CC BY
3в
естник АПК
Ставрополья
: № 1(25), 2017
Агроинженерия
55
УДК 628.94
В. В. Самойленко, В. С. Шмыткин
Samoylenko V. V., Shmytkin V. S.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЗАЖИГАНИЕМ НАТРИЕВЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE PIEZOELECTRIC IGNITION OF THE HID LAMPS
Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием системы автоматического управления пьезоэлектрическим зажиганием натриевых ламп высокого давления. Разработан лабораторный макет устройства, позволяющего проводить пуск натриевых ламп высокого давления с помощью пьезоэлектрического эффекта.
Ключевые слова: пьезоэффект, натриевая лампа высокого давления, дроссель.
The issues associated with the study of automatic control system of the piezoelectric ignition of the sodium high-pressure lamps. Developed laboratory model of the device, allowing to start the sodium high-pressure lamps with the help of piezoelectric effect.
Key words: piezoelectric effect, the sodium lamp, high-pressure throttle.
Самойленко Владимир Валерьевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры
электротехники, автоматики и метрологии
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)315-900
E-mail: vvs_stv@mail.ru
Шмыткин Вадим Сергеевич -
аспирант кафедры элекротехники,
автоматики и метрологии
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)315-900
E-mail: waden1@mail.ru
Samoylenko Vladimir Valerevich -
Ph.D in of technical Sciences, Associated professor of Department of electrotechnics, automation and metrology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8(8652)315-900 E-mail: vvs_stv@mail.ru
Shmytkin Vadim Sergeevich -
postgraduate student of the Department
electrotechnics,
automation and metrology
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Tel.: 8(8652)315-900 E-mail: waden1@mail.ru
РЧ ля функционирования некоторых ти-в I пов газоразрядных ламп высокого мм давления необходимым условием является повышенное пусковое напряжение. Одним из наиболее эффективных средств для зажигания газоразрядных ламп являются импульсные зажигающие устройства, создающие проводящий канал в газовом межэлектродном промежутке.
Существующие зажигающие устройства, как правило, содержат повышающий электромагнитный импульсный трансформатор, что обусловливает значительную массу и низкую технологичность изготовления таких устройств [1].
Перспективным является использование зажигающих устройств на пьезотрансформаторе [2, 3]. Недостатком данных устройств является сложность конструкции, обусловленная большим количеством дискретных элементов в различных блоках, высокая критичность к перепадам напряжения питания и изменения температуры, так как ее изменение влияет на резонансные характеристики пьезотрансформатора [4].
Для устранения указанных недостатков разработано зажигающее устройство (рис.), состоящее из электромагнита 1, пьезоэлемента 2, защитной
прокладки 3, блока обратной связи 4, устройства управления 5 и управляемого ключа 6.
Пьезоэлемент 2 расположен соосно с якорем 8 электромагнита 1 на расстоянии его полного хода и своими электродами подключен к контактам газоразрядной лампы 10. Катушка 7 электромагнита 1 соединена с сетью питания через выходную цепь управляемого ключа 6. Электромагнит 1 и пьезоэлемент 2 расположены в диэлектрическом кожухе (на рисунке не обозначен).
Газоразрядная лампа 10 подключена к сети питания и через дроссель. На пьезоэлементе 2 со стороны ударяющего конца якоря 8 расположена защитная прокладка 3.
Вход блока обратной связи 4, выполненного в виде измерительного трансформатора тока, подключен последовательно с газоразрядной лампой 10. Выход блока обратной связи 4 подключен к входу устройства управления 5, выход которого подключен к входной цепи управляемого ключа 6. Управляемый ключ 6 выполнен на симисторе.
Зажигающее устройство для газоразрядных ламп высокого давления работает следующим образом.
56
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
естник АПК
Ставрополья
Рисунок - Зажигающее устройство
До подачи питающего напряжения U газоразрядная лампа 10 находится в выключенном состоянии, ток через нее не протекает. При подаче напряжения питания U устройство управления 5 начинает генерировать импульсы, которые поступают на вход управляемого ключа 6. При поступлении первого импульса выходная цепь управляемого ключа 6 открывается, срабатывает электромагнит 1, якорь 8 совершает полный ход, сжимая пружину 9. Якорь 8 наносит удар по пьезоэлементу 2 через защитную прокладку 3. При этом защитная прокладка 3 распределяет силу удара равномерно по поверхности пьезоэлемента 2, защищая его от механических повреждений. На электродах пьезоэлемента 2 за счет прямого пьезоэф-фекта возникает высоковольтный импульс, поступающий на контакты газоразрядной лампы 10. Она зажигается. По завершению управляющего импульса на входе управляемого ключа 6 последний разрывает цепь питания катушки 7 электромагнита 1.
Якорь 8 под воздействием взведенной пружины 9 возвращается в исходное состояние. При зажигании газоразрядной лампы 10 возрастает ток в ее питающей цепи (к примеру, для лампы ДНаТ-400 пусковой ток равен 5,2 А), который детектируется блоком обратной связи 4. Сигнал с блока обратной связи 4 поступает на вход устройства управления 5, которое перестает генерировать импульсы. Выходная цепь управляемого ключа 6 остается закрытой и катушка 7 электромагнита 1 обесточивается.
Если газоразрядная лампа 10 после первого высоковольтного импульса не запускается, устройство управления 5 продолжает генерировать импульсы, поступающие на вход управляемого ключа 6. Якорь 8 электромагнита 1 продолжает производить удары по пьезоэлементу 2 через защитную прокладку 3, высоковольтные импульсы с которого поступают на газоразрядную лампу 10 до ее зажигания.
Был изготовлен действующий макет зажигающего устройства для газоразрядных ламп высокого давления. Использовался пьезоэлемент 2 из материала ЦТС-19, диаметр 7 мм, длина 15 мм, емкость С = 20-10"12 Ф, пьезомодуль Ь = 210-10"12 Кл/Н. Для нормального зажигания лампы типа ДНаТ к ее контактам следует приложить в среднем 3000 В.
Изготовленный действующий макет устройства показал свою работоспособность и выдавал требуемый высоковольтный импульс, достаточный для разжигания газоразрядной лампы 10 с первого срабатывания электромагнита 1.
Зажигающее устройство для газоразрядных ламп высокого давления по сравнению с другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества.
1. Высокая надежность устройства, обусловленная его простотой.
2. Низкая критичность к перепадам напряжения сети и изменениям окружающей температуры.
Литература
1. Клыков М. Е., Логунова О. Н., Ро-зенталь Э. С. Классификация и анализ схем импульсных зажигающих устройств // Светотехника. 1980. № 11. С. 19-20.
2. Клыков М. Е., Медвидь В. Р., Тарасен-ко Н. Г. и др. Пьезоэлектричество в светотехнике // Светотехника. 1986. № 4. С. 11-13.
3. Горошкевич А. А., Медвидь В. Р., Тарасен-ко Н. Г. Зажигающее устройство на пье-зотрансформаторе для разрядных ламп высокого давления // Светотехника. 1993. № 11. С. 22-23.
4. Шарапов В. М., Минаев И. Г., Сотула Ж. В. и др. Пьезокерамические трансформаторы и датчики / под общ. ред. В. М. Шарапова. Черкассы : Вертикаль, 2010. 278 с.
References
1. Klykov M. E., Logunova O. N., Rosenthal E. S. Classification and circuit analysis pulse ignition devices // Svetotekhnika. 1980. № 11. P. 19-20.
2. Klykov M. E., Medvid V. R., Tarasenko N. G. et al. Piezoelectricity in light engineering // Svetotekhnika. 1986. № 4. P. 11-13.
3. Goroshkevich A. A., Medvid V. R., Tarasenko N. G. Igniting device piezotransform-er for discharge lamps of high pressure / Svetotekhnika. 1993. № 11. P. 22-23.
4. Sharapov V. M., Minaev I. G., Sotula G. V. et al. Piezoceramic transformers and sensors / under edition of V. M. Sharapov. Cherkasy : Vertical, 2010. 278 p.
