Что такое балласт в электрике

Балласт (электротехника)

Балласт — устройство, предназначенное для ограничения тока в электрической цепи. Существует большое количество реализаций балласта, различаясь по сложности реализации. В простейших случаях это могут быть резисторы, например, в случае ограничения тока через светодиод или неоновую лампу. В случае же более мощной нагрузки они не подходят ввиду больших тепловых потерь при использовании активного сопротивления, в связи с этим применяют реактивное сопротивление конденсаторов и/или катушек индуктивности (дросселей). Управляемый электроникой балласт также может включать в себя микроконтроллер, образуя так называемый «цифровой балласт».

Ограничение тока

Балласты используются в случае, если электрическая нагрузка не может эффективно ограничивать используемый ток. Это бывает в случаях, когда цепь или устройство обладает дифференциальным отрицательным сопротивлением по отношению к источнику питания. Если такое устройство будет подключено к источнику постоянного напряжения, то через него будет протекать всё больший ток до тех пор, пока оно или источник не выйдут из строя. Для предотвращения этого используют балласт, обеспечивающий активное или реактивное сопротивление, ограничивающее ток на приемлемом уровне. Одним из примеров устройств с отрицательным сопротивлением являются газоразрядные лампы.

Балласт для люминесцентных ламп: зачем нужен, как работает, виды + как подобрать

Когда балласт для люминесцентных ламп (ЛЛ) выходит из строя, осветительный прибор прекращает корректное функционирование. Вернуть его в обычный режим может только быстрая замена испортившегося элемента на исправный.

Мы расскажем вам, что такое балласт, какие задачи он выполняет в работе люминесцентной лампы. Приведем подробную классификацию, а также опишем специфику функционирования и применения разных модулей. Мы поможем вам подобрать подходящий балласт с учетом параметров лампы и компании изготовителя регулирующего устройства.

Особенности подключения ЛЛ к сети

Люминесцентная лампа – практичный и экономный модуль, предназначенный для организации осветительных систем в бытовых, промышленных и технических помещениях.

Единственная сложность состоит в том, что напрямую подключить прибор к централизованным электроподающим коммуникациям не представляется возможным.

Электромагнитный балласт потребляет около 25% мощности осветительного прибора, таким образом на четверть снижая его эффективность и уровень КПД

Это обусловлено тем, что создание стойкого активирующего разряда в лампах люминесцентного типа и последующее ограничение возрастающего тока требуют организации некоторых специфических физических условий. Именно эти проблемы решает установка балластного прибора.

Что такое балласт

Балласт представляет собой устройство, регулирующее пусковые функции и подключающее к электрическим коммуникациям люминесцентные осветительные приборы.

Используется для поддержания корректного режима функционирования и эффективного ограничения рабочего тока.

Приобретает повышенную актуальность, когда в сети наблюдается недостаточная электрическая нагрузка и отсутствует необходимое ограничение при потреблении тока.

Общий принцип работы элемента

Внутри ламп дневного света находится электропроводная газовая среда, обладающая отрицательным сопротивлением. Это проявляется в том, что при повышении тока между электродами существенно снижается напряжение.

Компенсирует этот момент и обеспечивает корректную работу осветительного прибора, подключающийся в систему управления балластник.

Когда большая по величине сила тока поступает на любой люминесцентный прибор, он может выйти из строя. Чтобы этого не случилось, в конструкцию лампы включается балласт, исполняющий функции преобразователя

Он же на краткий период повышает общее напряжение и помогает люминесцентам зажечься, когда в центральной сети для этого не хватает ресурса. Дополнительные функции модуля варьируются в зависимости от его конструкционных особенностей и типа исполнения.

Разновидности и характеристики балластов

Сегодня максимально широко распространены электромагнитные и электронные балластные устройства. Они надежно работают и обеспечивают долгое правильное функционирование и комфортность эксплуатации люминесцентных ламп всех типов. Имеют одинаковый общий принцип действия, но несколько отличаются по отдельным возможностям.

Особенности электромагнитных изделий

Балласты электромагнитного типа используются для ламп, подключающихся к центральной электросети с применением стартера.

Подача напряжения в таком варианте сопровождается разрядом, последующим интенсивным разогревом и замыканием биметаллических электродных элементов.

Электромагнитный балласт от электронного отличается даже по внешнему виду. Первый имеет более массивную, высокую конструкцию, а второй представляет собой удлиненную тонкую плату, на которой располагаются все рабочие элементы

В момент, когда происходит замыкание стартерных электродов, рабочий ток резко увеличивается. Это объясняется ограничением максимального сопротивления дроссельной катушки.

После полного остывания стартера происходит размыкание биметаллических электродов.

Если в конструкции электромагнитного балласта выходит из строя стартер, в работе люминесцента появляется фальстарт. При этом, в момент включения и непосредственно до полноценного розжига лампа 3-4 раза мигает и только потом начинает гореть. Это приводит к потреблению лишней энергии и существенно снижает общий рабочий ресурс источника света

Когда цепь люминесцента размыкается стартером, в индукционной катушке немедленно образуется активный импульс высокого напряжения и происходит розжиг осветительного прибора.

К достоинствам устройства относятся:

высокий уровень надежности, доказанный временем;
эксплуатационная комфортность электромагнитного модуля;
простота сборки;
доступная цена, делающая изделие привлекательным для производителей источников света и потребителей.

Кроме позитивных моментов, пользователи отмечают обширный перечень минусов, которые портят общее впечатление о приборе.

Среди них отмечаются такие позиции, как:

наличие эффекта стробирования, при котором лампа мерцает с частотой 50 Гц и вызывает повышение уровня утомляемости у человека — это значительно снижает работоспособность, особенно когда осветительный прибор располагается в рабочем или учебном помещениях;
более длительное время, требующееся для запуска осветительного прибора – от 2-3 секунд вначале и до 5-8 к середине-концу эксплуатационного срока;
слышимый специфический гул дроссельного устройства ;
повышенное потребление электроэнергии, влекущее за собой неизбежное увеличение счетов за коммунальные платежи;
низкая надежность стартерного элемента ;
громоздкость конструкции и ее существенный вес.

При покупке все эти условия обязательно нужно учитывать, чтобы понимать, во что в будущем обойдется эксплуатация бытовой осветительной системы, оснащенной люминесцентами.

Электронные балластные модули

Балласт электронного типа используется для тех же самых целей, что и электромагнитный модуль. Однако, конструкционно и по принципу исполнения своих обязанностей эти приборы существенно отличаются друг от друга.

Дешевый электронный балласт, имеет простую автогенераторную схему с трансформатором и базовым выходным каскадом, функционирующим на биполярных транзисторах. Большой минус этих приборов – отсутствие защиты от аномальных рабочих режимов

Широкая популярность к изделиям пришла в начале 90-х. В это время их начали использовать в комплексе с разнообразными источниками света.

Изначально высокую по сравнению с электромагнитными изделиями стоимость производители компенсировали хорошей экономичностью приборов и прочими полезными характеристиками, свойствами.

Использование электронных балластов позволяло уменьшить общее потребление электрической энергии на 20-30%, сохранив при этом в полном объеме насыщенность, мощность и силу светопотока.

Этого эффекта удалось достичь путем увеличения базовой светоотдачи самой лампы на повышенной частоте и существенно более высоким КПД электронных модулей по сравнению с электромагнитными.

Самые уязвимые элементы электронного балластника это предохранитель (1), конденсатор (2) и транзисторы (3). Именно они обычно выходят из строя по различным объективным причинам и приводят лампу в нерабочее состояние

Мягкий запуск и щадящий рабочий режим дали возможность почти наполовину продлить люминисцентам жизнь, понизив таким способом общие эксплуатационные расходы на осветительную систему. Лампы требовалось менять значительно реже, а нужда в стартерах пропала вообще.

Кроме того, с помощью электронных балластов удалось избавиться от рабочих фоновых шумов и выраженного раздражающего мерцания, параллельно добившись стабильного и равномерного освещения помещений даже при колебаниях напряжения в сети в пределах 200-250 В.

Чтобы люминесцентная лампа не гудела и не мерцала, необходимо питать ее только высокочастотным током от 20 кГц и более. Для реализации этой задачи в схему включения должны входить выпрямитель, ВЧ генератор высокого напряжения и балласт, играющий роль импульсного источника питания

Дополнительно появилась возможность управлять яркостью лампы, подстраивая светопоток под индивидуальные желания и потребности пользователя.

Среди основных плюсов изделий выделились следующие критерии:

малый вес и компактность конструкции;
практически мгновенное, очень плавное включение, не оказывающее излишней нагрузки на люминесцентную лампу;
полное отсутствие видимого глазу моргания и различаемого шумового эффекта;
высокий коэффициент рабочей мощности, составляющий 0,95;
прямая экономия электрического тока в размере 22% — электронный модуль практически не греется по сравнению с электромагнитным и не расходует лишнего ресурса;
дополнительная защита, вмонтированная в блок, для обеспечения высокого уровня пожаробезопасности, и понижения потенциальных рисков, возникающих в процессе эксплуатации;
существенно увеличившаяся продолжительность службы люминесцентов;
светопоток с хорошей плотностью цвета, без перепадов даже при длительном горении не провоцирует утомляемость глаз людей, находящихся в комнате;
высокая эффективность функционирования осветительного прибора при отрицательных температурных показателях;
способность балласта автоматически подстроиться под параметры лампы, таким образом создавая оптимальный режим работы для себя и осветительного прибора.

Некоторые производители комплектуют свои электронные балласты специальным предохранителем. Он защищает устройства от перепадов напряжения, колебаний в центральной сети и ошибочной активации светильника без лампы.

Сегодня органы, занимающиеся охраной труда, рекомендуют с целью улучшения условий работы и повышения производительности, оснащать люминесцентные лампы, установленные в офисных помещениях, именно электронными, а не электромагнитными пусковыми устройствами

Из минусов электронных изделий обычно упоминают только стоимость, значительно более высокую по сравнению с электромагнитными модулями. Однако, это может иметь значение лишь в момент покупки.

В будущем, в процессе интенсивной эксплуатации, электронный балласт полностью отработает свою цену и даже начнет приносить выгоду, серьезно экономя электрический ресурс и снимая часть нагрузки с источника света.

Балласты для компактных ламп

Люминесцентные лампы компактного типа представляют собой приборы, аналогичные традиционным лампам накаливания с резьбовым цоколем E14 и E27.

Могут размещаться в современных и раритетных люстрах, бра, торшерах и прочих осветительных приборах.

Из-за конструкционных особенностей компактных люминесцентов к электронной «начинке» предъявляются повышенные требования. Бренды всегда учитывают их при производстве, а неизвестные изготовители, с целью удешевления, меняют многие элементы на более простые. Это существенно снижает эффективность и срок службы модуля

Комплектуются приборы такого класса, как правило, прогрессивным электронным балластом, который встраивается непосредственно во внутреннюю конструкцию и обычно располагается на плате лампового изделия.

На что смотреть при выборе

Выбирая балласт для люминесцентной лампы, первоочередно необходимо обращать внимание на такой параметр, как мощность модуля.

Она должна полностью совпадать с мощностью осветительного прибора, иначе лампа просто не сможет полноценно функционировать и выдавать светопоток в требуемом режиме.

Включать балласт в сеть без нагрузки категорически запрещено. Устройство может сразу же перегореть и придется его ремонтировать либо покупать новое

Далее нужно определить, какой именно балласт требуется приобрести. По цене более выгодны электромагнитные элементы. Их стоимость невелика и с установкой обычно не бывает сложностей.

Правда, такие приборы считаются устаревшим, имеют громоздкие габариты и потребляют дополнительный энергоресурс. Это заметно снижает их привлекательность, даже несмотря на доступную изначальную цену.

Чтобы проверить исправность электронного балласта, пригодится специальный измерительный прибор – карманный осциллограф

Электронные устройства стоят значительно дороже. Особенно этот пункт касается изделий, выпущенных крутыми брендовыми производителями. Но их цена с лихвой компенсируется энергоэкономичностью, практичностью, безупречной сборкой и высоким уровнем общего качества приборов.

Подбор балласта по производителю

Завод-производитель – это еще один значимый критерий при покупке. Не стоит ориентироваться исключительно на цену и приобретать самую дешевую модель из всех, что предлагаются в магазине.

Особенности брендовых балластов

Безымянное изделие китайского изготовления может очень быстро выйти из строя и повлечь за собой последующие проблемы с работой самой лампочки и даже светильника.

Брендовые производители комплектуют балласты качественными, устойчивыми к износу деталями, которые обеспечивают корректную работу модуля в течение всего эксплуатационного периода

Лучше отдать предпочтение торговым маркам с надежной репутацией, отлично зарекомендовавшим себя длительной работой на рынке осветительного оборудования и сопутствующих элементов.

Такие устройства надежно отработают весь положенный срок, обеспечив полноценное функционирование люминесцента в любом осветительном приборе.

Балластные изделия, выпущенные на предприятиях популярных торговых марок, специализирующихся на изготовлении электрооборудования и сопутствующих элементов, имеют крепкий и прочный внешний корпус из термостойкого, несклонного к деформации пластикового состава.

Стоящая на изделиях маркировка степень защиты IP2 показывает, что прибор имеет хороший уровень общей защищенности и предохраняется от попадания внутрь коробки посторонних деталей размером более 12,5 мм.

Эксплуатация устройства комфортна и абсолютно безопасна. Конструкция полностью исключает возможность контакта пользователя с токопроводящими элементами.

Балластные модули с маркировкой IP2 надежны, практичны и удобны в бытовом применении, однако, уязвимы к проникновению внутрь пыли. Из-за этого небольшого минуса ставить их в лампы, освещающие запыленные рабочие помещения, нецелесообразно

Нормальный температурный диапазон для эффективной и продолжительной работы устройства довольно широк.

Брендовые балласты качественно справляются с поставленными задачами при морозах, доходящих до -20°C и отлично чувствуют себя в жаркие дни, когда воздух раскаляется до +40°C.

Лучшие производители электромагнитных аппаратов

Большой популярностью у клиентов пользуются электромагнитные балластные устройства, изготовленные под брендом E.Next .

Это обусловлено тем, что компания предлагает по-настоящему качественные, надежные и прогрессивные модули, выполненные на самом высоком уровне в четком соответствии с требованиями, предъявляемыми к оборудованию такого класса.

Помимо гарантий и обслуживания, фирма E.Next предлагает клиентам пользовательскую техподдержку через call-центры. Позвонив туда, потребитель может задать оператору вопрос любой сложности и в течение нескольких минут получить профессиональный, понятный ответ

На все товары компания дает фирменную гарантию и предлагает покупателям высококачественный сервис на всех этапах сотрудничества.

Не меньшим спросом пользуются электромагнитные балласты, созданные известным и уважаемым европейским производителем электротехнического оборудования и сопутствующих элементов – компанией Philips .

Товары этого бренда считаются одними из самых качественных, надежных и эффективных.

Электромагнитные модули от Филипс представлены на рынке в самом широком ассортименте. Подобрать нужный вариант для лампы любой конфигурации не составит никакого труда

Балласты Филипс помогают экономить энергоресурс и нейтрализуют нагрузку, возникающую в процессе эксплуатации люминесцентных ламп.

Актуальные электронные модули

Изделия электронного типа относятся к современному виду оборудования и, помимо традиционных, имеют еще и дополнительные функции. В этом сегменте лидерские позиции занимают товары от немецкой компании Osram .

Их стоимость несколько выше, чем у китайских или отечественных аналогов, но значительно ниже по сравнению с таким конкурентами, как Philips и Vossloh-Schwabe .

У электронных балластов Osram есть целый ряд преимуществ. Они имеют аккуратную форму и скромные габариты, могут работать в температурном режиме -15…+50 °C и надежно служат в течение 100 000 часов

Среди бюджетных брендовых модулей ярко выделяются на фоне конкурентов электронные балласты Horos .

Несмотря на лояльную стоимость, эти предметы демонстрируют высокую рабочую эффективность и хороший уровень КПД, устраняют задержку при розжиге, снижают до минимума потребление энергии и повышают светоотдачу самой лампы.

С помощью этих средств можно устранить раздражающее мерцание в люминесцентных лампах и сделать осветительные приборы максимально удобными и эксплуатационно-комфортными.

Не отстает от маститых старожилов рынка и молодая, перспективно развивающаяся фирма Feron . Она предлагает пользователям продукцию европейского уровня по очень небольшой, разумной цене.

Балласты Feron сделаны аккуратно. Все детали имеют сертификаты соответствия. Внешний корпус, изготовленный из пластика, представляет собой удлиненный плоский прямоугольник. Изделие мало весит и легко монтируется в люминесцентные источники света любой конфигурации

Устройства балластного типа от Ферон предохраняют лампы от неожиданных электромеханических помех и перепадов напряжения, устраняют раздражающее глаза мерцание и помогают сэкономить более 30% электрической энергии.

Управляемый балластом от Feron люминесцент включается/выключается мгновенно. Фоновой звуковой эффект в процессе работы не наблюдается. Освещение получается мягким, равномерным и создает вокруг приятную, спокойную атмосферу.

Чем отличаются друг от друга электромагнитный и электронный балласты. Особенности каждого из модулей и специфические нюансы их использования в бытовых осветительных приборах:

Особенности работы светильников, оснащенных балластами разных типов. Какие элементы более эффективны и почему. Практические рекомендации и полезные советы из личного опыта мастера:

Чтобы правильно подобрать балласт для бытовых ламп люминесцентного типа, нужно знать, как устроен этот элемент и какую функцию выполняет. Имея такую информацию, а также разбираясь в разновидностях прибора, приобрести нужную модификацию удастся без всяких сложностей.

Стоимость модуля зависит от завода-изготовителя, но даже брендовые изделия имеют вполне лояльную цену и ущерба бюджету среднестатистического потребителя не наносят.

Есть опыт выбора и замены балласта в люминесцентной лампе? Пожалуйста, расскажите читателям, какому модулю вы отдали предпочтение, и довольны ли покупкой. Комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.

Что такое электронный балласт для люминесцентных ламп и его виды

Источники освещения, называемые люминесцентными, в отличие от снабженных нитью накала аналогов, для работы нуждаются в пусковых устройствах, называемых балластом.

Что представляет собой балласт

Балласт для ЛДС (ламп дневного света) относится к категории пускорегулирующих устройств, которые используются в качестве ограничителя тока. Необходимость в них возникает, если электрической нагрузки недостаточно для эффективного ограничения потребляемого тока.

В качестве примера можно привести обычный источник света, относящийся к категории газоразрядных. Он представляет собой устройство, у которого отрицательное сопротивление.

В зависимости от реализации, балласт может представлять собой:

обычное сопротивление ;
емкость (обладающую реактивным сопротивлением), а также дроссель;
аналоговые и цифровые схемы.

Рассмотрим варианты реализации, получившие наибольшее распространение.

Виды балласта

Наибольшее распространение получили электромагнитная и электронная реализация балласта. Расскажем подробно о каждой из них.

Электромагнитная реализация

В этом варианте работа основывается на индуктивном сопротивлении дросселя (он подключается последовательно лампе). Вторым необходимым элементом является стартер, регулирующий процесс, необходимый для «зажигания». Этот элемент представляет собой компактных размеров лампу, относящуюся к категории газоразрядных. Внутри ее колбы имеются электроды, изготовленные из биметалла (допускается один из них делать биметаллическим). Подключают стартер в параллель к лампе. Ниже показаны два варианта ПРА.

Индуктивно-емкостная (1) и индуктивная реализация (2)

Работа осуществляется по следующему принципу:

при поступлении напряжения внутри лампы стартера производится разряд, что приводит к разогреву биметаллических электродов, в следствие чего они замыкаются;
замыкание электродов стартера приводит к возрастанию рабочего тока в несколько раз, поскольку его ограничивает лишь внутренне сопротивление катушки дросселя;
в следствие повышения уровня рабочего тока лампы, разогреваются ее электроды;
стартер остывает, и его электроды из биметалла размыкаются;
размыкание цепи стартером приводит к возникновению в катушке индуктивности импульса высокого напряжения, благодаря которому происходит разряд внутри колбы источника, что приводит к его «зажиганию».

После перехода осветительного прибора в штатный режим работы, напряжение на нем и стартере будет меньше сетевого примерно в половину, что недостаточно для срабатывания последнего. То есть он будет находиться в разомкнутом состоянии и не оказывать влияние на дальнейшую работу осветительного устройства.

Такой тип балласта отличается простотой реализацией и низкой стоимостью. Но не следует забывать о том, что данный вариант пускорегулирующих устройств обладает рядом недостатков, таких как:

на «зажигание» уходит от одной до трех секунд, причем, в ходе эксплуатации это время будет неуклонно расти;
источники с электромагнитным балластом мерцают в процессе работы, что вызывает усталость глаз и может стать причиной головной боли;
расход электроэнергии у электромагнитных устройств значительно выше, чем у электронных аналогов;
в процессе работы дросселем издается характерный шум.

Эти и другие недостатки электромагнитных пусковых устройств для ЛДС привели к тому, что в настоящее время такие ПРА практически не применяются. Им на смену пришли «цифровые» и аналоговые ЭПРА.

Электронная реализация

Балласт электронного типа, по своей сути, является преобразователем напряжения, при помощи которого осуществляется питание ЛДС. Изображение такого устройства показано на картинке.

Фото электронного устройства для подключения двух ЛДС

Существует множество вариантов реализации электронных балластов. Можно представить характерную для многих устройств этого типа общую блок- схему, которая за небольшими исключениями, используется во всех ЭПРА. Ее изображение представлено на рисунке.

Блок-схема типичной реализации ЭПРА

Многие производители добавляют в устройство блок коррекции коэффициента мощности, а также схему управления яркостью.

Существует два наиболее распространенных способа запуска источников, представляющих собой ЛДС, при помощи электронной реализации балласта:

перед подачей на катоды ЛДС зажигающего потенциала их предварительно подвергают разогреванию. Благодаря высокой частоте поступающего напряжения, достигается две задачи: существенное увеличение КПД и устраняется мерцание. Заметим, что в зависимости от конструкции балласта, зажигание может быть моментальным или постепенным (то есть яркость источника будет постепенно нарастать);
комбинированный метод, он характерен тем, что в процессе «зажигания» принимает участие колебательный контур, который должен войти в резонанс до того, как в колбе ЛДС произойдет разряд. Во время резонанса происходит повышение напряжения, поступающего на катоды, а рост тока обеспечивает их подогрев.

В большинстве случаев при комбинированном методе запуска схема реализована таким образом, что нить накала катода ЛДС (после последовательного подключения через емкость) представляет собой часть контура. Когда происходит разряд в газовой среде люминесцентного источника, это приводит к изменению параметров колебательного контура. В результате он выходит из состояния резонанса. Соответственно, происходит падение напряжения до штатного режима. Пример схемы такого устройства показан на рисунке.

Схема простой электронной реализации баланса для ЛДС мощностью 18Вт

В данной схеме автогенератор построен на двух транзисторах. На ЛДС поступает питание с обмотки 1-1 (которая является повышающей у трансформатора Тр). При этом такие элементы как емкость С4 и дроссель L1 являются последовательным колебательным контуром, с резонансной частотой, отличной от генерируемой автогенератором. Подобные схемы электронного балласта широко распространены во многих бюджетных настольных светильниках.

Видео: как сделать балласт для ламп

Говоря об электронном балласте, нельзя не упомянуть про компактные ЛДС, которые рассчитаны под стандартные патроны Е27 и Е14. В таких устройствах балласт встроен в общую конструкцию.

Установленный внутри источника электронный балласт

В качестве примера реализации ниже показана схема балласта энергосберегающей ЛДС Osram мощностью 21Вт.

Схема балласта для компактной ЛДС Osram

Необходимо заметить, что в связи с особенностями конструкции, к электронным элементам таких устройств предъявляются серьезные требования. В продукции неизвестных изготовителей, может использоваться более простая элементная база, что становится частой причиной выхода компактных ЛДС из строя.

Преимущества

Электронные устройства имеют много преимуществ перед электромагнитными ПРА, перечислим основные из них: