background image

224

                                                                      

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 8/2008

 

Antoni RÓŻOWICZ, Sebastian RÓŻOWICZ 

Politechnika Świętokrzyska Kielce, Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Świetlnej 

 
 

Układy pracy niskociśnieniowych rtęciowych lamp 

wyładowczych jako źródła i odbiorniki zakłóceń 

 
 

Streszczenie.  W  artykule  przedstawiono  trend  nasycania  rynku  odbiornikami  energii  elektrycznej  o  charakterystyce  nieliniowej,  wskazu

jąc  że  w 

najbliższej  przyszłości  może  nastąpić  pogorszenie  jakości  energii  zwłaszcza  w  zakresie  odkształcenia  krzywej  napięcia.  Opierając  się  na  tych 
przesłankach  przeprowadzono  badania  wpływu  konfiguracji  układów  pracy  niskociśnieniowych  rtęciowych  lamp  wyładowczych  na  wielkość 
generowanych  wielkości  prądów  harmonicznych  do sieci  zasilającej  oraz  wpływu  odkształcenia krzywej  napięcia  zasilania na  wybrane parametry 
świetlne tych lamp. Wyniki tych badań zamieszczono w niniejszym artykule.  

 

Abstract. A trend of market saturation by electro-receivers having nonlinear characteristics has been shown in this paper. It has been pointed out 
that  in  the  near  future  the  quality  of  energy  may  be  deteriorated  especially  in  case  of  voltage  curve  deformation.  On  the  base  of  the  above 
assumptions,  investigations  on  the  influence  of  operating  systems  of  low  pressure  discharge  mercury  lamp  on  the  value  of  generated  harmonic 
currents have been carried out. The influence of voltage curve deformation on selected light parameters of those lamps has been also investigated. 
Results  of  the  investigations  have  been  described  in  this  paper.  (Operating  systems  of  low  pressure  discharge  mercury  lamp  as  distortion 
sources and receivers
)  

 
Słowa kluczowe: 
lampy wyładowcze, zakłócenia, harmoniczne. 
Keywords: discharge lamps, distortions, harmonics. 

 
 

Wstęp  

Do  lat  siedemdziesiątych  nie  przywiązywano  większej 

wagi  do  większości  parametrów  określających  jakość 
ener

gii, gdyż  użytkowane  odbiorniki były  mało  wrażliwe  na 

obniżoną  jej  jakość.  Choć  w  tym  czasie  istniało  już  wiele 
przemysłowych odbiorów energii elektrycznej dużej mocy o 
nieliniowej  charakterystyce  prądowo-napięciowej  np.  piece 
łukowe.  Do  oświetlenia  zewnętrznego  i  wewnętrznego 
obiektów 

stosowano 

dość 

powszechnie 

źródła 

temperatu

rowe,  które  jako  odbiorniki  są  mało  wrażliwe  na 

obniżoną  jakość  energii  a  ponadto  nie  powodowały 
większych  zakłóceń.  W  połowie  lat  siedemdziesiątych 
zaczęto  dość  powszechnie  wprowadzać  do  oświetlenia 
obiektów nisko i wysokociśnieniowe lampy wyładowcze, do 
wyposażenia  biur  i  gospodarstw  domowych  komputery, 
kuchnie  mikrofalowe,  sprzęt  sterowany  fazowo,  odbiorniki 
zawierające  przekształtniki,  sprzęt  RTV  itd.  Odbiorniki  te 
charakteryzują się silną nieliniowością i przy tym są bardzo 
wrażliwe na jakość energii elektrycznej. Z drugiej strony to 
właśnie te urządzenia najczęściej wpływają na pogorszenie 
jakości energii.  

Tu 

należy 

zaznaczyć 

ze 

wartości 

wyższych 

harmonicznyc

h  w  prądzie  [1,  4]  generowane  przez 

odbiorniki  przemy

słowe  mają  z  reguły  duże  wartości, 

natomiast 

duże 

wartości 

prądów 

harmonicznych 

generowane przez odbiorniki w gospodarstwach domowych 
i  biurach  wynikają  z  coraz  większego  nasycenia  tych 
obiektów sprzętem elektronicznym.  

Biorąc  pod  uwagę  istniejącą  dynamikę  zmian  w 

wyposażeniu  gospodarstw  domowych,  biur,  fabryk  w 
ostatnim okresie, należy sądzić, że w najbliższej przyszłości 
genero

wane  harmoniczne  prądów  mogą  stać  się 

znaczącym problemem. 

Generowane przez odbiory o charakterystyce nieliniowej 

prądy  harmoniczne  powodują  powstanie  spadków  napięć 
harmo

nicznych  na  impedancjach  sieci  zasilającej,  które 

sumując  się  ze  składową  podstawową  zasilania  są 
powo

dem  powstania  zniekształceń  napięcia.  A  więc 

odkształcenie  sinusoidy  napięcia  jest  proporcjonalne  do 
odkształceń harmonicznych prądu oraz do impedancji sieci, 
która  zachowuje  się  jak  impedancja  wspólna  obwodu 
zakłócanego i zakłócającego. 

Napięcie  jest  jednym  z  parametrów,  którego  cechy 

określają jakość energii elektrycznej. Należy do nich między 
innymi  odkształcenie  krzywej  napięcia  zasilającego  od 
sinusoidy.  Zniekształcone  napięcie  wywiera  wpływ  na 

wszystkie  urz

ądzenia przyłączone do sieci (nawet te, które 

nie  są  źródłem  zakłóceń).  I  tu  należy  postawić  pytanie  jak 
odkształcenie  krzywej  napięcia  zasilającego  od  sinusoidy 
wpływają 

na 

parametry 

eksploatacyjne 

urządzeń 

elektrycz

nych.  Wiele  jest  publikacji  [1,  3]  dotyczących 

wpływu  odkształcenia  krzywej  napięcia  od  sinusoidy  na 
prace  maszyn  wirujących,  sieci  i  instalacji  elektrycznej, 
transformatorów,  kondensatorów,  natomiast  brak  jest 
szerszej 

analizy 

doty

czącej 

negatywnych 

cech 

eksploatacyjnych  niskociśnieniowych  lamp  wyładowczych, 
a w szczególności ich wpływu na jakość energii elektrycznej 
w sieciach zasilających oraz wpływu odkształcenia krzywej 
napięcia zasilającego na ich parametry świetlne. 

 

Układy pracy niskociśnieniowych rtęciowych lamp 

Niskociśnieniowa  rtęciowa  lampa  wyładowcza  (lampa 

fluorescencyjna),  ze  względu  na  ujemną  nieliniową 
charak

terystykę  napięciowo-prądową,  musi  pracować  z 

dodatko

wym  urządzeniem  zewnętrznym  ograniczającym 

prąd  lampy.  Dlatego,  uwzględniając  te  urządzenia,  można 
podzielić lampy na:  
– pracujące ze statecznikiem elektromagnetycznym (rys. 1), 
– pracujące ze statecznikiem elektronicznym (rys. 2). 

 

 

Rys. 1. Układ zasilania lampy fluorescencyjnej: Dł - statecznik, LF - 
lampa, Z 

– zapłonnik, C – kondensator 

 

 

Rys.  2.  Układ  zasilania  lampy  fluorescencyjnej  ze  statecznikiem 
elektronicznym 

 

 

background image

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 8/2008                                                                                      225 

U

kłady 

zasilania 

niskociśnieniowych 

lamp 

wyładowczych,  przedstawione  na  rys.  1  i  2  zasadniczo 
różnią  się  między  sobą  układem  sprzężenia  lampy  z 
zasilaniem.  Konfigura

cja  tych  układów  w  sposób  istotny 

wpływa  zarówno  na  parametry  świetlne,  jak  i  poziom  oraz 
ro

dzaj generowanych zakłóceń do sieci [8]. 

 
Dopuszczalne  poziomy  harmonicznych  w  napięciu 
zasi

lającym  

Powszechnie  przyjętą  miarą  odkształcenia  krzywej 

na

pięcia 

zasilającego 

od 

sinusoidy 

jest 

wartość 

współczynnika THD

U% 

określająca procentową zawartość w 

nap

ięciu wyższych harmonicznych: 

 

(1)  

%

100

U

U

THD

1

n

2

n

2

h

%

U

 

 
gdzie:  U

1

 

–  wartość  skuteczna  harmonicznej  podstawowej 

napięcia, U

n

 –  wartość skuteczna  n harmonicznej  napięcia, 

- rząd harmonicznej 
Polska  Norma  [11],  określa  ze  dla  normalnych  warunków 
pracy 

średnie  wartości  skuteczne  dla  każdej  harmonicznej 

napięcia  powinny  być  mniejsze  lub  równe  wartościom 
podanym  w  tabeli  1.  Ustawodawca  przewiduje, 

że 

rezonanse  mogą  powodować  wystąpienie  większych 
wartości 

dla 

indywidualnej 

harmonicznej. 

Ponadto 

współczynnik  THD

U% 

napięcia  zasilającego  (do  40 

harmonicznej)  powinien  być  mniejszy  lub  równy  8%.W 
tabeli  nie  podaje  się  danych  wartości  harmonicznych  o 
rzędach większych, od 25, ponieważ są one zwykle małe i 
w  dużym  stopniu  niemożliwe  do  przewidzenia  ze  względu 
na efekty rezonansowe. 
 

Tabela  1.  Wartości  wyższych  harmonicznych  napięcia  u  odbiorcy 
wyrażone w procentach U

n

 

nieparzyste wyższe harmoniczne 

parzyste wyższe 

harmoniczne 

nie będące 

krotno

ścią 3 

będące 

krotnością 3 

rząd 

harmo- 
nicznej 

względna 

wartość 

napięcia 

rząd 

harmo- 
nicznej 

względna 

wartość 

napięcia 

rząd 

harmo- 
nicznej 

względna 

wartość 

napi

ęcia 

1,5 

11 

3,5 

15 

0,5 

6-24 

0,5 

13 

21 

0,5 

 

 

17 

 

 

 

 

19 

1,5 

 

 

 

 

23 

1,5 

 

 

 

 

25 

1,5 

 

 

 

 

 

Zakłócenia 

wynikające 

eksploatacji 

niskociśnieniowych rtęciowych lamp wyładowczych 

Mówiąc  o  zakłóceniach  musimy  rozważyć  dwa 

przypadki, tj.: 
– zapłon lampy, 
– normalna praca lampy. 

W  chwili  zapłonu  (a  w  zasadzie  do  czasu  rozwarcia 

styków  przez  bimetal  zapłonnika  w  układzie  klasycznym, 
lub  przejścia  termistora  w  stan  wysokiej  rezystancji  w 
układzie  elektronicznym)  lampa  pobiera  duży  prąd,  przy 
pomocy,  którego  podgrzewane  są  elektrody  lampy.  Czas 
podgrze

wania  nie  jest  długi  (maksymalnie  kilka  sekund), 

jednak  w  przypadku  większej  liczby  zaświecanych 
równocześnie lamp wystarczający do wyłączenia szybkiego 
zabezpiecze

nia  nadprądowego  lub  obniżenia  napięcia 

zasilania. Znacz

nie groźniejsze dla aparatury elektronicznej 

(systemów  cyfrowych)  są  impulsy  asymetryczne,  które 
towarzyszą  każdemu  załączeniu  obciążenia.  Stanowią  one 
źródło zakłóceń ze względu na strome czoło impulsu.  

W  czasie  normalnej  pracy  świetlówki,  z  powodu 

nieliniowej 

charakterystyki 

napięciowo-prądowej 

wyładowania  w  gazie  lampa  pobiera  z  sieci  prąd 
odkształcony,  zawierający  nieparzyste  harmoniczne.  Duży 
odbiór  nieliniowy  (wiele  pracujących  równocześnie 
niskoprężnych  lamp  rtęciowych)  powoduje  odkształcenie 
napięcia.  Odkształcenie  sinusoidy  jest  proporcjonalne  do 
odkształceń harmonicznych prądu oraz do impedancji sieci, 
która  zachowuje  się  jak  impedancja  wspólna  obwodu 
zakłócanego  i  zakłócającego..  Prądy  trzeciej  harmonicznej 
(i  jej  wielokrotności)  stanowią  szczególny  problem.  Nawet, 
gdy  obciążenie  fazowe  układu  jest  symetryczne,  prądy  te 
sumują  się  w  przewodzie  neutralnym  [9].  Poprzez 
sumowanie  się  prądy  3-ciej  harmonicznej  w  przewodzie 
zero

wym  mogą  osiągać  wartości  większe  niż  prądy  w 

przewodach  fazowych.  Nagrzewanie  przewodu  zerowego 
prądem  o  częstotliwości  150  Hz  daje  większy  efekt  niż 
prądem  o  częstotliwości  50  Hz  z  powodu  zjawiska 
naskórkowości. 

 

Analiza  widma  prądu  pobieranego  z  sieci  przez 
niskociśnieniowe rtęciowe lampy wyładowcze 

Klasyczny  układ  pracy  niskociśnieniowej  rtęciowej 

lam

py wyładowczej zasilanej prądem o częstotliwości 50 Hz 

składa  się  z  szeregowo  połączonych  dwóch  elementów 
nieliniowych,  natomiast  w  przypadku  kompensacji  z  trzech 
elementów 

nieliniowych 

połączonych 

szeregowo-

równolegle. 

obu 

przypadkach 

układ 

pracy 

niskociśnieniowej  rtęciowej  lampy  wyładowczej  pobiera 
prąd  niesinusoidalny  tj.  zawiera  składową  podstawową  o 
częstotliwości  50Hz  oraz  harmoniczne  o  częstotliwościach 
będących  krotnościami  podstawowej.  Przykładową  analizę 
prądu  dla  klasycznego  układu  pracy  lampy  przy  różnym 
stopniu  skompensowania  i  różnym  odkształceniu  krzywej 
napięcia zasilającego od sinusoidy przedstawiono; 
–  na  rys.3  -  badania  przeprowadzono,  przy  odkształceniu 
krzywej  napięcia  zasilającego  od  sinusoidy  mniejszym  niż 
2%, 
–  na  rys.  4  -  badania  przeprowadzono,  przy  odkształceniu 
krzywej napięcia zasilającego od sinusoidy 10%.  

 

 

 
Rys.  3.  Procentowy  udział  wyższych  harmonicznych  w  prądzie 
lampy  ze  statecznikiem  elektro

magnetycznym  w  zależności  od 

pojemności 

kondensatora 

zastosowanego 

do 

poprawy 

współczynnika  mocy  i  przy  odkształceniu  krzywej  napięcia 
zasilającego  od  sinusoidy  mniejszym  niż  2%:  THD

I

 

–  procent 

całkowitych  odkształceń  w  odniesieniu  do  podstawy,  PF  – 
współczynnik mocy  
 

Przedstawione  na  rysunku  3  i  4  wyniki  analizy 

zawartości 

wyższych 

harmonicznych 

prądu 

lampy 

wykazują, że:

 

 

–  w  przypadku  zasilania  układu  pracy  lamp  napięciem  o 
odkształceniu mniejszym niż 2% w prądzie lampy występują 
harmoniczne  nieparzyste  z  dominacją  trzeciej  i  piątej  oraz 

 

 

background image

226

                                                                      

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 8/2008

 

stosunkowo  szybkie  zanikanie  harmonicznych  wyższych 
rz

ędów,  

–  w  przypadku  zasilania  układu  pracy  lamp  napięciem  o 
odkształceniu  około  10%  w  prądzie  lampy  występują 
harmoniczne  nieparzyste  z  dominacją  trzeciej,  piątej  i 
siódmej oraz stosunkowo szybkie zanikanie harmonicznych 
wy

ższych rzędów,  

–  stosowanie  dodatkowych  kondensatorów  do  poprawy 
wartości PF zwiększa w istotny sposób współczynnik THD

I

,  

–  wartość  współczynnika  THD

I%

  jest  proporcjonalna  do 

wartości PF, 
–  zwiększeniem  odkształcenia  krzywej  napięcia  istotnie 
wpływa na wzrost wartość współczynnika THD

I%

.

  

 

 

Rys.  4.  Procentowy  udział  wyższych  harmonicznych  w  prądzie 
lampy  ze  statecznikiem  elektro

magnetycznym  w  zależności  od 

pojemności 

kondensatora 

zastosowanego 

do 

poprawy 

współczynnika  mocy  i  przy  odkształceniu  krzywej  napięcia 
zasilającego  od  sinusoidy  10%:  THD

I

 

–  procent  całkowitych 

odkształceń w odniesieniu do podstawy, PF – współczynnik mocy  
 

W  rozwiązaniach  układów  pracy  niskoprężnych 

rtęciowych 

lamp 

wyładowczych 

ze 

statecznikiem 

elektronicznym stosuje się dwa typowe rozwiązania: 
–  elektroniczny  układ  stabilizacyjno-zapłonowy  bez 
lineary

zacji charakterystyki napięciowo-prądowej, 

– 

elektroniczny 

układ 

stabilizacyjno-zapłonowy 

linearyzacją charakterystyki napięciowo-prądowej. 

Pierwsze 

rozwiązanie 

stosuje 

się 

do 

lamp 

fluorescen

cyjnych,  których  moc  nie  przekracza  25W.  W 

układach  tych  wykorzystuje  się  zasilacze  wysokiej 
częstotliwości,  w  których  stosuje  się  pośredni  obwód 
napięcia  stałego,  czyli  prostowniki  diodowe  z  filtrem 
pojemnościowym.  Wadą  tych  układów  jest  to,  iż  zasilanie 
przewodzi  prąd  tylko  w  przedziałach  kątowych,  w  których 
chwilowe  napięcie  przemienne  jest  wyższe  od  napięcia 
kondensatora 

skierowane 

wstecznie 

do 

kierunku 

przewo

dzenia  diod.  Jeśli  przyjąć  napięcie  kondensatora 

równe napięciu wyprostowanemu, to kąt przewodzenia jest 
niewielki,  ozna

cza  to,  że  prąd  ma  przebieg  impulsowy  o 

dużej wartości szczytowej i zawiera harmoniczne wyższych 
rzędów [8].  

Przykładową  analizę  prądu  dla  układu  pracy  lampy  z 

elektronicznym 

układem 

stabilizacyjno-zapłonowym 

przedstawiono na rysunkach 5 i 6.  

 

 

Rys.  5.  Pr

ocentowy  udział  wyższych  harmonicznych  w  prądzie 

zasilania 

lampy 

ze 

statecznikiem 

elektronicznym, 

przy 

odkształceniu  krzywej  napięcia  zasilającego  od  sinusoidy 
mniej

szym niż 2% 

 

Otrzymane  wyniki  badań  wskazują,  że  niezależnie  od 

wielkości  odkształcenia  krzywej  napięcia  zasilającego  w 
prądzie  lampy  występują  harmoniczne  nieparzyste  do 
trzy

dziestej pierwszej, z istotnym udziałem powyżej 10% do 

trzynastej 

harmonicznej.

 

Współczynnik 

zawartości 

harmo

nicznych  prądu  jest  bardzo  duży  i  wynosi:  THD

I% 

117,36% przy 

zasilaniu napięciem o THD

U%

 

≤ 2% i THD

I% 

131,23% przy zasilaniu na

pięciem o THD

U%

 = 10%. 

 

 

 
Rys.  6.  Procentowy  udział  wyższych  harmonicznych  w  prądzie 
zasilania 

lampy 

ze 

statecznikiem 

elektronicznym, 

przy 

odkształceniu  krzywej  napięcia  zasilającego  od  sinusoidy  około 
10% 
 

Dane  analizy  widmowej  (rys.3 

–  6)  wskazują:  prąd 

zasi

lania  układów  pracy  niskociśnieniowych  rtęciowych 

lamp 

wyładowczych 

(niezależnie 

od 

rodzaju 

zastosowanego statecznika) zwiera wyższe harmoniczne z 
tym, że w układach ze statecznikiem elektromagnetycznym 
posiada  bar

dzo  silną  tendencję  zanikania  harmonicznych 

powyżej  piątej  lub  siódmej  (w  zależności  od  jakości 
napięcia  zasilającego),  a  w  układach  ze  statecznikiem 
elektronicznym  powyżej  trzynastej.

 

Natomiast  prąd 

zasilania  układu  pracy  lampy  fluorescencyjnej  ze 
statecznikiem elektronicznym jest odkszta

łcony w skrajnych 

przypadkach prawie12 krotne w porównaniu z układami ze 
statecznikiem  indukcyjnym.  W  przypadku  zasilania  tego 
typu  lamp  napięciem  o  znacznym  odkształceniu,  jak 
wykazują  wyniki  badań  przedstawione  powyżej  obserwuje 
się także wzrost zawartości harmonicznych prądu. 

 

Wpływ  odkształcenia  krzywej  napięcia  zasilającego 
niskociśnieniowe  rtęciowe  lampy  wyładowcze  na  ich 
wybrane parametry świetlne  

W  pracach  p

ochodzących  z  lat  sześćdziesiątych  i 

sie

demdziesiątych  dotyczących  jakości  energii  elektrycznej 

trudno  doszukać  się  głębszych  analiz  dotyczących 
problematyki  generacji  i  oddziaływania  harmonicznych 
pr

ądu.  Większe  zainteresowanie  tą  problematyką  można 

zauwa

żyć  pod  koniec  lat  osiemdziesiątych.  To  właśnie  w 

tych  latach  zaczęto  wprowadzać  pojęcie  „  że  napięcie 
można  uznać  za  nie  odkształcone,  jeśli  poziom 
odkszta

łcenia 

nie 

przekracza 

2%”. 

Natomiast 

publikacjach  [4,6]  pochodzących  po  2000  roku  autorzy 
wy

kazują,  iż  poziom  odkształceń  napięcia  od  sinusoidy  w 

niektórych  sieciach  jest  bliski  8%  a  niekiedy  nawet  tą 
wartość  przekracza.  Zakładając,  iż  ten  trend  zmian  będzie 
się  utrzymywał,  to  należy  sądzić,  że  w  najbliższej 
przyszłości  generowane  harmoniczne  prądów  mogą  stać 
się  znaczącym  problemem.  Obecnie  jest  wiele  opracowań 
[2,4,9] dotyczących wpływu odkształcenia krzywej napięcia 
na pracę; sieci zasilającej, transformatorów, kondensatorów 
itd.,  ale  brak  jest  jakichkolwiek  opracowań  wpływu 
odkształcenia  krzywej  napięcia  zasilającego  na  parametry 
świetlne  urządzeń  oświetleniowych.  Próbę  oceny  wpływu 
zmian odkształcenia krzywej napięcia zasilania na wybrane 
parametry  świetlne  niskociśnieniowych  rtęciowych  lamp 
wyładowczych  podjęto  po  przeprowadzeniu  badań 
laboratoryjn

ych 

na 

stanowisku, 

którego 

schemat 

 

 

 

background image

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 8/2008                                                                                      227 

przedstawiono  na  rys.7.  Badania  przeprowadzono  dla 
dwóch układów pracy:  
– lampa pracuje ze statecznikiem elektromagnetycznym, 
– lampa pracuje ze statecznikiem elektronicznym. 

 

 

 
Rys.  7.  Układ  pomiarowy  wielkości  świetlnych  niskociśnieniowej 
rtęciowej  lampy  wyładowczej  przy  zasilaniu  napięciem  o 
częstotliwości  sieciowej  i  różnym  stopniu  odkształcenia,  Tr  – 
transformator  podgrzewania  elektrod  lampy,  LF 

–  lampa,  G  – 

generator z układem odkształcenia, WM – wzmacniacz mocy, F – 
fotodioda  BPYP  30,  S 

–  sonda  spektrometru,  W

–  wzmacniacz 

GALVO  AMPLIFIER  typ  5211A,  O

1, 

O

2

 

–  oscyloskopy  Hewelett 

Packard typ HP 54602A, SF 

– spektrometr Ocean Optics 2000, Sp 

–  sonda  pomiarowa  Tektronix  typ  A  6302,  W

2

 

–  wzmacniacz 

Tektronix typ AM 503S, AH - analizator harmonicznych typu Fluke 

 

Pomiarów 

wartości 

strumienia 

świetlnego 

współczynnika  tętnienia  niskociśnieniowych  rtęciowych 
lamp  wyładowczych  dokonano  dla  zmian  wartości 
odkształcenia  krzywej  napięcia  w  granicach  od  1,2%  do 
15,7%. Wyniki tych badań przedstawiono w tabeli 2.

 

 
Tabela 2. 

Wartości strumienia świetlnego i współczynnika tętnienia 

niskociśnieniowych  rtęciowych  lamp  wyładowczych  zasilanych 
napi

ęciem  odkształconym,  (gdzie:  Φ

THDh

 

–  strumień  lampy  przy 

zasi

laniu  napięciem  o  danym  odkształceniu,  Φ

THD1

 

–  strumień 

lampy  przy  zasilaniu  napięciem  o  odkształceniu  1,2%,  w

THDh 

– 

współczynnik  tętnienia  przy  zasilaniu  lampy  napięciem  o  danym 
odkształceniu, w

THD1

 - – współczynnik tętnienia przy zasilaniu lampy 

napięciem o odkształceniu 1,2%) 

THD

U

układ  pracy  lampy  ze 
statecznikiem 
elektromagnetycznym 

układ  pracy  lampy  ze 
statecznikiem 
elektronicznym 

Φ

THDh

THD1 

w

THDh

/w

THD1 

Φ

THDh

THD1

 

w

THDh

/w

THD1

 

1,2 

4,6 

0,99 

8,1 

0,97 

1,02 

0,97 

1,01 

11,4 

0,95 

1,04 

0,96 

1,03 

15,7 

0,93 

1,05 

0,95 

1,04 

 

Wyniki  badań  (tabela  2)  wskazują  jednoznacznie  że 

wraz ze wzrostem odkształcenia krzywej napięcia zasilania 
lamp  nieza

leżnie  od  zastosowanego  statecznika  maleje 

wartość  strumienia  świetlnego  a  wzrasta  wartość 
współczynnika  tętnienia.  Wzrost  wartości  strumienia 
świetlnego  i  współczynnika  tętnienia  jest  wynikiem 
właściwości luminoforów stosowanych w tego typu lampach 
[8] i zmian krzywej prądu w obwodzie lampy.  

Podczas  pomiarów  zauważono,  że  wraz  ze  wzrostem 

odkształcenia  napięcia zasilania następował także szybszy 
wzrost  temperatury  niektórych  elementów  układu  pracy 
lampy  (w  porównaniu  do  układu  zasilanego  napięciem  o 
odkształceniu 1,2%). 

 

Wnioski 

Niezależnie od rodzaju układu pracy niskociśnieniowych 

rtęciowych  lamp  wyładowczych  prąd  zasilania  zawiera 
zawsze  wyższe  harmoniczne  nieparzyste,  a  o  wielkości 

odkształcenia  krzywej  prądu  w  obwodzie  lampy  decydują: 
lampa,  układ  stabilizacyjno-zapłonowy  i  pojemność  do 
poprawy współczynnika mocy.  

Duże  nasycenie  obiektów  biurowych  i  zakładów  w 

elektryczne 

urządzania 

odbiorcze 

nieliniowej 

charaktery

styce  prądowo-napięciowej  (nawet,  gdy  każde  z 

nich  charaktery

zuje  się  małym  poborem  mocy)  skutkuje 

dużymi  wartościami  prądów  harmonicznych.  Natomiast 
odkształcenie od sinusoidy napięcia jest proporcjonalne do 
odkształceń harmonicznych prądu oraz do impedancji sieci, 
która  zachowuje  się  jak  impedancja  wspólna  obwodu 
zakłócanego 

zakłócającego. 

Wzrost 

wartości 

odkształcenia  krzywej  napięcia  zasilającego  skutkuje 
wzro

stem  zawartości  harmonicznych  prądu  obwodzie 

lampy. 

Biorąc  pod  uwagę  istniejącą  dynamikę  zmian  w 

wyposażeniu;  gospodarstw  domowych,  biur,  fabryk  w 
ostatnim okresie, należy sądzić, że w najbliższej przyszłości 
genero

wane  harmoniczne  prądów  (osiągną  wartości 

większe  niż  dopuszczane  przez  normę)  mogą  stać  się 
znaczącym problemem. 

Jak  wykazują  wyniki  badań  (rozdz.4.2)  zwiększenie 

odkształcenia 

krzywej 

napięcia 

zasilania 

skutkuje 

zwiększeniem  współczynnika tętnienia oraz  zmniejszeniem 
strumie

nia świetlnego lampy. Wzrost odkształcenia napięcia 

zasila

jącego powoduje także wzrost temperatury niektórych 

elementów układu lampy.  

 

LITERATURA 

[1]  B a r l i k   R.,  N o w a k  

M.:  Jakość  energii  elektrycznej  –  stan 

obecny I perspektywy. Prze

gląd Elektrotechniczny 7-8/2005 

[2]  Jewell W., Ward D.J.: Single Phase Harmonic Limits. PSERC 

EMI, Power Quality, and Safety Workshop April 18-19, 2002 

[3]  M a l e s a n i   L.,  R o s s e t t o   L.,  S p i a z z i   G.,  T e n t i   P.:  High 

efficiency  electronic  lamp  ballast with  unity  power  factor,  IEEE 
Industry Applications Society
, Con. IAS Houston, 1992. 

[4]  T r o j a n o w s k a  

M.,  Nęcka  K.:  Analiza  jakości  napięcia 

zasilającego  gospodarstwa  wiejskie,  Inżynieria  Rolnicza
7/2007 

[5]  Polska  Akademia  Nauk,  ekspertyza.  Kierunki  rozwoju 

energetyki kompleksowej w Polsce do 2010 r. Warszawa 1994  

[6] 

R ó żo w i c z   A.:  Zagadnienie  harmonicznych  prądu  i  napięcia 

w  stosowanych  układach  pracy  lamp  fluorescencyjnych.  Konf. 
Lumen 01” Myczkowce ‘01 

[7] 

R ó żo w i c z   A.,  R ó żo w i c z   S.:  Odkształcenie  prądu 

pobiera

nego 

sieci 

przez 

układy 

zasilania 

lamp 

fluorescencyjnych, 

XIV  Konferencja  Oświetleniowa  W-wa 

czerwiec 2005, 

[8] 

R ó żo w i c z   A.:  Wpływ  częstotliwości  prądu  zasilającego 

lampy 

fluorescencyjne 

na 

ich 

wybrane 

parametry 

eksploatacyjne,  Wydawnic

two  Politechniki  Świętokrzyskiej

Kielce 2004,  

[9]  S i w e k   A.,  G u l a  

A.:  Wyższe  harmoniczne  w  miejskich 

sieciach  oświetleniowych.  Konferencja  „Energooszczędne 
oświetlenie miast
” Kraków’97 

[10]  S u p r o n o w i c z  

H.:  Rezonansowe  układy  zasilania  lamp 

wyładowczych, Światło Środowisko nr 1, 199 

[11]  PN-

EN 

50160. 

Kompatybilność 

elektromagnetyczna. 

Dopuszczalne poziomy emisji harmonicznych napi

ęcia  

 
 
A

utorzy: dr hab. Inż. Antoni Różowicz, Politechnika Świętokrzyska 

w  Kielcach,    Wydział  Elektrotechniki,  Automatyki  i  Informatyki, 
Katedrta  Urządzeń  Elektrycznych  i  techniki  Świetlnej,  .  Al. 
Tysiąclecia P.P.7, 25-314 Kielce, E-mail

rozowicz@tu.kielce.pl

 

mgr.  Inż.  Sebastian  Różowicz,  Politechnika  Świętokrzyska  w 
Kielcach,    Wydział  Elektrotechniki,  Automatyki  i  Informatyki, 
Katedrta  Urządzeń  Elektrycznych  i  techniki  Świetlnej,  .  Al. 
Tysiąclecia P.P.7, 25-314 Kielce, E-mail

s.rozowicz@tu.kielce.pl