Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:00
сб 10:00-17:00
Ярославское ш., д.146, к.1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Металлический стакан электрода - металлический цилиндр внутри стеклянного корпуса электрода. Источник возникновения потока электронов и установления тлеющего разряда в неоновой трубке [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Проблемы конвертеров

ВИКТОР МАРКОВ,
канд. техн. наук,
технолог неонового производства

Интерес специалистов неонового производства к электронным трансформаторам (конвертерам) неуклонно растет. Но, несмотря на очевидные преимущества (малые габариты, экономичное энергопотребление и многое другое), практическое их использование сдерживается рядом трудностей, возникающих в период эксплуатации рекламных конструкций.

Чтобы разобраться в проблемах, возникающих при использовании электронных трансформаторов, рас­смотрим влияние конструктивных и схемотехничес­ких особенностей конвертеров на параметры неоно­вых ламп и на процессы, происходящие в газовом разряде, которые могут привести к образованию де­фектов в готовых рекламных установках.

Преимущества применения

В отличие от традиционных сетевых (50 Гц) электро­магнитных трансформаторов в конвертерах применя­ется принцип преобразования сетевого напряжения в напряжение повышенной частоты (20 - 50кГц) с помо­щью ключевого каскада. Использование повышенной частоты позволяет резко снизить габаритные размеры магнитопроводов, поэтому массогабаритные характе­ристики таких устройств существенно меньше элект­ромагнитных.

Второе преимущество электронного трансформа­тора - его экономичность. Физическая причина более низкого энергопотребления кроется в уменьшении индуктивной составляющей тока (снижение индук­тивных потерь), что связано не только с уменьшением габаритных размеров магнитопроводов, но и с изме­нением формы напряжения на неоновой лампе, кото­рая приближается к синусоидальной.

Третье преимущество обусловлено простотой уп­равления внутренними параметрами электронной схемы, что позволяет легко встраивать различные до­полнительные устройства, такие как:

  • схемы защиты от холостого хода и короткого замы­кания, что делает эксплуатацию неоновой установ­ки электро- и пожаробезопасной;
  • схема управления выходным током (диммер);
  • схемы управления световым потоком (импульсное включение, плавное зажигание положительного столба газового разряда и т.д.).

Еще одним достоинством электронных трансфор­маторов является их благотворное влияние на работу неоновых ламп, связанное с особенностями поведе­ния газового разряда на повышенных промышленных частотах.

Во-первых, повышенная частота увеличивает ско­рость распространения так называемого стриммерно-го разряда, который имеет место в момент зажигания лампы. Поэтому лампы на повышенной частоте зажигаются быстрее, причем напряжение зажигания мало отличается от напряжения горения лампы.

Во-вторых, электрические параметры ламп (на­пряжение горения, катодное падение напряжения, градиент электрического поля, динамическое сопро­тивление) отличаются (в сторону уменьшения) от со­ответствующих характеристик, полученных при экс­плуатации на сетевом напряжении.

В-третьих, с ростом частоты увеличивается яр­кость и срок службы люминофорного покрытия.

Совокупность перечисленных эффектов позволя­ет, по крайней мере теоретически, повысить нагру­зочную способность трансформаторов и срок службы ламп.

Проблемы использования

Сложности, возникающие при применении элект­ронных трансформаторов, обусловлены прежде все­го неравномерностью распределения яркости ламп в световой линии и возникновением темных пятен на поверхности люминофора.

Чаще всего неравномерное распределение яр­кости связывают с неудачным выбором электрон­ного трансформатора и неправильным монтажом. Это верно. Однако возникает вопрос о том, верны ли сами правила, насколько глубоко они отражают своеобразие физических процессов, протекающих в газосветных лампах и электрическом контуре, ко­торый включает лампы, трансформатор и элементы конструкции рекламной установки. Кроме того, эти физические процессы самым существенным образом зависят от атмосферных показателей (температура, влажность, осадки), а также параметров сетевого напряжения (изменение номинала напряжения, уро­вень помех и т.д.). Что касается эксплуатационных характеристик трансформаторов, то они, в извест­ном смысле, унифицированы, поэтому их влияние на работу установки мало зависит от модели конверте­ра, за исключением некоторых особых случаев, таких как наличие постоянной составляющей в выходном напряжении.

Влияние характеристик конвертеров на работу ламп

Рассмотрим более подробно те особенности электрон­ных трансформаторов, которые существенным образом влияют на безотказность работы световой уста­новки. Под безотказностью будем понимать не только явные отказы, к примеру, выход из строя трансфор­маторов, но и параметрические, такие как снижение яркости свечения отдельных ламп в световой линии, образование темных пятен на люминофоре, частич­ная потеря яркости отдельными лампами, образова­ние слоистого разряда.

Ниже будет показано, что параметрические (мед­ленно развивающиеся во времени) отказы обус­ловлены: работой конвертеров, выполнением норм их эксплуатации, а также соблюдением технологии монтажа.

Вопросы номенклатуры выпускаемых в мире элек­тронных трансформаторов мы рассматривать не ста­нем, поскольку этому посвящено большое количество литературы1 и множество публикаций в интернете (на сайтах производителей и дилеров приборов). Опи­раясь на эти данные, попробуем вычленить те общие особенности конвертеров, позволяющие объяснить эксплуатационные эффекты, с которыми приходится чаще всего сталкиваться на практике.

Итак, главная особенность электронного транс­форматора - повышенная частота выходного (высо­ковольтного) напряжения, которая лежит в диапазо­не 18-40 кГц. Хорошо известно, что с ростом частоты снижаются габариты электронного устройства и рас­тут токи утечки по монтажным емкостям, а также уровень излучения проводов (антенный эффект). К примеру, амплитуда токов утечки прямо пропор­циональна амплитуде напряжения и частоте (Icm = ωCUcm). Поэтому желательно использовать транс­форматоры с минимальными значениями частоты из указанного диапазона. Правда, выполнить данную ре­комендацию весьма затруднительно, поскольку этот параметр фирмами-изготовителями не указывается. Некоторые специалисты предлагают косвенно судить о нем по габаритным размерам самих трансформато­ров, что не лишено здравого смысла.

Вторая важнейшая особенность конвертеров за­ключается в том, что в отличие от обычных транс­форматоров здесь симметричность формы выходного напряжения вовсе не гарантирована. В основе этого лежит сам принцип построения преобразователя (транзисторного инвертора). Несимметричность вы-ходного напряжения может быть одной из причин миграции ртути в газосветной лампе, вследствие чего наблюдается неравномерность свечения газового раз­ряда: Неудивительно, что разработчики электронных трансформаторов уделяют этому вопросу самое при­стальное внимание. Снизить несимметричность мож­но либо подбором электронных компонентов, либо схемотехнически, либо отбраковкой готовых изделий. Что в любом случае влечет за собой повышение стои­мости продукции. Поэтому ожидать от дешевых пред­ставителей данного класса трансформаторов хорошей симметрии выходного напряжения не приходится. Кстати, в технической документации, предоставляе­мой фирмами-изготовителями, информация о несим­метричности не прилагается, хотя практически всегда даются указания на отсутствие миграции ртути.

Встает вопрос: кому верить - экспериментальным исследованиям и практике эксплуатации или заявле­ниям фирм-изготовителей. Будем исходить из пред­положения, что разработчики наиболее известных фирм прикладывают максимум усилий для снижения несимметричности. И тогда непостоянство симмет­ричности формы выходного напряжения - естествен­ный статистический разброс данной характеристики. Поэтому замена трансформатора на аналогичный в конкретных световых установках часто позволяет решить проблему миграции ртути. Трансформаторы с большим значением несимметричности выходно­го напряжения (с постоянной составляющей) могут быть успешно использованы для ламп, заполненных неоном, что снижает опасность возникновения слоис­того разряда (страт).

Третья особенность работы электронных транс­форматоров связана со скачками сетевого напряже­ния. Специалисты указывают, что 80% выходов из строя конвертеров происходит именно по этой при­чине. Для повышения работоспособности приходится вводить сетевые фильтры и конденсаторы, вследствие чего возникают искажения при работе трансформато­ров в динамическом режиме.

Проявляются они в форме "случайных" наруше­ний программного цикла.

Четвертая особенность конвертеров обусловлена ложными срабатываниями схем защиты. Замечено, что ложные срабатывания чаще всего связаны с из­менением погодных условий, которые могут сущес­твенно увеличить токи утечки во внешнем контуре. В результате конвертер переходит в режим перегруз­ки, что и приводит к его несанкционированному от­ключению.

Есть еще одна особенность, которая сказывается на работоспособности самого трансформатора. Речь идет о влиянии климатических условий, а если конк­ретнее - о перегреве и влагопоглощении. Чаще всего корпуса конвертеров пластмассовые. Эти материалы традиционно плохо проводят тепло и набухают в ус-ловиях повышенной влажности и прямых осадков, что создает дополнительные трудности с их разме­щением в световой установке. В открытом состоянии на улице электронные трансформаторы подвергаются воздействию влаги, что недопустимо, а их размеще­ние внутри световых коробов и букв, а также в вит­ринах может привести к перегреву и выходу из строя транзисторного каскада (инвертора), особенно при отсутствии конвективных потоков. Поэтому конс­трукцию световой установки необходимо тщательно продумывать, чтобы оптимальным образом соблюсти все требования.

Наиболее неоднозначным является вопрос о нагру­зочной способности (максимальной нагрузке) транс­форматоров. С одной стороны, проблем нет. Таблицы расчета оптимальной нагрузки существуют и отраже­ны в технической документации. Смущает, однако, то обстоятельство, что они сильно отличаются друг от друга даже при одинаковых выходных параметрах конвертеров. Кроме того, в некоторых случаях реко­мендуется снижать реальные нагрузки на 20-25% по отношению к табличным. Это говорит о недостаточ­но четко разработанных критериях оптимальности и значительной зависимости выходных параметров от стандартов сетевого напряжения. На самом деле вер­хний предел нагрузки должен зависеть от состояния световой линии в конкретных условиях, что не имеет отношения к конструктивному исполнению самого конвертера.

Заключение

Несмотря на ряд уникальных преимуществ, конвер­терная технология содержит в себе потенциальные угрозы нормальной работе ламп, которые связаны прежде всего с повышенной частотой и возможной несимметричностью выходного напряжения.

Повышенная частота приводит к увеличению ан­тенного эффекта и токов утечки на металлические части световой установки, поэтому работу конвер­тера уже невозможно описать в терминах "источник питания - нагрузка".

Несимметричность выходного напряжения может вызвать миграцию ртути, что и является одной из причин возникновения световой неоднородности в лампах.

В следующей статье - "Особенности конвертеров" будут рассматриваться процессы, протекающие в неоновой лампе и электри­ческом контуре, и меры, направленные на стабилиза­цию работы световых установок с их применением.