Las lámparas fluorescentes se basan en el brillo de una descarga de gas en vapor de mercurio. La radiación está en el rango ultravioleta y para convertirla en luz visible, el bulbo de la lámpara se cubre con una capa de fósforo.
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El principio de funcionamiento de una lámpara fluorescente.
Una característica del funcionamiento de las lámparas fluorescentes es que no se pueden conectar directamente a la fuente de alimentación. La resistencia entre los electrodos en estado frío es grande y la cantidad de corriente que fluye entre ellos es insuficiente para que se produzca una descarga. Se requiere un pulso de alto voltaje para el encendido.
Una lámpara con una descarga encendida se caracteriza por una baja resistencia, que tiene una característica reactiva.Para compensar el componente reactivo y limitar la corriente que fluye, se conecta un estrangulador (balasto) en serie con la fuente de luz luminiscente.
Muchos no entienden por qué se necesita un arrancador en lámparas fluorescentes. El inductor, incluido en el circuito de potencia junto con el arrancador, genera un pulso de alto voltaje para iniciar una descarga entre los electrodos. Esto sucede porque cuando se abren los contactos del arrancador, se forma un pulso EMF de autoinducción de hasta 1 kV en los terminales del inductor.
¿Para qué sirve un estrangulador?
El uso de un estrangulador para lámparas fluorescentes (balasto) en circuitos de potencia es necesario por dos razones:
- generación de tensión de arranque;
- limitar la corriente a través de los electrodos.
El principio de funcionamiento del inductor se basa en la reactancia del inductor, que es el inductor. La reactancia inductiva introduce un desfase entre tensión y corriente igual a 90º.
Dado que la cantidad que limita la corriente es la reactancia inductiva, se deduce que los choques diseñados para lámparas de la misma potencia no se pueden usar para conectar dispositivos más o menos potentes.
Las tolerancias son posibles dentro de ciertos límites. Entonces, antes, la industria nacional producía lámparas fluorescentes con una potencia de 40 vatios. Un inductor de 36 W para lámparas fluorescentes modernas se puede utilizar de forma segura en circuitos de alimentación de lámparas obsoletas y viceversa.
Diferencias entre un estrangulador y un balasto electrónico
El circuito de aceleración para encender fuentes de luz luminiscentes es simple y altamente confiable.La excepción es el reemplazo regular de los arrancadores, ya que incluyen un grupo de contactos NC para generar pulsos de arranque.
Al mismo tiempo, el circuito tiene importantes inconvenientes que nos obligaron a buscar nuevas soluciones para encender las lámparas:
- largo tiempo de encendido, que aumenta a medida que la lámpara se desgasta o la tensión de alimentación disminuye;
- gran distorsión de la forma de onda de la tensión de red (cosf<0,5);
- resplandor parpadeante con el doble de la frecuencia de la fuente de alimentación debido a la baja inercia de la luminosidad de la descarga de gas;
- grandes características de peso y tamaño;
- zumbido de baja frecuencia debido a la vibración de las placas del sistema magnético del acelerador;
- baja fiabilidad de arranque a temperaturas negativas.
La verificación del estrangulamiento de las lámparas fluorescentes se ve obstaculizada por el hecho de que los dispositivos para determinar las vueltas en cortocircuito no son muy comunes y, con la ayuda de dispositivos estándar, solo se puede determinar la presencia o ausencia de una ruptura.
Para eliminar estas deficiencias, se han desarrollado circuitos de balastos electrónicos (balastos electrónicos). El funcionamiento de los circuitos electrónicos se basa en un principio diferente de generar un alto voltaje para iniciar y mantener la combustión.
El pulso de alto voltaje es generado por los componentes electrónicos y se usa un voltaje de alta frecuencia (25-100 kHz) para soportar la descarga. El funcionamiento del balasto electrónico se puede realizar en dos modos:
- con calentamiento preliminar de electrodos;
- con arranque en frío.
En el primer modo, se aplica bajo voltaje a los electrodos durante 0,5 a 1 segundo para el calentamiento inicial. Una vez transcurrido el tiempo, se aplica un pulso de alto voltaje, por lo que se enciende la descarga entre los electrodos. Este modo es técnicamente más difícil de implementar, pero aumenta la vida útil de las lámparas.
El modo de arranque en frío es diferente porque el voltaje de arranque se aplica a los electrodos fríos, lo que provoca un arranque rápido. Este método de encendido no se recomienda para uso frecuente, ya que reduce mucho la vida, pero puede usarse incluso con lámparas con electrodos defectuosos (con filamentos quemados).
Los circuitos con un estrangulador electrónico tienen las siguientes ventajas:
- ausencia total de parpadeo;
- amplio rango de temperatura de uso;
- pequeña distorsión de la forma de onda de la tensión de red;
- ausencia de ruido acústico;
- aumentar la vida útil de las fuentes de iluminación;
- pequeñas dimensiones y peso, la posibilidad de ejecución en miniatura;
- la posibilidad de atenuar: cambiar el brillo controlando el ciclo de trabajo de los pulsos de potencia del electrodo.
Conexión clásica mediante balasto electromagnético - estrangulador
El esquema más común para conectar una lámpara fluorescente incluye un estrangulador y un arrancador, que se denominan balastos electromagnéticos (EMPRA). El circuito es un circuito en serie: inductor - filamento - arrancador.
En el momento inicial de encendido, una corriente fluye a través de los elementos del circuito, calentando los filamentos de la lámpara y al mismo tiempo el grupo de contacto del arrancador. Después de que los contactos se calientan, se abren, provocando la aparición de EMF de autoinducción en los extremos del devanado del balasto electromagnético. El alto voltaje provoca una ruptura del espacio de gas entre los electrodos.
Un pequeño condensador conectado en paralelo con los contactos del motor de arranque forma un circuito oscilatorio con el acelerador.Esta solución aumenta el voltaje del pulso de arranque y reduce la quema de los contactos de arranque.
Cuando aparece una descarga estable, la resistencia entre los electrodos en los extremos opuestos de la bombilla cae y la corriente fluye a través del circuito inductor-electrodo. La corriente en este momento está limitada por la reactancia inductiva del inductor. El electrodo en el motor de arranque se cierra, el motor de arranque en este momento ya no está involucrado en el trabajo.
Si no se produce la descarga en el matraz, el proceso de calentamiento e ignición se repite varias veces. Durante este tiempo, la lámpara puede parpadear. Si la lámpara fluorescente parpadea, pero no se enciende, esto puede indicar su falla como resultado de una disminución en la emisividad de los electrodos o un voltaje de suministro reducido.
La conexión de lámparas fluorescentes con un estrangulador se puede complementar con un condensador, lo que reduce la distorsión de la red. Además, se instala un condensador en lámparas duales para el cambio mutuo de faros entre lámparas adyacentes para reducir visualmente el efecto de parpadeo.
Conexión mediante balasto electrónico moderno
En las luminarias que utilizan balastos electrónicos para su funcionamiento, el circuito de encendido de las lámparas fluorescentes se muestra en la carcasa del balasto electrónico. Para una correcta inclusión, debe seguir las instrucciones al pie de la letra. Esto no requiere ningún ajuste. Un circuito ensamblado correctamente con elementos reparables comienza a funcionar de inmediato.
Esquema para la conexión en serie de dos lámparas.
Las lámparas fluorescentes permiten conectar dos dispositivos de iluminación en serie en un circuito bajo las siguientes condiciones:
- uso de dos fuentes de luz idénticas;
- un balasto electromagnético destinado a tal esquema;
- estrangulador, diseñado para el doble de potencia.
La ventaja del circuito en serie es que solo se usa un estrangulador pesado, pero si falla una de las bombillas o el arrancador, la lámpara queda completamente inoperativa.
Los balastos electrónicos modernos permiten encender solo de acuerdo con el diagrama anterior, pero muchos diseños están diseñados para encender dos lámparas. Al mismo tiempo, se organizan dos canales de generación de voltaje independientes en el circuito, por lo tanto, un balasto electrónico doble garantiza la operatividad de una lámpara en caso de mal funcionamiento o ausencia de una vecina.
Conexión sin arrancador
Se han desarrollado varias opciones para encender lámparas fluorescentes sin estrangulador ni arrancador. Todos usan el principio de crear un alto voltaje de disparo usando un multiplicador de voltaje.
Muchos de los circuitos permiten el funcionamiento con filamentos quemados, lo que permite el uso de lámparas defectuosas. Algunas soluciones utilizan alimentación de CC. Esto conduce a una ausencia total de parpadeo, pero los electrodos se desgastan de manera desigual. Esto se puede ver por la presencia de manchas oscuras del fósforo en un lado del matraz.
Algunos electricistas instalan un botón de inicio separado en lugar de un arrancador, pero esto implica controlar la lámpara con un interruptor y un botón, lo cual es inconveniente y puede dañar la lámpara si el botón se presiona demasiado debido al sobrecalentamiento de los electrodos.
La industria no produce esquemas para encender lámparas fluorescentes sin el uso de un arrancador, con la excepción de los balastos electrónicos.Esto se debe a su baja confiabilidad, un impacto negativo en la vida útil de las lámparas, grandes dimensiones debido a la presencia de grandes condensadores.
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