К.т.н. Белякова І.В., к.т.н. Медвідь В.Р., Пісціо В.П., к.т.н. Шкодзінський О.К.

Тернопільський національний технічний університет імені І. Пулюя, Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЛЕКТУ П’ЄЗОЕЛЕКТРИЧНИЙ ТРАНСФОРМАТОР-ЛЮМІНЕСЦЕНТНА ЛАМПА

          Дослідження характеристик комплекту п'єзоелектричний трансформатор (ПТ) - люмінесцентна лампа (ЛЛ) проводилися з електронним пуско-регулювальним апаратом (ЕПРА) на основі п'єзоелектричного трансформатора струму (сегнетокераміка ЦТС-35). Навантажувався ЕПРА лампою TLD 18/54, напруга живлення — постійна. Досліджувалися напруга та струм комплекту ПТ – ЛЛ, а також їх спектральні характеристики.

          Схема дослідження показана на рис. 1 (BQ1 – п'єзоелектричний трансформатор струму поперечно-поперечного типу). 

                   

Рис.1. Схема дослідження комплекту ЕПРА на основі ПТ струму

          Для порівняння ЕПРА навантажувався почергово люмінесцентною   лампою  потужністю 18 Вт  (TLD 18/54) та еквівалентним  активним  опором  Rлл ном   (Rлл ном - опір ЛЛ при номінальному значенні струму лампи на робочій частоті ЕПРА).

          На рис. 2 подані осцилограми напруги та струму ЛЛ, отримані через різний час після запалювання лампи, а на рис. 3 - ці ж осцилограми перед та після запалювання ЛЛ. 

                                                                                                 

 

 

 

                   а)                                                             б)

Рис. 2.  Осцилограми напруги (uл) та струму (іл) після запалювання ЛЛ: а) через 5 хв, б) через 20 хв

          Форма осцилограми напруги на лампі є синусоїдальною в усіх випадках, тоді як форма осцилограми струму наближається до куполоподібної, що спричинено наявністю третьої гармоніки в гармонічному складі струму. Спостерігається також зсув по фазі між напругою та струмом.


                                            а)                                                              б)

 Рис. 3. Осцилограми напруги (uл) та струму (іл) ЛЛ: а) перед та після розми-          

 кання контактів геркону в пусковому колі ЛЛ, б)  процес запалювання ЛЛ

          Осцилограми напруги та струму при навантаженні ЕПРА активним опором Rлл ном подані на рис. 4.  Як видно з осцилограм, напруга та струм при активному навантаженні є синусоїдальними, а зсув по фазі між напругою та струмом також присутній, хоча і є меншим, ніж у випадку з ЛЛ.         

          Робоча точка на амплітудно-частотній характеристиці (АЧХ) ПТ у випадках навантаження і лампою, і активним опором вибирається на її правому схилі поблизу резонансної частоти робочої гармоніки.

              

                                                     

 

 

                                          а)                                                                 б)                                

Рис. 4.  Осцилограми вихідної напруги (uл) та струму (іл) ПТ при активному  навантаженні:  а) через 5 хв, б) через 20 хв після увімкнення

          Для забезпечення стійких коливань в ПТ схема керування має підтримувати цей фазовий зсув постійним при дії різного роду зовнішніх впливів (зміни вхідної напруги, температури середовища тощо). Зсув фаз у цьому випадку має позитивне значення, що підтверджується отриманими осцилограмами (рис. 2, рис. 4) для нелінійного (ЛЛ) та лінійного (активний опір) навантаження ПТ.  

          Аналіз спектральних характеристик вихідного струму ПТ, навантаженого люмінесцентною лампою (рис. 5, а) та активним опором (рис. 5, б), показує, що в кривій струму ЛЛ є третя гармоніка, тоді як при навантаженні ПТ активним опором третя гармоніка практично відсутня.

                                  

 

 

 

 

                            

а)                                                               б)

Рис.5. Спектральні характеристики вихідного струму ПТ при навантаженні

  люмінесцентною лампою (а) та активному навантаженні (б)

     Отримані результати пояснюються нелінійністю вольт-амперної характерис-

тики лампи, навантаженої на ємнісний вихідний опір ПТ струму.

Для підтвердження цього висновку проведено розрахунок параметрів люмінесцентної лампи TLD 18/54 при живленні від джерела синусоїдальної напруги 220 В на робочій частоті ПТ при  активному баласті та паралельно ввімкненому до ЛЛ конденсаторі, який дорівнює ємності вихідної секції ПТ.  Для розрахунку використовувалася відома модель ЛЛ [1]. 

За результатами розрахунку отримано часові характеристики напруги та струму лампи (рис. 6), які відповідають експериментальним характеристикам комплекту ЕПРА на основі ПТ струму, навантаженого ЛЛ (рис. 2).

Рис. 6.  Розраховані часові характеристики напруги (uл) та струму (іл) лампи


                                       а)                                                               б)

   Рис. 7.  Розраховані спектральні характеристики напруги (а) та струму (б) ЛЛ

          Отримані розрахунковим шляхом спектральні характеристики лампи на робочій частоті ПТ показані на рис. 7. Вони повністю відповідають експериментальним характеристикам (рис. 5, а).

ЛІТЕРАТУРА

1.    Краснопольский А. Е.  Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп/ А. Е. Краснопольский, В. Б.  Соколов,   А. М. Троицкий;   под общ. ред. А. Е. Краснопольского. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 208 с.