Подключение к сети ламп ДНаТ и ДРЛ

Первыми электрическими источниками света, появившимися в конце XIX века, были газоразрядные лампы. Дуга в них горела на открытом воздухе, в котором присутствует кислород. Поэтому время их работы было небольшим, всего несколько часов, а свечение неустойчивым.

Однако идея эта оказалась очень продуктивной, ведь КПД газоразрядных ламп в пять-шесть раз выше, чем ламп накаливания. Поэтому в середине прошлого века, после достижения необходимого технологического уровня, сначала появились газоразрядные лампы низкого давления, а потом и высокого.

Средой распространения электрического разряда в них является инертный газ, обычно аргон. А для увеличения ее электрической проницаемости к нему добавляют соли металлов – ртути или натрия.

Дуговые лампы высокого давления

Повышение давления среды, в которой распространяется электрический заряд и возникает светящаяся дуга, позволяет получить более интенсивный световой поток, затратив на это меньшую энергию. Для примера: светоотдача натриевых ламп низкого давления не превышает 100 люмен на ватт, а у ламп высокого давления это значение более 200 люмен на ватт. Поэтому их используют для наружного освещения или в помещениях большой площади – теплицах, ангарах, производственных цехах.

Принципиальное устройство ртутных и натриевых дуговых ламп высокого давления имеет много схожих черт, но есть и различия, из-за которых схема подключения натриевой лампы иная, чем у ртутной. И они не взаимозаменяемы. Отличить эти осветительные приборы друг от друга можно как по обозначению, так и внешне. ДРЛ – дуговая ртутная лампа, ДНаТ – дуговая натриевая трубчатая. А внешние отличия станут вам понятны из разбора их устройства. Итак, они состоят из следующих элементов:

• Газовой горелки.
• Набора электродов.
• Внешней колбы.
• Цоколя.

Газовая горелка

В обоих случаях она выполняется в виде трубки из жаропрочного кварцевого стекла. Но у ДРЛ ее размеры больше, чем у ДНаТ. Из-за высокой химической активности натрия в состав стекла горелки вводят алюминиевые квасцы – Al₂O₃. Внутрь горелки закачан инертный газ – аргон – под давлением 100-150 кПа. А также находится ртуть или натриевая амальгама (сплав Na и Hg).

Набор электродов

У ламп ДРЛ их четыре: два основных и два поджигающих. Пары расположены на противоположных концах колбы и подключены к разным полюсам питающей линии. А у ДНаТ электродов только два. Это и обуславливает различия в способе запуска и построении схемы подключения ламп.

У ртутных источников света дуга загорается от малой искры, возникающей между противоположными по знаку электродами. А натриевым требуется поджигающий импульс. Причем у ДРЛ первых выпусков (до середины 60-х годов прошлого века) было два электрода и применялся такой же принцип включения, но впоследствии от него отказались.

Внешняя колба

Это основной визуальный отличительный признак ламп. Внутри колбы вакуум, который обеспечивает химическую и термическую устойчивость стекла горелки. Но у ДРЛ она белого или матового цвета, а колба ДНаТ прозрачная.

На внутреннюю поверхность колбы ртутной лампы нанесен слой люминофора. Дело в том, что горение паров ртути вызывает мертвенно-зеленое или синее свечение, чрезвычайно искажающего восприятие действительности глазом человека. Люминофор сдвигает его спектр в область ослепительно белого света, что вполне приемлемо для уличного освещения.

Натриевые лампы светят красным или ярко-оранжевым цветом. Лучи света этой частоты практически не преломляются водяной взвесью, которая может висеть в воздухе (снег, туман, моросящие осадки, брызги), поэтому его используют для освещения автострад. Необходимость в спектральном сдвиге отсутствует, поэтому колба прозрачная.

Цоколь

У обеих ламп для подключения к питающей лини используется так называемый резьбовой цоколь Эдисона, обозначаемый буквой Е. Поскольку мощность дуговых ламп высокого давления обычно превышает 250 Вт, применяются модели Е40, диаметром 400 мм. По этой же причине рекомендуется использовать керамические патроны, способные выдерживать сильный нагрев.

Схемы подключения

Набор элементов для запуска газоразрядных ламп высокого давления называется пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). В последнее время появились ее электронные аналоги (ЭПРА), в которых все детали установлены в одном корпусе. Они обеспечивают более оптимальный режим работы ламп, но имеют абсолютно тот же принцип действия. Поэтому для лучшего понимания рассмотрим все элементы по отдельности.

Схема включения ДРЛ представлена на рисунке ниже.

Ее основным элементом является балластный дроссель. Это катушка индуктивности на ферромагнитном сердечнике, обычно имеющем форму тора. Ее задачей является гашение пускового тока, который в первые секунды после включения близок к току короткого замыкания, ведь расстояние между основным и вспомогательными электродами не более миллиметра.

Действие дросселя основано на эффекте возникновения магнитного потока в сердечнике, направление которого противоположно току, его породившего. Катушка индуктивности должна быть рассчитана на ту же мощность, что и лампа. Конденсатор необходим для того, чтобы сглаживать пульсации тока, возникающие при горении дуги. В принципе, он является необязательным элементом.

Если у вас нет заводского дросселя, ДРЛ можно зажечь, включив последовательно с ней лампу накаливания той же или большей мощности. Как вариант – автотрансформатор, с помощью которого можно обеспечить плавный запуск устройства. Обычно горение дуги стабилизируется через 10-12 минут после включения.

Схема включения ДНаТ сложнее. В ней вы видите дополнительный элемент – ИЗУ (Импульсное Запускающее Устройство).

ИЗУ – это тиристорный генератор непрерывных импульсов. Одна из его схем представлена на рисунке ниже. Она рассчитана на двухточечное подключение.

Однако существует и трехточечный вариант.

Дуговые лампы высокого давления имеют очень большую энергетическую эффективность, особенно ДНаТ. По ней и по количеству часов непрерывной работы они практически не уступают светодиодным лампам. При этом их надежность зачастую выше. Поэтому эти источники света еще рано списывать в разряд технических раритетов.