнитных дросселей, если конструкция ПРА согласована в этом отношении.
Невосприимчивость к помехам:
Благодаря жесткой конструкции и специально отобранным материалам, электромагнитные ПРА обеспечивают высокую степень защиты от помех и не подвержены отрицательному влиянию присутствующих помех в сети.
Люминесцентные лампы имеют пик перезажигания после каждого N-прохода тока ламп, лампы
гаснут на короткое время (почти незаметно глазом). За счет этих пиков перезажигания люминесцентных ламп создаются гармоники сети, которые сглаживаются с помощью импеданса ПРА. С помощью правильной конструкции, то есть выбора рабочей точки магнитного ПРА, ограничиваются гармоники сети на предельные значения нормы Е N 6100-3-2
5. Схемы соединения люминесцентных ламп с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ПРА)
6. Температурный режим ПРА
Предельные значения температур:
При нормальной работе температура обмотки tw не должна превышать 130º С. При аномальном режиме работы предельное значение температуры обмотки tw =232º С: Эти значения должны быть проверены методом «изменения сопротивления» в течение работы.
Ток лампы, который протекает через ПРА, обуславливает потерю мощности, что приводит к повышению температуры обмотки. Критерием для этого повышения является значение Δt как для нормальной так и для аномальной работы. Значение Δt определяется по стандартной схеме измерений и указывается на маркировке в градусах Кельвина.
Первое значение Δt указывает на превышение температуры для нормального режима при рабочем токе лампы. Второе значение (здесь 140К) означает превышение температуры обмотки, что является результатом протекания тока, когда разрядный промежуток лампы короткозамкнут. Ток, который течет в этом режиме, является током нагрева для электродов лампы.
7. Срок службы электромагнитного балласта
При условии, что температура обмотки будет соответствовать указанному предельному значению, можно рассчитывать на срок службы 10 лет. Интенсивность отказов
pgmgu@ya.ru
по Многоярусным Гидропонным Установкам
пн-пт с 10:00 до 20:00
сб-вс с 10:00 до 17:00
Что такое ПРА и для чего он нужен?
Электрический конденсатор обладает электрической ёмкостью, то есть способностью накапливать (заряжаться) и хранить электрический заряд. Конденсаторы постоянной ёмкости состоят из двух или нескольких пластин, называемых обкладками, отделённых друг от друга изоляционным материалом – диэлектриком. Пластины – обкладки конденсатора могут быть металлическими (из фольги) или иметь металлизированные покрытия, а диэлектриком могут служить воздух, слюда, лак, бумага. Чем больше площадь пластин конденсатора и меньше расстояние между ними, тем больше ёмкость конденсатора, тем больше электрических зарядов он накапливает.
Катушка индуктивности – катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой электрической ёмкости и малом активном сопротивлении. Один из основных элементов электрических фильтров, колебательных контуров, электрических источников электрического тока и д.р.
Резистор – устройство на основе проводника с нормированным постоянным или регулируемым активным сопротивлением, используемое в электрических цепях для обеспечения требуемого распределения токов и напряжений между участками цепи.
Трансформатор – устройство для преобразования переменного напряжения по величине. Состоит из одной первичной обмотки и одной или нескольких вторичных и ферромагнитного сердечника (магнитопровода). Основные типы трансформаторов: силовые (повышающие или понижающие сетевое напряжение), используемые в электрических сетях, радиотехнических устройствах, системах автоматики и д.р.; измерительные, предназначенные главным образом для определения больших напряжений и токов.
Что же такое ПРА?
Как ясно из сказанного, ПРА должны обеспечивать зажигание ламп и ограничивать ток через них на требуемом уровне. Очевидно, что для ограничения тока достаточно последовательно с лампой включить какую-то другую нагрузку, падение напряжения на которой при нормальной работе (при «номинальном токе») лампы в сумме с напряжением на лампе будет равно напряжению питающей электрической сети. Поскольку мощность в такой дополнительной нагрузке расходуется впустую, эта нагрузка является балластом, то есть бесполезным потребителем. Поэтому одно из требований к такой нагрузке – снизить до предела потребляемую ей «балластную» мощность.
При работе ламп от сетей переменного тока балластная нагрузка может быть активной, индуктивной или ёмкостной; в сетях постоянного тока нагрузка может быть только активной. Теоретически в индуктивной или ёмкостной нагрузке потери мощности отсутствуют, поэтому на практике применяются только такие виды балластов. Из-за особенностей электрического разряда, далеко выходящих за рамки настоящего обзора, ёмкостные балласты неприменимы при работе ламп на частотах ниже 1000 Гц, поэтому реально используются только индуктивные или (гораздо реже) индуктивно-ёмкостные балласты.
На практике индуктивный балласт – это катушка, намотанная изолированным проводом на сердечнике из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из электротехнической стали). Такая катушка называется дросселем. Хотя теоретически в дросселях не должно быть потерь мощности, практически достичь этого не удаётся, и потери в них составляют от 10 до 100% от мощности работающих с ними ламп.
Если задача ограничения тока через газоразрядную лампу решается для всех типов ламп простым включением её последовательно с балластной нагрузкой, то проблема зажигания ламп является более сложной и решается по разному для разных типов ламп.
В газоразрядных лампах низкого давления, к которым относятся все люминесцентные лампы, напряжение зажигания превышает напряжение горения в несколько раз и при горячих электродах составляет от 400 до 1000 вольт. При холодных электродах это напряжение может быть значительно выше.
Простейшим способом получения таких напряжений при одновременном прогреве электродов является включение параллельно лампе и последовательно с её электродами так называемых стартёров.
Стартёр – это тоже газоразрядный прибор, у которого один из электродов сделан из биметаллической пластинки, то есть пластинки, состоящей из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Напряжение зажигания стартёра должно быть ниже напряжения сети и выше напряжения горения лампы.
При включении лампы в стартёре возникает разряд, и ток идёт по цепи: дроссель – левый электрод лампы – стартёр – правый электрод лампы. За счёт этого тока разогреваются электроды лампы и стартёра. При нагреве биметаллического электрода стартёра он начинает выпрямляться и в какой-то момент замыкается с другим электродом. После замыкания электроды стартёра начинают остывать и принимать исходную форму. В момент размыкания на дросселе возникает импульс напряжения, достаточного в сумме с напряжением сети для зажигания разряда в лампе. Так как напряжение горения лампы ниже напряжения зажигания стартёра, повторное возникновение разряда в стартёре не должно происходить.
Совокупность дросселя и стартёра называется электромагнитным ПРА. Нельзя называть «пускорегулирующим аппаратом» один дроссель, так как он не обеспечивает «пуска», то есть зажигания ламп, и ничего не регулирует.
Схема, исключительно проста и до середины 90-х годов минувшего века была монопольной, то есть применялась во всех светильниках с люминесцентными лампами. Однако этой схеме присущ один принципиальный недостаток: так как величина напряжения, возникающего на дросселе, прямо пропорциональна току через дроссель, а момент разрыва контактов стартёра не увязан с фазой тока, то довольно часто разрыв происходит при малых токах и возникающего на дросселе напряжения недостаточно для зажигания в лампе устойчивого разряда. В результате лампа начинает мигать – это явление всем хорошо знакомо.
В лампах высокого давления, к которым относятся металлогалогенные и натриевые лампы, напряжение зажигания составляет 3 – 5 кВ и выше. У этих ламп нет прогреваемых электродов, то есть зажигание ламп всегда происходит при холодных электродах. Для таких ламп использование стартёра и схемы, изображённой на рис. 1, невозможно, поэтому для зажигания используются специальные импульсные зажигающие устройства, работающие только при включении ламп и обеспечивающие подачу на них требуемого напряжения. Иногда для облегчения зажигания в лампах высокого давления делается специальный «поджигающий» электрод, на который и подаётся высокое поджигающее напряжение.
Как и у любого органа, у «второго сердца светильника» могут быть определённые пороки. Какими же пороками оно страдает?
1. Довольно большие потери мощности: в ПРА для маломощных люминесцентных ламп эти потери соизмеримы с мощностью самих ламп.
2. На промышленной частоте тока (50 Гц) световой поток пульсирует с частотой 100 Гц. Глаз не замечает этих пульсаций, но через подсознание они отрицательно влияют на наш организм. Кроме того, пульсации светового потока создают так называемый «стробоскопический эффект», когда предметы, вращающиеся с частотой пульсаций или кратной ей, кажутся неподвижными. Это может приводить к травматизму в цехах, оснащённых станками с такой частотой вращения обрабатываемых деталей или инструмента.
Для лечения этих пороков применительно к люминесцентным лампам наиболее радикальным средством оказалось питание ламп током повышенной частоты. Для этого в качестве балласта последовательно с лампой включают сложное электронное устройство, преобразующее напряжение сети в другое напряжение с частотой, как правило, несколько десятков кГц и одновременно обеспечивающее зажигание ламп. Такие устройства получили название «электронные пускорегулирующие аппараты» (сокращённо ЭПРА).
Первые ЭПРА появились ещё в 60-х годах прошлого века, однако их триумфальное шествие началось только в конце 80-х – начале 90-х годов. В настоящее время в ряде стран (Швеция, Швейцария, Голландия, Австрия) объём производства ЭПРА соизмерим с объёмом производства электромагнитных аппаратов.
Чем же так хороши ЭПРА, что, несмотря на сложность и относительно высокую стоимость, они стремительно вытесняют прежние аппараты?
По сравнению с электромагнитными ПРА электронные аппараты имеют следующие неоспоримые преимущества:
Кроме того, с внедрением ЭПРА появилась возможность создания систем управления освещением в помещениях, обеспечивающих наибольшую экономию электроэнергии и максимальный комфорт.
Цена электронного «второго сердца» светильника в настоящее время в 5 – 10 раз выше, чем электромагнитного ПРА и стартёра. Однако этот (временный!) недостаток ЭПРА окупается за счёт экономии электроэнергии и увеличения срока службы ламп. Специалисты крупнейших светотехнических фирм (Osram, Philips, Motorola и др.) посчитали, что при нынешнем уровне цен электроэнергии и аппаратов срок окупаемости ЭПРА составляет от 1 до 2, 5 лет в зависимости от времени работы ламп.
В настоящее время в мире производится до 300 млн. шт. ЭПРА в год, причём около половины этого количества – в составе так называемых интегрированных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для прямой замены привычных ламп накаливания без применения какой-либо дополнительной аппаратуры. Конструкции ЭПРА весьма разнообразны
Что касается разрядных ламп высокого давления (например, металлогалогенных), то здесь применение тока повышенной частоты не даёт столь ощутимых преимуществ, как у люминесцентных ламп, а иногда просто неприменимо, опять же из-за физики газового разряда (неустойчивости разряда на высокой частоте). Однако в последние годы электроника начинает внедряться и здесь. В отличие от люминесцентных ламп, электронные аппараты обеспечивают питание ламп высокого давления не высокочастотным током, а прямоугольными импульсами низкой частоты (100 – 150 Гц). Такое питание позволило резко снизить, а иногда и полностью исключить пульсации светового потока ламп, а также массу и габариты самих аппаратов.
В настоящее время ЭПРА для разрядных ламп высокого давления мощностью до 150 Вт производятся в небольших количествах на заводе ЭНЭФ (Белоруссия), на предприятиях фирм Osram, Tridonic, Philips. Однако, нет сомнений, что в ближайшие годы начнётся такое же бурное внедрение электронных аппаратов для ламп высокого давления, какое мы видим сейчас у ЭПРА для люминесцентных ламп.
Размещено компанией ПолимерСТИЛЬ [17.02.2009]
ЭПРА и ЭмПРА. В чем отличия пускорегулирующих аппаратов
Вступление
Люминесцентная лампа не загорится и не будет работать, если в схему её подключения не включен пускорегулирующий аппарат (ПРА). Он нужен как для запуска, так и для работы люминесцентной лампы.
Для стабильной работы люминесцентных ламп, в цепи её подключения, необходимо пускорегулирующее устройство, которое принято называть пускорегулирующий аппарат (ПРА). С одной стороны ПРА создает тлеющий разряд между электродами лампы и зажигает её, с другой стороны, ПРА поддерживает работу лампы, регулируя (ограничивая) ток в цепи лампы.
Типы ПРА
На сегодня различают два типа пускорегулирующих аппаратов (ПРА).
Назначение этих типов устройств одинаковое, а вот выполняют свои задачи они по-разному.
ЭмПРА
Электромагнитные пускорегулирующие аппараты для люминесцентных ламп, ранее, да и сейчас, не представляют собой единый блок. Это скорее схема, в которую входят:
В статье Люминесцентные лампы: описание, характеристики, типы, подключение в быту я показывал старые дроссели, используемые в люминесцентных светильниках. Они внушительные, тяжелые и на практике составляли большую часть веса светильника.
На сегодня комплект стартер+дроссель, несколько уменьшились в размерах, а некоторые модели упакованы в единый корпус. Примеры на фото.
Схема подключения ЭмПРА не сложная. У люминесцентной лампы четыре электрода. У трубчатой лампы два электрода с одной стороны (1,2), два с другой (3,4).
Монтаж
Современные вариации пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных светильников (ламп) простую сборку из дросселя и стартера, превратили в сложное электронное устройство, которое принято называть электронный пускорегулирующий аппарат, ЭПРА.
Принцип работы ЭПРА не изменился, ведь лампы остались прежними. Изменилась элементная база сборки. То есть, те же цели достигаются другими инструментами. Это повлияло на размеры и вес ПРА. ЭПРА компакты, легки, но, как следствие, дороги.
Для подключения ЭПРА служат контактные колодки, разделенные промежутком. Одна группа колодок для внешнего питания (1). Вторая группа для подключения ламп (2).
Номенклатура ЭПРА достаточно большая и рассказать о всех подключениях в одной статье трудно. Посмотрите 6 схем подключения ЭПРА для компактных люминесцентных ламп.
Примечание:
Обращу ваше внимание. Компактные люминесцентные лампы маркируются, как лампы Т5. В отличие от стандартных ламп типа Т8, они не работают от простых ПРА (ЭмПРА). Для их подключения и работы нужны электронные ПРА (ЭПРА).
Отличие ЭПРА и ЭМПРА
В завершении перечислю, плюсы электронных ПРА предлагаемых в рекламных листах. ЭПРА позволяют: