Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:30
сб 10:00-17:00
ул. Енисейская, 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
Термопара - небольшой датчик температуры, используется для измерения температуры неоновой трубки во время бомбардирования [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Холодная погода и ток короткого замыкания в трансформаторах для неона

Неоновые трансформаторы предназначены для того, чтобы обеспечить достаточное напряжение для первоначального зажигания ламп, а затем стабилизировать ток, протекающий через лампы во время их работы.

Технически это осуществляется при помощи магнитных шунтов, встроенных в сердечник трансформатора, и рассеивающих часть электромагнитной энергии, произведенной первичной катушкой и протекающей по металлическому сердечнику. В результате, в тех участках сердечника, на которые намотаны вторичные обмотки, интенсивность магнитного потока значительно слабее, соответственно и интенсивность тока в этих обмотках значительно ниже.

В неоновой индустрии существует 2 традиции в ограничении вторичного тока:

  • Западноевропейский, где ток короткого замыкания выше рабочего тока на 30%-40%
  • Американский и Азиатский, где ток короткого замыкания выше рабочего тока на 20%.

В дальнейшем мы будем называть их "Европейский" и "Американский".

Из-за более высокого тока короткого замыкания, трансформаторы европейского стиля более мощные, но при этом, рабочий ток больше изменяется при разных нагрузках (разной длине ламп).

Тепло, производимое европейским и американским типом трансформаторов, при правильной нагрузке, примерно одинаковое, т.к., ток, текущий в медной проволоке обмоток одинаков, но при этом европейский тип более продуктивен, поскольку он доставляет больше энергии содержащейся в одинаковом количестве тепла.

Это является положительной стороной европейского типа, который более экономичен, поскольку он позволяет нагружать на себя больше ламп при меньшем расходе энергии.

Отрицательной стороной европейского типа является то, что при этом типе требуется более широкий ряд трансформаторов, отвечающий разным нагрузкам и более аккуратный и профессиональный контроль при расчете нагрузки.

На графике вы можете видеть, что разница между напряжениями при токе короткого замыкания и при рабочем токе больше в американском типе трансформатора. Этот факт понижает риск мигания ламп с чистым неоном при недостаточном вторичном напряжении: при 20 мА у американского типа рабочее напряжение на 700 В выше, чем у европейского (что, примерно, соответствует 1 метру трубки с чистым неоном, д. 15 мм)

Из этого мы можем сделать вывод, что из-за большей разницы в напряжениях при рабочем токе и токе короткого замыкания американский тип трансформатора является более предпочтительным в следующих ситуациях:

  • Для ламп с чистым неоном при нестабильном первичном напряжении: использование Американского типа позволит избежать мигания.
  • Для ламп с чистым неоном в случаях, когда лампы изготовлены неаккуратно и непрофессионально. В таких случаях могут возникать довольно непредсказуемые вариации в нагрузке и трансформаторы американского типа здесь более подходящие, из-за их более высокой стабильности в токе.
  • Для ламп с чистым неоном в случаях когда трансформаторы помещены в защитный кожух с низкой циркуляцией воздуха. В этом случае, для того чтобы снизить выделяющееся тепло, рекомендуется поддерживать вторичный ток ниже чем номинальный, и следовательно рабочее напряжение выше. Более высокое напряжение при токе короткого замыкания понизит риск мигания.

Последний пример описывает типичную ситуацию в США, где действуют стандарты. Согласно этим стандартам трансформаторы не следует устанавливать вне помещения без дополнительной защиты.

С другой стороны, согласно европейским правилам, трансформаторы должны быть созданы таким образом, чтобы их можно было устанавливать вне помещений без всякой дополнительной защиты (и я уверен, что для устройства, которое выделяет довольно много тепла, это решение является более корректным).

Из всего вышесказанного мы можем сделать общий вывод, что трансформаторы европейского типа являются предпочтительными, потому что они обладают более высокой эффективностью во всех ситуациях за исключением тех, которые мы описали, и уже почти столетний опыт европейской традиции использования таких трансформаторов доказывает это.

При использовании ламп с редким газом и парами ртути, ситуация обладает другой спецификой, поскольку наличие паров ртути позволит избежать любого мигания и обеспечит необходимую гибкость даже в случае значительного снижения напряжения из сети. Каждый, кто работал с неоном, знает, что понижая входящее напряжение в трансформаторах, можно снизить яркость аргонно-ртутных ламп до очень низкого уровня. Это доказывает, что любое возможное снижение входящего напряжения не является причиной мигания или других эффектов подобного рода. (Мы не можем добиться снижения яркости в лампах с чистым неоном когда источниками питания являются традиционные электро-магнитные трансформаторы, но это очень просто сделать при использовании высокочастотных электронных конверторах).

По поводу холодной погоды

Многие производители неоновых вывесок поднимают вопрос по поводу как правильно нагружать трансформаторы с учетом холодных температур.

Этот вопрос не имеет смысла при использовании ламп с чистым неоном: единственный эффект низкой температуры в данном случае это некоторое снижение давления газа которое практически не влияет на рабочее напряжение в лампах и наоборот имеет положительный эффект в виде снижения напряжения зажигания.

Опасения могут быть только в случаях использования ламп со ртутью: этот металл имеет свойство конденсироваться при низкой температуре. Можно представить, что испарение ртути будет таким низким, что это снизит напряжение зажигания до того уровня, что лампа не сможет зажечься или начнет мигать.

Мы произвели следующие опыты, чтобы посмотреть имеют ли эти опасения место быть на практике.

Первый опыт:

Мы установили трансформатор с правильной нагрузкой на аргонно-ртутной лампе диаметром 18 мм при - 40°С, который работал в течении 24 часов. Трансформатор (10000/50) был подсоединен к питающей линии через ЛАТР и выключатель. Используя ЛАТР, мы начали опыт, установив первичное напряжение 170 В, и затем включили цепь. Лампы зажглись практически без задержки. Яркость свечения была очень низкой, и рабочий ток был 21,5 мА. Затем мы постепенно поднимали первичное напряжение до корректной величины 230 В, и при этом напряжении ток равнялся 50,5 мА, очень близко к номинальному значению 50 мА.

Ниже вы можете видеть результаты измерений:
Используемый трансформатор 10000/50 модель PLUS тестировался в течении 24 часов при -40 С
Используемые лампы: Аргон с ртутью, диаметр 18 мм: 9 прямых ламп по 1 п.м. и 2 U-образные лампы по 3 п.м. ( = 20,5 электрических метра)
Первое значение напряжения зажигания 170 V

Первичное напряжение (V): 170 190 200 210 220 230
Вторичный ток (mA): 21,5 31,7 37 41 46,5 50,5
Вторичное напряжение (V): 6248 5930 5760 5625 5490 5380

Второй опыт:

Мы установили трансформатор (10000/50) при корректной нагрузке с лампой, закачанной смесью 60% Аргон/40% Неон с ртутью, диаметром 15мм, который тестировался в течении 24 часов при -40°С. Трансформаторы одного типа могут иметь небольшую разницу во вторичном токе из-за некоторых допусков физических свойств материалов, из которых сделан трансформатор. В среднем вторичный ток в трансформаторах европейского типа варьируется от 50 мА до тока к.з. 66,5 мА. Мы выбрали трансформатор с током к.з 65 мА.

Этот трансформатор был подсоединен к сети через ЛАТР и выключатель. Используя ЛАТР, мы установили первичное напряжение 150 В и затем включили цепь. Лампы зажглись практически без задержки. Яркость свечения была очень низкой, и рабочий ток был 14 мА. Затем мы постепенно поднимали первичное напряжение до корректной величины 230 В, и при этом напряжении ток равнялся 48 мА.

Ниже вы можете видеть результаты измерений:
Используемый трансформатор 10000/50 модель PLUS тестировался в течении 24 часов при -40 С
Используемые лампы: Аргон с ртутью, диаметр 15 мм: 11 прямых ламп по 1 п.м ( =15,5 электрических метра)
Первое значение напряжения зажигания 150 V

Первичное напряжение (V): 150 170 180 200 210 220 230
Вторичный ток (mA): 14 18 26 36 39 43 48

Комментарии

При низкой температуре количество паров ртути намного меньше, чем при нормальных условиях, но их все равно достаточно для напряжение необходимого для зажигания лампы, и также сопротивление в лампе остается очень близким к нормальному. Дополнительного напряжения, которое вырабатывает неоновый трансформатор всегда достаточно для зажигания в лампе.

При низкой температуре ток течет не только по атомам ртути, но частично и по атомам аргона. Этот факт повышает сопротивление в лампе очень мало, и фактически не влияет на напряжение необходимое для зажигания. Когда трубка нагревается, ток течет только по атомам ртути. Это существенно повышает яркость свечения лампы.

Почему ртутные лампы питаемые электромагнитным трансформатором могут терять яркость?

В отличие от неоновых ламп, ртутные лампы могут легко терять яркость свечения даже когда источником питания является электромагнитный трансформатор. Интересно посмотреть, что при этом происходит.

Мы подсоединили трансформатор 10000/50 европейского типа при правильной нагрузке ртутно - аргоновых ламп д. 15 мм через измеритель высокого напряжения и, понижая ЛАТРом входящее напряжение, смотрели развертки на осциллографе. Вот результат:

Как вы можете видеть, понижая входящее напряжение, и как следствие, вторичное напряжение открытой цепи, время зажигания ламп задерживается на половину волны. Если мы снижаем входящее напряжение примерно вполовину, вторичное напряжение открытой цепи тоже снижается примерно на 50%, т.е., около 5000В. В этой ситуации форма волны близка к синусоидальной. Разница между эффективным (действующим) напряжением при условиях открытой цепи и рабочим эффективным напряжением очень незначительна. Причина этого в том, что напряжение ионизации атомов ртути очень низка по сравнению с напряжением ионизации атомов неона или аргона.

Заключение:

В лампах содержащих пары ртути, сопротивление повышается незначительно в условиях низких температур. Напряжение, необходимое для зажигания, также увеличивается не существенно. Таким образом, беспокойство по поводу того, что лампы при низких температурах не зажигаются, не нашло никакого подтверждения.

В лампах с чистым неоном давление газа будет понижено, следовательно, будет немного снижаться, но не повышаться напряжение зажигания.

При низких температурах трансформаторы следует нагружать также, как и при нормальных условиях.

Низкие температуры не могут причиной для выбора между американским типом трансформатора 1,2 и европейским типом 1,3

Бруно Таккони

Президент компании "Tecnolux" (Италия)