til undervisning eller kommercielt brug er Kopiering samt anvendelse af prøvetryk El-Fagets Uddannelsesnævn

Transkript

1 Lysrørs faktorer For at et lysstofrør kan tænde, er der to faktorer, som skal opfyldes: 1. Varme glødetråde 2. Høj tændspænding Disse to faktorer opnås på forskellig vis, alt efter hvilken lysstofrørs-koblingsmetode, der anvendes nemlig: 1. "L" kobling 2. "F" kobling 3. "LC" kobling 4. "M" kobling 5. "RS" kobling 6. "HF" kobling 1-18

2 L kobling "L" kobling er den mest almindelige kobling for et lysstofrør til 220 V, 50 Hz, se fig. 1. Tændingen foregår på følgende måde: Når afbryder A sluttes, går der en strøm til starteren, og der bliver en spænding på 220 V over denne. Dette får glimlampen i starteren til at lyse, hvor mindst den ene elektrode består af et bimetal, som, under indflydelse af den ved udladningen i starteren dannede varme, bøjer sig mod den enden elektrode og derved kortslutter starteren. Herved stiger strømmen til ca. 1,5 gange rørets driftsstrøm, som for 36 W er 0,43 A, elektroderne bliver rødglødende og stærkt elektron-emitterende. Efter et øjebliks forløb er starteren afkølet så meget, at bimetallet går tilbage til udgangsstillingen (d.v.s. afbryder tændingskredsløbet). På dette tidspunkt optræder hele øjebliksværdien af netspændingen mellem lysstofrørets glødende elektroder. Hvis spændingen er tilstrækkelig høj, starter lysstofrøret, og strømmen vokser til en sådan værdi, at spændingsfaldet over drosselspolen bevirker, at spændingen over røret falder til ca. 106 V, som er mindre end tændspændingen for glimlampen i starteren. 2-18

3 Fig. 1: - L-kobling Den træder så først i funktion igen, når netspændingen efter afbrydelse påny tilsluttes. Den lille kondensator Cs, som er anbragt tværs over glimlampen i starteren, er på ca pf og tjener til radiostøjdæmpning. Når lysstofrøret er tændt, holdes elektroderne opvarmede dels af strømvarmen fra udladningen og dels af eftergløden på elektroderne. Dette er nødvendigt, da udladningen afbrydes, hver gang netstrømmen passerer nul, ved almindelig netspænding 100 gange pr. sekund. Er udladningen først kommet i gang, vil der altid være frie ioner nok i røret til at sikre en gentænding, når spændingen i hver halvperiode, når op på ca. 30 V øjebliksværdi. Ved starten er dette ikke tilstrækkeligt. Hvis afbrydelse i starteren sker på et uheldigt tidspunkt i halvperioden vil lysstofrøret ikke tænde, og starteren vil foretage et nyt startforsøg. Der vil være en faseforskydning på ca. 60, mellem driftspændingen U og belastningsstrømmen I 1 som det fremgår af fig. 1. Denne faseforskydning fremkommer dels af den induktive virkning fra drosselspolen og dels af en forsinkelse af strømmen i røret på grund af den elektriske udladning. 3-18

4 Driftsstrømmen er for et 36 W lysstofrør som nævnt ca. 0,43 A, og ved en netspænding på 220 V bliver det samlede forbrug P' = 0,43 C220 = 95 VA. Drosselspolens effekttab er ca. 8 W, så det samlede forbrug P er 44 W Den næsten tabsfrie stabilisering opnås altså på bekostning af en faseforskydning. 4-18

5 "F" kobling Dette har normalt ingen betydning for et enkelt armatur, men for et større belysningsanlæg vil elværkerne normalt forlange cos på mindst 0,9. Faseforskydningen i "L" koblingen kan fjernes ved at foretage en fasekompensering. Dette gøres ved at indsætte en kondensator C parallelt over "L" koblingen, som vist på fig. 2. Fig. 2: - F-kobling For et 36 W lysstofrør er det en 4:F 220 V kondensator. På et vektordiagram, fig. 3, ses, at efter fasekompenseringen er belastningsstrømmen på koblingen næsten blevet halveret. Dette betyder for et belysningsanlæg en mindre forsyningsstrøm og dermed et eventuelt mindre ledertværsnit. Den mindre forsyningsstrøm på grund af fasekompenseringen kan også udnyttes til at koble flere lysstofrør-armaturer på anlægget. 5-18

6 Fig. 3: - Vektordiagram F-kobling I c og I kan bestemmes ved en konstruktion af vektordiagrammet, idet I 1, cos n 1 og cos n er kendte størrelser. Udfra dette kan C beregnes, idet: Og spec. for f = 50 Hz: I c kan også beregnes ud fra denne formel: I kan beregnes udfra denne formel: 6-18

7 "LC" kobling I denne kobling som kan anvendes, når der er to rør i ét armatur, er der i den ene "L" kobling indsat en kondensator C i serie med koblingen, se fig. 4. Fig. 4: - LC-kobling Dette vil få den virkning, at denne kobling får en lige så stor faseforskydning til den kapacitive side som det andet rør i "L" koblingen har til den induktive side. Forbindes disse to rør så parallelt med hinanden opnås, at den resulterende faseforskydning bliver nul. Se fig. 6. Fig. 5: - Diagram LC-kobling 7-18

8 Fig. 6: - Vektordiagram LC-kobling Fordelen ved denne kobling er: 1. Ingen faseforskydning. 2. Belastningsstrømmen på armaturet bliver halveret, hvilket kan betyde dobbelt så mange armaturer på den samme forsyningsgruppe. 3. Ingen flimring, idet det ene lysstofrør vil være slukket når det andet er tændt. Glimtænder Fig. 7: - Glimtændere De tre før beskrevne lysrørskoblinger: "L" kobling "F" kobling "LC" kobling skal alle tændes med starter. Starteren består af en glimlampe, hvor glødepladerne er bimetal, der er udført således, at de bøjer mod hinanden, når de bliver varme og fra hinanden når de bliver kolde. 8-18

9 Parallelt over glimlampen sidder en støjkondensator på 5000 pf. Ved valg af starter skal man sørge for, at den passer til rørets effekt. Ved for lille valgt starter vil lysstofrøret blinke, og ved for stor valgt starter vil lysstofrøret ikke tænde. Starteren bør udskiftes, hver gang lysstofrøret udskiftes. Hurtigstarter Fig. 8: - Hurtigstartere Med hurtigstarteren opnås en blinkfri hurtig start og en meget kort blinkperiode ved et udbrændt rør. Denne starter har udover, hvad en almindelig starter består af, en bimetalsafbryder, der kan genindkobles, en diode og en NTC-modstand, se fig. 8. Starteren virker således: I startøjeblikket løber strømmen gennem dioden og bliver ændret til en DC-strøm. Dette giver en mindre reaktiv modstand i spolen og dermed en højere strøm, som så igen giver varme i glødetråden. De varme glødetråde bevirker en kraftig emission fra glødetråden og dermed en hurtig blinkfri start. Ved et udbrændt rør vil starteren forsøge genstart af røret; efter nogle forsøg på genstart er glimtænderhuset blevet så varmt, at NTC-modstanden er faldet, og en større strøm passerer bimetalkontakten, som dels varmes op af den større strøm og dels varmes op af varmen fra glimtænderen. Bimetalkontakten bliver nu så varm, at den afbryder, og røret slukker. Efter udskiftningen af lysstofrøret genindkobles starteren ved tryk på genindkoblingsknappen. Starterens levetid er 5 rør. Der findes også i handelen fuldelektroniske startere, som aldrig skal udskiftes. 9-18

10 Fordelen ved anvendelse af hurtigstarteren er: - at de giver hurtig blinkfri start, - at der kun er en kort blinktid ved et udbrændt rør, - at de nedsætter slitagen på lysstofrøret i starten, og dermed giver lysstofrøret længere levetid, S at røret tænder sikkert ned til -20 C ved anvendelse af frostsikre rør

11 "M" kobling Fig. 9: - M-kobling Denne kobling kaldes også "semi resonanskobling", fordi der over røret opstår en slags halv-resonanskreds p.g.a. serieforbindelsen af spolen og kondensatoren, se fig. 9. Dette giver tilstrækkelig høj spænding til at starte lysstofrøret, efter at glødetrådene er blevet varmet op. Dette bliver de på grund af, at spolen er "bifilar-viklet" og således har fået induktansen reduceret, hvilket jo så vil give en større strøm og dermed varme glødetråde. Men det er nødvendigt at anvende 38 mm lysstofrør med tændstrimmel. Denne tændstrimmel er forbundet via en højohmsmodtand til lysstofrørets ene pol. I startøjeblikket bliver denne tændstrimmel stærkt ioniseret, hvorved den virker som en "ledesnor" for elektronerne inde i røret i gennemslagsøjeblikket, og lysstofrøret tænder. "M" koblingen starter med det samme uden blink, og lysstofrøret blinker ikke, når det er udbrændt, det vil gløde i enderne, og glødetråden brænder så over. På grund af startmetoden uden glimtænder er denne kobling velegnet til udendørs belysning eller i kolde lokaliteter ned til -25 C. "M" koblingen produceres ikke mere, men har i vid udstrækning været brugt til udendørs belysning. Den er udgået til fordel for den elektroniske kobling, som bedre opfylder de opgaver, "M" koblinger blev anvendt til

12 "RS" kobling Fig. 10: - RS-kobling (Rapid start)denne kobling har som "M" koblingen ingen glimtænder. For at opnå varme glødetråde er den forsynet med en glødetransformer, som leverer en konstant spænding på 5 V over glødetråden, se fig. 10. Startspændingen ligger kun lidt over driftspændingen, hvorfor det er nødvendigt at anvende rør med tændstrimmel. Tændingen af røret er svagt forsinket men blinkfri, lige som den heller ikke blinker, når et rør er udbrændt. Med denne kobling er det meget vigtigt at sørge for en ren og god fatningsforbindelse p.g.a. den lave glødetrådsspænding. Ved en normal "L" kobling vil der ved en afbrydelse p.g.a. opstået oxidlag i fatningen være den fulde netspænding til at overvinde dette tynde lag, i "RS" koblingen kun 5 V. På grund af eventuelle problemer med oxidlag på fatningen egner denne kobling sig derfor ikke til udendørs belysning eller i fugtige lokaliteter. "RS" koblingen er især anvendt til lysregulering, idet der kan holdes en konstant spænding på glødetrådene ved nedregulering af lyset. En eventuel fasekompensering skal foretages på glødestrømstransformerens primær side, se fig. 10. Den regulerende fase er og skal være ukompenseret. Vær opmærksom på, at dette betyder et mindre antal lysstofrør pr. fase i forhold til en normal kompenseret installation. "RS" koblingen produceres ikke mere, men anvendes dog stadig mange steder på regulerede lysanlæg. Den er udgået til fordel for den elektroniske kobling, som bedre opfylder de opgaver "RS" koblingen anvendes til

13 Elektronisk kobling (HF-kobling)I stedet for den konventionelle lysstofrørskobling med drosselspole og starter (50 Hz) anvendes her en elektronisk kobling med en frekvens i området khz alt efter fabrikat. Herved opnås en række tekniske fordele: - ca. 10 % mere lysudbytte, - ca. 20 % mindre energiforbrug, - ca. 20 % mindre varmeudvikling, - ingen lysflimmer, - ingen frekvensstøj, - blinkfri start, - blinkfri ved udbrændt rør, - forlænget levetid af lysstofrør (mindre lumen-nedgang), - ingen faseforskydning, - velegnet til lysregulering, - mindre vægt

14 I den elektroniske forkobling omdannes lysnettet 220 V - 50Hz til en jævnspænding på ca. 300 V. Denne jævnspænding omdannes igen til en vekselspænding på ca. 150 V - 40 khz, afhængig af fabrikat. Denne spænding tilføres så røret. Fig. (11-12) viser koblingens opbygning, og fig. (13) viser lysstrømmen som en funktion af frekvensen. Fig. 11: - HF-kobling blokskema 14-18

15 Fig. 12: - HF-kobling styreelektronik Ulemper ved anvendelse af "HF" kobling HF-støj Fig. 13: - HF-kobling lysstrøm Ulemper ved anvendelse af "HF" kobling Af eventuelle ulemper bør man være opmærksom på, at der i denne kobling, såvel som i andre elektronisk styrede belastninger, opstår højere harmoniske strømme, der kan bevirke forstyrrelser på installationen. Selv om der i "HF" koblingen sidder et lavpasfilter, som skulle dæmpe denne virkning, kan den dog ikke helt fjernes. Endvidere vil der omkring lyskilden fremkomme et HF-- felt, der kan virke forstyrende på evt. infrarøde modtagere. Dette modvirkes ved afstand eller afskærmning. Og omkring ledningerne fra spole til lyskilde vil der opstå et HF felt. Dette felt har normalt ingen forstyrende indflydelse fra et lysstofarmatur, fordi HF ledningerne er korte. Men ved længere ledninger kan 15-18

16 feltet være så kraftigt, at det kan påvirke andet elektronisk udstyr. Endvidere kan der opstå så kraftigt et kapacitivt felt, at det kvæler driftspændingen. HPFI-afbryder Lækstrøm Anvend HPFI-afbrydere, der kan afbryde for pulserende jævnstrømme - fordi hvis man får en jordfejl efter ensretteren i en lampe eller forkobling, vil fejlstrømmen blive en pulserende jævnstrøm. Denne pulserende jævnstrøm vil bringe et almindeligt HFI-relæ til "mætning", så det ikke kan udløse på en forekommende veksel-fejlstrøm. Vær også opmærksom på, at der vil være en lækstrøm op til 0,5 ma pr. drosselspole. Dette skal tages med i betragtningen, når man bestemmer det maksimale antal tilladelige armaturer pr. HPFI-afbryder. Beskyttelsesleder Nul strøm HF-koblingen udføres ofte med to lysstofrør, idet der er en bedre økonomi heri. Ligeledes skal man være opmærksom på, at nogle HF-koblinger kræver et jordforbundet armatur for at opnå en perfekt start i hele temperaturområdet. Og for alle HF-koblinger gælder det, at man skal være særlig omhyggelig med montage og fremføring af HF installation. Mål nulstrømmen. I uheldigste tilfælde kan den risikere at være over 2 gange så stor som fasestrømmen. Dette kan forekomme ved et fuldstændigt jævnt fordelt 3-faset net. Anvend derfor ikke forsyningskabel med reduceret nulleder til at sådant anlæg. Husk at anvende et måleinstrument der måler sand RMS værdi, da strømmen ikke er sinusformet. HPFI-koblingen er en slitagedel, hvorfor der bør regnes med en udskiftning inden for 8 år

17 Damplampers indflydelse på forsyningsnettet Der er to ting en damplampe har indflydelse på forsyningsnettet med: A: Faseforskydning. For en spoleforkobling ligger spolestrømmen bag efter spændingen med en cos n på ca. 0,5. Dette kan rettes op med en kondensator. For en elektronisk forkobling tales om lambda ( 8) værdi, da strøm og spænding ikke er sinusformet. Denne er på 0,8-0,9 cap., hvad der ikke er noget af betydning. B: Indhold af højere harmoniske strømme. For en spoleforkobling er indholdet af overharmoniske strømme sjældent på over 30 %, hvilket ikke har nogen betydning. For en elektronisk forkobling forholder det sig tit noget anderledes. Her kan der for nogle koblinger opstå et indhold på over 70 %. Dette betyder, at der på en 3-faset lysgruppe kan opstå en strøm i nullen på over 2 gange fasestrømmen. Dette er noget, man helt afgjort skal tage højde for ved projektering af et nyt anlæg, enten ved at underbelaste gruppen eller ved at forstærke nullederen

18 18-18