Сопротивления балластные: Электрический балласт — Electrical ballast

Электрический балласт — Electrical ballast

Современный балласт для питания различных офисных ламп T8.

Электрический балласт является устройством , расположенным последовательно с нагрузкой , чтобы ограничить количество тока в электрической цепи .

Знакомый и широко используемый пример — это индуктивный балласт, используемый в люминесцентных лампах для ограничения тока через лампу, который в противном случае поднялся бы до разрушительного уровня из-за отрицательного дифференциального сопротивления вольт-амперной характеристики лампы.

Балласты сильно различаются по сложности. Они могут быть такими простыми, как резистор , катушка индуктивности или конденсатор (или их комбинация), включенные последовательно с лампой; или такие же сложные, как электронные балласты, используемые в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) и газоразрядных лампах высокой интенсивности (HID-лампы).

Ограничение тока

Дроссель балластный (индуктор) , используемый в пожилом освещения. Этот пример взят из солярия. Требуется выключатель стартера (ниже). Лампа стартер , требуется с некоторыми балластами типа индуктора. 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 возрастающее 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 можно использовать 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, подаваемого на систему зажигания.

Последовательные резисторы используются в качестве балластов для управления током через светодиоды.

Резисторы

Постоянные резисторы

Для простых маломощных нагрузок, таких как неоновая лампа или светодиодная лампа , обычно используется постоянный резистор. Поскольку сопротивление балластного резистора велико, оно определяет ток в цепи, даже несмотря на отрицательное сопротивление, создаваемое неоновой лампой.

Балласт был также компонентом, который использовался в ранних моделях автомобильных двигателей, которые снижали напряжение питания системы зажигания после запуска двигателя. Запуск двигателя требует значительного количества электрического тока от аккумулятора , 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 созданию двух различных рабочих напряжений для систем запуска и зажигания.

Иногда этот балластный резистор выходил из строя, и классическим признаком этой неисправности было то, что двигатель работал при проворачивании (в то время как резистор был обойден), но останавливался сразу после прекращения запуска (и резистор был повторно подключен в цепи через переключатель зажигания). Современные электронные системы зажигания (используемые с 1980-х или конца 1970-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 почти полной скорости (обычно 3 из 4). Это приведет к тому, что очень короткий кусок резисторной катушки 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 ламп ( вакуумных ламп ), а также в некоторых недорогих проигрывателях, ламповые 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).

Саморегулирующиеся резисторы

Некоторые балластные резисторы имеют свойство увеличивать сопротивление при увеличении тока через них и уменьшать сопротивление при уменьшении тока. Физически некоторые такие устройства часто похожи на лампы накаливания . Как и вольфрамовая нить обычной лампы накаливания, при увеличении тока балластный резистор нагревается, увеличивается его сопротивление и увеличивается падение напряжения. Если ток уменьшается, балластный резистор становится холоднее, его сопротивление падает, и 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 серийных нагревательных цепях 1930-1960-х годов для радио и телевизионных домашних приемников переменного / постоянного тока .

Это свойство может привести к более точному регулированию тока, чем простой выбор подходящего постоянного резистора. Потери мощности в резистивном балласте также снижаются, поскольку в балласте падает меньшая часть общей мощности по сравнению с тем, что может потребоваться с фиксированным резистором.

Раньше в сушилках для домашнего белья бактерицидная лампа иногда включалась 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. Ртутные лампы со встроенным балластом включают в себя обычные вольфрамовые нити в общей оболочке лампы, которые действуют как балласт, и дополняют отсутствующую в других случаях красную область производимого светового спектра.

Реактивные балласты

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 к цепи положительный импеданс (сопротивление переменного тока), чтобы противодействовать отрицательному сопротивлению трубки, ограничивая ток. Несколько магнитных балластов для люминесцентных ламп . Сверху — серийный балласт с высоким коэффициентом мощности для быстрого пуска для двух ламп мощностью 30–40 Вт. Средний балласт представляет собой пускорегулирующий аппарат с низким коэффициентом мощности для одиночной лампы мощностью 30–40 Вт, а нижний балласт представляет собой простой индуктор, используемый с лампой предварительного нагрева мощностью 15 Вт. Балласт магнитного знака в алюминиевой рамке 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 того, сколько футов трубы используется.

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 распространены в линии частоты балластов для обеспечения надлежащего запуска и эксплуатации электрического состояния для питания люминесцентной лампы, неоновые лампы или HID лампы. (Из-за использования индуктора такие балласты обычно называют магнитными балластами .) Катушка индуктивности имеет два преимущества:

1. Его реактивное сопротивление ограничивает мощность, доступную лампе, с минимальными потерями мощности в индукторе.
2. Всплеск напряжения производится , когда ток через катушку индуктивности прерывается быстро используется в некоторых схемах для первого удара дуги в лампе.

Недостатком индуктора является то, что ток сдвинут по фазе с напряжением, что приводит к низкому коэффициенту мощности . В более дорогих балластах конденсатор часто соединяется с катушкой индуктивности для корректировки коэффициента мощности. В балластах, которые управляют 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, потому что 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 подключен параллельно или последовательно к балласту.

В Европе и на большинстве территорий 220–240 В сетевого напряжения достаточно для запуска 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 индуктором, поэтому обмотка автотрансформатора включена в балласт для повышения напряжения. Автотрансформатор спроектирован с достаточной индуктивностью рассеяния ( индуктивностью короткого замыкания ), чтобы ток был соответствующим образом ограничен.

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 ( гул линейной частоты ).

До 1980 года в США масла на основе полихлорированных дифенилов (ПХБ) использовались в качестве изоляционного масла во многих балластах для обеспечения охлаждения и гальванической развязки (см. Трансформаторное масло ).

Электронные балласты

В электронном балласте используется твердотельная электронная схема, обеспечивающая надлежащие электрические условия запуска и работы для питания газоразрядных ламп. Электронный балласт может быть меньше и легче аналогичного магнитного балласта. Электронный балласт обычно тише магнитного, который из-за вибрации пластин трансформатора создает гул линейной частоты.

Электронные балласты часто основаны на топологии импульсного источника питания (SMPS), сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой. Усовершенствованные электронные балласты могут позволять регулировать яркость посредством широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение. Балласты, включающие микроконтроллер (цифровые балласты), могут обеспечивать дистанционное управление и мониторинг через такие сети, как LonWorks , Digital Addressable Lighting Interface (DALI), DMX512 , Digital Serial Interface (DSI) или простое аналоговое управление с использованием сигнала управления яркостью 0-10 V DC. . Внедрены системы с дистанционным управлением уровнем освещенности через беспроводную ячеистую сеть .

Электронные балласты , как правило , подавать питание к лампе на частоте 20000 Гц и выше, а не частоты сети от 50 — 60 Гц ; это существенно устраняет стробоскопический эффект мерцания, который является продуктом 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% более высокой эффективности 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 основном используется привод низкочастотного тока прямоугольной формы с частотой в диапазоне 100–400 Гц с тем же преимуществом, заключающимся в более низком износе света.

Применение электронных балластов для скрытого освещения становится все более популярным. 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.

Балласты люминесцентных ламп

Предварительный нагрев

В этом методе используется комбинированная нить 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 повышает вероятность того, что лампа загорится при размыкании переключателя стартера, в этом нет необходимости. Балласт в таких системах в равной степени 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 больше, 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 стартера накаливания ), но можно было включить в цепь дроссель, единственной целью которого было обеспечение импульса при размыкании стартера. переключатель для улучшения запуска. Фитинги постоянного тока были усложнены необходимостью менять полярность подачи на лампу каждый раз, когда она включалась. Невыполнение этого требования значительно сократило срок службы лампы.

Мгновенный старт

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 каждый раз при 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.

Быстрый старт

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.

Диммируемый балласт

Балласт с регулируемой яркостью очень похож на балласт для быстрого пуска, но обычно имеет встроенный конденсатор, обеспечивающий коэффициент мощности, близкий к единице, чем стандартный балласт для быстрого пуска. Quadrac типа света диммер может быть использован с затемнением балластом, который поддерживает нагревательный ток, позволяя ток лампы необходимо контролировать. Требуется резистор примерно 10 кОм, который необходимо подключить параллельно люминесцентной лампе, чтобы обеспечить надежную работу квадрака при низкой освещенности.

Запрограммированный старт

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 балласт обеспечивает максимальный срок службы и в большинстве случаев запускается с ламп, поэтому он предпочтителен для приложений с очень частыми циклами включения питания, таких как зрительные кабинеты и туалеты с переключателем детектора движения.

Чрезвычайная ситуация

Электронный балласт со встроенной батареей предназначен для аварийного освещения выхода в случае отключения электроэнергии (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

Гибридный балласт имеет трансформатор с магнитопроводом и катушкой и электронный переключатель для цепи нагрева электродов . Подобно магнитному балласту, гибридный блок работает на частоте сети, например, 50 Гц в Европе. Эти типы балластов, которые также называются балластами с разъединением катода , отключают цепь нагрева электродов после запуска ламп.

Балластный коэффициент ANSI

Для балласта освещения балластный коэффициент ANSI используется в Северной Америке для сравнения светоотдачи (в люменах) лампы, работающей на балласте, с лампой, работающей на эталонном балласте ANSI. Эталонный балласт работает с лампой при номинальной мощности, указанной в стандарте ANSI. При проектировании освещения необходимо учитывать балластный фактор практических балластов ; низкий балластный коэффициент может сэкономить энергию, но будет производить меньше света. Для люминесцентных ламп балластный коэффициент может отличаться от эталонного значения 1,0.

Балластный триод

Первые цветные телевизоры на основе ламп использовали балластный триод , такой как PD500, в качестве параллельного шунтирующего стабилизатора напряжения ускорения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), чтобы поддерживать постоянный коэффициент отклонения ЭЛТ.

Смотрите также

Ссылки

внешние ссылки

Параметрический стабилизатор — основные параметры

В маломощных схемах на нагрузку до 20 миллиампер применяется устройство с малым коэффициентом действия, и называется параметрическим стабилизатором. В устройстве таких приборов имеются транзисторы, стабилитроны и стабисторы. Они применяются в основном в компенсационных устройствах стабилизации в качестве опорных источников питания. Параметрические стабилизаторы в зависимости от технических данных могут быть 1-каскадными, мостовыми и многокаскадными.

Стабилитрон в устройстве прибора подобен подключенному диоду. Но обратный пробой напряжения больше подходит для стабилитрона и является базой его нормальной работы. Эта характеристика нашла популярность для разных схем, где необходимо создавать ограничение сигнала входа по напряжению.

Такие стабилизаторы являются быстродействующими приборами, и защищают участки с повышенной чувствительностью от импульсных помех. Применение таких элементов в новых схемах является показателем их повышенного качества, которое обеспечивает постоянное функционирование в разных режимах.

Схема стабилизатора

Базой этого прибора является схема подключения стабилитрона, применяющаяся и в других видах приборов вместо источника питания.

Схема включает в себя делитель напряжения из балластного сопротивления и стабилитрона, к которому параллельно подключена нагрузка. Устройство выравнивает напряжение на выходе при переменном питании и нагрузочном токе.

Действие схемы происходит следующим образом. Напряжение, повышающееся на входе прибора, вызывает повышение тока, который проходит через сопротивление R1 и стабилитрон VD. На стабилитроне напряжение остается постоянным из-за его вольтамперной характеристики. Поэтому не меняется и напряжение на нагрузке. В итоге все преобразованное напряжение будет приходить на сопротивление R1. Такой принцип действия схемы позволяет сделать расчет всех параметров.

Принцип действия стабилитрона

Если стабилитрон сравнивать с диодом, то при подключении диода в прямом направлении по нему может проходить обратный ток, который имеет незначительную величину в несколько микроампер. При повышении обратного напряжения до некоторой величины возникнет пробой электрический, а если ток очень велик, то произойдет и тепловой пробой, поэтому диод выйдет из строя. Конечно, диод может работать при электрическом пробое при снижении тока, проходящего через диод.

Стабилитрон спроектирован так, что его характеристика на участке пробоя имеет повышенную линейность, а разность потенциалов пробоя достаточно стабильна. Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона выполняется при его функционировании на обратной ветви свойства тока и напряжения, а на прямой ветке графика стабилитрон работает как обычный диод. На схеме стабилитрон обозначается:

Параметры стабилитрона

Его главные параметры можно увидеть по характеристике напряжения и тока.

• Напряжение стабилизации является напряжением на стабилитроне при прохождении тока стабилизации. Сегодня производятся стабилитроны с таким параметром, равным 0,7-200 вольт.
• Наибольший допустимый ток стабилизации. Он ограничен величиной наибольшей допустимой мощности рассеивания, которая зависит от температуры внешней среды.
• Наименьший ток стабилизации, рассчитывается наименьшей величиной тока, протекающего через стабилитрон, при этом сохраняется действие стабилизатора.
• Дифференциальное сопротивление – это величина, равная отношению приращения напряжения к малому приращению тока.

Стабилитрон, подключенный в схеме как простой диод в прямом направлении, характеризуется величинами постоянного напряжения и наибольшим допустимым прямым током.

Расчет параметрического стабилизатора

Добротность функционирования прибора вычисляется по коэффициенту стабилизации, который вычисляется по формуле: Кст U = (ΔUвх / Uвх) / (ΔU вых / Uвых).

Далее расчет стабилизатора с применением стабилитрона производится в сочетании с балластным резистором в соответствии с типом применяемого стабилитрона. Для расчета используются рассмотренные ранее параметры стабилитрона.

Определим порядок расчета на примере. Возьмем исходные данные:

• U вых=9 В;
• I н =10мА;
• ΔI н = ±2мА;
• ΔU вх = ± 10% Uвх

По справочнику подбираем стабилитрон Д 814Б, свойства которого:

• U ст = 9 В;
• I ст. макс = 36 мА;
• I ст. мин = 3 мА;
• R д = 10 Ом.

Далее вычисляется входное напряжение: Uвх = nст *Uвых, где nст – коэффициент передачи. Функционирование стабилизатора станет эффективнее, если этот коэффициент будет в пределах 1,4-2. Если nст =1,6, то U вх= 1,6 * 9 = 14,4 В.

На следующем шаге производится расчет балластного резистора. Используется формула: R о = (U вх – U вых) / (I ст + I н). Величина тока I ст выбирается: I ст ≥ I н. При изменении U вх на величину Δ Uвх и Iн на ΔIн, не может быть больше тока стабилитрона величин I ст. макс и I ст. мин. Поэтому, I ст берется в качестве среднего допустимой величины в этом интервале и равно 0,015 ампер.

Значит, балластный резистор равен: R о = (14,4 – 9)/(0,015+0,01 )= 16 Ом. Ближнее стандартное значение составляет 220 Ом. Для выбора типа сопротивления, выполняется расчет рассеиваемой мощности на корпусе. Применяя формулу Р = I*2 R о, определяем величину Р = (25*10-3) * 2 * 220 = 0,138 ватт. Другими словами, стандартная мощность сопротивления равна 0,25 ватт.

Поэтому лучше подойдет сопротивление МЛТ — 0,25 — 220 Ом. После осуществления расчетов необходимо проверить правильность выбора режима действия стабилитрона в схеме параметрического прибора. В первую очередь определяется его наименьший ток: Iст. Мин = (U вх – ΔU вх – U вых) / Rо – (I н + ΔI н), с практическими параметрами определяется величина I ст.мин = (14,4–1,44–9) * 103 / 220–(10+2) = 6 миллиампер.

Такая же процедура производится для вычисления наибольшего тока: I ст. макс=(Uвх+ΔUвх–Uвых)/Rо–(Iн–ΔIн). По исходным параметрам, наибольший ток составит: Iст.макс=(14,4 + 1,44 – 9) * 103 / 220–(10 – 2)=23 миллиампер. Если в результате вычисленные значения наименьшего и наибольшего тока превосходят допустимые границы, то необходимо заменить I ст или резистор R о. Иногда требуется замена стабилитрона.

Параметрические стабилизаторы напряжения. Расчёт простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне

Параметрический стабилизатор напряжения — это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов, использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).

Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.

Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).

Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.

Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):

1. Iст — ток через стабилитрон
2. Iн — ток нагрузки
3. Uвых=Uст — выходное стабилизированное напряжение
4. Uвх — входное нестабилизированное напряжение
5. R₀ — балластный (ограничительный, гасящий) резистор

Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).

В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки — напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.

Уравнения, описывающие работу данной схемы:

Uвх=Uст+IR₀, учитывая, что I=Iст+Iн, получим

Uвх=Uст+(Iн+Iст)R₀ (1)

Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:

R₀=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)

Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:

Перегруппировав это выражение, получим:

Или, по другому:

Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:

   (3)

Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора — мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)

Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно, тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:

   (4)

Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:

   (5)

Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон — тем хуже КПД.

Чтобы понять, что значит «хуже» и насколько вообще плохо обстоит дело с КПД у этого стабилизатора — давайте, используя формулы выше, попробуем прикинуть, что будет, если понижать напругу скажем с 6-10 Вольт до 5-ти. Возьмём самый обычный стабилитрон, скажем КС147А. Ток стабилизации у него может меняться в пределах от 3-х до 53-х мА. Чтобы при таких параметрах стабилитрона получить область нормальной работы шириной в 4 Вольта — нам нужно взять балластный резистор на 80 Ом (воспользуемся формулой 4, как будто ток нагрузки у нас постоянный, поскольку если это не так, то всё будет ещё хуже). Теперь из формулы 2 можно посчитать на какой именно ток нагрузки мы можем в этом случае рассчитывать. Получается всего 19,5 мА, а КПД в этом случае будет, в зависимости от входного напряжения, в пределах от 14% до 61%.

Если для этого же случая посчитать на какой максимальный выходной ток мы можем рассчитывать при условии, что выходной ток не постоянный, а может меняться от нуля до Imax, то решив совместно системы уравнений (2) и (3), получим R₀=110 Ом, Imax=13,5 мА. Как видите, максимальный выходной ток получился почти в 4 раза меньше максимального тока стабилитрона.

Более того, выходное напряжение, полученное на таком стабилизаторе, будет обладать значительной нестабильностью в зависимости от выходного тока (у КС147А на рабочем участке ВАХ напряжение меняется от 4,23 до 5,16В), что может оказаться неприемлемым. Единственный путь борьбы с нестабильностью в данном случае — взять более узкий рабочий участок ВАХ — такой, на котором напряжение меняется не от 4,23 до 5,16В, а скажем от 4,5 до 4,9В, но в этом случае и рабочий ток стабилитрона будет уже не 3..53мА, а скажем 17. .40мА. Соответственно, и без того небольшая область нормальной работы стабилизатора станет ещё меньше.

Итак, единственный плюс такого стабилизатора — это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем.

Простейшая схема, позволяющая получить существенно больший выходной ток (или существенно более широкую область нормальной работы, или и то и другое) — параметрический стабилизатор на транзисторе.

2.2 Определение функциональной схемы источника питания

Функциональная схема силовой части ИП с мостовой схемой выпрямления представлена на рис. 6.

Рис. 6. Функциональная схема силовой части ИП с мостовой схемой выпрямления с удвоением напряжения

2.3 Расчет балластного резистора

Балластный резистор включается последовательно в цепь газового разряда для обеспечения его стабильности. С увеличением сопротивления растет стабильность тока разряда, однако, КПД ИП при этом падает. Для модуляторного режима, учитывая что рассчитывалось для наименьшего значения тока разряда, достигаемого лишь при подключении модулятора на короткое врем, следует ограничиться меньшим значением коэффициента при:

(9)

Округляем значение сопротивления балластного резистора, выбираем ближайшее (в большую сторону) значение сопротивления по ряду номинальных значений сопротивлений Е24.

Балластный резистор должен быть рассчитан на требуемую мощность рассеяния, для чего используется закон Джоуля – Ленца

(10)

Выбираем резистор ТВО, удовлетворяющий предъявленным требованиям.

Характеристики резистора ТВО ([1], стр. 79)

Номинальное сопротивление 24-100 кОм

Номинальная мощность 20Вт

Предельное рабочее напряжение 1,4кВ

Размеры: H=25,5мм; В=19,5мм; L=112мм, d=1,3мм l=25мм.

Масса не более 155г.

Выбираем Номинальным сопротивлением 91кОм 9шт соединенных последовательно

Рис. 7. Резистор ТВО-20

Определим пульсации напряжения на балластном резисторе. Поскольку балластный резистор включен последовательно с излучателем, то допустимые пульсации тока излучателя проявятся в пульсациях напряжения на балластном резисторе. Минимальному значению тока излучателя, обусловленному пульсациями , соответствует наибольшее (в силу падающей ВАХ) значение напряжения пульсаций, а максимальному значению тока- наименьшее. Тогда минимальное падение напряжения на, обусловленное пульсациями будет:

а максимальное, соответственно:

Напряжение на балластном резисторе складывается с напряжением на излучателе. Поэтому допустимые пульсации напряжения на выходе схемы, состоящей из последовательно включенных и излучателя, задаются выражением:

2. 4 Расчет сглаживающего фильтра

Сглаживающим фильтром ИП называется устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей (пульсации) выпрямленного напряжения. Он подключается к выходу выпрямителя и должен обеспечивать заданный коэффициент пульсаций напряжения на излучателе. Емкостной фильтр – это простейший сглаживающий фильтр, состоящий из конденсатора, который включается параллельно нагрузке и выходным зажимом выпрямителя. Реально это может быть не один конденсатор, а несколько, включенных последовательно и (или) параллельно. Емкость конденсатора фильтра формально будет определяться равенством:

В мостовой схеме с удвоением напряжения фильтр, по самой сути её работы, должен состоять из двух последовательных включенных конденсаторов. Причем для симметрии моста емкости этих конденсаторов следует выбирать одинаковыми, то есть С_ф1=С_ф2=С. Получим С:

где f_n— частота изменения сетевого напряжения.

При последовательном соединение конденсаторов складываются обратные величины их емкостей. Поэтому:

По ряду Е24 С=0,1мкФ

Номинальное напряжение конденсатора фильтра находят из условия его превышения максимального напряжения на фильтре для мостовой схемы с удвоением напряжения, т.к конденсаторы включены последовательно имеем:

Этим требованиям удовлетворяет высоковольтный конденсатор К41-1. Характеристики конденсатора К41-1 ([2] стр. 234).

Номинальная емкость 0,01…2,0мкФ;

номинальное напряжение 16кВ;

Размеры: H=100мм; В=60мм; L=105мм

масса не более 300г;

Выбираем 2 конденсатора емкостью 0,051мкФ

Рис. 8. Конденсатор К41-1.

Влияние балластного сопротивления на работу газоразрядных ламп. — КиберПедия

 

При последовательном подключении газоразрядной лампы с балластным сопротивлением к источнику электроэнергии, достаточным для пробоя газового промежутка до возникновения разряда, к электродам будет приложено напряжение равное U₃, В. После начала разряда и установления стабильного разрядного тока напряжение на лампе снизится до U_Г В, при этом часть напряжения падает на балластном сопротивлении, а другая – на лампе. Для постоянного тока можно записать U_С= U_ЛГ+U_Б.

Так как газоразрядные лампы работают на переменном токе, электроды попеременно выполняют роль катода и анода, а характер изменения напряжения и тока на лампе будет зависеть от балластного сопротивления. Рассмотрим стабилизацию работы газоразрядных ламп с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, которые представлены на осциллограммах

Стабилизация работы газоразрядных ламп при помощи активного сопротивления (а)

Осуществляется просто, но имеет ряд существенных недостатков. Из осциллограммы (а) видно, что ток в лампе возникает, когда U_C=U₃, т.е. напряжение будет достаточным для зажигания разряда. Как только разряд появится, напряжение на лампе начинает быстро снижаться до U_ЛГ и остается таким пока мгновенное значение напряжения сети не снизится до величины U_ЛГ. В этот момент разряд гаснет, а ток становится равным нулю. В следующий полупериод процесс зажигания, горения и погасания разряда повторяется. Как видно из осциллограммы перезажигание разряда в каждом полупериоде сопровождается паузами в начальной j_Н и конечной j_К фазах. Общая длительность паузы j_Н + j_К может достигать 1/3 периода. Наличие пауз разрядного тока ухудшает показатели работы источника оптического излучения, служит причиной возникновения пульсаций потока излучения и стробоскопического эффекта. Кривая мгновенных значений силы тока утрачивает форму синусоиды, а срок службы электродов уменьшается вследствие усиленного распыления оксидного слоя и быстрого снижения эмиссионных свойств электродов. Особенно большим недостатком активного балласта является большой расход электроэнергии.

Стробоскопический эффект- это создание впечатления того, что движущиеся части механизмов кажутся неподвижными, что дезориентирует работающий персонал и может привести к травмам с очень тяжелыми последствиями.

Стабилизация работы газоразрядной лампы при помощи индуктивного сопротивления (б)

Как видно из осциллограммы (б), при стабилизации разряда на лампе с помощью индуктивного балласта возникает сдвиг по фазе между мгновенными значениями напряжения сети и на зажимах лампы. Последнее значение помогает процессу перезажигания дугового разряда в каждом полупериоде, так как в момент перехода тока через нулевое значение к лампе бывает приложено значительное мгновенное значение напряжения сети, благодаря чему перезажигание разряда происходит без заметной паузы, а форма кривой мгновенных значений очень близка к синусоиде. В результате режим работы электродов облегчается, а потери мощности в индуктивном балласте значительно ниже, чем в активном, и составляет 10…35%

Стабилизация работы ГРЛ емкостным сопротивлением (в)

Этот вид стабилизации применяется редко. Соответствующие осциллограммы представлены на рис. в, из которых видно, что кривая тока приобретает чрезвычайно искаженную форму, а срок службы электродов резко снижается. Большие паузыи всплески токов ведут к значительному снижению светотехнических характеристик лампы. При емкостном балласте ток по фазе опережает напряжение сети, поэтому он снижается раньше до нуля, чем напряжение изменит знак. В конце каждого полупериода емкость оказывается заряженной, а к лампе приложено напряжение, равное амплитудному, поэтому перезажигание лампы происходит с резким увеличением тока, а в процессе разряда емкость практически не ограничивает ток, поэтому в лампе он достигает величин намного больших, чем при активном и индуктивном балласте. Вследствие этого газоразрядная лампа с емкостным балластом работает очень нестабильно, имеет большую пульсацию излучаемого потока и очень низкую продолжительность службы электродов. Все это и ограничивает использование емкостного балласта на практике.

Сопротивления нагревательных элементов и резисторов — Студопедия.Нет

Обозначение по схеме	Тип и наименование	Сопротивление, Ом (при 20 °С)
		наименьшее	номинальное	наибольшее
Е3	Калорифер КЛ-39 Вывода 3-4 Вывода 4-5	115,5 115,5	- -	135 135
Е4	Калорифер КЛ-40 Вывода 3-4 Вывода 4-5	115,5 115,5	- -	135 135
Е8,Е9	Нагреватель электрический НЭ 28	62,1	69	75,9
Е21	Электроплитка ЭПЧ1-0,8/135-УХЛ4, исп. 2	20,3	22,6	23,7
R10	Блок балластных резисторов ББР –64 вывода: 1-2;5-6;9-10;13-14 вывода: 2-3;6-7;10-11;14-15; вывода: 1-4;5-8;9-12;13-16	0,0679 0,1087 0,136	0,0715 0,1144 0,143	0,0751 0.1201 0,15
R16	Панель резисторов ПР-013 вывода: 1-2 вывода: 3-4	5,22 5,22	5,8 5,8	6,38 6,38
R31…R33	С5-35В-100-2400 Ом ±5 %	2280	2400	2520
R39,R40	С5-35В-75-820 Ом ±5 %	779	820	861
R41	Сопротивление балластное БС-478	2. 16	2,4	2,64
R42	Сопротивление БС-523 вывода: 1-3 вывода: 2-3	2,025 0,54	2,25 0,6	2,475 0,66
R79,R80	Резистор балластный БР-114	19,8	22	24,2
R94	С5-35В-15-100 Ом ±5 %	95	100	105
У21…У24	Клапан прлдувки	27,2	29,2	31,2
А1 R1 R2,R3	Панель реле напряжения ПРН-318-01 С5-35В-50-510 Ом ±5 % С5-35В-50-1000 Ом ±5 %	484,5 950	510 1000	535,5 1050
А5   R1,R2R3	Панель реле напряжения ПРН-532 С5-35В-50-240 Ом ±5 % С5-35В-50-160 Ом ±5 %	216 144	240 160	264 176
А6   R3,R6,R1, R2,R4,R5	Панель реле напряжения ПРН-216 С5-35В-25-100 Ом ±5 % С5-35В-50-220 Ом ±5 %	95 209	100 220	105 231
А27   R1,R2	Панель защиты от кругового огня ПЗКО-844 С5-35В-25-2,2 кОм ±5 %	2090	2200	2310
А11, А12 R1,R2   R5,R6	Блок силовых аппаратов Резистор ослабления возбуждения РОВ-21 вывода: РО-РЗ вывода:РЗ-Р2 вывода: Р2-Р1 вывода: Р2-Р4 Сопротивление С5-35В-75-820 Ом ±5 %	0,2793 0,0037 0,01615 0,058   779	0,294 0,0039 0,017 0,058   820	0,3087 0,041 0,01785 0,0609   861
А43	Изделие остекления (лобовое)	6,7	7,4	8,1
А44, А45	Изделие остекления (боковое)	152	169	186
Обозначение по схеме	Наименование, тип	Сопротивление, Ом
		наименьшее	номинальное	наибольшее
НА1	Свисток электропневматический С-17	272	286	309
К1	Контактор пневматический ПК356-01	272	286	309
К11, К12	Контактор пневматический ПК-360-63	272	286	309
К22	Контактор пневматический ПК-358-64	272	286	309
К32	Контактор пневматический ПК-358-64	272	286	309
КК11…КК14	Реле электротепловое РТТ85-33-132	125,4	132	142,6
КК15	Реле электротепловое РТТ85-29-121-01	125,4	132	142,6
КМ1…КМ3	Контактор электромагнитный МК-32	41,58	43,78	47,28
КМ1…КМ3	Контактор электромагнитный МК-32	41,58	43,78	47,28
КМ5	Контактор электромагнитный МК-69	45,7	48,1	51,9
КМ7…КМ9	Контактор электромагнитный МК-63	45,7	48,1	51,9
КМ11…КМ14	Контактор электромагнитный МК-84	41,58	43,78	47,28
КМ15	Контактор электромагнитный МК-63	45,7	48,1	51,9
КМ21, КМ22	Контактор электромагнитный МК-68	45,7	48,1	51,9
КМ35	Контактор электромагнитный МК-69	45,7	48,1	51,9
КМ36	Контактор электромагнитный МК-63-02	45,7	48,1	51,9
КМ41, КМ42	Контактор электромагнитный МК-72	45,7	48,1	51,9
КМ43	Контактор электромагнитный МК-45	45,7	48,1	51,9
КМ45	Контактор электромагнитный МК-68	45,7	48,1	51,9
КМ63	Контактор электромагнитный МК-63	45,7	48,1	51,9
КТ1, КТ2	Реле времени РЭВ-296	140,6	148	159,8
КТ4	Реле времени РЭВ-301	140,6	148	159,8
КТ6, КТ7	Реле времени РЭВ-49	140,6	148	159,8
КТ11	Реле времени РСВ15-3-УХЛ4, 24В	94,5	105	115,5
KV1	Реле заземления РЗ-303 -удерживающая катушка -включающая катушка	119 161	125 165	138 182
KV4, KV5	Реле контроля »земли» РКЗ-306	422	455	482
KV14, KV48	Реле промежуточное РП-279	148	156	168,5
KV17, KV62	Реле промежуточное РП-277	148	156	168,5
KV12, KV13, KV16, KV18, KV47, KV85	Реле промежуточное РП-280	148	156	168,5
KV19, KV22, KV32, KV40, KV45,KV46,KV51. ..KV56,KV60,KV61, KV63,KV75, KV76, KV78	Реле промежуточное РП-282	148	156	168,5
KV21, KV43, KV41, KV44	Реле промежуточное РП-283	148	156	168,5
QF1	Воздушный выключатель ВОВ-25А-10/400 УХЛ1
	Включающий электромагнит	5,4	6,0	6,6
	Удерживающий электромагнит	342	360	378
	Отключающий электромагнит переменного тока	0,212	0,227	0,242
QP1, QT1	Переключатель кулачковый двухпозиционный ПКД-01	272	286	309
SA3, SA6	Блокировочный переключатель БП-207-02	272	286	309
SA5	Блокировочный переключатель ПБ-179	272	286	309
У1	Вентиль защиты ВЗ-6 (две катушки)	272	286	309
У5	Клапан разгрузочный КР-1	165	173	185
У10	Клапан токоприемника КТ-20-02	272	286	309
У11… У14	Клапан электропневматический КП-8	165	173	185
У21… У24	Клапан продувки КП-29-01	165	173	185
У30	Устройство пневматическое УПН-3	272	286	309
А1	Панель реле напряжения ПРН-318-01 Реле контроля РКН-4-05	422	445	482
А5	Панель реле напряжения ПРН-532 Реле контроля напряжения РКН-4-04	34,2	36	38,88
А6	Панель реле напряжения ПРН-216 Реле контроля напряжения РКН-35-02	34,2	36	38,8
А27	Панель защиты от кругового огня ПЗКО-844 Реле контроля напряжения РКН-37	422	445	482
Обозначение	Наименование
-	Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах СССР.
-	Инструкция по сигнализации на железных дорогах СССР
364ЦТЭ-76	Инструкция по подготовке к работе и техническому обслуживанию электровозов в зимних условиях.
ТН161	Технологическая инструкция на деповской ремонт главного выключателя ВОВ-25А-10/400.
ТН171-82	Технологическая инструкция на деповской ремонт щелочных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей электроподвижного состава.
ЦВ-ВНИИЖТ-494	Инструкция по ремонту и обслуживанию автосцепного устройства подвижного состава железных дорог Российской Федерации.
ПРБ 162	Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утверждены МПС Российской Федерации 26.04 96г.
ЦТтеп 251	Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и мотор-вагонного подвижного состава.
ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ 277	Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог.
ЦТ 310	Инструкция о порядке пересылки локомотивов и моторвагонного подвижного состава. Утверждена МПС РФ 06.02.95
ЦТ 329	Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Утверждена МПС РФ 14.06.95
ЦТ 2190	Инструкция о порядке пользования устройствами автоматической локомотивной сигнализации с автостопом.
ЦТ 2315	Правила передачи локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава с одной железной дороги на другую.
ЦТ 2512	Правила и инструкции по технике безопасности и производственной санитарии при ремонте электроподвижного состава.
ЦТ 2632	Правила заводского ремонта электровозов переменного тока.
ЦТ 2931	Правила ремонта тяговых и вспомогательных электрических машин электроподвижного состава.
ЦТ 3164	Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов переменного тока.
ЦТ-ЦВ-ЦП 3198	Правила надзора за паровыми котлами и воздушными резервуарами подвижного состава железных дорог МПС.
ЦТ 3199	Правила и инструкция по технике безопасности и производственной санитарии при эксплуатации электровозов, тепловозов и мотор-вагонного подвижного состава.
ЦТ 3549	Инструкция по техническому обслуживанию, ремонту и испытаниям тормозного оборудования локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава.
ЦТ 3727	Инструкция по техническому обслуживанию электровозов и тепловозов в эксплуатации.
ЦТ 4289	Инструкция по применению смазочных материалов на локомотивах и моторвагонном подвижном составе. Утверждена МПС СССР 03.06.85. М. Транспорт, 1989г.
ЦШ 2423	Правила эксплуатации поездной радиосвязи
ЦШ 2471	Инструкция по техническому содержанию устройств автоматической локомотивной сигнализации м автостопа
ЦТ-ЦВ-ЦНИИ    3960	Инструкция
ЦТ-533	Осмотр и обслуживание тормозного оборудования

Что такое балласт | Железнодорожный балласт | Функции балласта

Что такое балласт

Железнодорожный балласт является фундаментом железнодорожного пути и обеспечивает шпалы чуть ниже. В конечном итоге нагрузки от колес поездов попадают на балласт через рельсы и шпалы.

Функции балласта

Некоторые из важных функций железнодорожного балласта:

1. Обеспечить устойчивую и ровную кровать для отдыха шпал на
2. Для поддержания правильного уровня пути без нарушения полотна рельсового пути
3. Для быстрого слива воды и сохранения шпал в сухих условиях
4. Для предотвращения роста растительности
5. Для защиты поверхности пласта и формирования упругого ложа
6. Для удержания шпал при движении поездов
7. Для передачи и распределения нагрузок от шпал на пласт
8. Для обеспечения поперечной устойчивости пути в целом

Требования к идеальному балласту

Идеальный материал для балласта должен соответствовать следующим требованиям

1. Должна быть обеспечена возможность выдерживания необходимой глубины материала для распределения нагрузки проезжающего поезда по грунту пласта
2. Материал, используемый для балласта, не должен быть слишком жестким, но должен быть эластичным по своей природе
3. Материал для балласта должен быть таким, чтобы он удерживал шпалы в нужном положении и предотвращал их горизонтальное перемещение во время прохождения поезда
4. Он не должен позволять скапливаться дождевой воде, но должен иметь возможность немедленно сливать воду без просачивания
5. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать истирание

Материалы для балласта

Следующие материалы используются для балласта на железнодорожном пути.

1. Сломанный камень
2. Гравий
3. Пепел / зола
4. Песок
5. Канкар
6. Моорум
7. Кирпичный балласт
8. Selected Earth

Балластные трубки и кабели линейного сопротивления

БАЛЛАСТНЫЕ ТРУБКИ И ШНУРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Примерно с 1933 по 1943 год многие настольные радиоприемники и некоторые напольные модели были предназначены для работы непосредственно от сетевого напряжения. Их называли AC-DC или «бестрансформаторными» наборами.Напряжение для нагрева нитей трубки подавалось непосредственно с линии. Поскольку линейное напряжение составляет 117 переменного тока, а для нити накала лампы требуется только около 6 или 12 В (25, 35 или 50 В для многих выпрямительных и выходных ламп), необходимо было предусмотреть резистор, чтобы снизить линейное напряжение до надлежащего значения для работы нитей накала. Проблема была несколько упрощена путем последовательного соединения нитей накала, так что каждая нить накала действовала как резистор, несколько понижая напряжение для остальных нитей. Однако в большинстве случаев линейное напряжение было больше, чем сумма напряжений, необходимых для нагрева нитей трубки, и поэтому требовался дополнительный резистор для снижения оставшегося напряжения.

Пример: в типичном пятиламповом комплекте середины 1930-х годов использовались три лампы 6,3 В и две лампы 25 В, соединенные последовательно. Общее падение напряжения составило (3 x 6,3) + (2 x 25) = 69 В. Напряжение в сети 117 В, следовательно, (117 — 69) = 48 В необходимо сбросить.

Резистор, понижающий напряжение, часто должен рассеивать значительную мощность и поэтому сильно нагревается. Во многих случаях резистор был встроен в сетевой шнур в виде резистивного провода, проходящего по всей длине шнура (линейные шнуры сопротивления).Так как выделяемое тепло распределялось по всей длине шнура, шнур становился только умеренно теплым и не вызывал гнева. В других случаях резистор был встроен в трубку, называемую балластной трубкой. Это были стеклянные или металлические трубки, похожие на обычные радиолампы, которые вставлялись в розетку на шасси. Часто их идентифицируют по коду, например:

. RMA КОД БАЛЛАСТА
Пример: тип B-K-55-B-G
Первая буква (B) указывает на балластную трубку, но может отсутствовать.Вторая буква (K) указывает на тип контрольной лампы, используемой в наборе:

К — используется лампочка 6-8в 0,15А.
Л — используется лампочка 6-8в 0,25А.

На практике без вреда для гарнитуры можно использовать любой тип лампочки.

Цифра (55) обозначает падение напряжения на резисторе, в том числе и для контрольной лампы.
Буква, следующая за падением напряжения (B), указывает схему и базовую проводку (см. Ниже).
Последняя буква (G) обозначает стеклянную трубку, ее можно не принимать во внимание.
«X» после буквы обозначения лампы обозначает четырехконтактное основание, например LX55H.

На схеме подключения ниже цифры обозначают контакты восьмеричной розетки.

В широко используемой системе со стеклянными четырехконтактными базовыми балластными трубками должен был быть номер, обозначающий общий вес. сопротивление.
Пример: введите 185R4. Агрегат имеет общее сопротивление 185 Ом. Чтобы преобразовать это в код RMA, умножьте сопротивление на 0,3, чтобы получить падение напряжения: 185 x 0.3 = 55в. Трубка эквивалентна типу KX55B.

Секция резистора, к которой подключены контрольные лампы, служит для обеспечения электрического пути на случай, если лампы перегорят. Кроме того, он помогает поглощать скачки тока, возникающие после включения устройства, пока лампы нагреваются.

В начале 1940-х годов лампы были разработаны с нитью, работающей на более высоких напряжениях, так что набор из них, соединенных последовательно, мог работать от напряжения сети без необходимости в падающем резисторе.

Перегоревшие балластные трубки не следует заменять резисторами, установленными в комплекте, поскольку выделяется много тепла. Иногда балластную трубку можно открыть торцевыми резисторами, установленными внутри. Однако это опасно, поскольку требуются резисторы с большой номинальной мощностью (15-20 Вт), выделяется много тепла, пространство внутри трубки ограничено, и существует опасность того, что соединительные провода закорочат друг друга или представят опасность поражения электрическим током. . Во многих случаях балластная трубка или резистивный линейный шнур можно заменить кремниевым диодом (например,грамм. 1N4004), с стабилитроном (например, SK6X0) на лампах циферблата, чтобы предотвратить их перегорания.

Мощность, рассеиваемую в балластной трубке или шнуре резистивной линии, можно найти, умножив падение напряжения на них на ток, потребляемый нитями трубки.
Пример: Рассмотренный ранее комплект из пяти ламп требовал падения напряжения 48 В. Ток, потребляемый нитями трубки, составляет 0,3 А. Рассеиваемая мощность (48 x 0,3) = 14,4 Вт.

---

Copyright 1979; 1983, Общество исторического радио Калифорнии, все права защищены.
Никакая часть данной публикации не может быть воспроизведена ни в какой форме или любыми средствами без предварительного письменного разрешения CHRS, за исключением того, что вы можете «добросовестно использовать» цитаты из текста, полностью приписываемого вами источнику ( CHRS Journal ) и автора.

CHRS
PO Box 31659
San Francisco, CA 94131

Балластировка катушек Тесла

Балластировка катушек Тесла

БАЛЛАСТЕР

Источники питания с катушкой Тесла

требуют некоторой формы ограничения тока или балласта для достижения следующих целей: —

• Ограничение тока короткого замыкания при неисправности.
  Поскольку источники питания катушки Тесла используют трансформаторы для повышения линейного напряжения для получения высокого напряжения, ток также преобразуется в обратном соотношении. Короткое замыкание, происходящее на стороне выхода высокого напряжения силового трансформатора, приведет к тому, что через высоковольтную вторичную обмотку будет протекать только умеренный ток, а через первичную обмотку — очень высокий. Ток, протекающий на стороне низковольтной линии трансформатора, был бы эквивалентен вторичному току , умноженному на коэффициент , и может превышать несколько сотен ампер, если не будут приняты меры для ограничения протекания тока.Чрезмерные линейные токи в условиях неисправности могут привести к повреждению компонентов и невозможности эффективного размыкания автоматических выключателей, что создает риск пожара и т. Д.

• Ограничение зарядного тока конденсатора.
  После каждого разряда конденсатора первичного бака его необходимо перезарядить до высокого потенциала перед следующим срабатыванием разрядника. Конденсатор перезаряжается со скоростью, которая зависит от размера конденсатора и тока, доступного от источника высокого напряжения.(Небольшой конденсатор и источник высокого тока будут заряжаться быстрее всего.) Однако зарядный ток должен быть ограничен путем добавления балласта к источнику питания. Если зарядный ток не ограничен, конденсатор очень быстро перезаряжается до высокого напряжения до того, как разрядник полностью остынет после предыдущего зажигания. Искровой разрядник либо преждевременно сработает при значительно пониженном напряжении, либо проведет полный ток от трансформатора в силовой дуге. Чем горячее становится электрическая дуга, тем меньше становится ее сопротивление, вызывая протекание все большего и большего тока.Искровой разрядник перегружен.

• Индуктивный ударный эффект.
  Балластировка с помощью последовательного индуктора вызывает полезный эффект, получивший название «Индуктивный толчок», который приводит к повышению напряжения конденсатора перед срабатыванием разрядника. Этот эффект возникает из-за способности индуктора накапливать энергию в своем магнитном поле. Полное объяснение эффекта индуктивного удара представлено с примером в отдельном разделе ниже. Проще говоря, он увеличивает напряжение конденсатора, чем может выдержать только трансформатор.

• Эффекты резонансной зарядки.
  Балластировка с помощью последовательного индуктора может привести к повышению напряжения из-за резонанса в системе зарядки. При определенных обстоятельствах балластная индуктивность и емкостной конденсатор могут образовывать резонансный контур, который будет резонировать около линейной частоты. Полное объяснение резонансной зарядки представлено в отдельном разделе ниже. Проще говоря, это позволяет напряжению конденсатора повышаться до более высокого напряжения, чем мог бы выдержать только трансформатор.

Трансформаторы для неоновых вывесок имеют встроенные магнитные шунты, ограничивающие ток. При использовании в качестве источника питания для неоновой трубки высокое напряжение холостого хода трансформатора используется для зажигания дуги в неоновой трубке. Как только внутри неоновой трубки образовалась дуга, необходимо ограничить ток, чтобы предотвратить перегрев неоновой трубки и трансформатора из-за чрезмерного протекания тока. (Чем горячее становится дуга, тем больше тока течет, поэтому она становится горячее и т. Д.) Магнитные шунты в трансформаторе с неоновой вывеской эффективно вводят индуктивность последовательно с выводами трансформатора.Эта индуктивность известна как индуктивность рассеяния трансформатора, поскольку это свойство, которое намеренно вводится при проектировании трансформатора.

СИЛОВЫЙ ТРАНФОРМАТОР

Силовые трансформаторы спроектированы с очень низкими потерями, поэтому для их безопасной работы и достижения хороших характеристик при эксплуатации катушек Тесла требуется хороший балласт. Большое внимание уделяется минимизации индуктивности утечки в силовых трансформаторах, чтобы обеспечить хорошее «регулирование».Это регулирование прямо противоположно тому, что требуется в хорошем источнике питания катушки Тесла. Силовые трансформаторы можно балластировать с помощью резистивного балласта или индуктивного балласта, или их комбинации последовательно. ПРА может быть размещен последовательно либо с первичной обмоткой низкого напряжения, либо последовательно с вторичной обмоткой высокого напряжения, хотя требуемое количество будет разным для каждого случая.

Относительные достоинства каждого типа балласта поясняются ниже.

БАЛЛАСТ ПРОПОРНЫЙ

Самый простой способ ограничить ток — ввести сопротивление последовательно с нагрузкой. В источнике питания катушки Тесла ток можно ограничить путем добавления сопротивления последовательно либо с питанием низкого напряжения к первичной обмотке трансформатора, либо последовательно с высоковольтной вторичной обмоткой трансформатора.

	Если сопротивление подключено последовательно с первичной обмоткой к повышающему трансформатору, максимальный ток протекает при коротком замыкании на выходе ВН.Если предполагается, что трансформатор идеален, то короткое замыкание на вторичной обмотке ВН «отражается» обратно в первичную обмотку и выглядит так, как если бы короткое замыкание произошло и на первичной обмотке НН силового трансформатора.
	Поскольку первичная обмотка кажется закороченной, схему можно упростить, как показано. Ток, потребляемый из линии питания НН, определяется с помощью закона Ома: Ток НН = напряжение питания НН / Балластное сопротивление. Резистивный балласт можно проверить на правильность работы путем прямого подключения к линии питания, как показано, без высоковольтного трансформатора в цепи.
	Если коэффициент трансформации трансформатора известен, можно рассчитать ток короткого замыкания на высоковольтной вторичной обмотке трансформатора. Поскольку напряжение трансформируется вверх на 1: n от первичной к вторичной, ток, следовательно, трансформируется вниз на n: 1 от первичной к вторичной, чтобы поддерживать равную мощность. Следовательно: ток высокого напряжения = ток низкого напряжения / n

В приведенном выше примере показано балластное сопротивление, подключенное последовательно с первичной обмоткой трансформатора, хотя вместо этого можно использовать сопротивление на вторичной стороне.Работа в точности такая же, однако требуется другое сопротивление, потому что ток ниже, а напряжение выше на вторичной стороне по сравнению с первичной. Чтобы получить такой же ток, вторичный балласт должен иметь сопротивление, в n раз превышающее сопротивление первичного.

Сопротивление вторичному балласту = n x Сопротивление первичному балласту

Если вы мне не верите, вот доказательство.
Ниже приведены два примера источника питания с балластом до 960 ВА с использованием сначала первичного, а затем вторичного резистивного балласта.

Первичный балласт,

Короткое замыкание на вторичной обмотке ВН проявляется как короткое замыкание на первичной обмотке, и резистор 60 Ом ограничивает ток до 4 А (среднеквадратичное значение) на первичной стороне НН. Ток на вторичной стороне ВН составляет 80 мА (действующее значение) из-за коэффициента трансформации трансформатора 1:50. Рассеиваемая мощность на резисторе составляет 960 ВА, а трансформатор действует как трансформатор тока, поскольку у него 0 вольт на обеих обмотках.

Вторичный балласт,

Питание 240 В подается непосредственно на первичную обмотку трансформатора, а напряжение 12 кВ возникает во вторичной обмотке из-за коэффициента трансформации 1:50. Ток на стороне ВН ограничен до 80 мА (среднеквадратичное значение) из-за резистивного балласта 150 кОм. Ток на вторичной обмотке повышается коэффициентом трансформации, чтобы получить ток первичной обмотки 4 ампера (то же, что и выше). Рассеиваемая мощность на резисторе также составляет 960 ВА, но на этот раз трансформатор работает при полном номинальном напряжении.

Ни первичный, ни вторичный балластировка не являются более эффективными, и они фактически эквивалентны. Однако между ними есть некоторые отличия, которые стоит учесть: —

Первичный резистивный балласт	Вторичный резистивный балласт
Низкое напряжение на балластном резисторе снижает требования к изоляции.	Высокое напряжение на балластном резисторе, требующее специальных высоковольтных резисторов.
Большой ток через балластный резистор, требующий толстой проволоки.	Низкий ток через балластный резистор, позволяющий использовать тонкий материал.
Требуется низкое сопротивление.	Требуется высокое сопротивление.
В случае короткого замыкания на выходе ВН первичное и вторичное напряжения трансформатора падают до нуля, создавая безопасную ситуацию.	В случае короткого замыкания на выходе ВН первичная и вторичная обмотки трансформатора остаются под полным потенциалом, что, тем не менее, представляет опасность поражения электрическим током.
Короткое замыкание непосредственно между первичной или вторичной обмоткой трансформатора приведет к успешному ограничению тока.	Короткое замыкание непосредственно между первичной или вторичной обмотками вызовет большой ток короткого замыкания, поскольку ток не ограничивается!

Свойства резистивного балласта,

Главный недостаток резистивного балласта заключается в том, что он фактически ограничивает ток: рассеивая избыточную мощность в виде НАГРЕВА.Из приведенных выше примеров очевидно, что при коротком замыкании балластного источника питания полная номинальная мощность источника рассеивается в резистивном балласте как реальная мощность. Также очевидно, что, когда балластный источник питания не имеет нагрузки, подключенной к выходу ВН, мощность в балласте не рассеивается. Но что происходит, когда к выходу источника питания подключена реальная нагрузка?

Если переменная резистивная нагрузка подключена к выходу источника с резистивным балластом, то мощность рассеивается как в балласте, так и в нагрузке.Доля рассеиваемой мощности в каждом из них зависит от фактического балластного сопротивления Rb и значений сопротивления нагрузки.

На приведенном ниже графике показана мощность, рассеиваемая в резистивном балласте, и в фактической нагрузке для различных сопротивлений нагрузки. (Общая мощность, потребляемая от линии питания, является суммой двух рассеиваемых мощностей.)

В крайнем левом углу графика, где сопротивление нагрузки намного меньше, чем сопротивление балласта (Rb), большая часть реальной мощности потребляется от источника питания, но почти вся она рассеивается в балласте.В нагрузке рассеивается небольшая мощность.

В середине графика, где сопротивление нагрузки равно Rb, мощность, потребляемая от источника, упала до 50% от значения короткого замыкания, и эта мощность распределяется поровну между балластным сопротивлением и самой нагрузкой. В этот момент, когда Rload = Rballast , максимальная мощность передается на нагрузку . Это называется согласованием импеданса.

В крайнем правом углу графика, где сопротивление нагрузки намного выше, чем Rb, мощность, потребляемая от источника питания, падает до нуля, хотя небольшая потребляемая мощность в основном идет в нагрузку.

График эквивалентного согласования импеданса для индуктивного балласта показан в разделе, посвященном индуктивному балластированию, ниже.

Таким образом, с резистивным балластом максимальная мощность, которая может быть передана на нагрузку, составляет 25% мощности короткого замыкания, и такое же количество мощности одновременно теряется в качестве тепла в балласте. Помимо этой проблемы, резистивная балластировка лишена некоторых других желательных свойств, которые предлагает индукционная балластировка. В пользу резистивного балласта говорит тот факт, что он не насыщается и не вызывает запаздывания, как индукционный балласт.Системы резистивного балласта также могут быть дешевле, их проще проектировать и тестировать. Основные недостатки — тепловыделение и низкий КПД.

ИНДУКТИВНЫЙ БАЛЛАСТ

Источник высокого напряжения может быть ограничен по току путем добавления любого полного сопротивления последовательно с первичной или вторичной обмоткой. Этот импеданс не обязательно должен быть резистивным, и есть много преимуществ, которые можно получить, сделав его реактивным.

	Если индуктор включен последовательно с питанием к первичной обмотке повышающего трансформатора, ток короткого замыкания будет ограничен. Если закорочен вторичный выход ВН, короткое замыкание отражается обратно на первичную обмотку, и создается впечатление, что первичная обмотка тоже была закорочена.
	Поскольку первичная обмотка кажется закороченной, схему можно упростить, как показано. Ток, потребляемый от линии питания низкого напряжения, определяется с помощью закона Ома, но сначала мы должны рассчитать импеданс балластной индуктивности на частоте питания. Z = 2 * pi * F * L, тогда ток низкого напряжения = напряжение питания низкого напряжения / Z Индуктивный балласт можно проверить на правильность работы путем прямого подключения к питающей линии, как показано, без высоковольтного трансформатора в цепи.
	Если коэффициент трансформации трансформатора известен, то можно рассчитать ток короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Поскольку напряжение трансформируется вверх на 1: n от первичной к вторичной, ток, следовательно, трансформируется вниз на n: 1 от первичной к вторичной, чтобы поддерживать равную мощность. Следовательно: ток высокого напряжения = ток низкого напряжения / n

В приведенном выше примере показан дроссель балласта, подключенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, хотя вместо этого можно использовать дроссель на вторичной стороне.В качестве альтернативы индуктивность рассеяния может быть встроена в трансформатор во время проектирования, как это обычно бывает с трансформаторами для неоновых вывесок и трансформаторами для микроволновых печей. Работа в точности одинакова, независимо от того, находится ли балластный дроссель на первичной или вторичной стороне трансформатора, однако требуется другая индуктивность, поскольку ток ниже, а напряжение на вторичной стороне выше, чем на первичной. Чтобы получить такой же ток, вторичный балласт должен иметь импеданс, который в n раз превышает сопротивление первичного балласта.Этого легко добиться, умножив требуемую индуктивность на n.

Вторичная балластная индуктивность = n x Первичная балластная индуктивность

Если вы мне не верите, доказательство приведено выше в разделе резистивного балласта. Все то же самое, за исключением битов о диссипации в балласте. Индукторы не ограничивают ток так же, как резисторы, они не рассеивают избыточную мощность.

Ни первичный, ни вторичный балластировка не более эффективны, чем другие, если они оба тщательно спроектированы.Однако есть некоторые отличия, которые стоит учесть: —

Первичный индукционный балласт	Вторичный резистивный балласт
Низкое напряжение на дросселе балласта снижает требования к изоляции.	Высокое напряжение на дросселе балласта, требующее хорошей изоляции между витками.
Большой ток через дроссель балласта требует толстой проволоки.Поскольку идеальный индуктивный балласт не рассеивает мощность в виде тепла, желательно поддерживать паразитное сопротивление как можно более низким, чтобы минимизировать потери ИК-излучения в обмотках.	Низкий ток через дроссель балласта, позволяющий использовать тонкий провод для обмоток без потерь на ИК-излучение.
Требуется относительно низкая индуктивность (обычно десятки мГн).	Требуется относительно высокая индуктивность, (может быть, в десятки или сотни единиц Генри.)
В случае короткого замыкания на выходе ВН первичное и вторичное напряжения трансформатора падают до нуля, создавая безопасную ситуацию.	В случае короткого замыкания на выходе ВН первичная и вторичная обмотки трансформатора остаются под полным потенциалом, что, тем не менее, представляет опасность поражения электрическим током.
Короткое замыкание непосредственно между первичной или вторичной обмоткой трансформатора приведет к успешному ограничению тока.	Короткое замыкание непосредственно между первичной или вторичной обмотками вызовет большой ток короткого замыкания, поскольку ток не ограничивается!

Свойства индуктивного балласта,

Основное преимущество индуктивного балласта заключается в том, что индукторы ограничивают ток. Катушка индуктивности может быть выбрана так, чтобы она имела тот же импеданс, что и данный резистор, но когда катушка индуктивности подключена к источнику напряжения, существует небольшая разница в протекающем токе.

В случае резистора, ток и напряжение совпадают по фазе, и импульсы мощности поступают только на резистор. Средняя линия электропитания (КРАСНЫЙ) указывает на чистый поток мощности в резистор.

В случае индуктора ток не в фазе с приложенным напряжением и отстает на 90 градусов. Реактивная мощность колеблется в индуктивности и из нее на частоте 100 Гц, но чистый поток мощности равен нулю . Предполагая, что индуктор имеет нулевое сопротивление, реальная мощность не будет рассеиваться и, следовательно, не будет нагрева из-за рассеяния.

Это означает, что при замыкании источника питания с индуктивным балластом он будет потреблять ток от сетевого шнура, который не совпадает по фазе с напряжением. Амперметр по-прежнему будет регистрировать потребляемый ток, но ваттметр показывает отсутствие потока мощности, как ожидалось. Итак, если индуктивный балласт не рассеивает мощность при коротком замыкании источника питания, что происходит, когда к источнику питания подключается переменная резистивная нагрузка?

Когда переменная нагрузка подключена к выходу источника питания с индуктивным балластом, количество мощности, рассеиваемой в нагрузке, зависит от фактических значений индуктивности и сопротивления нагрузки.Однако мощность в катушке индуктивности никогда не рассеивается (при условии нулевого сопротивления обмотки).

На приведенном ниже графике показана мощность, рассеиваемая в нагрузке для различных сопротивлений нагрузки. (Общая мощность, потребляемая от источника питания, такая же, как мощность нагрузки, поскольку балласт не потребляет мощность, хотя фаза тока и коэффициент мощности будут изменяться.)

В крайнем левом углу графика, где сопротивление нагрузки намного меньше балластного импеданса (Zb), от источника питания не потребляется никакая реальная мощность, хотя ток в противофазе будет значительным.На нагрузку не подается питание.

В середине графика, где сопротивление нагрузки равно Zb, на нагрузку подается реальная мощность, потребляемая от пиков питания, и до 50% значения короткого замыкания. В этот момент, когда Rload = Rballast , максимальная мощность передается на нагрузку . Это называется согласованием импеданса.

В крайнем правом углу графика, где сопротивление нагрузки намного выше, чем Zb, реальная мощность, потребляемая от источника питания, падает до нуля, и мощность нагрузки также падает до нуля.Здесь мало тока от питающей линии.

По сравнению с графиком резистивного балласта, это указывает на 100% увеличение мощности нагрузки. Мощность, которая ранее рассеивалась в резистивном балласте, теперь также поступает в нагрузку, обеспечивая повышенную производительность.

Способность индуктивного балласта накапливать энергию не только сводит к минимуму рассеяние мощности, но также вызывает ряд других эффектов по мере высвобождения накопленной энергии.

Все обсуждения балластировки до сих пор касались тока возбуждения источника при коротком замыкании или резистивной нагрузке.Ситуация меняется, когда конденсатор резервуара катушки Тесла заряжается от источника с индуктивным балластом. Добавление конденсатора создает резонансную сеть с балластной катушкой индуктивности и делает возможной резонансную зарядку.

Когда в систему добавляется искровой разрядник, это еще больше усложняет ситуацию, вызывая эффект индуктивного удара. И индуктивный удар, и резонансная зарядка — большие темы, которые обсуждаются в отдельных разделах ниже.

Недостатками индукционной балластировки в основном являются вес и размер индукторов с подходящими номинальными характеристиками, а также тот факт, что индукционная балластировка может вызвать задержку по времени.Если в систему с очень низким паразитным сопротивлением добавить большую индуктивность, система может медленно реагировать на изменения тока. Это означает, что при быстрой настройке балласта изменение будет происходить постепенно в течение нескольких секунд. Этот эффект возникает из-за постоянной времени, образованной индуктивностью и паразитным сопротивлением. T = L / R, Если L большое, а R очень мало, постоянная времени может быть достаточно большой, чтобы вызвать значительную «задержку по времени» и предотвратить плавную работу.Обычно добавление небольшого количества последовательного сопротивления резко сокращает постоянную времени, не вызывая слишком большого рассеивания мощности.

Наконец, насыщение может произойти, если балластный дроссель спроектирован неправильно или если он перегружен слишком большим током. К сожалению, насыщение может быть непредсказуемым явлением. Если ток через балласт становится слишком большим, железный сердечник насыщается, и значение индуктивности быстро падает. Это падение индуктивности вызывает дальнейшее увеличение тока, что приводит к жесткому насыщению катушки индуктивности.Жесткое насыщение приводит к резким скачкам тока на пиках циклов питания, поскольку балластный индуктор эффективно теряет свои ограничивающие свойства. Этой ситуации следует избегать, четко указав количество железа в балластной катушке индуктивности и добавив немагнитный зазор в железный сердечник для предотвращения магнитного насыщения.

Щелкните здесь, чтобы увидеть практическую конструкцию индуктора первичного балласта.

Перейти к следующему разделу РЕЗОНАНСНОЙ ЗАРЯДКИ.

Вернуться на главную

Что такое балластный резистор? (с рисунками)

Балластный резистор — это электронный компонент, который часто используется для регулирования тока в цепи.Некоторые устройства, такие как люминесцентные лампы, могут демонстрировать качество, известное как отрицательное сопротивление, когда увеличение тока может привести к снижению напряжения. Это отрицательное сопротивление может привести к повреждению источника питания или разрушению устройства. Балластные резисторы обычно подключаются последовательно с отрицательной нагрузкой и используют тот факт, что все компоненты в последовательной цепи получают одинаковое количество электрического тока. Некоторые балласты представляют собой просто последовательные резисторы, в то время как другие используют конденсаторы и более сложные компоненты.

Угольные резисторы обеспечивают сопротивление цепи «фиксированной» величины.

Есть несколько различных типов балластных резисторов, включая постоянный, переменный и реактивный. Хотя чаще всего балластные резисторы используются для регулирования потока тока на нагрузку с отрицательным сопротивлением, их можно использовать и в других ситуациях.Постоянные балластные резисторы обычно используются в устройствах малой мощности, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды) и неоновые лампы. Светодиоды являются одним из примеров нагрузки с положительным сопротивлением, для которой можно использовать балластный резистор.

Переменный резистор может управлять потоками электричества на определенном уровне, а также ниже этого уровня.

Еще один пример использования постоянного балластного резистора с положительной нагрузкой — в системах зажигания старых автомобилей. Балластные резисторы были полезны в этих приложениях из-за систем зажигания, которые были разработаны для работы при низких напряжениях, доступных во время запуска. Без балластных резисторов эти системы могут быть повреждены более высокими напряжениями, присутствующими после запуска.Позднее в системах твердотельного зажигания отказались от балластных резисторов, поскольку они лучше работали как при пусковом, так и при рабочем напряжении.

Переменные резисторы работают так же, как лампы накаливания, в том смысле, что их сопротивление имеет тенденцию к увеличению в ответ на увеличение тока.Некоторые ртутные лампы включают в себя нить накаливания, которая может действовать как внутренний балласт. Эти типы регулируемых балластов имеют определенные преимущества перед постоянными резисторами, потому что они могут динамически реагировать на изменения тока. В лампах с более высокой мощностью часто используется реактивный балласт, например, линейный индуктор.

В электронных балластах используются твердотельные компоненты для повышения эффективности.Использование электронного балласта в таком элементе, как люминесцентная лампа, также может иметь другие преимущества, такие как уменьшение или устранение эффекта мерцания, который может быть вызван изменениями частоты сети. Электронные балласты также используются во множестве других продуктов, например, в ЖК-мониторах.

Резистор — это электронный компонент, который может снизить напряжение в цепи и поток электрического тока.

Сопротивление взрыву — MH: World — Kiranico

Киранико / MHWorld: Iceborne

• База данных
• Монстры
• Квест
• Предметы
• Оружие
• Броня
• Навыки и умения
• Украшения
• Снаряжение Palico
• Мелодические эффекты
• Информация о кинсектах
• Навыки еды
• Ингредиенты
• Список крафта
• Сафари на хвосте
• Старейшина Мелдер
• Положения
• Специализированные инструменты
• Доставка
• Награды
• Кулоны
• Настройка комнаты
• Руководство
• Игрок
  • Основные действия
  • Статус
  • Оборудование
  • Дополнения
  • Навыки
  • Специальные инструменты
  • Стропальщик
  • Скаутфлайс
• Бой
  • Общие Бой
  • ед. Урона Расчет
  • Уклонение и Оборона
  • Понимание Монстры
  • Захват и Поимка монстров
• Руководства по оружию
  • Большой меч
  • Длинный меч
  • Меч и Щит
  • Двойные лезвия
  • Молот
  • Охота Рог
  • Копье
  • Gunlance
  • Переключатель Axe
  • Заряд Лезвие
  • Насекомое Глефа
  • Свет Лук
  • Тяжелый Лук
  • Лук
• Во время концентратора
  • Услуги
  • Питание и Подготовка
• Во время квеста
  • Обзор квеста
  • Сбор Ресурсы
  • Окружающая среда Последствия и опасности
• Палико
  • Палико Обзор
  • Палико Гаджеты

Электрический балласт — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Файл: Дубильно-удушающий балласт.jpg

«Дроссель-балласт» (индуктор), используемый в старых осветительных приборах. Этот пример взят из солярия. Требуется ламповый стартер (внизу) и конденсатор.

Ламповый стартер, необходимый с некоторыми балластами индукторного типа. Соединяет оба конца лампы вместе, чтобы «прогреть» концы лампы за 1 секунду до зажигания.

Электрический балласт — это устройство, предназначенное для ограничения силы тока в электрической цепи. Знакомый и широко используемый пример — индуктивный балласт, используемый в люминесцентных лампах, для ограничения тока через лампу, который в противном случае поднялся бы до разрушительного уровня из-за артефакта отрицательного дифференциального сопротивления в вольт-амперной характеристике лампы.

Балласты различаются по сложности конструкции. Они могут быть такими простыми, как последовательный резистор или катушка индуктивности, конденсаторы или их комбинация, или такими сложными, как электронные балласты, используемые с люминесцентными лампами и газоразрядными лампами высокой интенсивности.

Ограничение тока

Балласты ограничивают 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 все возрастающее количество тока, пока оно не будет разрушено 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.

Газоразрядная лампа — это пример устройства, которое при определенных условиях имеет отрицательное дифференциальное сопротивление . В такой ситуации (после зажигания лампы) каждое небольшое увеличение тока лампы имеет тенденцию к уменьшению «падающего» на ней напряжения (предположим, что лампа подключена последовательно с другими элементами схемы).Мы указываем как dI и dV изменения для тока (I) и напряжения (V), поэтому каждое изменение может быть положительным (или отрицательным), если его переменная увеличивается (или уменьшается). Мы даем название дифференциальному сопротивлению соотношению между dV и dI, поэтому оно может быть либо положительным , либо отрицательным (а иногда даже нулевым). Это совершенно отличное понятие от сопротивления, которое всегда считается положительным. В случае газоразрядной лампы дифференциальное сопротивление (т.е.е. dV / dI) действительно становится отрицательным, потому что положительное изменение тока (dI) вызывает отрицательное изменение напряжения (dV) на лампе.

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, подаваемого на систему зажигания.

Резисторы серии

используются как балласты для управления током через светодиоды.

Резисторы

Современный балласт для питания 4 офисных светильников F32T8

Балластный резистор представляет собой последовательный резистор, установленный на одной линии с нагрузкой, и может быть постоянным или переменным резистором.

Постоянные резисторы

Для простых маломощных нагрузок, таких как неоновая лампа или светодиод, обычно используется постоянный резистор. Поскольку сопротивление балластного резистора велико, оно определяет ток в цепи, даже несмотря на отрицательное сопротивление, создаваемое неоновой лампой

.

Термин также относится к (ныне устаревшему) компоненту автомобильного двигателя.Балластный резистор обходил электрическую систему автомобиля, чтобы подавать полное напряжение батареи на катушку зажигания, в которой он нуждался при запуске двигателей с более высокой степенью сжатия 60-70-х годов. Когда ключ зажигания оставляли для возврата в положение «работа» после запуска автомобиля, электроэнергия в автомобиле подавалась через цепь хода и через балластный резистор. Это пониженное напряжение от полного напряжения батареи.

Иногда этот балластный резистор выходил из строя, и классическим признаком этой неисправности было то, что двигатель работал на раскол, но был заметным, второй при проворачивании (в то время как резистор был в обходе), но сразу заглох, когда проворачивание прекращалось (и резистор был повторно подключен. в цепи через замок зажигания).Современные электронные системы зажигания (используемые с 1980-х или конца 1970-х годов) не требуют балластного резистора, поскольку они достаточно гибкие, чтобы работать при более низком пусковом напряжении или нормальном рабочем напряжении.

Еще одно распространенное применение балластного резистора в автомобильной промышленности — 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 почти полной скорости (обычно 3 из 4). Это приведет к тому, что очень короткий кусок резисторной катушки 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 ламп (вакуумных ламп), а также в некоторых недорогих проигрывателях, ламповые 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, так и с постоянным током.

Резисторы саморегулирующиеся

Некоторые балластные резисторы имеют свойство увеличивать сопротивление при увеличении тока через них и уменьшать сопротивление при уменьшении тока. Физически некоторые такие устройства часто похожи на лампы накаливания.Как и вольфрамовая нить обычной лампы накаливания, при увеличении тока балластный резистор нагревается, увеличивается его сопротивление и увеличивается падение напряжения. Если ток уменьшается, балластный резистор становится холоднее, его сопротивление падает, и 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 серийных нагревательных цепях 1930-1960-х годов для радио и телевизионных домашних приемников переменного / постоянного тока. ^{[ необходима ссылка ]}

Это свойство может привести к более точному регулированию тока, чем простой выбор подходящего постоянного резистора. Потери мощности в резистивном балласте также снижаются, потому что на балласт падает меньшая часть общей мощности по сравнению с тем, что может потребоваться с фиксированным резистором.

Ранее в сушилках для домашней одежды бактерицидная лампа иногда включалась 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 домашних условиях широко использовалась лампа с круговой линией, балластируемая лампой накаливания, работающей от сети. Лампы с самобалластом на ртутных парах включают в себя обычные вольфрамовые нити в общей оболочке лампы, которые действуют как балласт, и дополняют отсутствующую в других отношениях красную область производимого светового спектра.

Реактивный балласт

Несколько типовых магнитных балластов для люминесцентных ламп. Сверху — серийный балласт с высоким коэффициентом мощности для быстрого запуска для двух ламп мощностью 30-40 Вт.Средний балласт представляет собой пускорегулирующий аппарат с низким коэффициентом мощности для одиночной лампы мощностью 30-40 Вт, а нижний балласт — это простой индуктор, используемый с лампой предварительного нагрева мощностью 15 Вт.

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 разрядной лампы высокой интенсивности (HID). (Из-за использования индуктора такие балласты обычно называются магнитными балластами , ). Катушка индуктивности имеет два преимущества:

1. Его реактивное сопротивление ограничивает мощность, доступную лампе, с минимальными потерями мощности в индукторе
2. Скачок напряжения, возникающий при быстром прерывании тока через индуктор, используется в некоторых цепях для первого зажигания дуги в лампе.

Недостатком индуктора является то, что ток сдвигается по фазе с напряжением, что приводит к низкому коэффициенту 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 отношения 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 , потому что ток в одной лампе опережает фазу сети, а ток в другой лампе отстает от фазы сети.

Для больших ламп сетевого напряжения может быть недостаточно для запуска лампы, поэтому в балласт включена обмотка автотрансформатора для повышения напряжения. Автотрансформатор спроектирован с достаточной индуктивностью рассеяния для надлежащего ограничения тока.

Из-за больших размеров катушек индуктивности и конденсаторов, которые необходимо использовать, реактивные балласты, работающие на частоте сети, имеют тенденцию быть большими и тяжелыми. Обычно они также производят акустический шум (гул линейной частоты).

До 1980 года в США масла на основе ПХД использовались в качестве изоляционного масла во многих балластах для обеспечения охлаждения и гальванической изоляции (см. Трансформаторное масло).

Электронные балласты

В электронном балласте используется твердотельная электронная схема, обеспечивающая надлежащие электрические условия запуска и работы для питания разрядных 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 гудение линейной частоты. ^[1]

Электронные балласты часто основаны на топологии SMPS, сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой.Усовершенствованные электронные балласты могут позволять регулировать яркость посредством широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение. Балласты, включающие микроконтроллер (цифровые балласты), могут обеспечивать дистанционное управление и мониторинг через такие сети, как LonWorks, DALI, DMX512, DSI, или простое аналоговое управление с использованием сигнала управления яркостью 0-10 В постоянного тока. Внедрены системы с дистанционным управлением уровнем освещенности через беспроводную ячеистую сеть. ^[2]

Электронные балласты обычно подают питание на лампу с частотой 20 000 Гц или выше, а не с частотой сети 50-60 Гц; это существенно устраняет стробоскопический эффект мерцания, который является результатом линейной частоты, связанной с флуоресцентным освещением (см. светочувствительная эпилепсия).Высокая выходная частота электронного балласта обновляет люминофор в люминесцентной лампе так быстро, что отсутствует заметное мерцание. 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. ^[3]

Поскольку больше газа остается ионизированным в потоке дуги, лампа работает примерно на 9% более высокой эффективности выше примерно 10 кГц.Эффективность лампы резко возрастает примерно на 10 кГц и продолжает улучшаться примерно до 20 кГц. ^[4] В некоторых провинциях Канады продолжаются испытания для оценки потенциала экономии средств при модернизации существующих уличных фонарей с использованием цифрового балласта. ^[5]

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. ^{[ необходима ссылка ]} 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 основном используется привод низкочастотного тока прямоугольной формы с частотой в диапазоне 100–400 Гц с тем же преимуществом, заключающимся в более низком износе света. ^{[ необходима ссылка ]}

Применение электронных балластов 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.Электронные балласты (цифровые балласты) также намного холоднее и легче своих магнитных аналогов. ^[3]

Балласты люминесцентных ламп

Основная статья: Люминесцентная лампа

Мгновенный старт

Балласт мгновенного пуска не нагревает электроды, а использует относительно высокое напряжение (~ 600 В) для зажигания разрядной дуги. Это наиболее энергоэффективный тип, но дает наименьшее количество циклов включения лампы, так как 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.

Быстрый старт

Балласт для быстрого пуска подает напряжение и одновременно нагревает катоды. Он 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.

Диммируемый балласт

Балласт с регулируемой яркостью очень похож на балласт для быстрого пуска, но обычно в него встроен конденсатор, обеспечивающий коэффициент мощности, близкий к единице, чем стандартный балласт для быстрого пуска.Диммер света 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.

Запрограммированный пуск

Балласт с программным запуском — это более совершенная версия быстрого запуска. 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. ^[6] 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 кабинеты для проверки зрения и туалеты с переключателем детектора движения.

Гибрид

Гибридный балласт имеет трансформатор с магнитопроводом и катушкой и электронный переключатель для цепи нагрева электродов.Подобно магнитному балласту, гибридный блок работает на частоте сети, например, 50 Гц в Европе. Эти типы балластов, которые также называются «балластами с отключением катода», отключают цепь нагрева электродов после включения ламп.

ANSI Балластный коэффициент

Для осветительного балласта коэффициент балласта ANSI используется в Северной Америке для сравнения светоотдачи (в люменах) лампы, работающей на балласте, с лампой, работающей на эталонном балласте ANSI.Эталонный балласт работает с лампой при номинальной мощности, указанной в стандарте ANSI. ^{[7] [8]} Балластный фактор практических балластов необходимо учитывать при проектировании освещения; низкий балластный коэффициент может сэкономить энергию, но будет производить меньше света. Для люминесцентных ламп балластный коэффициент может отличаться от эталонного значения 1,0. ^[9]

Балластный триод

Ранние ламповые цветные телевизоры использовали балластный триод, такой как PD500, в качестве параллельного шунтирующего стабилизатора для напряжения ускорения ЭЛТ, чтобы поддерживать постоянный коэффициент отклонения ЭЛТ.