Электромагнитный пускорегулирующий аппарат

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат ЭПРА предназначен для обеспечения работоспособности ртутных ламп высокого давления типа ДРЛ, устанавливаемых в светильниках производственных помещений в светильниках уличного освещения.

Технический результат полезной модели достигается за счет реализации специально разработанной автотрансформаторной комбинированной схемы электропитания лампы.

Для осуществления работы схемы изготовлен специальный трансформатор-дроссель, а также подобраны параметры всех остальных элементов схемы, совокупность взаимодействия работы которых, позволило осуществить надежную работоспособность схемы в целом при коэффициенте мощности Cos Y=0,99.

Трансформатор-дроссель имеет две обмотки: рабочую W₁ и вспомогательную W₂ . Вспомогательная обмотка W₂ расчитана, при нормальной работе ЭПРА, на рабочее напряжение 150в, которое обеспечивает работоспособность лампы при включении электропитания на ЭПРА, а также при колебаниях питающего напряжения и даже при понижении питающего напряжения до 180в.

В существующих ПРА перегревается магнитопровод, на что затрачивается большая часть электроэнергии. В электросхеме ЭПРА такого перегрева не происходит, так как трансформатор-дроссель имеет две обмотки: рабочую W₁ и вспомогательную W ₂.

При работе электросхемы ЭПРА в рабочей обмотке W₁ наводится ЭДС₁ , а во вспомогательной обмотке W₂ наводится противо ЭДС₂ и при их взаимодействии в соответствии с правилом Ленца перенасыщения магнитопровода магнитным потоком, а следовательно и перегрева не происходит.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат имеет следующие параметры:

напряжение питания электросети 220в;

потребляемый ток из электросети 1,275A;

коэффициент мощности Cos Y 0,99;

выходное напряжение на лампу 131 в;

выходной ток на лампу 1,950А. Электросхема ЭПРА состоит из следующих элементов:

1. Трансформатора-дросселя, собранного на Ш - образном магнито-проводе сечением 18 см.

2. Четырех конденсаторов МБГО: 1шт.-25MKФ, 1б0в;

2шт. - 10мкФ,160в; 1шт. - 2мкФ, 400в.

3. Баластного резистора 40ом, 25 вт.

4. Реле тока.

1. ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) предназначен для обеспечения работоспособности ртутных ламп типа ДРЛ, применяемых в светильниках уличного освещения, а также в светильниках производственных помещений и в другой аппаратуре.

Технические и экономические параметры разрядных ламп, установленных в светильниках и в других установках, существенно зависят от электрических параметров пускорегулирующих аппаратов, без которых не могут работать практически все разрядные лампы. Почти все ртутные лампы работают в комплекте с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ПРА). Известные ПРА, выпускаемые в настоящее время по ГОСТ 16.809.88, имеют низкий коэффициент мощности Cos Y. Светильники, оснащенные ртутными лампами типа ДРЛ, работающие с существующими ПРА имеют при работе:

1. Низкий коэффициент мощности CosY, а следовательно большие потери электроэнергии.

2. Повышенную температуру магнитопровода до 70С и даже выше (см. ГОСТ 16.809.88 методы испытания), которая возникает вследствии перенасыщения магнитопровода магнитным потоком.

3. Повышение температуры магнитопровода до 70С и выше производит нагрев обмоточного провода, что приводит к разрушению изоляции провода.

4. Повышение температуры магнитопровода до 70С и выше ослабляет магнитопроводимость магнитопровода, что приводит к ухудшению работоспособности ПРА, так например:

Для ртутных ламп ДРЛ-250 выпускаются аппараты пускорегулирующие:

250 - Н37 - 001 VI ТУ 16535 - 503. U = 220в; У=2,15A 0,1; CosY= 0,53. Другие пускорегулирующие аппараты имеют следующие характеристики: 1И - 250; ДНА ТУ 6Н, 001 УХЛ2 ТУ 3451 - 005 - 0501 4352 - 95; U = 220в; У = 3,1A; Cos Y = 0,32; t W = 120 С; t = 75; 01 - 99. 1И - 250; ДНА; Т - 40, 001 УХЛ2 НППН - 675 - 841; 001 ТУ; U = 220в; У = 1,8A; Cos Y= 0,4; 50гц t =70; 1ДБИ - 250 ДРЛ/220 - В - 033; У=2.15А; Cos Y=0,53.

Номинальные параметры светильника с ртутной лампой ДРЛ - 250 и соответсвующим ПРА выпускающегося по ГОСТ 16.809.88 составляют: Исети=220в; Усети=2,15А; CosY=0,53; 50гц

1. Полная потребляемая мощность светильником Sп=U×У=220в×2,15А= 473ВА

2. Потребляемая активная полезная мощность светильника Р=Sп×Cos Y=473ВА×0,53=250,7вт

3. Реактивная составляющая мощность светильника

Номинальные параметры лампы ДРЛ -250.

Р=250вт up=130B У=2,13А

Известно, что если Cos Y электроустановки равен 0,5, то она в два раза больше потребляет ток от источника питания, чем, например, электропечь сопротивления той же мощности. Потери мощности на нагрев проводов линии пропорциональны квадрату тока.

Р=У×R

Поэтому при CosY=0,5 электроустановки, потери электроэнергии в линии электропередач, по которой передается электроэнергия потребителям, больше в 4 раза, чем при Cos Y=1.

Таким образом, общие потери электроэнергии выше указанных светильников при их работе от сети напряжением 220в будут составлять около 50%.

Поэтому, выпускаемые в настоящее время пускорегулирующие аппараты по ГОСТ 16.809.88 и имеющие низкий коэффициент мощности

Cos Y требуют наличия повышенной установочной мощности питающих установок - трансформаторов.

По разработанной электросхеме полезной модели изготовлен электромагнитный пускорегулирующий аппарат для ртутной лампы ДРЛ-250 со следующими параметрами:

Uceти = 220в; Усети = 1,275А; Cos Y = 0,99 50 гц

Цвыходное на лампу = 131в, Увых = 1,950А

Потребляемая мощность светильником из сети:

Р = 220×1,275×0,99 = 277,7вт Потребляемая мощность лампой:

Р = 131×1,950×0,99 = 252,9вт

Задачей заявленной полезной модели является повышение экономической эффективности, которая выражается в экономии электрической энергии за счет сокращения безвозвратных электрических потерь, а также улучшения работоспособности электромагнитных пускорегулирующих аппаратов.

Технический результат полезной модели достигается:

1. За счет реализации автотрансформаторной, комбинированной схемы электропитания лампы. Для осуществления работы схемы изготовлен специальный трансформатор-дроссель, а также подобраны параметры всех остальных элементов схемы, совокупность взаимодействия работы которых позволило осуществить надежную работоспособность схемы в целом при коэффициенте мощности Cos Y=0,99.

2. Трансформатор-дроссель имеет две обмотки рабочую W1 и вспомогательную W2. Вспомогательная обмотка W2 расчитана, при нормальной работе, на рабочее напряжение 150в, которое обеспечивает работоспособность лампы при включении питания на ПРА, а также при колебаниях питающего напряжения, и даже при понижении питающего напряжения до 180в.

3. В существующих ПРА перегревается магнито-провод, на что затрачивается большая часть электроэнергии. В предлагаемой электроэхеме ПРА такого перегрева магнито-провода не происходит, так как трансформатор-дроссель имеет две обмотки, рабочую W2 и вспомогательную W2. При работе электросхемы в рабочей обмотке Wl наводится ЭДС1, в во вспомогательной обмотке W2 наводится противо ЭДС2 и при их взаимодействии в соответствии с правилом Ленца перенасыщения магнито-провода магнитным потоком, а следовательно и перегрева не происходит.

Разработанная электросхема позволяет изготовлять электромагнитные пускорегулирующие аппараты для ртутных ламп: ДРЛ-125; ДРЛ-250; ДРЛ-400 и другие на питающее напряжение 220В.

Существенный признак полезной модели, влияющий на достижение высокоэффективного экономического результата является включение лампы ДРЛ-250 по автотрансформаторной электросхеме питания, которая обуславливается наличием комбинированного соединения обмоток трансформатора Wl и W2 через фазосдвигающую емкость С4 и при их совокупном взаимодействии с элементами схемы C1-С3 обеспечивает надежную работоспособность электросхемы электромагнитного пускорегулирующего аппарата в целом.

Работа электросхемы осуществляется следующим образом. В момент включения схемы ПРА в электросеть 220в холостой ток трансформатора проходит по контуру схемы R1 - С3 - обмотку W2-С4 и обмотку Wl, выделяемое напряжение на элементах R1 - С3 - W2 - С4 - обеспечивает зажигание лампы, так как лампа подключена параллельно этим элементам. В момент зажигания лампы рабочий ток проходит через лампу и рабочую обмотку трансформатора W1, что обеспечивает работоспособность лампы.

Совокупность взаимодействия элементов электросхемы R1 - С3 - W2 - С4 - W1 при работе ПРА надежно обеспечивает работоспособность электросхемы, как при нормальном напряжении 220в, так и при

колебаниях питающего напряжения, особенно при понижении напряжения до 180в.

Емкость C1, подключаемая контактами реле тока, обеспечивает компенсацию фазового сдвига тока индуктивной нагрузкой, т.е. обеспечивает работу электросхемы ПРА с коэффициентом мощности Cos Y=0,99.

Резистор R1 предохраняет лампу от мгновенного повышенного амплитудного тока, возникающего в момент включения или выключения питающего напряжения.

Изготовленный электромагнитный пускорегулирующий аппарат опробован в работе и состоит из следующих элементов:

1. Трансформатора-дросселя, собранного на Ш - образном магнитопроводе сечением 18 см² .

2. Четырех конденсаторов: 1шт.-25мкФ, 160в; 2 шт.- 10мкФ, 160в; 1 шт.- 2мкФ,400в.

3. Баластного резистора 40ом, 25вт.

4. Реле тока.

Трансформатор-дроссель имеет две обмотки: рабочую W1 и вспомогательную W2, которые соединены через фазосдвизающую емкость С4.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) для светильников с разрядными лампами, содержащий трансформатор-дроссель с обмотками W1 и W2, четыре конденсатора-емкости С1, С2, С3, С4, баластный резистор R, реле тока, отличающийся тем, что электропитание лампы обеспечивается по двум раздельным электрическим цепям схемы, где основное рабочее питание подключается по последовательной цепи лампы и рабочей обмотки трансформатора W1, а дополнительное повышенное питание напряжением 150в, снимаемым с вспомогательной вторичной обмотки трансформатора W2, подключается к лампе по параллельной электрической цепи схемы, обмотки трансформатора W1 и W2 соединены между собой через фазосдвигающие емкости С3 и С4 по согласованной схеме, емкости С1 и С2, подключаемые контактами реле в контур схемы рабочей обмотки W1, обеспечивают компенсацию индуктивной части нагрузки.