Особенности, подбор и конструкция трансформатора для неоновых ламп

Трансформатор для неоновых ламп специально спроектирован для питания неоновых осветительных установок, так как никакой другой тип оборудования для этой цели не подойдёт. Они обеспечивают высокое напряжение, которое необходимо для работы этих элементов.

Общая информация

Что собой представляют неоновые лампы

Неоновые лампочки могут использоваться как отдельные элементы для оформления внутренней отделки помещений, так и для подсветки элементов уличной рекламы и архитектурных сооружений, когда нужно создать эффект непрерывного контура.

Неоновая лампа – это трубка, изготовленная из стекла, которая может иметь любую форму и диаметр. Она заполняется разными смесями газов под очень низким давлением (аргон, неон или их смесь с гелием). По краям трубки, вмонтированы электроды с отрезками проволочных контактов. Когда на эти контакты подаётся электроток, сначала вспыхивает светящийся дуговой разряд, а потом он сменяется тлеющим разрядом, который обеспечивает длительное свечение трубок.

Мощность силы электротока, который провоцирует возникновение разряда, может колебаться в зависимости от типа газовой смеси и ее силы давления, этот показатель колеблется в интервале от 500 В и до 1500 В на один метр длины.

Особенность осветительных установок из неона в том, что для их работы требуется высокое напряжение с низким током, что и обеспечивается трансформаторами (конвертерами). Они для разжигания (засвечивания) инертного газа преобразовывают переменное электричество в постоянное.

Критерии подбора номинала конвертера

Неоновые трансформаторы нужно монтировать в непосредственной близости от самого оборудования – композиции из ламповых труб: одно устройство на каждые 6-8 метров трубок. При использовании нескольких ламповых конвертеров, отходящие от них высоковольтные провода, следует размещать на расстояние не менее 0,15-0,2 м друг от друга.

Номинал источника питания конвертера электрического тока, зависит от:

• длины подключаемой линии,
• диаметра труб,
• количества и форм изгибов труб,
• типа газа, а также природных условий, в которых планируется эксплуатировать оборудование. Допустимая вилка температур, в которых можно использовать преобразователи электротока от-40°С до +40°С.

Важно, если сила электротока во вторичной цепи превышает максимально допустимое значение, то это значит что длина труб, заполненных газом, недостаточна из-за чего трансформатор работает неэффективно. Для того чтобы исправить эту ситуацию, необходимо либо увеличить длину труб, подключённых к конвертеру, либо поменять на устройство, которое работает с меньшим напряжением. После этого, нужно еще раз измерить силу электротока вторичной цепи преобразователя для осветительных установок.

Для трубок сложной формы, имеющих нестандартный размер, много загибов и переходов, требуется устройство способное работать с высоким номиналом электротока.

Подбирается номинал источника питания для осветительных установок по следующим критериям:

• Показатель вторичного рабочего напряжения, которое определяет яркость свечения ламп;
• Показатель вторичного тока, определяющего общую длину трубок, которую можно засветить от одного преобразователя.

Конструкция

Любой преобразователь электрической энергии имеет довольно простую конструкцию и состоит из магнитопровода определённой формы, катушки и каркаса. Неоновый трансформатор устроен так же, как и стандартный конвертер. Он представляет собой набор индуктивно связанных элементов, расположенных на магнитопроводе или вне него, и помещенных в металлический или смоляной корпус. Новые модели оснащены предохраняющими размыкателями для отключения питания при открытии крышки, а также защитным устройством, которое отключает устройство при замыкании.

Неоновый преобразователь содержит в себе две обмотки, называемые первичной и вторичной, которые намотаны на железный стержень. Первичная катушка – входная, она подключается к сети, а вторичная – выходная, присоединяется к оборудованию. Именно она обеспечивает необходимое высокое напряжение для создания тлеющего разряда и свечения лампы, в интервале от 2 до 15 кВ. При этом линейное напряжение имеет диапазон от 120 В до 240 В, а выходной ток колеблется от 30 мА до 60 мА (и выше для трубок с холодным катодом большого размера).

Линейное напряжение, подаваемое на первичную катушку, преобразовывается для изменения выходной мощности на вторичной обмотке, которая обеспечивает переменное напряжение в зависимости от требуемой интенсивности.

Принцип работы

Ток, поступающий через электрод в осветительную установку, должен каким-то образом быть ограничен, иначе, как только лампа загорится, то его показатель возрастет до чрезмерно высокого значения. Это регулирование проводится с помощью электромагнитных проводников, вмонтированных в сердечник устройства, они обеспечивают строгий контроль силы электротока в достаточно узких пределах.

Магнитные шунты рассевают часть электромагнитной энергии, которая производится первичной катушкой, а после распространяется по металлическому стержню трансформатора. По мере увеличения тока, потребляемого вторичной обмоткой, большая часть от первичного электромагнитного потока отводится именно через магнитный шунт. В результате чего на тех участках каркаса-сердечника, на которых размещены вторичные катушки, интенсивность магнитного тока значительно слабее.

Некоторые конвертеры тока могут иметь более одной вторичной обмотки и более одного вторичного шунта. Если преобразователь оснащён двумя вторичными обмотками, то соединение средней точки между ними может быть заземлено на корпусе устройства. В зависимости от точной конфигурации шунтов и вторичных обмоток, трансформаторы для неоновых ламп, могут быть сбалансированными или несбалансированными.

Важно, неоновые осветительные установки подключаются к преобразователю напряжения последовательно. Потому при выходе из строя хоть одного компонента, данной цепочки, концы выходной катушки оборудования, которые находятся под очень высоким напряжением, могут спровоцировать воздушный или поверхностный пробой на металлические предметы, расположенные вблизи.

Поэтому для предупреждения пожаров и поражений электротоком, необходимо дополнительно устраивать специальные защитные устройства.

Типы неоновых трансформаторов

Способ ограничения электротока по вторичной цепи – один из критериев, по которому разделяют преобразователи для неона на две группы:

• европейский метод – в таких устройствах сила электротока при коротком замыкании на вторичной обмотке на 30-40% выше, чем рабочее напряжение (КПД 1:3).
• американский (азиатский) метод – в таком оборудовании, напряжение короткого замыкания выше рабочего, всего на 20% (КПД 1:2).

Выбор конвертера для неона зависит от специфики использования оборудования в конкретном регионе, а также условий эксплуатации. Европейский трансформатор производительнее на 15-20 %, но он имеет более узкий диапазон оптимальной электрической нагрузки. А вот преобразователи американского стиля, более гибкие к прыжкам тока в сети, хоть и проигрывают европейским в мощности.

Виды неоновых преобразователей тока

Для питания неоновых осветительных установок используются электромагнитные и электронные преобразователи электротока.

Электромагнитные конвертеры – это традиционные преобразователи, которые зажигают инертный газ за счёт тока пробоя — чем больше частота, тем легче это сделать. Их главное преимущество – практически отсутствует утечка мощности на сторону, потому можно подключить длинные участки высоковольтной цепи практически без потерь.

А вот электронные преобразователи для осветительных установок засвечивают инертный газ за счёт импульсов большой частоты. Чем выше частота, тем выше стремление тока к поверхности проводника. Эти конвертеры вырабатывают напряжение повышенной производственной частоты (20-40 кГц), так как катушки, используемые в них, выполняются на ферритах. Достоинства этих устройств – небольшой вес, габаритные размеры, невысокая стоимость, но их применение оправдано только в помещениях. Это связано с ограничениями в эксплуатации при минусовых температурах.

Нестандартное применение трансформаторов для неона:

• катушка Тесла;
• скрытое освещение по периметру пола или мебели;
• осциллятор из преобразователя для неона;
• Фигура Лихтенберга.

Неоновые осветительные установки работают при нескольких тысяч вольт, питаются они от трансформаторов специального назначения, которые, в большинстве случаев, работают на открытом воздухе, подвергаясь всевозможным неблагоприятным условиям окружающей среды. Преобразователи для этого вида ламп отличаются от других типов таких же устройств тем, что они способны работать как с минимальной, так и с максимальной нагрузкой.