| Elektroniczne układy zasilające HID o wysokiej częstotliwości - hit czy pic? |
 |
 |
 |
|
Zmiana częstotliwości zasilania standardowych wysokoprężnych lamp wyładowczych umożliwia redukcję mocy i strumienia. Dodatkowo elektroniczne układy zasilające zapewniają lepszą efektywność źródła i mniejsze straty własne w porównaniu z ich elektromagnetycznymi odpowiednikami. Ostatnio w naszym kraju pojawiły się firmy promujące tego typu rozwiązania, ale nie ma wśród nich czołowych producentów. Czyżby najwięksi zaspali? A może potencjalni klienci nie znają całej prawdy o tego typu układach? Mamy nadzieję, że nasz artykuł wyjaśni kluczowe problemy związane z tym zagadnieniem. Od wielu lat czołowi producenci źródeł światła prowadzą pracę nad wysokoczęstotliwościowymi układami stabilizacyjno-zapłonowymi, które będą posiadały możliwość redukcji strumienia świetlnego, niskie straty i wysoką trwałość. Niestety głównym problemem konstrukcyjnym jest występujący w lampach wysokoprężnych dużej intensywności tzw. rezonansu akustycznego. Zjawisko to wpływa na obniżenie trwałości źródeł światła, które w ekstremalnych przypadkach mogą również stać się niebezpieczne w użytkowaniu ze względu na ryzyko eksplozji. Rezonans akustyczny występuje w szerokim paśmie częstotliwości zasilania powyżej 500Hz, a częstotliwości rezonansowe są trudne do ustalenia, gdyż zależą od typu lampy, czasu jej eksploatacji, pozycji położenia, itp. Istnieje wprawdzie kilka metod unikania rezonansu akustycznego przy wysokich częstotliwościach, np. zasilanie lampy przebiegiem prostokątnym, jednak wdrożenie takich zastosowań jest nieopłacalne, gdyż zwiększa koszt układu i ryzyko wystąpienia silnych zakłóceń radioelektrycznych i harmonicznych. Poniżej został przedstawiony rysunek, na którym znajduje się przykładowa charakterystyka występowania rezonansu akustycznego dla 400W lampy metalohalogenkowej w zakresie częstotliwości zasilania 40-80 kH.
Zmiany częstotliwości występowania rezonansu akustycznego przy zmianie typu źródła światła przedstawiono na rysunku poniżej (porównanie miejsc występowania rezonansu dla lamp sodowych 70W produkcji GE i Philips).
Pomimo że wysokoczęstotliwościowe zasilanie lamp wyładowczych przy stabilnych warunkach pracy może przynieść wiele korzyści nie zaleca się stosowania tego typu układów bez dedykowanych źródeł światła. Pojawiające się w sprzedaży „uniwersalne” układy znacząco obniżą trwałość i bezpieczeństwo instalacji. Opracowania techniczne firmy Philips, GE i Osram nie rekomendują tego typu rozwiązań dla swoich lamp. I nie ma w tym nic dziwnego - wystąpienie rezonansu akustycznego może spowodować nawet wybuch lampy co może stworzyć niebezpieczeństwo dla osób eksploatujących oświetlenie. Kto w takim przypadku przyjmie na siebie odpowiedzialność za zdarzenie? Nie ma również możliwości przewidzenia skutków rezonansu akustycznego na poziomy gwarantowanych trwałości.
|
Uklady o niskiej czestotliwosci maja duzo nizsza trwalosc i nie posiadaja tak szerokich funkcjonalnosci jak rozwiazania oparte na statecznikach wysokiej czestotliwosci.
Nie zaproponowal Pan ani jednego konkretnego rozwiazania, ktore byloby lepsze od oferowanego przez nas systemu. Rzuca Pan anonimowe, ogolne oskarzenia na ktore nie ma Pan dowodow, a w dodatku posiada bledne informacje i powoluje sie na zrodla ktore sa niekompletne wedlug ich autora.
Niezawodnosc naszych rozwiazan, brak rezonansu i innych wad dowodzi wieloletne stosowanie naszych rozwiazan przez klientow oraz wygrywane przez nas publiczne przetargi.
Dziekuje za mozliwosc przedstawienia naszego punktu widzenia Administratorowi, a takze za uwage Czytelnikom.
Jakie konkretnie proponowałby Pan rozwiązanie z układem o niskiej częstotliwości na potrzeby sterowania oświetleniem ulicznym i jakie daje ono możliwości?
Jeśli istnieje takie rozwiązanie pozwalające na sterowanie cyfrowe (w przeciwieństwie do oferowanego powszechnie sterowania analogowego) rozważymy zmianę dostawcy.
Bardzo proszę także zasięgnąć informacji co do niezawodności układów niskiej częstotliwości, a przekona się Pan, że nie są one równie niezawodne jak oferowane przez nas rozwiązania.
Może opinia burmistrzów i wójtów nie jest dla Pana istotna, dla nas jest jednak kwestią istotną. To oni są naszym klientem i oni rozliczają nas z wdrożenia, funkcjonowania i niezawodności systemu.
W kontekście retorycznym, gdyby ludzie nigdy nie rozpatrywali rzeczy uważanych za pewne, nadal wierzylibyśmy ze Ziemia jest płaska i znajduje się na grzbiecie wielkiego żółwia. Dziś w nocy zmarł Steve Jobs legendarny szef firmy Apple. Czy zna Pan historie Apple? Pierwsze prototypy, a później komputery stworzyli trzej młodzi ludzie pracując w garażu jednego z nich. Argument, ze duża firma powinna mieć lepsze rozwiązania, ponieważ jest duża do mnie nie przemawia.
A teraz do sedna, stateczniki naszej firmy nie działają na częstotliwościach aż tak wysokich by przekraczały normy radioelektryczne. Konstrukcja statecznika, a tym samym sposób na ominięcie rezonansu akustycznego jest opatentowaną tajemnicą handlową, jak się Pan może domyślić. Gdybym opisała Panu w Internecie jak działa taki układ i jaka jest jego budowa, co powstrzymywałoby wspomniane duże firmy przed skonstruowaniem podobnego urządzenia? To z kolei podkopałoby przewagę konkurencyjną naszej firmy.
Łatwy dostęp do statecznika służy korzystaniu z jego funkcji raportowania, czyli informowania o statusie lampy i ewentualnych awariach źródła światła. Nasza firma oferuje system komputerowy, który może gromadzić wszelkie informacje dotyczące działania lamp i wtedy dostęp rzeczywiście nie jest potrzebny. System ten działa na zasadzie komunikacji miedzy statecznikiem, lokalnym układem nadzoru i systemem centralnym zainstalowanym na serwerze użytkownika. Nie wszyscy nasi klienci maja potrzebę posiadania tak kompleksowego systemu. W takich przypadkach, gdy lampa gaśnie informacje o przyczynie awarii odczytuje się bezpośrednio ze statecznika.
Dla uspokojenia emocji dotyczących wpływu wysokiej częstotliwości na trwałość źródła światła należy stwierdzić, ze najstarsza instalacja na wysoko częstotliwościowych statecznikach ma juz 6 lat i jej niezawodność jest dużo wyższa niż instalacje czołowych producentów. Jeśli jest Pan zainteresowany referencjami bardzo proszę o kontakt.
Na razie jedyną przewagą układów o niskiej częstotliwości, którą podał Pan w swoim komentarzu jest czas deklarowanych trwałości. Czy Pańskim zdaniem są inne korzyści z ich zastosowania?
http://www.gelighting.com/na/business_lighting/education_resources/literature_library/ballast/downloads/198217_HID_Ballast_Application_Guide.pdf
Są to jak widać materiały firmy GE, która tym samym nie zaleca takich rozwiązań dla swoich lamp. W materiale jest dopisek, że analiza trendu wykresu występowania rezonansu sugeruje, że wykracza on poza 200kHz. Dlaczego nikt tego nie analizował? Bo zapewne nie ma sensu rozpatrywać rzeczy pewne. Porównywanie lamp HID do świetlówek chciałbym pominąć, gdyż nie mam złych intencji i nie chciałbym być złośliwy, że równie dobrze można porównywać węgiel kamienny do kamienia węgielnego ;) Jedno z drugim ma niewiele wspólnego. Marnym pocieszeniem jest również, że UKE może produkt wycofać, ale jeszcze nigdy tego nie zrobiło :) Podejrzewam, że nikt jeszcze nie zgłosił do nich tego problemu i zastanawiam się czy nie być tym pierwszym, gdyż odpowiednie badania już zrobiłem i wiem że nie chodzi tutaj i przekroczenie normy w zakresie kilku % ale nawet kilku TYSIĘCY %. Bajki o łatwym dostępie do układu zapłonowego w słupie, temperaturach, itp może opowiadać tylko ktoś kto musi często takie układy wymieniać bo problemy temperaturowe posiada. Mamy na rynku przykłady układów niskoczęstotliwościowych, które przystosowane są do montażu w korpusie oprawy i posiadają deklarowane trwałości na poziomie 80 tysięcy godzin przy 8 latach gwarancji producenta. Po co martwić się o ewentualne wymiany skoro można kupić takie układy i obarczyć gwarancyjnie producenta ewentualnymi problemami? Jak dyskusja się przeciągnie to zacznę zagłębiać się w dalsze pytania, póki co chciałbym zadać kilka pytań:
- dlaczego układy firmy Trimax pozbawione są rezonansu? Proszę o przedstawienie metody jego uniknięcia. Jest kilka prac naukowych na ten temat i nie zaprzeczam, że takie istnieją. Są jednak na tyle problematyczne, że nie warto ich stosować. Mam nadzieje, że Wasza metoda nie będzie opierała się na bajkach o przebiegach prostokątnych, które opowiada wasza konkurencja na literę "A"... Sam fakt prostokąta oczywiście jest prawdziwy jednak problem w tym, że trzeba go jeszcze mieć ;)
- jakie typu przewodów zalecacie do połączenia układu (znajdującego się w słupie) i oprawy? Czy klasa izolacji tych przewodów jest zgodna z wartością impulsów zapłonowych?
- czy macie potwierdzenie jakiegokolwiek producenta źródeł światła, że podtrzyma gwarancję na swoje źródła z waszym układem?
Mam jeszcze wiele, wiele pytań, ale żeby nie było nieczytelnie to postaram się je dawkować...
1. Występowanie rezonansu akustycznego wpływa negatywnie na trwałość źródła światła (z możliwością jego eksplozji)
2. Trudno ustalić częstotliwości rezonansowe a koszty ich uniknięcia podnoszą koszt układu
3. Zakłócenia radioelektryczne pod warunkiem, że ich wartości zostaną przekroczone, mogą być powodem wycofania układów z eksploatacji
4. Posiadają większe wymiary i emisje ciepła niż niskoczęstotliwościowe układy
5. Montaż poza oprawa wymaga wyższego napięcia zapłonowego oraz dwukomorowej konstrukcji słupa
Zacznę od ustosunkowania się do kwestii rezonansu akustycznego. Autor podaje, że w szerokim pasmie częstotliwości zasilania powyżej 500Hz występuje rezonans akustyczny. Pytanie brzmi: jak szerokie jest to pasmo? Zakładając, że istnieje dolna granica częstotliwości niepowodujących rezonansu (500Hz) należałoby ustalić czy i w którym miejscu istnieje granica górna. Badania przedstawione w powyższym artykule obejmują częstotliwości do 80kHz. Są dostępne na rynku elektroniczne układy zasilające o częstotliwości nawet do 220kHz, zatem przedział badań powinien zostać znacząco poszerzony. Korzystając z okazji prosiłabym autora o przytoczenie źródła naukowego, z którego pochodzą powyższe badania, ponieważ w opinii środowiska nie istnieje udowodniony związek miedzy częstotliwością zasilania a trwałością źródła światła.
Jednocześnie chciałabym zaznaczyć, że stosowane powszechnie stateczniki używane do świetlówek T5 (powoli stających się standardem w oświetleniu ze względu na możliwość sterowania) pracują na częstotliwościach wyższych niż 40kHz i są rekomendowane przez wspomnianych czołowych producentów. Stateczniki o wysokiej częstotliwości do źródeł sodowych i metalohalogenkowych skonstruowano tak, by uniknąć rezonansu akustycznego i przeszły one, przed wprowadzeniem do obrotu gospodarczego, szereg testów i badań w niezależnych ośrodkach naukowych.
Należy również zaznaczyć, że elektroniczne układy zasilające wysokiej częstotliwości sprzyjają zwiększeniu trwałości źródeł światła dzięki łagodnemu zapalaniu i optymalizacji warunków pracy lampy oraz programom przyciemniania.
Montowanie układów zasilających w podstawie słupa ma same zalety. Po pierwsze faktycznie dwukomorowa konstrukcja słupa umożliwia łatwiejszy dostęp do statecznika, co znacząco ułatwia pracę, ale możliwym jest zamontowanie go w istniejących już jednokomorowych słupach. Należy dodać, że koszt i jakość słupa jedno i dwukomorowego są takie same. Statecznik zastępuje elektromagnetyczne układy składające się z dławika, układu zapalającego i kondensatora, zatem w przypadku awarii nie trzeba dodatkowo zatrudniac wysięgnika, aby uzyskać dostęp do oprawy gdzie tradycyjnie znajdują się te elementy. Obniża to znacząco koszty eksploatacji oświetlenia. W przypadku znanych mi układów producent gwarantuje poprawny zapłon (bez wyższego napięcia) do 20m, a w niektórych przypadkach nawet do 30m odległości statecznika od źródła światła.
Autor nie wspomina również, że elementy umieszczone w oprawie lampy są narażone na wysokie temperatury ze względu na emisję ciepła przez źródło światła, co może znacząco obniżać ich trwałość. Efekt ten nie występuje w przypadku montażu układu zasilającego w podstawie słupa, kiedy to po pierwsze nie ma wpływu emisji ciepła źródła światła na układ zasilajacy, a po drugie emisja ciepła statecznika nie wpływa negatywnie na żadne elementy znajdujące się w słupie (nie wspominając juz o źródle światła).
Dodam jeszcze, że niektóre z dostępnych na rynku statecznikow posiadają funkcje raportowania o stanie pracy układu oraz awariach, oznacza to, że przed dotarciem do lampy osoba eksploatująca oświetlenie wie, który z elementów jest przyczyną awarii. Pozwala to na optymalizacje konserwacji i napraw, a przez to na zmniejszenie kosztów.
Co do zakłóceń radioelektrycznych należy przyznać, że występuje możliwość takich zakłóceń, jednak w praktyce Urzad Komunikacji Elektronicznej nigdy nie wycofal z eksploatacji takich układów.
Podsumowując w przypadku użycia układów zasilających wysokiej częstotliwości nie występuje zjawisko rezonansu akustycznego, a zakłócenia elektromagnetyczne nie są na tyle istotne by spowodować wycofanie układów z eksploatacji. Zapłon nie wymaga wyższego napięcia, a stateczniki nie emitują ciepła w zagrażającej innym elementom latarni ilości. Montaż poza oprawą, w podstawie słupa, nie powoduje wzrostu kosztów inwestycji, za to przynosi znaczne oszczędności w późniejszej eksploatacji.