IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Энергетические потери, возникающие при эксплуатации растениеводческих газоразрядных ламп (ГЛ), в условиях не­стабильности сетевого напряжения в значительной степени мо­гут быть компенсированы дополнительным регулированием их питания. Известны различные варианты регулирования и стабилизации электрических и спектральных характеристик ГЛ [1].

Одним из эффективных способов является применение бал­ластных устройств с улучшенными характеристиками, компен­сирующих отклонения спектра и мощности ламп.

Облучатели с тради­ционными индуктивными балластами не позволяют поддер­живать заданные технологические требования к радиационным режимам в установках искусственного климата и осуществить экономию электроэнергии [2].Электронные пускорегулирующие аппараты отличаются слож­ностью исполнения и значительной стоимостью. Компромиссным решением может являться использование смешанных индуктивно-полупроводниковых балластов, сочетаю­щих в себе повышенную точность, приемлемую стоимость, простоту в исполнении и эксплуатации. В данной работе рассматривается смешанный балласт, раз­работанный для 400-ваттной ГЛ высокого давления. Он вклю­чает в себя (рис. 1) основную (1) и дополнительную (2) индук­тивные обмотки и электронный блок стабилизации. Обмотки рассчитаны таким образом, что основная обеспечивает номи­нальные характеристики лампы при минимальном заданном значении напряжения сети, а основная и дополнительная, включенные последовательно, — при максимальном. Поддер­жание номинальных параметров ГЛ при промежуточных ве­личинах напряжения осуществляется посредством шунтирова­ния силовым полупроводниковым ключом дополнительной об­мотки балласта. Обмотка шунтируется на часть полупериода сетевого напряжения по сигналу обратной связи. Обратная связь осуществляется с коррекцией по величине отклонения первой гармонической составляющей напряжения на нагруз­ке.

Структурнаясхемабалласта с электроннымблоком при­ведена на рисунке 1.

Рисунок 1 − Структурная схема индуктивно-полупроводникового балласта

(обозначения в тексте)

Трансформатор TV1служит для питания электронного блока. При этом одна из его обмоток выполня­ет функцию датчика напряжения на комплекте «основная об­мотка—ГЛ». Сигнал, пропорциональный измеренному напря­жению, поступает на вход фильтра нижних частот 1, где осу­ществляется выделение основной гармонической составляю­щей. С выхода фильтра сигнал через двухполупериодный вы­прямитель 2 подается на один из входов дифференциального усилителя 3, выполненного на базе ПИ-регулятора, на второй вход усилителя 3 подается опорное напряжение от источника 4. Уровни на входах усилителя сравниваются и сигнал раз­ности с его выхода подается на одновибратор запуска тири­стора 5.

Синхронизация работы электронного блока с сетью осу­ществляется по сигналу от трансформатора тока ТТ через усилитель 7 и компаратор 8. Выходной сигнал последнего осу­ществляет сброс одновибратора 5 в начале каждого полупе­риода тока через лампу EL1. Синхронизация по току приме­нена в связи с имеющимся сдвигом фаз между током лампы и напряжением комплекта «лампа-балласт». Сформированный одновибратором 5 импульс через уси­литель мощности 6 поступает на управляющий электрод тири­стора VS1, который, открываясь, через диодный мост VD1 — VD4 шунтирует дополнительную обмотку L1. При этом под­держивается постоянной мощность на комплекте «балласт — ГЛ».Экспериментальные исследования характеристик ГЛ при работе их со смешанным балластом проводились при различ­ных вариантах питания: реальных отклонениях сетевого на­пряжения; регулировании напряжения в пределах ±10% от номинального; изменениях длительности и амплитуды размахов изменения напряжения в соответствии с действующим стандартом. В последнем случае условия питания обеспечива­лись генератором псевдослучайных последовательностей, схе­ма и принцип действия которого приведены в [4].

Экспериментальные исследования параметров ГЛ при пи­тании от смешанного балласта показали их соответствие но­минальным с заданной точностью. В таблице 1представлены относительные значения мощности, излучение физиологически активной радиации (ФАР) и ее спектральных составляющих, амплитуд основных линий излучения для ламп ДРИ-400 и ДНАТ-400.

Таблица1 -Экспериментальныезначения отклонений параметров ламп ДРИ-2000 и ДНаТ-400 при питании через индуктивно-полупроводниковый балласт

Тип ГЛ	Диапазон длин волн,нм	Параметры ГЛ (Относительное значение)
		1,1		1,05		1,00		0,95		0,9
			Потребляемая мощность
			1,02		1,01		1,00		0,99		0,98
			Излучение
ДРИ – 2000	400-700	1,04		1,02		1,00		0,98		0,96
	400-500	1,0		1,02		1,00		0,98		0,96
	500-600	1,04		1,02		1,00		0,98		0,96
	600-700	1,08		1,04		1,00		0,96		0,92
	510	1,08		1,05		1,00		0,96		0,91
	568	1,06		1,03		1,00		0,97		0,94
	577	0,97		0,98		1,00		1,03		1,06
	626	1,09		1,05		1,00		0,97		0,94
	670	1,05		1,03		1,00		0,96		0,95
	819	1,11		1,06		1,00		0,97		0,95
ДНаТ – 400	400-700	1,03		1,02		1,00		0,98		0,96
	400-500	1,03		1,02		1,00		0,98		0,97
	500-600	1,02		1,01		1,00		0,99		0,98
	600-700	1,06		1,02		1,00		0,98		0,96

Полученные данные показывают, что применение индуктивно-проводникового балласта при колебаниях напряжения сети в пределах ±10% от номинального позволяет поддержать мощность в пределах ±2%, интенсивность ФАР ±5%, амплитуд наиболее чувствительных линий ±10%. Таким образом, име­ем отклонение основных параметров ГЛна порядок ниже, чем при питании через традиционный индуктивный балласт. При этом значительно компенсируются потери энергии источ­ников излучения от нестабильности питания.

Литература

1.Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки; учебное пособие. – СПб,СПбГАУ. 2011 – 242 с.

2.Гулин С.В. Регулированиемощностигазоразрядныхисточников облучения растений в вегетационных климатических установках// Проблемы механизации и электрификации сельского хозяйства. – Краснодар, 2014 – C.232-235.

3.Гулин С.В., Пиркин А.Г. Оценка влияния нестабильностипитающего напряжения на эффективность функционирования облучательныхустановок в сооружениях защищенного грунта. ИзвестияСПбГАУ,СПб – 2015- №40 – С.259-264.

4.В. Н. Карпов, С. В. Гулин, В. В. Мельник. Генератор сигналов для контроля параметров газоразрядных ламп для растений. /// Прерванный лихими 90-ми научный поиск: Сборник трудов СПбГАУ, СПб. 2009 – с.214-219

Код для цитирования: Скопировать