statecznik do metalohalogenu - jak to działa?

Dnia 26.02.2007 Marek Lewandowski snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał/a:

Ja jestem "niepraktykujący" i niewiele już pamiętam. Tak zrobiłem, zmierzyłem moc, tzn. sprawdziłem na liczniku energii jak szybko się kręci i wyszło, że cały układ pobiera około 10% więcej od podanej mocy lampy.

Równolegle do zasilania są podłączone kondensatory do kompensacji mocy biernej, jeśli to ma jakiś wpływ na wskazania licznika.

Czyli ile to naprawdę zużywa energii i jaki prąd płynie przez lampę?

Dalszy ciąg problemu to jest dobranie statecznika do lampy, która ma moc

120W, ale napięcie pracy około 70V. "Zwykłe" lampy MH o mocy z przedziału 100-200W pracują przy napięciu około 100V. Jakiego statecznika szukać do tej lampy 120W, czy powinien to być statecznik do lampy MH o większej mocy, czyli np. 150W, czy może mniejszej, 100W albo 75W?

Pawe

Dnia 26.02.2007 J.F <jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał/a:

Rozumiem, że cały obwód musi być dostosowany do tego nominalnego prądu lampy, czyli 2A, a nie do takiego, jaki wynika z mocy czynnej, czyli około

1A?

Te kondensatory mają wpływ na zużycie energii, tzn. licznik kręci się szybciej lub wolniej w zależności od tego czy są czy ich nie ma? Bo sprawdziłem, że na jasność świecenia lampy raczej nie mają wpływu.

Nie, bo to jest lampa do projektora LCD, w projektorach jest zawsze elektroniczna przetwornica, a ja chcę tę przetwornicę zastąpić zwykłym statecznikiem. Tylko, że "zwykłe" stateczniki są do "zwykłych" lamp, które mają napięcie pracy w okolicy 100V, a lampy UHP w projektorze pracują przy niższym napięciu, zwykle 65-75V. Sprawdziłem, że lampa UHP 160W świeci w połączeniu ze statecznikiem 150W, ale napięcie na lampie jest około 65V, według specyfikacji powinno być 75V, to oznacza, że prąd jest za duży, bo charakterystyka U-I takiej lampy ma ujemne nachylenie. Miałem zamiar pożyczyć miernik prądu zmiennego, ale z tego co piszecie wynika, że taki pomiar niewiele mi pomoże, jeśli prąd jest przesunięty względem napięcia, bo zmierzę napięcie i prąd i dalej nie będę wiedział z jaką mocą świeci lampa.

Paweł

Zaaaaaaaraz. Mierzysz moc i z niej wnioskujesz o prądzie, czy jak? A co z cos fi? :)

(przy cos fi = 0.5 masz 230V, 2A i 230W mocy czynnej - plus drugie tyle biernej...)

coś mówiłeś o dwóch elementach połączonych szeregowo? A teraz, że jeszcze jest tam rezonansowo dopasowana bateria kondziołów?

Zużywa 230W (jeśli dobrze zmierzyłeś), pompuje wte i nazad 230W (ale ich nie zużywa), przez lampę płynie coś koło 2A...

TU NIE POMOGĘ, (sorka caps) bo nie mam doświadczenia z lampami MH, a ,,na gugla'' nie będę doradzał...

Przez lampe plynie 2A. Przez statecznik tez. Ale jest przesuniety wzgledem napiecia z sieci, czyli sa takie momenty ze prad do gniazdka wplywa zamiast z niego wyplywac. Dlawik energie z sieci pobiera, ale za moment ja oddaje.

A nie ma dokladnie do takiej ?

J.

Dnia 26.02.2007 J.F <jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał/a:

No właśnie o to mi chodzi. Potrzebuję 1.6A, bo lampa ma moc 120W i napięcie

75V. Czy dławik do lampy 100V/150W dostarczy do tej lampy o napięciu 75V większą moc niż 150W? Ale dławik ma niby ograniczać i stabilizować prąd i znalazłem w sieci takie informacje, że to jest problem z klasycznymi statecznikami i lampami MH, bo napięcie takiej lampy rośnie wraz z jej zużyciem, a statecznik reguluje prąd na stałym poziomie i dlatego moc lampy rośnie, co przyspiesza jej zużycie. Jeśli to prawda, to ze spadkiem napięcia na lampie prąd też powinien być w miarę stały i moc powinna spadać, wtedy taki dławik 150W mógłby być w sam raz, jeżeli przy napięciu lampy 75V zamiast 100V, prąd będzie zbliżony do nominalnego, tzn. 1,5A. Trochę poszukałem w internecie i temat nie wydaje mi się wcale trywialny.

Czyli mierząc napięcie na lampie i prąd lampy mniej więcej oszacuję sobie moc, pomijając te zniekształcenia? Zegarkiem i licznikiem to wolę nie sprawdzać, bo jeśli okaże się, że zamiast 120W jest np. 200W, to lampa może strzelić zanim kółko w liczniku zrobi pełny obrót.

Paweł

Tak jest. Od dlawika, przez wylacznik, bezpiecznik, transformatory i generator w elektrowni. Chyba ze wczesniej kondensator to skompensuje.

Teoretycznie licznik mierzyc powinien energie czynna i nie powinno to miec wplywu. Chyba ze duzy zaklad pracy, ma drugi licznik i placi kare za pobor energii biernej.

Istnieja jednak straty od licznika do lampy, moze tam byc ze 2 ohm, co przy I^2*R daje 6W strat juz na Twoj rachunek..

Nie wierzylbym w to tak w pelni. Moze swiatlomierzem, moze termometrem ?

Teroretycznie to potrzebujesz 2A pradu, a dlawik projektowany na dostarczenie 1.5A przy spadku napiecia 130V. Przy spadku 155V moze da

1.8A a moze wiecej, bo juz sie nasyca.

Ale prad jest przesuniety wzgledem napiecia zasilajacego, a nie napiecia na lampie. Jesli zmierzysz prad z pominieciem tego kondensatora to powinienes miec dobry szacunek warunkow pracy lampy.

Co do mocy bo bedzie klopot, bo przebiegi i pradu i napiecia sa tam na pewno mocno odksztalcone .. zreszta moc to w miare prosto licznikiem i zegarkiem sie sprawdzi .. tylko jakie straty w dlawiku ?

J.

Tu już jest błąd.

Po mojemu rzeczy mają się tak: Napięcie na lampie w czasie trwania półokresu jest w przybliżeniu stałe i wynosi około 100V. Prąd płynący przez lampę, przy takim stosunku napięcia zasilania do napięcia lampy, jest w dobrym przybliżeniu sinusoidalny (nie jest prawdą, że jest mocno zniekształcony). Można więc ufać wskazaniom miernika energii (w granicach jego błędu). Biorąc pod uwagę powyższe założenia, zadaniem jest obliczyć natężenie prądu takie, by na lampie wydzielała się moc 230W. Moc chwiliowa na lampie w ciągu trwania półokresu wynosi: p(t) = Isk * sqrt(2) * sin(t) * 100V

Całkując p(t) po czasie w ciągu jednego półokresu otrzymamy moc średnią:

P = Isk * sqrt(2) * 100V * (2/pi)

Przekształcając powyższe otrzymamy prąd skuteczny Isk: Isk = 230 W / (sqrt(2) * 100V * (2/pi)) = 2.55 A

Faktycznie 230 W to będzie całość strat w obwodzie, dobrych parę wat z tego, to moc związana ze stratami dławika. Bez kompensacji dyskutowany układ będzie pobierał 2.55 A * 230 V = 586.5 VA _mocy_pozornej_. O cosinusie fi już napisano w tym wątku.

pzdr mk

Nie. Potrzebujesz:

Isk = 120 W / (sqrt(2) * 75V * (2/pi)) = 1.78 A

Prąd ten możesz zmierzyć miernikiem prądu zmiennego, gdyż nie powinien on w istotny sposób odbiegać od sinusoidy. Oczywiście prąd należy mierzyć w gałęzi z lampą, a nie prąd pobierany przez cały układ z kondensatorem kompensującym.

Mniejszą. W obu przypadkach prąd będzie b. podobny.

Potrzebujesz dławik na 1.78 A. Jego indukcyjność w przybliżeniu powinna wynosić 380mH. Dławik dla lampy 150 W będzie ograniczał prąd do ok 1.66 A, czyli prawie taki jak potrzebujesz. Dla sprawdzenia możesz podłączyć dławiki wprost do sieci i zmierzyć ile prądu pobiera z sieci - uzyskany wynik powinien być nieznacznie większy niż prąd pracy z lampą.

Zniekształcenia są niewielkie. Przy obliczaniu mocy korzystaj ze wzoru P = U * I * sqrt(2) * (2/pi). Napięcie na lampie będzie zbliżone do prostokątnego, dlatego mierz to napięcie miernikiem TrueRMS (lub skoryguj pomiar jeśli mierzysz zwykłym miernikiem).

ps. Czy ta lampa od projektora ma wbudowany zapłonnik???

pzdr mk

Dnia 26.02.2007 mk <REVERSE snipped-for-privacy@myzskm.REMOVE napisał/a:

Dzięki za wyjaśnienia. Czy potwierdzasz to co już gdzieś wyczytałem, że prąd w takim obwodzie jest mniej więcej stały, przynajmniej w jakimś tam zakresie zmian napięcia na lampie?

Nie, chcę użyć zwykłego równoległego zapłonnika do metalohalogenu, sprawdziłem, że działa.

Paweł

Dnia 27.02.2007 mk <REVERSE snipped-for-privacy@myzskm.REMOVE napisał/a:

OK, dzięki, wystarczy mi informacja, że tak jest.

Dławik wytrzymuje, bo to normalny układ, w którym ma pracować. Impuls ma max

5kV, nie ma ponownego startu rozgrzanej lampy, bo i po co, można poczekać 5 minut aż ostygnie.

Nie rozbierałem, nie wiem jak to jest zrobione, ale na 100% działa, to standard w lampach sodowych i metalohalogenowych. Są też zapłonniki z 3 końcówkami, wtedy na dławik nie idzie ten impuls wysokiego napięcia, mam jeden trochę uszkodzony dławik i z zapłonnikiem równoległym słyszałem przebicie w dławiku, a lampa nie chciała się zapalać, z zapłonnikiem szeregowo-równoległym ten statecznik działa bez problemu.

To tani i popularny element, najtańszy zapłonnik kosztuje poniżej 20zł, nie jest to żaden sprzęt "profesjonalny". Ten szeregowo-równoległy po zapłonie trochę brzęczy i grzeje się, jest w nim jakiś transformatorek, przez który cały czas płynie prąd lampy.

Paweł

Tak. Wartość skuteczna prądu nie zmienia się w zbyt dużym zakresie (prąd jest oczywiście quasi-sinusoidalny, a nie stały). Możesz sobie wykonać symulację komputerową takiego obwodu. Lampę wyładowawczą możesz zamodelować przy pomocy mostka Graetz'a i źródła napięcia stałego. Tu jest przykładowa taka symulacja:

widać, dla napięć uBAT w zakresie od 0 do 1/3 szczytu napięcia zasilającego, wartość skuteczna prądu nie zmienia się znacząco, a jedynie przesunięcie fazowe.

Hmmm... piszesz, że masz zapłonnik, który włączasz równolegle do lampy... Ciekawe jak to działa... i ciekawe jak wytrzymuje dławik impuls kilkadziesiąt kV o stosunkowo wysokiej energii, bo pojemność równoległą dławika trzeba naładować do tychże kilkudziesięciu kV (takie napięcie potrzebne jest do ponownego startu rozgrzanej lampy)...

Moje doświadczenia z lampami wyładowawczymi są czysto amatorskie. Gdy odpalałem jedną, to jako ogranicznika prądu użyłem żarówki. Gdy chciałem umieścić zapłonnik równolegle do lampy (zapalarka piezo do gazu), to musiałem zasilać lampę prądem stałym (ściślej mówiąc wyprostowanym napięciem sieciowym z ograniczeniem prądowym w postaci żarówki). W obwód była jeszcze włączona wysokonapięciowa dioda, która odcinała obwód lampa-zapalnik od reszty w momencie zapłonu. Ale jak miałby działać zapłonnik równolegle włączony do lampy przy zasilaniu prądem przemiennym? Jedyne co wykombinowałem, to zapłonnik szeregowy do lampy (który też jest kłopotliwy do wykonania, bo natychmiat po zapłonie musi mieć możliwie małą impedancję) i właśnie tylko takie zapłonniki widziałem w rozwiązaniach profesjonalnych (widzałem tylko rozwiązania dla małych mocy).

pzdr mk

Przy okazji... ktoś jakiś czas temu pytał jak zasilać LED'y z sieci. Powyższe nasunęło mi pomysł, że można włączyć połączone szeregowo LED'y międzym +,- mostka Graetz'a. Zaciski ~, ~ mostka Graetz'a szeregowo z indukcyjnością i do sieci. Indukcyjność dobrać tak, by ograniczyć prąd na wymaganym poziomie.

Eeee... jeśli zapala tylko na zimno to rzeczywiście nie duży problem.

Okay. Już sobie doczytałem. Sprostuję tylko, że ten zapłonnik 3 końcówkowy to prawdopodobnie zapłonnik szeregowy. Z tego co wyczytałem, to zapłonnik szeregowo-równoległy wymaga dławika z odczepem (wysokie napięcie jest wtedy tylko na części dławika).

Tak konstrukcję tego zapłonnika sobie wyobrażam i taką zastosowałem we własnej konstrukcji, przy czym mnie zależy jednak na odpalaniu lampy na gorąco (robię prznośny reflektor). Ponadto nie mogę zastosować zapłonnika równoległego, bo lampę chcę zasilać z przetwornicy impulsowej i wysokie napięcie szło by na mostek tranzystorów.

pzdr mk

[...]

[...]

To na czorta zapłonnik?

[...]

To się robi z pojemnością szeregową. Ciężko o sensowne dławiki, które by się nadawały.

[...]

Dzięki za schemat. Pierwszy raz się spotykam z rozwiązaniem zasilania lampy HID tak wysoką częstotliwością (70 kHz). Do tej pory czytałem, że przy częstotliwościach powyżej kilkunastu kHz łatwo o to, by lampa wpadła w rezonans i uszkodziła się. Typowy elektroniczny ballast daje na wyjściu prąd porstokątny o częstotliwości 400 Hz (częstotliwość ta przewija się przez zdecydowaną większość projektów jakie widziałem).

Zapłon z wykorzystaniem obwodu rezonansowego jest ciekawy, ale sądząc po parametrach kondensatorów CRES1 i 2 tj. napięcie 2 kV nie nadaje się do lampy którą posiadam. Moja przy takim napięciu nie zapala nawet na zimno. Do zapłonu na gorąco potrzebuje tak gdzieś 25 kV.

pzdr mk

Czy ogromny prąd jaki płynie podczas stanu nieustalonego (podczas załączenia układu w szczycie sinusoidy) nie ubije diod??

Zależy jakie diody. Jeśli PowerLED'y to nadadzą się dławiki do świetlówek. Jeśli diody małej mocy, to za dławik może robić uzwojenie pierwotne jakiegoś transformatorka.

pzdr mk

[...]

Przy zasilaniu pradem stałym/wolnozmiennym potrzebujesz wysokiego napięcia do zapłonu.

Za mostkiem dajesz kondensator elektrolityczny i dla stanu nieustalonego masz pojemnościowy dzielnik napięcia - nie ma udaru.

Duże, brzęczą i grzeją się.

Kondensatory są mniejsze.