Пристрій живлення розрядних ламп

1 Пристрій живлення розрядних ламп, що підключений до мережі живлення і містить високочастотний перетворювач, баластний елемент, схему підпалу лампи, електронну схему керування живленням лампи, який відрізняється тим, що він додатково оснащений приймачем сигналу команд, щонайменше двома датчиками, індикатором контролю освітлювального пристрою, регулювальним елементом, який забезпечує фіксоване регулювання зменшення потужності, а електронна схема керування зібрана на основі мікропроцесора, при цьому приймач сигналу команд підключений до мережі живлення і забезпечує приймання сигналів керування, а з його виходу сигнали керування подаються на один з входів мікропроцесора, високочастотний перетворювач, що виконаний керованим від мікропроцесора, підключений до мережі живлення через випрямляч, баластний елемент оснащений додатковою обмоткою, яка включена в схему підпалу лампи, і з'єднаний з виходом високочастотного перетворювача, а сигнали від датчиків і регулювального елемента надходять на входи компаратора мікропроцесора, до якого на один з виходів підключений індикатор 2 Пристрій живлення розрядних ламп за п 1, який відрізняється тим, що індикатор контролю забезпечує індикацію щонайменше трьох режимів стану розрядної лампи Корисна модель пристрою живлення розрядних ламп відноситься до освітлювальних пристроїв з газорозрядними лампами, зокрема до пристроїв, якими забезпечується зовнішнє освітлення в містах, переважно з використанням газорозрядних ламп високого тиску, може широко використовуватися в схемах електроосвітлення вулиць і доріг, які потребують підвищеної комфортності освітлення і незначного витрачення електроенергії ВІДОМІ електромагнітні пристрої, що назначені для живлення розрядних ламп не відповідають сучасним вимогам стосовно енерговитрат, якості та надійності в роботі Традиційно використовуванні електромагнітні пристрої живлення розрядних ламп мають коефіцієнт корисної ди не більше 65%, бо споживають крім активної значну реактивну потужність, яка виділяється на проводах живлення і залежить від удаленості розташування пристрою живлення розрядних ламп У такий спосіб майже половина споживаної електроенергії витрачається даремно, нагріваючи проводи живлення і сам електромагнітний пристрій До основних недоліків електромагнітних при строїв живлення розрядних ламп слід віднести значні втрати електроенергії за рахунок низької величини cos і низького ККД, великі пускові струми, стробоскопічний ефект, залежність від рівня загальної напруги в мережі, велика маса та інше Тому визначальною проблемою під час створення сучасних пристроїв живлення розрядних ламп є забезпечення зменшення електровитрат, підвищення якості і надійності самих пристроїв З науки і техніки відомий пристрій для живлення розрядних ламп, який має регулятор струму розряду лампи, баластний елемент, трансформатор розжарювання електродів лампи джерело напруги високої частоти, конденсатор зв'язку і автоматичний регулятор струму розжарення [а с СРСР №936474, кл Н 05 В, 1982] Відоме технічне рішення забезпечує ВІДПОВІДНИЙ режиму роботи лампи струм нагрівання її електродів, чим досягається збільшення строку служби лампи і незначна економія електричної енергії В той же час сучасні вимоги стосовно якості освітлення та економії електровитрат є необхідною умовою зміни рівнів осві 00 4418 тленості на протязі робочого часу, необхідно враховувати періоди нічного, вранішнього та вечірнього освітлення Це не забезпечується вказаним пристроєм і є основним його недоліком Найбільш близьким до заявленого по технічній суті та досягаемому ефекту є вибраний в якості прототипу пристрій живлення розрядних ламп [патент України №21645, кл Н 05 В, 1998], який має регулятор струму розряду ламп, баластний елемент, трансформатор розжарювання електродів лампи, джерело напруги високої частоти, конденсатор зв'язку, автоматичний регулятор струму розжарення, елементів програмного керування світловим потоком, як то послідовно з'єднаних тактового генератора, рахувальника, дешифратора і виконавчого елемента, підключеного до регулятора струму розрядження лампи Елементи програмного керування світловим потоком покращили і розширили можливість забезпечення вибору оптимального режиму динаміки освітленості В той же час прототип має суттєві недоліки, до них слід віднести низьку надійність пристрою живлення розрядних ламп в роботі, фіксоване установлення регулювання освітленістю, складність переналагодження пристрою для забезпечення зміни світлового потоку в залежності від ЗОВНІШНІХ факторів, не можливість контролю ланцюга живлення лампи (можливого короткого замикання, обриву в ланцюгу живлення, вихід з ладу самої лампи), відсутність блокування під час виходу з ладу лампи та відсутність сигналізатора (індикатора) виходу з ладу лампи Сучасні вимоги до пристроїв живлення розрядних ламп обмежують використання технічного рішення згідно з прототипом і потребують створення більш надійних сучасних автоматичних пристроїв з розширеними функціями та можливостями В основу заявленої конструкції корисної моделі пристрою живлення розрядних ламп, було поставлене завдання створити нову конструкцію з зменшеними габаритними розмірами та вагою, з використанням сучасної мікропроцесорної елементної бази, забезпечити розширення функціональних можливостей і підвищити надійність пристрою, шляхом введення мікропроцесора, схеми контролю живлення освітлювального пристрою та регулювального елементу для задания плавного регульованого рівня уставки Поставлена задача та технічний результат досягаються тим, що пристрій живлення розрядних ламп, який підключений до мережі живлення і має, високочастотний перетворювач, баластний елемент, схему підпалу лампи, електронну схему керування живленням лампи, додатково оснащений приймачем сигналу команд, щонайменше двома датчиками, індикатором контролю освітлювального пристрою, регулювальним елементом, який забезпечує плавне регулювання рівня зменшення потужності, а електронна схема керування зібрана на основі мікропроцесора, при цьому приймач сигналу команд підключений до мережі живлення і забезпечує приймання сигналів керування, і з його виходу сигнали керування подаються на один з входів мікропроцесора, високочастотний перетворювач, котрий виконаний керованим від мікропроцесора, підключений до мережі живлення через випрямляч, обладнаний коректором потужності, баластний елемент оснащений додатковою обмоткою, котра включена в схему підпалу лампи, і з'єднаний з виходом високочастотного перетворювача, а сигнали від датчиків і регулювального елемента надходять на входи компаратора мікропроцесора, до якого на один з виходів підключений індикатор Крім того, в пристрої живлення розрядних ламп індикатор контролю забезпечує індикацію щонайменше трьох режимів стану освітлювального пристрою Найбільш близькі за сукупністю і СПІЛЬНІ З прототипом суттєві ознаки пристрій живлення розрядних ламп, що підключений до мережі живлення і має, високочастотний перетворювач, баластний елемент, схему підпалу лампи, електронну схему керування живленням лампи Пристрій додатково оснащений - приймачем сигналу команд, - щонайменше двома датчиками датчиком струму і датчиком напруги, сигнали з яких подається в мікропроцесор, - індикатором контролю освітлювального пристрою, яким контролюється ланцюг живлення розрядної лампи, - регулювальним елементом, який забезпечує плавне регулювання зменшенням потужності, - електронна схема керування зібрана на основі мікропроцесора, в якому опрацьовуються сигнали, що поступають від приймача сигналів з блоку управління, регулювального елемента, датчиків напруги та струму, і який виробляє сигнали для спрацювання схеми розжарення (підпалу) розрядної лампи та на індикатор контролю, - приймач сигналу команд підключений до мережі живлення, і забезпечує приймання сигналів керування, і з його виходу сигнали керування подаються на один з входів мікропроцесора, - високочастотний перетворювач, виконаний керованим, сигнал подається від мікропроцесора, при цьому високочастотний перетворювач підключений до мережі живлення через випрямляч, обладнаний коректором потужності, - баластний елемент оснащений додатковою обмоткою, котра включена в схему розжарення (підпалу) лампи, і з'єднаний з виходом високочастотного перетворювача, - сигнали від датчиків і регулювального елемента поступають на входи компаратора мікропроцесора, опрацьовуються ним (зрівнюються) і вироблені мікропроцесором сигнали знімаються з його виходів, до яких підключені індикатор контролю та високочастотний перетворювач - також схемно вирішено, що індикатор контролю забезпечує індикацію щонайменше трьох режимів роботи лампи Вказані ВІДМІННІ ВІД прототипу ознаки забезпечують вимогам новизни технічного рішення корисної моделі, а в сукупності з спільними з прототипом ознаками вирішується поставлене завдання і забезпечується технічний результат Суть корисної моделі заключається в тому, що пристрій живлення розрядних ламп підключається до мережі живлення напругою 220 В, 50 Гц По кабелю живлення на вхід пристрою живлення роз 4418 рядних ламп (на клемну колодку) від передаючого пристрою передаються і поступають команди включення-виключення ламп і переведення їх в режими зниженої потужності освітлення Пристрій назначений для живлення переважно натрієвих газорозрядних ламп високого тиску, забезпечує стабілізацію живлення лампи струмом високої частоти і обмеження використовуваної потужності в відповідному (індивідуальному) режимі, заданому на пристрої живлення конкретної лампи, після отримання команди з блока управління Пристрій забезпечує всі режими роботи лампи, як то підпалення (запалювання), стабілізацію струму, режим зниженої потужності, а також контролює ланцюг живлення лампи (коротке замикання, обрив у ланцюзі живлення лампи), вихід й з ладу (несправність лампи) і сигналізує про характер несправності Напруга мережі живлення з клемної колодки пристрою живлення розрядної лампи подається на випрямляч, перетворюється в постійну напругу, якою живиться керований високочастотний генератор (50-1 ООГц) За такої частоти живлення освітленість ламп на 20% більша ніж на частоті 50Гц, якою живляться переважна більшість сучасних пристроїв живлення Основними перевагами заявленої корисної моделі пристрою живлення розрядної лампи є - високий к к д (95%) і величина cos ф = 1, - низький пусковий струм (не більше 1,2 від номінального струму), - підвищена світловіддача (~на 20%) за рахунок живлення струмом високої частоти, - стабільність світового потоку і споживаної потужності при значних (до 20%) коливаннях напруги мережі, - можливість дистанційного керування переходом у режим зниженої споживаної потужності (від 50 до 100%), - відсутність шуму і вібрації, - мала вага і габаритні розміри На кресленні (Фіг) подана функціональна схема пристрою живлення розрядних ламп Пристрій складається з приймача сигналів 1, випрямляча 2, високочастотного перетворювача 3, баластного дроселя 4, мікропроцесора 5, схеми підпалу 6, датчика струму 7, датчика напруги 8, регулятор 9, індикатора 10 Позицією 11 позначена лампа живлення Робота пристрою Пристрій живлення розрядних ламп підключений до мережі живлення через розділильний фільтр (не показаний) Після подачі живлення із центральної шафи і команди на пристрій, останній входить в режим підпалювання лампи 11, подаючи на неї напругу високої частоти і імпульси підпалювання амплітудою 4 5 кВ Режим здійснюється до виникнення струму в лампі, але не більше 3 хвилин В режимі розжарення лампи струм через неї не перевищує 120% від номінального значення Напруга мережі через клемну колодку пристрою прикладається до приймача сигналу 1 і перетворюється випрямлячем 2 в постійну напругу, якою живиться керований високочастотний генератор 3 Сигнал з приймача сигналу 1 подається на один з входів мікропроцесора 5, на ІНШІ ЙОГО входи подаються сигнали від регулятора 9, з датчика струму 7 та датчика напруги 8 Всіма перехідними процесами і роботою схем пристрою керує мікропроцесор Напруга високої частоти, що виробляється генератором 3 високої частоти через баластний дросель 4 подається на лампу 11, в мережі живлення лампи установлені датчик струму 7 та датчик напруги 8 за допомогою яких контролюється робота лампи 11 Напруга підпалу формується схемою підпалу 6, при цьому використовується додаткова обмотка баластного дроселя 4 Регулятором 9 задається уставка зниження потужності Датчиком струму 7 та датчиком напруги 8 здійснюється контроль лінії живлення лампи 11 та роботоздатності самої лампи В робочому режимі струм лампи підтримується на рівні 95-105% від номінального при коливаннях напруги в мережі 180-260В Для цього сигнал з датчика струму 7 поступає на вхід компаратора мікропроцесора 5, де він зрівнюється з еталонним сигналом При відхиленнях мікропроцесор 5 змінює частоту перетворювача 3 в необхідному напрямку, в результаті чого змінюється падіння напруги на дроселі і струм лампи 11 стабілізується У випадку несправності (виходу з ладу) лампи 11 (обрив в лінії живлення, коротке замикання та інше) напруга з лампи 11 знімається і виробляється мікропроцесором 5 сигналі на відповідну індикацію, який подається на індикатор 10 Характерна несправність має свою індикацію Пристрій забезпечує плавне зниження струму лампи 11 вподовж 5 хвилин до рівня, що попередньо установлений регулятором 9, в момент надходження сигналу про необхідність здійснення цієї команди пристроєм Пристрій сприймає сигнали управління включення на повну потужність живлення, виключення, знизити потужність освітлення Використання мікропроцесора 5 вказаного типу дозволило створити гнучку систему керування освітленням від сигналів телеуправління диспетчером, сигналів фото датчиків та сигналів внутрішнього таймера, також можливості є ІНШІ Введення названих додаткових елементів в пристрій забезпечило розширення його можливостей Варіантність виконання пристрою можлива Пристрій може відрізнятись в залежності від потужності використовуваного перетворювача на 70, 100, 150, 250 та 400 Вт Пристрій пройшов випробування в лабораторних умовах Застосування заявленого пристрою живлення розрядних ламп дозволяє значно розширити можливості відомих конструкцій, забезпечує можливість постійно (в автоматичному режимі) здійснювати контроль за роботоздатнютю освітлювальної лампи і без втручання персоналу, плавно регулювати і стабілізувати відхилення в мережі живлення, підтримувати живлення лампи в заданих режимах, що впливає на строк служби лампи Пристрій пройшов випробування в лабораторних умовах, підтвердив свою роботоздатність і рекомендований до широкого використання в системах зовнішнього освітлення, що назначені для впровадження в містах 4418 Фіг. Комп'ютерна верстка А Крулевский Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601