Електронний пускорегулюючий апарат для розрядних безелектродних ламп

Реферат: UA 78526 U UA 78526 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електронних пускорегулюючих апаратів для безелектродних розрядних ламп і може бути використана в установках бактерицидного УФ опромінення для обеззаражування води, повітря і різних матеріалів в різноманітних галузях промисловості, медицини, сільського і комунального господарства. Відомий електронний пускорегулюючий апарат для безелектродних ламп УФ випромінювання у вигляді ВЧ генератора, широкополосного підсилювача, з'єднаного з котушкою індуктивності, що охоплює колбу лампи вздовж її поздовжнього периметра, яка індукує в колбі замкнений ВЧ струм, який протікає вздовж колби лампи, паралельно віткам котушки [Майя Дж., Попов О.А. Безферритная индукционная лампа, ж. Светотехника, 2007, № 5, с. 42]. Недоліком такого електронного пускорегулюючого апарата є необхідність розташовувати котушку індуктивності вздовж усього периметру колби розрядної лампи, що перекриває значну частину потоку випромінювання цієї лампи, технологічно вкрай складно і тому робить таку систему вкрай неефективною. Оскільки широке використання бактерицидних розрядних ламп як джерел УФ випромінювання для обеззаражування стримується значними експлуатаційними витратами, пов'язаними з частою заміною ламп внаслідок інтенсивних процесів деградації електродів, тому актуальним є питання заміни традиційних УФ розрядних ламп безелектродними індукційними, які є більш дешевими і довговічними, що дозволить підвищити ефективність бактерицидних установок УФ випромінювання різноманітного призначення. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є електронний пускорегулюючий апарат для безелектродної УФ лампи, що містить мережний фільтр, випрямляч, коректор коефіцієнта потужності, інвертор, послідовний резонансний контур, трансформатор струму, вторинною обмоткою якого є розрядний проміжок безелектродної лампи [Исупов М.В., Кротов С.В. Индукционная разрядная лампа ж. Светотехника, 2007, № 5, с. 38]. Пускорегулюючий апарат працює наступним чином. При включенні живлення змінна напруга через мережевий фільтр, випрямляч і коректор коефіцієнта потужності подається на інвертор, навантажений котушкою індуктивності, яка є витком первинної обмотки трансформатора, вторинним витком якої є розрядний проміжок лампи. Завдяки специфіці індукційного розряду трансформаторного типу, він може запалюватися при подачі високої напруги на лампу в діапазоні робочих частот 20÷100 кГц, що дає змогу досягти високого ККД перетворювача напруги і пускорегулюючого апарату в цілому. Завдяки налаштуванню особистої частоти послідовного резонансного контуру, утвореного котушкою індуктивності і її конструктивною ємкістю на робочу частоту інвертора, відбувається запалення розряду в лампі при високій добротності вхідної мережі та явищу резонансного підсилення амплітуди робочої напруги в резонансному контурі. Недоліком такого електронного пускорегулюючого апарата є ненадійне запалення розряду і робота лампи завдяки сильній залежності величини запалюваної напруги від частоти резонансного контура і при зміні робочої частоти інвертора або резонансного контура, що зазвичай відбувається під дією різноманітних зовнішніх факторів (температури, тиску, вологості) напруга, що подається на розрядну лампу, різко зменшується і розряд в лампі не відбувається. Це основний недолік усіх електронних пускорегулюючих апаратів, які для формування високовольтного запалюючого імпульсу використовують явище резонансу у вхідних колах ламп на робочій частоті інвертора. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення електронного пускорегулюючого апарата, в якому за рахунок введення контура ударного збудження, налаштованого на частоту, що на порядок перевищує робочу частоту інвертора, відбувається надійне запалення розряду в лампі і подальша її робота в номінальному режимі незалежно від можливих відхилень частоти інвертора і зміни особистої частоти контура ударного збудження. Поставлена задача вирішується тим, що в електронний пускорегулюючий апарат для розрядних безелектродних ламп, що містить послідовно з'єднані мережний фільтр, випрямляч, коректор потужності та інвертор, згідно з корисною моделлю, додатково введено широкосмуговий трансформатор, первинна обмотка якого приєднана до виходу інвертора, одна вторинна обмотка якого є розрядним проміжком самої лампи, друга вторинна обмотка разом з власною ємкістю утворює контур ударного збудження і є запалюючою. Суть корисної моделі полягає в тому, що за рахунок введення в схему електронного пускорегулюючого апарата широкосмугового трансформатора, первинна обмотка якого приєднана до виходу інвертора, одна вторинна обмотка його є розрядним проміжком самої лампи, а друга вторинна обмотка разом з власною ємкістю утворює контур ударного збудження і є запалюючою - досягається надійне запалення ВЧ індукційного розряду в безелектродних 1 UA 78526 U 5 10 15 20 25 30 35 40 лампах незалежно від можливих відхилень робочої частоти інвертора або особистої частоти контуру ударного збудження. Завдяки високій іонізуючій спроможності високої частоти контуру ударного збудження, налаштованого на частоту, що на порядок більше за робочу частоту інвертора, забезпечується надійне запалення індукційного розряду в лампі незалежно від зміни робочої частоти інвертора або власної частоти контура ударного збудження. Наведена фіг. 1 пояснює особливості функціонування запропонованого електронного пускорегулюючого апарата для безелектродних розрядних ламп. Принципова електрична схема електронного пускорегулюючого апарата містить послідовно з'єднані мережний фільтр 1, випрямляч 2, коректор потужності 3, інвертор 4, вихід якого з'єднано з первинною обмоткою широкосмугового трансформатора 5, одна вторинна обмотка якого є розрядним проміжком самої лампи, а друга вторинна обмотка разом з особистою ємкістю утворює контур ударного збудження і є запалюючою. Робота пристрою відбувається наступним чином. При ввімкненні змінна напруга через мережний фільтр 1 подається на випрямляч 2 і через коректор потужності 3 живить інвертор 4, який генерує напругу у формі меандра, що подається на первинну обмотку широкосмугового трансформатора 5. В контурі ударного збудження 6, утвореного індуктивністю вторинної обмотки і її конструктивною ємкістю, виникають протягом перехідного процесу два види коливань: вимушені у формі меандра, і затухаючі особисті коливання контуру ударного збудження, що ініціюються переднім і заднім фронтами меандра робочої напруги інвертора 4, які подаються на лампу7. Після затухання протягом півперіоду високочастотної напруги ударнозбуджених особистих коливань в контурі 6 залишаються тільки вимушені коливання робочої частоти інвертора 4. Після запалювання розряду в лампі 7 відбувається шунтування її розрядним проміжком контуру ударного збудження 6, його добротність різко зменшується, ударно збуджені високочастотні коливання в ньому згасають і лампа переходить в робочий режим на частоті інвертора 4. Сказане підтверджується наведеними осцилограмами на фіг. 2. Завдяки налаштуванню контуру ударного збудження на власну частоту, що на порядок перевищує робочу частоту інвертора (меандра), і великій іонізуючій спроможності частоти ударно збуджених коливань (~ 400 кГц), лампа надійно запалюється при значних коливаннях частоти як основної робочої частоти інвертора, так і особистої частоти контуру ударного збудження, що забезпечує надійне запалення і стабільну роботу розрядної лампи навіть наприкінці її регламентного строку служби. Після запалювання розряду відбувається шунтування розрядним проміжком лампи контуру ударного збудження, його добротність різко зменшується і лампа переходить в робочий режим на основній частоті інвертора. Таким чином, запропонований пускорегулюючий апарат забезпечує гарантовану надійність запалення і перезапалення індукційних розрядних ламп незалежно від коливань частоти живлячої напруги ВЧ генератора або особистої частоти контуру ударного збудження протягом усього регламентного строку служби ламп, що дає змогу повністю використати їх ресурсні можливості і здійснити тим самим суттєву економію коштів на експлуатацію УФ та інших опромінювальних установок і їх подальше широке впровадження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Електронний пускорегулюючий апарат для розрядних безелектродних ламп, що містить послідовно з'єднані мережний фільтр, випрямляч, коректор потужності та інвертор, який відрізняється тим, що додатково введено широкосмуговий трансформатор, первинна обмотка якого приєднана до виходу інвертора, одна вторинна обмотка якого є розрядним проміжком самої лампи, а друга вторинна обмотка разом з власною ємкістю утворює контур ударного збудження і є запалюючою. 2 UA 78526 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3