ДУГОВЫЕ РТУТНЫЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ ВЫCOKOГO ДАВЛЕНИЯ ДРЛ

Для освещения улиц, цехов промышленных предприятий и других объектов, не требующих высокого качества цветопередачи, применяются ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ.

В отличие от люминесцентных ламп, где давление паров ртути составляло доли миллиметров ртутного столба, в ртутных лампах ДРЛ используется газовый разряд в парах ртути при давлениях, намного превышающих атмосферное. Такие лампы представляют собой толстостенную кварцевую трубку (горелку) с двумя или более электродами, вмонтированную во внешнюю колбу из термостойкого стекла, стенки которой изнутри покрыты люминофором. Внутри горелки находятся дозированная капелька ртути и газ apгoн, в торцы ее впаяны вольфрамовые электроды. Apгон облегчает зажигание разряда в холодной трубке, и после зажигания разряда начинается процесс испарения ртути, которая переходит в парообразное состояние. При установлении дугового разряда между рабочими электродами плотность и температура паров ртути по диаметру трубки будет неодинаковой, по оси трубки температура будет максимальной. Благодаря этому плотность тока в центре трубки максимальна, и разряд имеет вид светящегося шнура, расположенного по оси трубки.
С повышением давления паров ртути меняется характер спектра, излучаемого газовым разрядом, чем выше давление, тем больше яркость сплошного фона. В связи с изменением спектра излучения меняется цветность света, создаваемого ртутной лампой от синезеленой при низких давлениях до белой при высоких давлениях, Применение ламп ДРЛ для освещения оказалось возможным в результате получения температуростойких люминофоров, при помощи которых удалось исправить цветность излучения ртутного разряда. Дело в том, что цветность излучения разряда в парах ртути, дающего интенсивный свет синеватого оттенка, делает невозможным правильное восприятие цветовых оттенков: лица людей становятся мертвеннобледными, губы  синевато-серыми, краски окружающих предметов искажаются. Поэтому ртутные лампы без люминофора считают практически малопригодными для освещения даже в тех случаях, когда к цветопередаче не предъявляются высокие требования например при освещении улиц. От этого недостатка удалось избавиться при помощи люминофора, который наносится на внутреннюю поверхность внешней колбы лампы ДРЛ. Колба эта имеет форму, обеспечивающую при работе лампы одинаковую температуру всей поверхности, покрытой люминофором. Люминофор хорошо поглощает невидимое ультрафиолетовое излучение, проходящее через кварцевые стенки трубки, и преобразует eгo в оранжевокрасное видимое излучение, исправляя тем самым цветность излучения лампы. При этом видимое излучение ртутного разряда люминофор почти не поглощает.

Ртутные лампы ДРЛ выпускаются двух модификаций: двухэлектродные и четырех электродные. В двухэлектродных лампах ДРЛ кварцевая горелка снабжена двумя рабочими электродами. Напряжение зажигания этих ламп во много раз превышает напряжение питающей сети. Они зажигаются при приложении к их электродам импульсного напряжения в несколько киловольт. Под действием этоrо импульса напряжения происходит электрический пробой между электродами apгон облегчает дальнейшее развитие разряда. После возникновения устойчивого разряда в apгоне за счет выделяемого в разряде тепла начинается процесс испарения ртути. Напряжение зажигания снижается, и в лампе устанавливается основной заряд. Существенный недостаток этих ламп состоит в том, что напряжение их зажигания в несколько раз превышает рабочее напряжение сети.
Для включения двухэлектродной лампы требуется сложный пускорегулирующий аппарат, состоящий из реактора, селенового выпрямителя, разрядника, конденсатора и резистора.

Дуговая ртутная люминесцентная лампа типа ДРЛ с исправленной цветностью.
а)  двухэлектродная лампа; б) четырех электродная лампа; 1)  ртутная
кварцевая трубка; 2)  внешняя колба; 3)  люминофор; 4)  резьбовой цоколь;
5)  рабочие электроды; 6)  зажигающие электроды; 7)  резисторы.

Двухэлектродная лампа (рис. 1, а) представляет собой прямую кварцевую трубку (горелку), вмонтированную в наружную стеклянную колбу из термостойкого стекла, покрытую изнутри слоем люминофора. Внутри горелки находится дозированная капля ртути и газ apгон, в торцы ее впаяны вольфрамовые электроды.

Схемы включения ламп типа ДРЛ.
а)  схема двухэлектродной лампы; б)  схема четырех электродной лампы с
реактором; в)  схема четырех электродной лампы с автотрансформатором;
Л —  лампа типа ДРЛ; Р —  реактор; Wд —  дополнительная обмотка реактора
(обмотка зажигания); РЗ —  разрядник; В - селеновый выпрямитель; R - резистор;
С - конденсатор; Ат - автотрансформатор.

При подаче напряжения на лампу (рис. 2, а) конденсатор С заряжается через селеновый выпрямитель В и ограничивающий резистор R. Когда заряд достигает напряжения зажигания разрядника (180-200 В), конденсатор разряжается через разрядник Р3 на дополнительную обмотку реактора Р (обмотка зажигания), в результате чего на концах основной обмотки балластного реактора индуцируется импульс высокого напряжения, зажигающий лампу Л.
Изоляция проводов, прокладываемых между двухэлектродной лампой ДРЛ и ПРА (пуско-регулирующий аппарат) , должна быть рассчитана на напряжение не ниже 3000 В. Стремление к упрощению ПРА и увеличению надежности работы привело к созданию четырехэлектродных ламп, которые в настоящее время получили большое распространение. Эти лампы конструируются таким образом, чтобы их зажигание происходило при рабочем напряжении сети.

На рис. 1 б) изображена четырех электродная лампа ДРЛ, она отличается от двухэлектродной лампы тем, что имеет дополнительно два зажигающих электрода, расположенных в непосредственной близости от рабочих электродов. Зажигающие электроды через резисторы, размещенные внутри внешней колбы, присоединяются к противоположным рабочим электродам. Внутри горелки находятся дозированная капля ртути и газ apгон. Зажигающие электроды в лампе предназначены для облегчения зажигания лампы. При включении лампы между зажигающими и рабочими электродами возникает тлеющий разряд, обеспечивающий необходимую ионизацию газа.
Разряд устанавливается между рабочими электродами, так как сопротивление газового промежутка меньше сопротивления включенного в цепь зажигающего электрода. Как было указано выше, зажигание четырех электродных ламп может производиться от сетевого напряжения.
Схемы их включения в сеть просты (рис, 2, б), последовательно с лампой включается реактор. В отдельных случаях, когда лампы приходится зажигать при особо низких температурах наружного воздуха, можно применить ПРА с автотрансформатором, обеспечивающим необходимое повышение напряжения питающей сети (рис. 2, в).
Характерной особенностью ламп ДРЛ является то что после включения лампы в сеть и зажигания в ней разряда для установления стационарного режима ее работы, в зависимости от мощности лампы, требуется время от 3 до 10 мин. Этот период можно назвать периодом разжигания лампы. Стационарное состояние наступает при полном испарении ртути, после чего все электрические и световые параметры лампы не изменяются. На длительность пускового периода лампы оказывает влияние температура окружающей среды. При пониженных температурах время пускового периода растет.
Следует учесть, что после отключения лампы повторное ее зажигание не может быть осуществлено до тех пор, пока она не остынет. Это вызвано тем, что у неостывшей лампы давление паров ртути повышено и в силу этого должно быть увеличено напряжение зажигания.
Вполне естественно, что время, необходимое для остывания лампы перед ее повторным зажиганием, зависит от окружающей температуры, это время составляет в среднем от 5 до 8 мин. По этой причине лампы ДРЛ не разрешается использовать для аварийного освещения.
Лампы типа ДРЛ при меняются в производственных помещениях высотой более 6 м, где не требуется правильнoгo различения цветов, для освещения дорог на территориях промышленных предприятий с интенсивным движением людей и транспорта и участков, требующих повышенной освещенности, для освещения улиц, дорог и площадей.

Основные характеристики ламп ДРЛ

Примечания: 1. Цоколь у лампы ДРЛ мощностью 80 и 125 Вт типа
Ц27, у остальных  Ц40.
2. Для ламп ДРЛ изготовляются ПРА для включения в сеть 220 В.

Основные электрические, световые и технические характеристики четырехэлектродных и двухэлектродных ламп, а также их размеры приведены в табл.
Пускорегулирующие аппараты для включения четырехэлектродных дамп ДРЛ выпускаются двух основных типов: встроенные и независимые. Первый тип аппарата предназначен для встраивания в закрытые светильники наружного освещения и может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -25 до +35º С и относительной влажности до 95 %. Второй тип аппарата снабжен защитным кожухом и устанавливается отдельно от светильника и может эксплуатироваться в производственных помещениях с нормальной средой с температурой окружающего воздуха от +5 до +35º С и относительной влажностью до 75%. Технические характеристики ПРА для двух- и четырехэлектродных ламп ДРЛ приведены в табл.

Основные технические характеристики ПРА
для ламп ДРЛ на напряжение 220 В

Примечания: 1. Обозначения: В —  встроенный для установки в светильнике (температура окружающего воздуха от -25 º +35º относительная влажность 95%), Н — независимый для установки отдельно от светильника (температура окружающего воздуха от +5 до +35º,
относительная влажность 75%).
2. Средний коэффициент мощности ПРА для всех ламп 0,5-0,45.

Повышение коэффициента мощности в осветительных сетях с лампами типа ДРЛ.

Коэффициент мощности для ламп ДРЛ с некомпенсированным ПРА составляет в среднем 0,5. В отличии от люминесцентных ламп, где в большинстве случаев ПРА содержит необходимое количество конденсаторов, обеспечивающих доведение коэффициента мощности до требуемого значения, ПРА с лампами ДРЛ, как правило, не имеют конденсаторов для индивидуального повышения коэффициента мощности. Поэтому предусматривают как индивидуальную, так и групповую компенсацию реактивной мощности.
Групповые конденсаторные установки обычно располагают вблизи осветительных пунктов. Схема подключения трехфазного конденсатора к групповой линии дана на рис. 3.

Как видно из схемы, конденсатор подключается в начале групповой линии, питающей светильники, после трехполюсногo автоматического выключателя, установленного на групповом щитке. При этом реактивная мощность в самой группе не компенсируется, и поэтому сечение проводов групповой сети приходится выбирать по току при низком коэффициенте мощности, а ток расцепителя автоматического выключателя должен выбираться с учетом повышенного коэффициента мощности. Это дает возможность почти вдвое уменьшить количество отходящих линии от щитка, а автоматический выключатель использовать для одовременного отключения линии и конденсатора. При монтаже подобных установок не следует присоединять к одному зажиму автоматического выключателя, установленного в распределительном пункт, два провода (один идущий к светильникам, а другой конденсатору) это может вызвать повышенный нагрев зажима и нарушение характеристики расцепителя.

Литература — «Библиотека электромонтера». Выпуск 0530.
Зак Самуил Маркович, Пленсковский Юрий Андреевич. Монтаж светильников с газоразрядными лампами. Третье издание, дополненное