RU2046556C1 - Method for turning incandescent bulbs on - Google Patents

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: method decreases use of electric power during preliminary heating of bulbs. Singular exponential pulse which duration is less than determined value is used for heating. Time interval from leading edge of this pulse to mains voltage supply to bulb is given. During this interval incandescent wire keeps temperature that provides limitation of starting currents. EFFECT: increased efficiency. 1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в светотехнических приборах и устройствах преимущественно постоянного тока для увеличения срока службы ламп накаливания (ЛН). The invention relates to electrical engineering and can be used in lighting devices and devices, mainly direct current to increase the life of incandescent lamps (LN).

Известен способ включения ЛН, по которому с целью уменьшения пусковых токов на ЛН подается ток предварительного подогрева, тело накала подогревается до определенной температуры, после чего на ЛН подается рабочее напряжение [1]
Этот способ имеет низкий КПД, поскольку при подогреве потери энергии на токоограничивающем элементе сравнительно велики.There is a method of turning on the LV, according to which, in order to reduce the starting currents, the preheating current is supplied to the LV, the glow body is heated to a certain temperature, after which the operating voltage is applied to the LV [1]
This method has a low efficiency, since when heated, the energy loss at the current-limiting element is relatively large.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ включения ЛН, используемый в источнике питания для ЛН, по которому для уменьшения пусковых токов в течение 5-10 периодов сетевого напряжения на ЛН подаются полуволны, т.е. колоколообразные импульсы выпрямленного напряжения ограниченной амплитуды, после чего подается рабочее напряжение сети [2]
Способ имеет низкий КПД, так как время подогрева ЛН сравнительно велико.The closest in technical essence to the claimed one is the method of switching on the LV used in the power supply for the LV, according to which, in order to reduce the starting currents for 5-10 periods of the mains voltage, half waves are fed to the LV, i.e. bell-shaped pulses of rectified voltage of limited amplitude, after which the operating voltage of the network is applied [2]
The method has a low efficiency, since the heating time of the LN is relatively long.

Изобретение направлено на повышение КПД пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). The invention is aimed at increasing the efficiency of ballasts (ballasts).

Поставленная задача решается тем, что на ЛН сначала подают импульс напряжения подогрева ограниченной амплитуды, а затем через промежуток времени, не превышающий двадцатикратного значения длительности упомянутого импульса на уровне 0,5 и отсчитываемый от переднего фронта этого импульса, подают рабочее напряжение. При этом длительность импульса напряжения подогрева на уровне 0,5 составляет величину, не меньшую длительности возрастания сопротивления тела накала при непосредственном включении от его сопротивления в холодном состоянии до половины разности сопротивлений в горячем и холодном состояниях. Как показали исследования, данное возрастание сопротивления тела накала происходит по экспоненциальному (или близкому к нему) закону, откуда следует, что для эффективного подогрева при максимальном КПД ПРА необходимо использовать импульс обратной этому закону формы, т.е. экспоненциальный, и соответствующей, не меньшей по уровню 0,5 длительностью. The problem is solved by the fact that, first, a pulse of heating voltage of limited amplitude is supplied to the LV, and then, after a period of time not exceeding twenty times the duration of the pulse at a level of 0.5 and counted from the leading edge of this pulse, the operating voltage is applied. In this case, the duration of the heating voltage pulse at the level of 0.5 is not less than the duration of the increase in the resistance of the filament body when directly switched from its resistance in the cold state to half the difference in resistance in the hot and cold states. As studies have shown, this increase in the resistance of the filament body occurs according to the exponential (or close to it) law, which implies that for effective heating at maximum efficiency of the ballast it is necessary to use a pulse inverse to this law of shape, i.e. exponential, and corresponding, not less than the level of 0.5 duration.

В известном способе предварительный подогрев ЛН осуществляется ограниченными по амплитуде колоколообразными импульсами выпрямленного напряжения сети в течение 5-10 периодов этого напряжения, т.е. подается не менее 10-20 таких импульсов. In the known method, the LH is preheated by the amplitude-limited bell-shaped pulses of the rectified network voltage for 5-10 periods of this voltage, i.e. not less than 10-20 such pulses are supplied.

Отличительными признаками является то, что в заявленном способе одиночный импульс напряжения подогрева имеет экспоненциальную форму, определенную длительность и по переднему фронту отстоит от момента подачи рабочего напряжения на интервал времени, не превышающий максимально допустимого, в течение которого тело накала еще сохраняет достаточную для ограничения пускового тока температуру. Distinctive features is that in the claimed method, a single pulse of the heating voltage has an exponential shape, a certain duration, and is on the leading edge separated from the moment of supplying the operating voltage for a time interval not exceeding the maximum allowable, during which the filament still retains enough to limit the starting current temperature.

В заявляемом способе применение ограниченного по амплитуде однократного импульса подогрева небольшой длительности позволяет снизить расход энергии на подогрев ЛН и тем самым повысить КПД ПРА. In the inventive method, the use of a limited amplitude single pulse heating of short duration allows to reduce the energy consumption for heating the LN and thereby increase the efficiency of the ballast.

На фиг.1 приведена схема испытаний ЛН 1 постоянного тока, в цепи накала которой последовательно включен резистор 2 для снятия осциллограмм падений напряжений от пусковых токов при включении; на фиг.2 и 3 приведены данные осциллограмм для ЛН постоянного тока, применяемых на железнодорожном транспорте, мощностью 40 и 4,8 Вт соответственно, причем пуск этих ЛН осуществлялся как без подогрева, так и с предварительным подогревом одиночным экспоненциальным импульсом напряжения с максимально ограниченной амплитудой, равной половине величины рабочего напряжения; на фиг.4 приведена электрическая схема устройства, реализующего данный способ. Figure 1 shows the test circuit of the DC 1 LN, in the filament circuit of which a resistor 2 is sequentially connected to take oscillograms of voltage drops from the starting currents when turned on; Figures 2 and 3 show the waveform data for direct current LVs used in railway transport with a power of 40 and 4.8 W, respectively, and these LVs were launched both without heating and with preheating with a single exponential voltage pulse with a maximum limited amplitude equal to half the magnitude of the operating voltage; figure 4 shows the electrical diagram of a device that implements this method.

Анализ осциллограмм (фиг.2 и 3) показывает, что сопротивление тела накала этих ЛН при включении без подогрева изменяется от минимального значения в холодном состоянии (R_x) до максимального в горячем состоянии (R_г) по экспоненциальному (или близкому к нему) закону, причем длительность этого изменения для данных ЛН с разной мощностью практически постоянно и составляет на уровне половины прироста сопротивления тела накала (R_г-R_x)/2 величину τ_0,5= 5-7 мс. Из осциллограмм следует, что подогрев тела накала упомянутым одиночным импульсом длительностью, примерно равной τ_0,5, отстоящим по переднему фронту от момента подачи рабочего напряжения ≈ на 150 мс более чем в два раза, снижает пусковые токи по сравнению с их значениями при пуске ЛН без подогрева.Analysis of the oscillograms (Figs. 2 and 3) shows that the resistance of the filament body of these LVs when turned on without heating changes from the minimum value in the cold state (R _x ) to the maximum in the hot state (R _g ) according to the exponential (or close to it) law and the duration of this change for these LVs with different powers is almost constant and amounts to the value of _0.5 = 5-7 ms at the level of half the increase in the resistance of the filament body (R _g -R _x ) / 2. It follows from the oscillograms that the heating of the filament body by the aforementioned single pulse with a duration of approximately equal to τ _0.5 , which is 150 times more than the front edge from the moment of supplying the operating voltage by more than two times, reduces the starting currents compared to their values when starting the LV without heating.

Данные этих исследований сведены в таблицу, где кратность пусковых токов определяется отношением их амплитуд (падений напряжений от них на сопротивлении 2) к номинальному значению рабочего тока (падения напряжения) после включения ЛН. The data of these studies are summarized in a table where the multiplicity of inrush currents is determined by the ratio of their amplitudes (voltage drops from them at resistance 2) to the nominal value of the operating current (voltage drop) after switching on the LV.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

В состав схемы (фиг.2) входит коммутирующее устройство 3 с двумя контактными группами 4,5 и 6,7 ПРА с конденсатором 8, токоограничивающим резистором 9, резистором 10 для разряда конденсатора и ЛН 1. The structure of the circuit (figure 2) includes a switching device 3 with two contact groups 4.5 and 6.7 ballasts with a capacitor 8, a current-limiting resistor 9, a resistor 10 for the discharge of the capacitor and LN 1.

При включении коммутирующего устройства 3 контакты 4, 5 замыкаются раньше, чем контакты 6, 7 примерно на 100 120 мс (ГОСТ 2.755-81), ПРА формирует с помощью элементов 8, 9 экспоненциальный импульс длительностью ≈7 мс, тело накала ЛН 1 этим импульсом подогревается и через 100-120 мс на ЛН в результате замыкания контактов 6, 7 подается рабочее напряжение, при этом амплитуда пускового тока снижается более чем в два раза по сравнению с включением ЛН без подогрева. После выключения коммутирующего устройства 3 конденсатор 8 разряжается через резистор 10, обеспечивая готовность ПРА к последующим включениям. Сопротивление 9 ввиду кратковременности протекания через него импульса тока подогрева имеет сравнительно небольшую ваттность и выбрано ≈ равным R_х ЛН, что вдвое уменьшает амплитуду пускового тока при подогреве лампы.When switching device 3 is turned on, contacts 4, 5 are closed earlier than contacts 6, 7 for approximately 100 120 ms (GOST 2.755-81), the ballasts generate an exponential pulse of ≈7 ms duration using elements 8, 9, and the filament body LN 1 with this pulse it is heated and after 100-120 ms, the operating voltage is supplied to the LV as a result of the closure of contacts 6, 7, while the amplitude of the starting current is reduced more than two times compared to turning on the LV without heating. After switching off the switching device 3, the capacitor 8 is discharged through the resistor 10, ensuring the readiness of the ballasts for subsequent switching on. Resistance 9, due to the short duration of the flow of the heating current pulse through it, has a relatively low wattage and is chosen to be equal to R _x LN, which halves the amplitude of the starting current when the lamp is heated.

Claims (1)

СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ, при котором на лампу сначала подают импульс напряжения подогрева ограниченной амплитуды, а затем через промежуток времени, не превышающий двадцатикратного значения длительности упомянутого импульса на уровне 0,5 и отсчитываемый от переднего фронта этого импульса, подают рабочее напряжение, отличающийся тем, что указанный импульс имеет экспоненциальную форму и длительность на уровне 0,5, не меньшую длительности возрастания сопротивления тела накала при непосредственном включении от его сопротивления в холодном состоянии до половины разности сопротивлений в горячем и холодном состояниях. METHOD FOR TURNING ON THE Glow lamps, in which the lamp is first supplied with a pulse of heating voltage of a limited amplitude, and then after a period of time not exceeding twenty times the duration of the pulse at a level of 0.5 and counted from the leading edge of this pulse, the operating voltage is supplied, characterized in that that the specified pulse has an exponential shape and a duration of 0.5, not less than the duration of the increase in the resistance of the filament body when directly switched on from its resistance cold to half the difference between the resistance in hot and cold conditions.

Images