RU21323U1 - Устройство для зажигания газоразрядных ламп высокого давления - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель отгносится к области бытовой осветительной техники, предназначается для зажигания газоразрядных ламп высокого давления, работающих в сети переменного тока в качестве встроенного элемента светильников производственных зданий и уличного освещения.

Известен ряд импульсных устройств зажигания газоразрядных ламп высокого давления, например, Устройство для зажигания газоразрядных ламп(а.с.СССР,№1774530, Н05В 41/231),Устройства зажигающие импульсные типа ИЗУ-Л1Т, производимые ШИГЛидер СВ (г.Челябинск, а/я 10517), Р мпульсное зажигающее устройство-ИЗУ-У-700/200-B-OOl, выпускаемое ОАО Лисма-КЭТЗ(Мордовия, 431420 п. Кадошкино) по документации ЖИШК 785713009-01 1СД, Импульсное зажигающее устройство-ШУ, выпускаемое телевизионным заводом Фотон (г.Симферополь, Украина) и другие, в которых применяются схемы зарядки конденсатора, накапливающего энергию в течение по.11упериода напряжения сети с последующим разрядом его с помощью управляемого электронного ключа (как правило, тиристора) через первичную обмотку автотрансформатора, что создаёт во вторичной обмотке высоковольтный

МПК Н05В41/231

импульс, зажигающий . Управлеиие работой устройств осуществляется автоматически пороговой схемой, содержащей пороговый элемент, опорный конденсатор и резисторный делитель напряжения. Именно пороговым элементом, которой срабатывает от энергии, накопленной на опорном конденсаторе от резисторного делителя напряжения, открывается управляемый ключ для разряда накопительного конденсатора на первичную обмотку трансформатора.

Практика использования известных устройств зажигания газоразрядных ламп высокого давления выявила у них ряд серьёзных недостатков, приводящих к низкой надёжности их работы, частому выходу из строя, короткому сроку их службы.

Основные причины низкой надёжности известных устройств для зажига-ния газоразрядных ламп высокого давления обусловлены как принятыми техническими решениями системотехнической части, так и конструкторско-технологическим исполнением устройств.

Анализ схем и конструющй известных устройств для зажигания газораз-рядных ламп высокого давления: по а.с.№1774530, ИЗУ-Л1Т (г.Челябинск), ИЗУ-У-700/200-B-OOl (п.Кадошюшо, Мордовия), ЮУ (г.Симферополь, Украина) показал, что выполнены они по одной структурной схеме и генерируют один высоковольтный импульс в течение периода напряжения сети. Это приводит к ненадёжному поджигу. Кроме 2

этого, устройства часто не отключаются после зажигания лампы, продолжая работать создают помехи и быстро вырабатывают свой ресурс.

Устройство по а.с.№1774530 за период напряжения сети создаёт один высоковольтный поджигающий импульс, имеет два управляемых ключа: в цепи разряда накопительного конденсатора и в цепи обратной связи для выключения устройства после зажигания лампы.

Недостатком схемы можно считать применение тиристора, являющегося однополярным ущ авляемым электронным ключом, который выполняет ключевые функции только в течении полупериодов сетевого напряжения одной полярности. Если лампа не зажигается в течение первого периода сетевого напряжения, в схеме проходят переходные процессы зарядки-разрядки конденсаторов, приводяпще к излучению помех, и затратам энергии на розжиг, что тфи большом числе зажигаемых ламп может быть ощутимым.

В ИЗУ-Л1Т дополнительно введено отключающее устройство в виде часовой схемы, которое предназначено для прекращения генерации высоковольтных импульсов в выхода ламп из строя или их старения, для предотвращения периодического мигания. Отработав установленное время, ИЗУ-Л1Т должно отгключиться, что продлевает срок его и прекращает генерацию помех. Однако на практике часовая схема не работает при отрицательных температурах О1фужающей. среды и не обеспечивает надёжность в работе устройства.

В ИЗУ (г.Симферополь) индукционная катушка вынолнена без ферритового сердечника и её обмотки расположены по периметру цилиндрического корпуса, являясь фактически рамочной антенной, излучающей помехи.

В других рассматриваемых образцах повышающие автотрансформаторы вьшолнены на незамкнутых ферритовых сердечниках и излучают помехи.

Во всех образцах элементы схем размещены в пустотелых пластмассовых корпусах, заполненных воздухом, в котором при смене окружающей температуры появляется конденсат, приводящий к электрическому пробою и выходу из строя устройств.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и конструктивным признакам является Импульсное зажигающее устройство Р13У-У-700/200-В-ООГ, которое и принято за прототип.

Устройство щютотипа содержит автотрансформатор, накопительный конденсатор с элементами цепи его заряда, управляемый электронный ключ в виде симистора, через который происходит разряд накопительного конденсатора на первичную обмотку автотрансформатора, управляющую этим ключом пороговую схему, содержащую пороговый элемент - однополярный динистор, опорный конденсатор и резисторный делитель напряжения.

Применение в схеме однополярного динистора, приводит к тому, что симистор вьшолняет функции простого тиристора и надёжность зажигания ламп при таком испо.11ьзовании его не повышается.

///s

Корпус прототипа вьшолнен из полиамида, имеет прямоугольпую форму с внешними размерами 54x54x31 мм. Внутренний объём корпуса, где находятся элементы схемы заполнен воздухом. Автотрансформатор выполнен на незамкнутом ферритовом сердечнике.

Недостатками устройства щютотипа являются:

-за период напряжения сети схема генерирует всего один высоковольтный импульс, способный зажечь газоразрядную лампу высокого давления. При этом отсутствие стабилизации напряжения силовой сети может приводить к тому, что лампа не зажигается в течении нескольких периодов напряжения сети,

-генерация одного высоковольтного импульса за период ограничивает использование устройства для зажигания металлогалогенных ламп и ламп типа ДНаТ мощностью 50-70 Вт.,

-автотрансформатор выполнен на незамкнутом ферритовом сердечнике и фактически представляет ангенну, излучающую помехи,

-пустотелый пластмассовый корпус заполнен воздухом, и при смене температур окружающей среды в нём накапливается конденсат, что при наличии высокого напряжения приводит к электрическому пробою и выходу из строя устройства в целом, и кроме этого, корпус не обладает достаточной механической прочностью, разрушается при ударах.

Задачей предлагаемой полезной модели является повьштение надёжности, увеличение срока службы, снижение уровня электромагнитных

,

помех, сокращение габарита и повышение механической прочности устройства для зажигания газоразрядных ламп высокого давления.

Техническими результатами, возникающими при осуществлении предлагаемой полезной модели, являются: обеспечение надёжного поджига ламп в течение одного периода сетевого напряжения благодаря созданию двуполярных импульсов разряда накопительного конденсатора, обеспечение чёткого интервала напряжения срабатывания управляющей схемы с помощью подстроечного резистора и стабильной её работы в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, а также сокращение габарита и исключение причины низкой механической прочности корпуса устройства.

Для достижения этих технических результатов в устройство, содержащее повьш1ающий автотрансформатор, накопительный конденсатор, разделительный конденсатор, управляемый электронный ключ в виде симистора, пороговую схему, управляющую этим ключом, содержащую пороговый элемент, опорный конденсатор и резисторный делите.11ь напряжения, введены новые существенные признаки, а именно: промежуточный вьшод автотрансформатора соединён с первым контактом накопительного конденсатора, второй контакт которого соединён с силовым электродом симистора со стороны его управляющего электрода, с первым контактом опорного конденсатора пороговой схемы, с третьим контактом резисторного делителя напряжения, выполненного в виде

подстроечного резистора, и через постоянный резистор соединён с нервым контактом разделительного конденсатора, второй контаьсг которого соединён с концом первичной обмотки автотрансформатора, со вторым силовым электродом симистора и первым контактом подстроечного резистора, подвижный контакт которого соединён со вторым контактом опорного конденсатора пороговой схемы и входом порогового элемента, который вьшолнен двуполярным, например в виде симметричного двустороннего динистора, выход которого соединён с зшравляющим электродом симистора, при этом конец вторичной обмотки автотрансформатора и первый контакт разделительного конденсатора являются выходными контактами устройства для зажигания газоразрядных ламп высокого давления.

Дня уменьшения излучаемых электромагнитных помех, со1фащения габарита и повьппения механической прочности конструкции и надёжности устройства в целом, ферритовый сердечник автотрансформатора выполнен замкнутым кольцевым, создающим минимальное поле рассеяния, обмотки автотрансформатора вьшолнены в виде секций, все элементы устройства размещены в пластмассовом корпусе и залиты эпоксидным компаундом.

Применение симистора в качестве управляемого ключа цепи разряда накопительного конденсатора, позволяет получить двуполярные высоковольтные импульсы в течение одного периода напряжения сети, которые гарантированно обеспечивают зажигание газоразрядных ламп высокого

давления. Причём генерируемые высоковольтные импульсы поступают на контакты лампы той же полярности, что и полярность напряжения сети.

Формирование двусторонних, утфавляющих работой симистора импу.11ьсов, управление моментом их срабатывания осуществляется введённым в устройство симметричным двусторонним динистором.

В предлагаемой модели в качестве резисторного делителя напряжения введён подстроечный резистор, гфименение которого совместно с симметричным двусторонним динистором позволяет выполнять предварительную настройку порога зажигания ламп на стадии изготовления устройств и одновременно регулировать фазы появления импульсов в течение одного периода напряжения сети, делая устройства максимально идентичными, надёжно работающими в широком диапазоне температур.

Применение замкнутого кольцевого ферритового сердечника приводит к сокращению габарита, уменьшению электромагнитного излучения. Вьшодшение обмотки в виде секций способствует этим же целям, а также исключает электрический пробой между началом и концом обмотки, уменьшает межвитковую ёмкость и дополнительно упрощает технологию сборки малогабаритного автотрансформатора.

Компактное размещение всех элементов в пластмассовом корпусе и заливка их твёрдым компаундом исключает образование конденсата на электрических элементах, одновременно делают предлагаемую модель монолитной, устойчивой к ударам и даже повреждению пластмассового

корпуса, которая может быть использована в антивандальных светильниках закрытого типа.

Сущность предложения поясняется фиг., на которой приведена электрическая схема предлагаемого устройства для зажигания газоразрядных ламп высокого давления.

Устройство содержит повышающий автотрансформатор 1, накопительный конденсатор 2, постоянный резистор 3, разделительный конденсатор 9, управляемый ключ в виде симистора 4, пороговую схему 5, управляюы ую этим ключом, содержащую пороговый элемент 6, опорный конденсатор 7 и резисторный делитель натфяжения 8, при этом промежуточный вывод автотрансформатора соединён с первым контактом накопительного конденсатора 2, второй контакт которого соединён с силовым электродом симистора 4 со стороны его управляющего электрода, с первым контактом опорного конденсатора 7 пороговой схемы 5, с третьим контактом резисторного делителя напряжения 8, и через резистор 3 соединён с первым контактом разделительного конденсатора 9, второй контакт которого соединён с концом первичной обмотки автотрансформатора, со вторым силовым электродом симистора 4 и первым контактом подстроечного резистора 8, подвижный конгакг которого соединён со вторым контактом опорного конденсатора 7 пороговой схемы и входом порогового элемента 6, выход которого соединён с у1фавляющим электродом симистора 4, при этом конец вторичной обмотки автотрансформатора 1 и первый контакт

разделительного конденсатора 9 являются выходными контактами устройства для зажигания газоразрядных ламп высокого давления 10.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

При включении в сеть одновременно происходит заряд конденсатора 2 по цепи: сетевые контакты -вторичная обмотка автотрансформатора 1 резистор 3 а заряд конденсатора 7 по цепи: сетевые контакты - обе обмотки автотрансформатора 1 - часть подстроечного резистора 8 и резистор 3

Когда значение напряжения на конденсаторе 7 достигнет зфовня включения динистора 6, последний включается и соединяет вывод Зофавляющего электрода симистора с конденсатором 7, при этом симистор открывается и оба конденсатора разряжаются: конденсатор 2 через симистор 4 и первичную с матку автотрансформатора 1, а конденсатор 7 через динистор 6 и симистор 4.

В момент перехода напряжения на конденсаторе 7 через нулевое значение симистор 4 закрывается и вновь открывается, но в противоположном направлении, при достижекши на конденсаторе 7 значения напряжения включения динистора 6. Так, на управляющем электроде симистора 6 формируются разиополярные импульсы, а тфи разрядах конденсатора 2 через первичную обмотку на вторичной обмотке формируются высоковольтные импульсы различной полярности (за один период напряжения сети) амплитудой 2,8-5 кВ, длительностью 1-3 мкс, приложенные через конденсатор 9 к контактам зажигаемой лампы 10. Когда

10

лампа зажигается, она шунтирует схему устройства от сети и генерация имнульсов прекращается. Отключение гарантировано точной настройкой введенным подстроечным резистором пороговой схемы.

Схема., описанная выше, реализована малогабаритной констрзпщией и представляет пластмассовый корпус 35x30x25 мм. с хвостовиком для крепления в арматуре и с двумя гибкими вьшодами для подключения к зажигаемой лампе и в силовую сеть. Внутри корпуса размещены и залиты компаундом элементы схемы, включая автотрансформатор, на замкнутом ко.пьцевом ферритовом сердечнике которого находятся секции обмоток.

По объёму реализованная конструющя меньше, чем устройство прототипа -Р13У-У-700/200-В-001 в 3,5 раза. Масса её не более 60 г.

Предварительная настройка порога зажигания ламп осуществлена в пределах 170-195 В при одновременной регулировке фазы появления высоковольтных импульсов в пределах 6(f-9(f и 240 -270° в течение одного периода напряжения сети. При этом экспресс-испытания подтвердили надёжную работу щэедлагаемого устройства в широком диапазоне температур окружающей среды, (от -40С до +90°С) и дают основание считать, что срок службы устройства будет не менее 10 лет.

Это позволяет утверждать, что поставленная задача решена.

II

Claims (2)

1. Устройство для зажигания газоразрядных ламп высокого давления, содержащее повышающий автотрансформатор, накопительный конденсатор, разделительный конденсатор, управляемый ключ в виде симистора, пороговую схему, управляющую этим ключом, содержащую пороговый элемент, опорный конденсатор и резисторный делитель напряжения, отличающееся тем, что промежуточный вывод автотрансформатора соединен с первым контактом накопительного конденсатора, второй контакт которого соединен с силовым электродом симистора со стороны его управляющего электрода, с первым контактом опорного конденсатора пороговой схемы, с третьим контактом резисторного делителя напряжения, выполненного в виде подстроечного резистора, и через постоянный резистор соединен с первым контактом разделительного конденсатора, второй контакт которого соединен с концом первичной обмотки трансформатора, со вторым силовым электродом симистора и первым контактом подстроечного резистора, подвижный контакт которого соединен со вторым контактом опорного конденсатора пороговой схемы и входом порогового элемента, который выполнен двуполярным, например в виде симметричного двустороннего динистора, выход которого соединен с управляющим электродом симистора, при этом конец вторичной обмотки автотрансформатора и первый контакт разделительного конденсатора являются выходными контактами устройства для зажигания газоразрядных ламп высокого давления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ферритовый сердечник автотрансформатора выполнен замкнутым кольцевым, обмотки его выполнены в виде секций, все элементы устройства размещены в пластмассовом корпусе и залиты эпоксидным компаундом.