Исследование характеристик балластных дросселей типа 1И40 (часть 1)

Ещё в начале 90-х годов прошлого века, когда у меня скопилось несколько десятков электромагнитных ПРА (в первую очередь советских), меня впервые посетила идея устроить эксперимент по измерению их фактических эксплуатационных характеристик. Причин этому было несколько. Первая, разумеется – природное любопытство :). Кроме этого, давно было замечено, что одни и те же светильники вели себя очень по-разному в плане шума, нагрева и срока службы установленных в них ламп. Очевидно, всё это определялось именно характеристиками установленных внутри ПРА. Наконец, подобные обмеры на тот момент имели и сугубо практический смысл, а именно выяснение конкретных серий, типов и экземпляров дросселей, пригодных для использования в домашнем хозяйстве .

Первая попытка провести подобный эксперимент была предпринята целых 20 лет назад, в октябре 1994 года. К сожалению, на тот момент я не обладал достаточным арсеналом измерительных приборов, поэтому опираться приходилось на имевшийся в наличии инструментарий. Несмотря на это, результаты оказались вполне «похожими на правду», поэтому о том эксперименте имеет смысл рассказать подробнее. Так как имевшийся мультиметр не позволял измерять переменный ток, для этого было решено использовать измерительный шунт в сочетании с осциллографом, позволявшим сделать вычисление тока вручную по кривой на экране. Ток измерялся в двух основных режимах: рабочем и при короткозамкнутом стартёре, причём каждый эксперимент проводился дважды: с лампами Т12 и Т8 (обе советские). Напряжение сети при этом контролировалось аналоговым вольтметром.

За прошедшие с того момента без малого 20 лет меня не раз посещало желание повторить тот эксперимент на более высоком техническом уровне, благо количество имеющихся дросселей ещё больше увеличилось. Однако одновременно начала падать практическая ценность этого мероприятия, ибо для ответственных применений я начал использовать диммируемые ЭПРА, а в неответственных лампы и так «слишком долго работали», так что подбирать для них самые лучшие дроссели не требовалось. Тем не менее, учитывая историческую ценность этой информации, а также природное любопытство в части «а правда ли, что всё импортное было намного лучше советского?», эксперимент всё же решено было повторить в начале 2013 года. Для его проведения была собрана вот такая, с позволения сказать, импровизированная установка:

представлявшая собой по сути открытый корпус светильника 1х40 с выведенными из него точками подключения дросселя. Измерение всех электрических характеристик схемы производилось самодельным цифровым прибором типа WH-756 на базе специализированной прецизионной микросхемы-измерителя электрической энергии. В число этих характеристик вошли напряжение сети, ток, активная мощность и коэффициент мощности схемы. Кроме этого, измерялась также максимальная температура магнитопровода (термопарой через 1 час непрерывной работы) и оценивался уровень шума, создаваемого ПРА (субъективно, по 5-балльной шкале). В связи с имевшей место на тот момент недостаточной устойчивостью прибора к импульсным помехам в нагрузке было решено отказаться от измерения тока с короткозамкнутым стартёром, а для экономии времени (и электроэнергии) – проводить эксперимент только с лампой Т12, в качестве которой была выбрана качественная лампа Philips TL40W/33 производства Голландии (№ 541 по инвентарному списку коллекции). Описанному испытанию было подвергнуто более 30 экземпляров дросселей типа 1И40 (отечественного и зарубежного производства), результаты заносились в специально подготовленную табличную ведомость (одну из которых можно наблюдать справа на фотографии выше). Далее результаты обрабатывались и несколько укрупнялись (путём отбрасывания идентичных данных ПРА одной и той же серии), в результате чего в итоговую сводку вошла информация только о 23 аппаратах.

Исследование проводилось с 22 по 25 марта 2013 года. Перед началом экспериментов был выбран интервал времени, после которого замерялась температура корпуса. Это измерение необходимо проводить в устоявшемся режиме, когда рост температуры практически прекращается. Для этого была снята кривая зависимости температуры магнитопровода от времени:

Измерение проводилось при окружающей температуре Т_а=20°С. В принципе после 1 часа работы вялый рост нагрева ещё продолжался (~0,5°C/10 мин), но пришлось пойти на компромисс с учётом минимизации времени эксперимента и практической достаточности получаемой информации. Кстати, температура 52°С уже вполне ощущается рукой как раскалённый утюг.

Далее, перед началом эксперимента производился замер активного сопротивления обмоток дросселей:

который показал, что R_dc аппаратов лежал в пределах от 22 до 48 Ом. Вопреки ожиданиям, прямой связи между R_dc, рабочим током, потреблением мощности и нагревом не просматривается. Хотя нормальными всё же можно признать R_dc в пределах 26...30 Ом.

Далее пришло время включить установку и выяснить рабочие характеристики. В первую очередь это, конечно же, рабочие токи:

Разброс токов составил от 0,32 до 0,5А (измерения проводились при напряжении сети 230В). Очевидно, нормальными можно признать аппараты с током в пределах 0,39...0,47А (I_ном±10%). Следующим, не менее важным измерением, стала активная мощность схемы:

Разброс мощностей комплекта «лампа-ПРА» оказался в пределах 39..54Вт. Разумеется, потребляемая мощность максимальна у аппаратов с завышенным током и наоборот. Весьма любопытным оказалось сравнение коэффициентов мощности соответствующих схем:

Практика показала, что оптимизированные ПРА имеют повышенное значение этого параметра. Однако катастрофы это не вызывает, в силу заниженного рабочего тока лампы. Просто у и так недогруженной лампы отнимается вдобавок больший процент мощности на потери в самом аппарате .

Далее наступило время измерения рабочей температуры корпуса (не путать с t_w!). Она варьировалась в широких пределах, от 38 до 56°С. Прямой связи температуры с потребляемой мощностью, рабочим током и коэффициентом мощности нет, так как она во многом зависит от размеров и конструкции ПРА. Безусловный лидер по «холодности» – большой аппарат серии 080, на котором после часа работы на номинальном токе можно спокойно удержать руку. А вот «сортирник» серии 910 греется даже хуже оптимизированных нанобалластов.

В заключение наступила очередь оценки уровня шума. Проводилась она довольно придирчиво, методом приближения уха к аппарату, находящемуся на металлической пластине корпуса светильника (см. фото установки) . Шкала оценки получилась примерно такая: 0 – шум незаметен, 1 – едва заметный шелест, 2 – слабый звук, напоминающий стрёкот сверчка, 3 – то же, что 2, плюс лёгкое гудение, 4 – шум, заметный на некотором расстоянии от светильника, 5 – шум, заметный в любой точке комнаты. Ознакомимся с результатами:

Весьма удивительно, что на этом поприще себя блестяще показали китайские ПРА Lightspeed (возможно, благодаря своему «итальянскому» происхождению? ), а также довольно неплохо выступили BTA36L131 от Philips и сравнительно современные белорусские аппараты серии 222. Рекордсменами по шумам, как и ожидалось, стали «сортирники» 051 серии и нанобалласты типа А03-002. Удивила ватровская серия А01-017: у аппаратов из одной партии (!) уровень шума колебался в пределах от «практически нет» до «очень заметно».

Главным выводом из результатов эксперимента условно можно считать тройку лучших аппаратов (из числа исследованных типов). Определялась она следующим образом: вначале из всех аппаратов отбирались наиболее точно выдерживающие номинальный рабочий ток (в пределах ±5%). Далее, из числа этих аппаратов удалялись создающие уровень шума выше 2 единиц. Оставшиеся аппараты отбирались по минимуму мощности, потребляемой комплектом «лампа-ПРА». Итак, «Топ-3» по нашей версии выглядит так:

1 место – аппарат 1УБИ40-ВПП080 (большой корпус), кроме этого он является безусловным лидером по минимальной температуре корпуса;

2 место – аппараты 1И40А01-017 (с учётом, что исследовано несколько экземпляров);

3 место – аппарат 1И40А01-222, правда из двух обмеренных образцов из одной партии в лидеры «пробился» только один. Тем не менее, это всё равно приятный сюрприз.

Вообще говоря, довольно жёсткие условия отбора прошло всего шесть типов ПРА, поэтому имеет смысл упомянуть и остальные:

4 место – аппарат 1УБИ40-ВПП110 («округлая» версия); 5 место – рижский дроссель 1УБИ40-ВПП800; 6 место – польский аппарат FL4000. Собственно, вот они – те аппараты, которые можно было использовать со спокойной совестью, не рискуя испортить хорошую лампу или получить неприятности со светильником. Как говорится, умели же (иногда) у нас делать вещи!

В заключение хочется сообщить то, что иностранцы называют словом disclaimer (по нашему это звучит как «об ограничении ответственности» или примерно так). Во-первых, разумеется, результаты исследования не могут претендовать на исчерпывающую полноту, т.к. исследовались крайне немногочисленные экземпляры избранных серий. Поэтому использовать их можно только на свой страх и риск, попавшие в ваши руки образцы могут радикально отличаться по качеству от исследованных у нас. Тем не менее, на наш взгляд, если обнаружение очень качественного представителя серии даёт робкую надежду на качественность серии в целом, то экземпляр с отвратительным качеством позволяет однозначно судить как минимум об отсутствии выходного контроля у данного производителя применительно к данной модели. То есть некоторые обобщения и экстраполяции всё же возможны.

Во-вторых, серия данных экспериментов ещё не завершена, соответственно результаты можно считать промежуточными. В настоящий момент у автора накопилось количество новых аппаратов 1И40, превышающее уже обмеренное, так что статистика по маркам и типам обязательно пополнится. Именно поэтому в заголовке статьи присутствует «часть 1», как опять же говорят нехорошие буржуины, to be continued...