устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп

Формула изобретения

Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп, содержащее последовательно соединенные выпрямитель и инвертор, выполненный на двух транзисторах с узлом запуска, трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой, связанной с управляющими входами транзисторов инвертора и дополнительной вторичной обмоткой, соединенной последовательно и согласно с первичной обмоткой, а один из крайних выводов этих соединенных обмоток подключен к общей точке соединения транзисторов инвертора и к одному из выводов для подключения газоразрядных ламп, отличающееся тем, что диаметр намотки первичной обмотки меньше диаметра намотки дополнительной вторичной обмотки.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано, например, в осветительных установках с газоразрядными лампами.

Известно устройство, используемое в осветительных установках для зажигания газоразрядных ламп, содержащее автотрансформатор с магнитным рассеянием, позволяющее совместить функции балласта и пускового аппарата [1].

Однако такой пускорегулирующий аппарат (ПРА) имеет низкий коэффициент мощности. Кроме этого, магнитопровод этих ПРА требует специальной конструкции.

Известна также устройство для зажигания и питания газоразрядных (ГР) ламп, содержащее последовательно соединенные выпрямитель и инвертор, выполненный на двух транзисторах с узлом запуска, трансформатор с первичной обмоткой, вторичной обмоткой, связанной с управляющими входами транзисторов инвертора и дополнительной вторичной обмоткой, соединенной последовательно и согласно с первичной обмоткой, один из крайних выводов этих соединенных обмоток подключен к общей точке соединения транзисторов инвертора и к одному из выводов для подключения ГР ламп, другой крайний вывод связан с другим выводом для подключения газоразрядных ламп, а их общий вывод через конденсатор подключен к одной из шин постоянного тока [2].

Данное устройство содержит сердечник специальной конструкции, обеспечивающей магнитное рассеяние и уменьшающей магнитную связь между основной первичной и дополнительной первичной обмоткой.

Применение сердечника вызывает потребление дополнительной энергии для перемагничивания и, как следствие, вызывает его нагрев, усложняет его сборку, увеличивает стоимость всего изделия, увеличивает импульсный ток транзисторов инвертора, снижая долговечность работы устройства в целом.

Задачей настоящего изобретения является снижение массы ПРА, упрощение конструкции и технологии сборки с одновременным снижением его стоимости.

Устройство для зажигания и питания ГР ламп, содержащее последовательно соединение выпрямитель и инвертор, выполненный на 2-х транзисторах с узлом запуска, а также трансформатор с первичной обмоткой, вторичной обмоткой, связанной с управляющими входами транзисторов инвертора и дополнительной вторичной обмоткой, соединенной последовательно и согласно с первичной обмоткой, один из крайних выводов этих соединенных обмоток подключен к общей точке соединения транзисторов инвертора и к одному из выводов для подключения ГР ламп, другой крайний вывод связан с другим выводом для подключения ГР ламп, а их общий вывод через конденсатор подключен к одной из шин выпрямителя, отличается тем, что диаметр намотки первичной обмотки меньше диаметра намотки дополнительной вторичной обмотки.

Для эффективной работы дополнительной обмотки в роли, повышающей в момент включения ГР лампы (Пусковой режим) и дросселя (понижающей) во время включенной ГР (рабочий режим) необходимо создать конструкцию, которая обеспечит слабую магнитную связь между основной и дополнительной обмоткой в пусковом режиме (ток в дополнительной обмотке равен 0) и сильную магнитную связь в рабочем режиме, так как в заявленном устройстве используется трансформатор, не содержащий сердечник, то геометрия обмоток и их взаиморасположение является определяющим фактором его работы.

При опытной проверке различных вариантов расположения обмоток выяснилось, что оптимальным является расположение основной первичной обмотки внутри дополнительной и это обеспечивает слабую магнитную связь в пусковом режиме и сильную - в рабочем режиме.

На фиг. 1 изображен продольный разрез трансформатора предложенного устройства; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп содержит первичную обмотку 1 (фиг. 1 и 2), дополнительную вторичную обмотку 2 и две вторичных обмотки 3 и 4.

Первичная обмотка 1 (фиг.2) и дополнительная обмотка 2 соединены последовательно, причем диаметр намотки первичной обмотки 1 меньше диаметра намотки дополнительной вторичной обмотки 2.

Расположение вторичных базовых обмоток обусловливается технологией изготовления трансформатора устройства и один из возможных вариантов их расположения показана на фиг.1.

Устройство содержит сетевой фильтр 5, выпрямитель 6, инвертор на двух транзисторах 7 и 8 и одном конденсаторе 9, трансформатор с первичной обмоткой 1, дополнительной обмоткой 2 и двумя вторичными базовыми обмотками 3,4, узел запуска 10 и газоразрядную лампу 11.

Устройство работает следующим образом.

С сетевого фильтра, обеспечивающего электромагнитную совместимость сети и устройства, напряжение поступает на выпрямитель 6. С его выхода выпрямленное напряжение поступает на коллектор транзистора 7.

В пусковом режиме (лампа 11 не горит) с помощью узла запуска 10 открывается транзистор 7 и его коллекторный ток, проходя через обмотку 1, заряжает конденсатор 9 и образует в трансформаторе магнитное поле, которое, воздействуя на обмотку 2, вызывает появление высокого потенциала на электродах лампы 11, т.к. обмотки 1 и 2 соединены последовательно и согласно, образуя повышающий автотрансформатор. Лампа 11 загорается. Посредством вторичных и базовых обмоток 3 и 4 транзистор 7 удерживается в открытом состоянии, а транзистор 8 в закрытом состоянии некоторое время.

После заряда конденсатора 9 ток коллектора транзистора 7 уменьшается, вызывая изменение полярности ЭДС во всех обмотках, в результате чего транзистор 7 закрывается, а транзистор 8 открывается и заряженный конденсатор 9 начинает разряжаться через него на обмотку 1.

Далее процесс повторяется. В рабочем режиме, после появления высокого потенциала на электродах лампы 11 в ее цепи течет ток, приходящий через дополнительную вторичную обмотку, причем его направление противоположно направлению тока в первичной обмотке 1, в результате чего обмотка начинает работать как дроссель, напряжение на электродах лампы 11 снижается и ток через нее стабилизируется (ограничивается).

Данное изобретение позволяет реализовать высокоэффективный, недорогой и надежный ПРА, исключив присущие для трансформаторов с сердечником и дросселем, неблагоприятные процессы, связанные с их подмагничиванием.

Устройство было испытано для питания ГР ламп типа ЛБ-80, ДРЛ125, ДРЛ-250, ДРЛ-400, при этом расход металла (медь) в ПРА для вышеуказанных ламп составил 0,002-0,006 кг/Вт, тогда как в ПРА серийно выпускаемых промышленностью он составил 0,012-0,015 кг/Вт, что обеспечивает снижение веса ПРА устройства (почти в 10 раз) и приводит к снижению его стоимости, а также упрощается конструкция ПРА и технология его сборки.