전기 밸러스트

Electrical ballast
기타 용도는 밸러스트(동음이의)를 참조하십시오.
다양한 American T8 형광 사무용 램프에 전원을 공급하기 위한 현대적인 American 밸러스트입니다.
형광등 및 기타 방전등용 다양한 밸러스트

전기 밸러스트는 부하와 직렬로 배치되어 전기 회로의 전류량을 제한하는 장치입니다.

형광등에서 튜브의 전류를 제한하기 위해 사용되는 유도성 밸러스트는 튜브의 전압-전류 특성에 대한 음의 차동 저항으로 인해 파괴 수준으로 상승합니다.

발라스트의 복잡성은 매우 다양합니다.램프에 직렬로 연결된 저항기, 인덕터 또는 캐패시터(또는 이들의 조합)처럼 단순하거나 소형 형광등(CFL) 및 고강도 방전등(HID 램프)에 사용되는 전자 밸러스트처럼 복잡할 수 있습니다.

전류 제한

오래된 조명에서 사용되는 일반적인 230V, 50Hz 시리즈 초크 밸러스트(인덕터).이 예는 태닝 베드에서 가져온 것입니다.여기에는 시동 스위치가 필요합니다(아래).
램프 스타터(일부 인덕터형 밸러스트에 필요).램프의 양끝을 연결하여 점등 전 1초간 예열합니다.

전기 밸러스트는 전기 부하를 통해 전류를 제한하는 장치입니다.이러한 전압은 부하(아크 방전 등)가 부하를 통과하는 전류가 증가할 때 단자 전압이 저하될 때 가장 자주 사용됩니다.이러한 장치가 정전압 전원에 연결되어 있으면 파괴되거나 전원 공급 장치가 고장날 때까지 더 많은 양의 전류를 끌어옵니다.이를 방지하기 위해 밸러스트는 전류를 제한하는 양의 저항 또는 리액턴스를 제공합니다.밸러스트는 전류를 제한함으로써 음극 저항 장치의 적절한 작동을 제공합니다.

발라스트는 일반적인 양의 저항 회로에서 전류를 제한하기 위해 사용할 수도 있습니다.고체 점화 시스템이 등장하기 전에, 자동차 점화 시스템에는 일반적으로 점화 시스템에 인가되는 전압을 조절하기 위한 밸러스트 저항이 포함되어 있었습니다.

저항기

고정 저항기

네온 램프와 같은 단순하고 저전력 부하에는 고정 저항기가 일반적으로 사용됩니다.밸러스트 저항기의 저항은 크기 때문에 네온 램프에 의해 발생하는 음의 저항에도 불구하고 회로의 전류를 결정합니다.

밸러스트는 초기 모델 자동차 엔진에 사용된 부품으로 엔진 시동 후 점화 시스템에 공급되는 전압을 낮췄다.엔진을 시동하려면 배터리에서 상당한 양의 전류가 필요하므로 전압 강하가 동일하게 발생합니다.엔진 시동을 걸 수 있도록 점화 시스템은 이 낮은 전압에서 작동하도록 설계되었습니다.하지만 시동이 걸리고 스타터가 해제된 후에는 점화 시스템에 정상 작동 전압이 너무 높았습니다.이 문제를 피하기 위해 밸러스트 저항을 점화 시스템과 직렬로 삽입하여 시동 및 점화 시스템에 대해 두 가지 다른 작동 전압을 생성했습니다.

때때로 이 밸러스트 저항기가 고장 나기도 하며, 이 고장의 전형적인 증상은 엔진이 크랭킹 상태(저항이 바이패스 상태)에서 작동하다가 크랭킹이 정지된 직후에 정지하는 것입니다(그리고 저항기는 점화 스위치를 통해 회로에 다시 연결됨).최신 전자 점화 시스템(1980년대 또는 70년대 후반부터 사용된 시스템)은 낮은 크랭크 전압 또는 정상 작동 전압에서 작동할 수 있을 만큼 유연하기 때문에 밸러스트 저항이 필요하지 않습니다.

자동차 산업에서 밸러스트 저항기의 또 다른 일반적인 용도는 환기 팬 속도를 조정하는 것입니다.밸러스트는 보통 2개의 중앙 탭이 있는 고정 저항기이며 팬 속도 선택 스위치는 밸러스트의 일부를 바이패스하기 위해 사용됩니다.모두 최대 속도에는 사용되지 않습니다.팬이 항상 최대 속도에서 다음 속도로 동작할 때(보통 4개 중 3개) 매우 일반적인 장애가 발생합니다.이로 인해 매우 짧은 저항 코일 조각이 비교적 높은 전류(최대 10A)로 작동하여 결국 소모됩니다.이것에 의해, 팬은 감속 설정으로 동작할 수 없게 됩니다.

일부 가전 기기, 특히 밸브(진공 튜브) 시대의 텔레비전 수상기에서는 진공 튜브 히터가 직렬로 연결되었습니다.직렬로 연결된 모든 히터의 전압 강하는 보통 전체 주 전압보다 작았기 때문에 초과 전압을 낮추기 위한 밸러스트를 제공해야 했습니다.저항기는 값싸고 교류(AC)와 직류(DC) 모두에서 작동하기 때문에 이러한 목적으로 자주 사용되었습니다.

자가 가변 저항기

일부 밸러스트 저항기는 전류가 증가함에 따라 저항이 증가하고 전류가 감소함에 따라 저항이 감소하는 특성이 있습니다.물리적으로 그러한 장치들은 종종 백열등처럼 만들어지기도 한다.일반 백열등의 텅스텐 필라멘트와 마찬가지로 전류가 증가하면 밸러스트 저항은 뜨거워지고 저항은 상승하며 전압 강하는 증가합니다.전류가 감소하면 밸러스트 저항은 냉각되고 저항은 감소하며 전압 강하는 감소합니다.따라서 밸러스트 저항기는 인가 전압의 변화나 전기 회로의 나머지 변화에도 불구하고 전류의 변화를 줄입니다.이러한 장치는 때때로 "배렛터"라고 불리며 1930~1960년대 AC/DC 라디오 및 TV 가정용 [citation needed]수신기의 직렬 난방 회로에 사용되었습니다.

이 특성은 단순히 적절한 고정 저항을 선택하는 것보다 더 정밀한 전류 제어로 이어질 수 있습니다.저항성 밸러스트에서 손실되는 전력은 고정 저항기에 비해 밸러스트에서 전체 전력의 작은 부분이 떨어지기 때문에 감소합니다.

이전에는[when?] 가정용 의류 건조기에 일반 백열등과 직렬로 살균 램프를 장착하기도 했습니다. 백열등은 살균 램프의 밸러스트 역할을 했습니다.1960년대 220~240V 국가에서 가정에서 일반적으로 사용된 조명은 가동되지 않는 일반 주 필라멘트 램프가 밸러스트한 원형 튜브였다.자체 밸러스트 수은증기 램프는 램프의 전체 엔벨로프 내에 일반적인 텅스텐 필라멘트를 내장하여 밸러스트 역할을 하며, 생성된 광스펙트럼의 부족한 적색 영역을 보완한다.

반응성 밸러스트

형광등, 음의 차동 [1][2]저항을 가진 장치.작동 시 형광 튜브를 통한 전류 증가는 형광 튜브 전체의 전압 강하를 일으킵니다.튜브가 전원 라인에 직접 연결된 경우, 튜브 전압이 떨어지면 더 많은 전류가 흐르다가 스스로 [1][3]파괴됩니다.이를 방지하기 위해 형광등은 밸러스트를 통해 전원에 연결된다.밸러스트는 회로에 양의 임피던스(AC 저항)를 추가하여 튜브의 음의 저항을 상쇄하여 [1]전류를 제한합니다.
형광등용 미국 자기 밸러스트 몇 개.상단은 30-40W 램프 두 개를 위한 고역률 급속 시동 직렬 밸러스트이다.중앙은 30~40W 램프 1개의 저역률 예열 밸러스트이며, 하단 밸러스트는 15W 예열 램프와 함께 사용되는 단순한 인덕터입니다.
알루미늄 간판 프레임의 표지판을 위한 미국식 자기 밸러스트입니다.사인 밸러스트는 실외 온도가 낮으면 형광관을 가동하는 데 필요한 에너지가 증가하기 때문에 다른 밸러스트보다 더 무겁습니다.사용된 총 튜브 길이를 기준으로 크기가 지정됩니다.
일반적인 유럽 230V 시리즈 초크 밸러스트 40W T12 또는 36W T8 형광등.

보통 초크인 인덕터는 형광등 또는 HID 램프에 전원을 공급하기 위한 적절한 시동 및 작동 전기 조건을 제공하기 위해 라인 주파수 밸러스트에서 매우 일반적입니다(인덕터의 사용 때문에 이러한 밸러스트는 보통 자기 밸러스트라고 불립니다).인덕터에는 두 가지 장점이 있습니다.

  1. 리액턴스는 인덕터의 전력 손실을 최소화하면서 램프의 전력을 제한합니다.
  2. 인덕터를 통과하는 전류가 빠르게 차단될 때 발생하는 전압 스파이크는 일부 회로에서 먼저 램프의 아크를 치는 데 사용됩니다.

인덕터의 단점은 전압에 따라 전류가 어긋나 역률이 낮다는 것입니다.고가의 밸러스트에서는 역률을 보정하기 위해 캐패시터를 인덕터와 페어링하는 경우가 많습니다.두 개 이상의 램프를 제어하는 자동 트랜스폼 밸러스트에서 라인 주파수 밸러스트는 일반적으로 여러 램프 간에 서로 다른 위상 관계를 사용합니다.이는 개별 램프의 깜박임을 완화할 뿐만 아니라 높은 역률을 유지하는 데에도 도움이 됩니다.한 램프의 전류가 주 위상을 이끌고 다른 램프의 전류가 주 위상을 지연시키기 때문에 이러한 밸러스트를 흔히 납-래그 밸러스트라고 합니다.

대부분의 220~240V 밸러스트에서 캐패시터는 북미 밸러스트와 같이 밸러스트 내부에 내장되지 않고 밸러스트와 병렬 또는 직렬로 배선됩니다.

유럽 및 대부분의 220~240V 지역에서는 라인 전압이 직렬 인덕터로 30W 이상의 램프를 시동하기에 충분합니다.그러나 북미와 일본에서는 라인전압(각각 120V 또는 100V)이 직렬인덕터로 30W 이상의 램프를 시동하기에 충분하지 않을 수 있으므로 밸러스트에 자기변환권선을 포함시켜 전압을 높인다.자동 트랜스폼은 전류가 적절히 제한되도록 충분한 누출 인덕턴스(단락 인덕턴스)를 사용하여 설계되었습니다.

사용해야 하는 인덕터와 캐패시터가 크기 때문에 라인 주파수로 작동하는 반응성 밸러스트는 크고 무거운 경향이 있습니다.또, 일반적으로 음향 노이즈(회선 주파수 험)도 발생합니다.

1980년 이전 미국에서는 냉각 및 전기적 절연 기능을 제공하기 위해 많은 밸러스트에서 폴리염화비페닐(PCB) 기반 오일이 절연 오일로 사용되었습니다(트랜스포머 오일 참조).

전자 밸러스트

다음 항목도 참조하십시오.형광등 electron 전자 밸러스트

전기 밸러스트는 방전 램프에 적절한 시동 및 작동 전기 조건을 제공하기 위해 솔리드 스테이트 전자 회로를 사용합니다.전자 밸러스트는 동등한 정격의 자기 밸러스트보다 작고 가벼울 수 있다.전자 밸러스트는 보통 코어 적층 [4]진동에 의해 라인 주파수 험을 생성하는 자기 밸러스트보다 조용합니다.

전자 밸러스트는 많은 경우 Switched Mode Power Supply(SMPS; 스위치모드 전원장치) 토폴로지를 기반으로 합니다.이 토폴로지는 처음에 입력전력을 정류한 후 고주파수로 절단합니다.첨단 전자 밸러스트에서는 펄스 폭 변조 또는 주파수를 더 높은 값으로 변경함으로써 조광 기능을 사용할 수 있습니다.마이크로 컨트롤러(디지털 밸러스트)가 내장된 밸러스트는 LonWorks, Digital Addressable Lighting Interface(DALI), DMX512, Digital Serial Interface(DSI) 등의 네트워크를 통해 원격 제어 및 모니터링을 제공하거나 0-10V DC 밝기 제어 신호를 사용하여 단순 아날로그 제어를 제공할 수 있습니다.무선 메쉬 네트워크를 통해 광레벨을 원격 제어하는 시스템이 [5]도입되었습니다.

소형 형광등의 전자 밸러스트

전자 밸러스트는 일반적으로 주 주파수 50 – 60Hz가 아닌 20,000Hz 이상의 주파수로 램프에 전원을 공급한다. 이는 형광 조명과 관련된 라인 주파수의 산물인 플리커의 스트로보 효과를 실질적으로 제거한다(감광 간질 참조). 뇌전증전자 밸러스트의 높은 출력 주파수는 형광등의 인광을 빠르게 재충전하여 깜박임이 감지되지 않습니다.감지 가능한 빛 변조를 측정하는 데 사용되는 깜박임 지수는 0.00에서 1.00 사이의 범위를 가지며, 0은 깜박임 가능성이 가장 낮음을 나타내고 1은 가장 높음을 나타냅니다.자기 밸러스트에서 작동하는 램프의 깜박임 지수는 0.04에서 0.07 사이이고 디지털 밸러스트의 깜박임 지수는 0.01 [6]미만입니다.

아크 스트림에서 더 많은 가스가 이온화된 상태로 남아 있기 때문에 램프는 약 10kHz 이상에서 약 9% 더 높은 효율로 작동합니다.램프 효율은 약 10kHz에서 급격히 증가하며 약 20kHz까지 [7]계속 향상됩니다.기존 가로등에 대한 전기 밸러스트 개조는 2012년경 [8]캐나다 일부 지방에서 시험되었다. 그 이후로 LED 개조는 더욱 보편화되었다.

밸러스트 자체의 효율이 높고 주파수가 높을수록 전자 밸러스트는 형광등과 같은 저압 램프의 시스템 효율이 높아집니다.HID 램프의 경우 고주파수 사용 시 램프 효율이 개선되지 않지만, 이러한 램프의 경우 고주파수에서 밸러스트 손실이 적고 감광도 낮기 때문에 램프가 전체 [citation needed]수명 동안 더 많은 빛을 생성합니다.세라믹 방전 금속 할로겐화물 램프와 같은 일부 HID 램프 유형은 20~200kHz 범위의 고주파에서 작동할 때 신뢰성이 떨어집니다. 이러한 램프의 경우 사각파 저주파 전류 드라이브가 대부분 100~400Hz 범위의 주파수로 사용되며, 광 [citation needed]감가율이 낮다는 이점도 동일합니다.

HID 조명에 전자발라스트를 적용하는 것이 인기를[citation needed] 끌고 있다.대부분의 신세대 전자 밸러스트는 고압 나트륨(HPS) 램프와 금속 할로겐화물 램프를 모두 작동할 수 있습니다.밸러스트는 처음에는 내부 점화기에 의해 아크의 스타터 역할을 하며 고전압 임펄스를 공급하고 나중에 회로 내부의 전류 흐름의 제한/조절기로 작동합니다.또한 전자 밸러스트는 자기 [6]밸러스트보다 훨씬 더 차갑고 가볍습니다.

형광등 발라스트

주요 기사:형광등

예열 중

이 기술은 필라멘트를 초기에 밸러스트와 직렬로 연결하여 예열하는 기계 또는 자동(바이메탈 또는 전자) 스위치와 함께 램프의 각 끝에서 필라멘트를 조합하여 사용합니다.필라멘트가 분리되면 밸러스트로부터의 유도 펄스에 의해 램프가 시작됩니다.이 시스템은 북미에서는 '프리히트'로, 영국에서는 '스위치 스타트'로 불리며, 나머지 국가에서는 특별한 설명이 없습니다.이 시스템은 200~240V 국가(및 최대 약 30W의 100~120V 램프)에서 일반적입니다.

유도성 펄스로 인해 스타터 스위치가 열릴 때 램프가 시작될 가능성이 높지만, 실제로는 필요하지 않습니다.이러한 시스템의 밸러스트는 균등하게 저항기가 될 수 있습니다.1950년대 후반부터 1960년대까지 많은 형광등 부속품들이 필라멘트 램프를 밸러스트로 사용했습니다.170볼트와 120와트 정격의 특수 램프가 제조되었습니다.램프에는 4핀 베이스에 서멀 스타터가 내장되어 있습니다.전력 요건은 유도 밸러스트를 사용하는 것보다 훨씬 컸지만(소비 전류는 동일했지만), 램프 유형의 밸러스트에서 나오는 따뜻한 빛은 특히 가정 환경에서 사용자가 선호하는 경우가 많았다.

형광등을 구동하는 데 사용할 수 있는 전원이 DC일 때 사용할 수 있는 유일한 유형은 저항성 밸러스트였습니다.이러한 피팅은 열적 유형의 스타터를 사용했지만(주로 글로우 스타터가 발명되기 훨씬 전에 사용되지 않았기 때문에), 시동 스위치를 열 때 펄스를 제공하는 것이 유일한 목적이었던 회로에 초크를 포함시켜 시동을 개선할 수 있었습니다.DC 피팅은 튜브가 시작될 때마다 튜브에 공급되는 극성을 반전시켜야 하기 때문에 복잡했습니다.그렇게 하지 않으면 튜브의 수명이 크게 단축됩니다.

인스턴트 스타트

즉석 시동 밸러스트는 전극을 예열하지 않고 비교적 높은 전압(~600V)을 사용하여 방전 아크를 시작합니다.가장 에너지 효율이 높지만 램프가 켜질 때마다 차가운 전극의 표면에서 재료가 뿜어져 나오기 때문에 램프 시동 주기가 가장 짧습니다.인스턴트 시동 밸러스트는 램프가 자주 켜지고 꺼지지 않는 듀티 사이클이 긴 애플리케이션에 가장 적합합니다.100~120볼트의 주전원 공급 장치(40W 이상의 램프)가 있는 국가에서 주로 사용되었지만, 스위치 시동 시스템의 깜박임 없이 램프가 시동되었기 때문에 다른 국가에서는 잠시 인기가 있었습니다.램프의 수명이 짧기 때문에 인기는 오래가지 못했다.

빠른 시작

급속 시동 밸러스트는 전압을 인가하는 동시에 캐소드를 가열합니다.램프의 수명은 우수하고 사이클 수명은 길어지지만 램프의 양 끝에 있는 전극이 램프가 작동하면서 가열 전력을 계속 소비하기 때문에 약간 더 많은 에너지를 사용합니다.다시 말씀드리지만, 100~120V 국가에서는 40W 이상의 램프가 보급되어 있지만, 특히 스위치 시동 시스템의 깜박임이 바람직하지 않은 다른 국가에서는 고속 시동이 사용되는 경우가 있습니다.

조광성 밸러스트

조광성 밸러스트는 급속 스타트 밸러스트와 매우 유사하지만 일반적으로 표준 급속 스타트 밸러스트보다 단일성에 가까운 역률을 제공하기 위해 콘덴서가 내장되어 있습니다.쿼드랙형 조광기는 조광 밸러스트와 함께 사용할 수 있어 가열 전류를 유지하면서 램프 전류를 제어할 수 있습니다.저조도 레벨에서 쿼드랙을 안정적으로 발사할 수 있도록 형광관과 병렬로 약 10kΩ의 저항을 연결해야 합니다.

비상.

내장 배터리가 있는 전자 밸러스트는 전원 장애(일반적으로 2시간 미만) 발생 시 비상 탈출 조명을 제공하도록 설계되었습니다.예비 발전기로 구동되는 비상등 대신 사용할 수 있습니다.그러나 비상 밸러스트는 정기적인 테스트를 필요로 하며 10-12년의 유효 수명을 가집니다.

하이브리드

하이브리드 밸러스트는 자기 코어 앤 코일 변압기와 전극 가열회로용 전자 스위치를 가진다.자기 밸러스트와 마찬가지로 하이브리드 장치는 라인 전원 주파수(유럽의 경우 50Hz)에서 작동합니다.이러한 유형의 밸러스트(음극 차단 밸러스트라고도 함)는 램프를 시작한 후 전극 가열 회로를 차단합니다.

ANSI 밸러스트 계수

조명 밸러스트는 북미에서 ANSI 밸러스트 계수를 사용하여 밸러스트에서 동작하는 램프의 광출력(루멘 단위)과 ANSI 기준 밸러스트에서 동작하는 램프를 비교한다.기준 밸러스트는 램프를 ANSI 지정 공칭 전력 [9][10]정격으로 작동시킵니다.실용적인 밸러스트의 밸러스트 계수는 조명 설계에서 고려되어야 합니다. 밸러스트 계수가 낮으면 에너지를 절약할 수 있지만 빛을 덜 낼 수 있습니다.형광등의 경우 밸러스트 계수는 기준값 1.0과 [11]다를 수 있습니다.

밸러스트 3극

초기 튜브 기반 컬러 TV 세트는 CRT의 편향 계수를 일정하게 유지하기 위해 음극선관(CRT) 가속 전압의 병렬 션트 스태빌라이저로 PD500과 같은 밸러스트 3극을 사용했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Sinclair, Ian Robertson (2001). Sensors and transducers, 3rd Ed. Newnes. pp. 69–70. ISBN 978-0750649322.
  2. ^ Kularatna, Nihal (1998). Power Electronics Design Handbook. Newnes. pp. 232–233. ISBN 978-0750670739.
  3. ^ Aluf, Ofer (2012). Optoisolation Circuits: Nonlinearity Applications in Engineering. World Scientific. pp. 8–11. Bibcode:2012ocna.book.....A. ISBN 978-9814317009. 이 소스는 능동 저항을 나타내기 위해 "절대 부극 차동 저항"이라는 용어를 사용합니다.
  4. ^ "Understanding Transformer Noise" (PDF). federalpacific.com. Federal Pacific. Archived from the original (PDF) on 15 March 2015. Retrieved 8 August 2015.
  5. ^ "infiNET dimmer datasheet" (PDF). Crestron Electronics, Inc. 9 March 2005. Retrieved 22 July 2013.
  6. ^ a b 지정자 보고서: 전자 밸러스트 페이지 18, 국립 조명 제품 정보 프로그램, 제8권 제1호, 2000년 5월.2013년 5월 13일 취득.
  7. ^ IES 조명 핸드북 1984
  8. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2013-07-29. Retrieved 2012-06-23.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ IEEE 규격 100 "IEEE 표준 용어 사전, 표준 100", ISBN 0-7381-2601-2, 83페이지
  10. ^ ANSI 표준 C82.13-2002 "형광 램프 밸러스트 정의", 1페이지
  11. ^ "Ballast factor". Lawrence Berkeley National Laboratory. Archived from the original on March 19, 2013. Retrieved April 12, 2013.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Electric Ballast와 관련된 미디어가 있습니다.
Wikimedia Commons에는 Starters와 관련된 미디어가 있습니다.
Wikimedia Commons에는 형광등 전원장치(전자 밸러스트 포함)와 관련된 미디어가 있습니다.