El bucle doble es un método de terminación de circuitos eléctricos que se utiliza en aplicaciones de seguridad electrónica, especialmente las alarmas de intrusión modernas . Se llama 'bucle doble' porque dos circuitos (alarma y anti-manipulación) se combinan en uno usando resistencias . Su uso se generalizó a principios del siglo XXI, reemplazando el sistema básico de circuito cerrado, principalmente debido a cambios en las normas y prácticas internacionales. [1]
Bucle doble permite que el panel de control de la alarma antirrobo lea los valores de las resistencias de fin de línea con el fin de indicar el estado de una zona. Por ejemplo: si el software de un sistema de alarma usa 2K ohms como valor no de alarma, un detector inactivo dará una lectura de 2K ohms mientras el circuito pasa a través de una sola resistencia. Cuando el detector entra en un estado activo (es decir, se está abriendo un contacto de la puerta), la ruta del circuito se ha alterado y ahora debe pasar a través de una segunda resistencia conectada en serie con la primera. Esto da una lectura de 4K ohmios y activará una alarma de intrusión. Si el sistema no reconoce una lectura de resistencia debido a un cortocircuito o un circuito abierto, se activará una alarma anti-manipulación.
El bucle doble se conoce más comúnmente como resistencias EOL balanceadas (Fin de línea). Es más seguro que el antiguo bucle de doble polo, pero, sin embargo, puede ser omitido por alguien con suficiente conocimiento de los sistemas de alarma de seguridad.
Un balasto eléctrico es un dispositivo colocado en línea con la carga para limitar la cantidad de corriente en un circuito eléctrico . Puede ser una resistencia fija o variable.
Un ejemplo familiar y ampliamente utilizado es el balasto inductivo usado en lámparas fluorescentespara limitar la corriente a través del tubo, que de otro modo ascendería a un nivel destructivo debido a la resistencia diferencial negativa de la característica de voltaje-corriente del tubo.
Los lastres varían mucho en complejidad. Pueden ser tan simples como una resistencia , un inductor o un condensador (o una combinación de estos) cableados en serie con la lámpara; o tan complejo como los balastos electrónicos utilizados en lámparas fluorescentes compactas y lámparas de descarga de alta intensidad.
Limitante actual [ editar ]
Un lastre eléctrico es un dispositivo que limita la corriente a través de una carga eléctrica . Estos se usan con más frecuencia cuando una carga (como una descarga de arco) tiene una caída en la tensión de su terminal cuando aumenta la corriente a través de la carga. Si un dispositivo de este tipo estuviera conectado a una fuente de alimentación de voltaje constante, consumiría una cantidad creciente de corriente hasta que se destruya o haga que falle la fuente de alimentación. Para evitar esto, un balasto proporciona una resistencia o reactancia positiva que limita la corriente. El lastre permite el funcionamiento correcto del dispositivo de resistencia negativa al limitar la corriente.
Los balastos también se pueden usar simplemente para limitar la corriente en un circuito ordinario de resistencia positiva. Antes de la llegada del encendido de estado sólido, los sistemas de encendido de automóviles comúnmente incluían una resistencia de balasto para regular el voltaje aplicado al sistema de encendido.
Las resistencias de la serie se utilizan como balastos para controlar la corriente a través de los LED.
Resistencias [ editar ]
Resistencias fijas [ editar ]
Para cargas simples y de baja potencia, como una lámpara de neón o una lámpara LED , se usa comúnmente una resistencia fija. Debido a que la resistencia de la resistencia de balasto es grande, determina la corriente en el circuito, incluso ante la resistencia negativa introducida por la lámpara de neón.
El lastre también fue un componente utilizado en el motor de automóviles de modelos anteriores que redujo la tensión de alimentación al sistema de encendido después de que se arrancó el motor. El arranque del motor requiere una cantidad significativa de corriente eléctrica de la batería , lo que resulta en una caída de voltaje igualmente significativa. Para permitir que el motor arranque, el sistema de encendido fue diseñado para funcionar con este voltaje más bajo. Pero una vez que se arrancó el vehículo y se desconectó el motor de arranque, el voltaje de operación normal era demasiado alto para el sistema de encendido. Para evitar este problema, se insertó una resistencia de balasto en serie con el sistema de encendido, lo que dio como resultado dos voltajes operativos diferentes para los sistemas de arranque y encendido.
Ocasionalmente, esta resistencia de balasto fallaría y el síntoma clásico de esta falla fue que el motor funcionó mientras estaba en marcha (mientras que la resistencia estaba desviada) pero se detuvo inmediatamente cuando cesó la activación (y la resistencia se volvió a conectar en el circuito mediante el interruptor de encendido). Los sistemas de ignición electrónicos modernos (aquellos utilizados desde la década de 1980 o finales de los 70) no requieren una resistencia de balasto, ya que son lo suficientemente flexibles para operar con la tensión de arranque más baja o la tensión de operación normal.
Otro uso común de una resistencia de balasto en la industria automotriz es ajustar la velocidad del ventilador de ventilación. El balasto es una resistencia fija que generalmente tiene dos tomas centrales, y el interruptor selector de velocidad del ventilador se usa para evitar partes del balasto: todas ellas para la velocidad máxima, y ninguna para el ajuste de baja velocidad. Una falla muy común ocurre cuando el ventilador se está ejecutando constantemente en la configuración de velocidad de próxima a la máxima (generalmente 3 de 4). Esto causará que una pieza muy corta de la bobina de resistencia sea operada con una corriente relativamente alta (hasta 10 A), y finalmente se consuma. Esto hará que el ventilador no pueda funcionar con la configuración de velocidad reducida.
En algunos equipos electrónicos de consumo, especialmente en televisores en la era de las válvulas (tubos de vacío), pero también en algunos reproductores de discos de bajo costo, los calentadores de tubos de vacío se conectaron en serie. Dado que la caída de voltaje en todos los calentadores en serie fue generalmente menor que el voltaje total de la red, fue necesario proporcionar un lastre para eliminar el exceso de voltaje. A menudo se usaba una resistencia para este propósito, ya que era barata y funcionaba tanto con CA como con CC.
Resistencias auto-variables [ editar ]
Algunas resistencias de balasto tienen la propiedad de aumentar la resistencia a medida que aumenta la corriente que las atraviesa, y disminuir la resistencia a medida que la corriente disminuye. Físicamente, algunos de estos dispositivos a menudo se construyen como lámparas incandescentes . Al igual que el filamento de tungsteno de una lámpara incandescente común, si aumenta la corriente , la resistencia de lastre se calienta, aumenta su resistencia y aumenta su caída de voltaje. Si la corriente disminuye, la resistencia del balasto se enfría, su resistencia disminuye y la caída de voltajedisminuye Por lo tanto, la resistencia de lastre reduce las variaciones en la corriente, a pesar de las variaciones en el voltaje aplicado o los cambios en el resto de un circuito eléctrico. Estos dispositivos a veces se denominan " prohibiciones " y se usaron en los circuitos de calefacción en serie de los receptores de radio y televisión de AC / DC de los años 1930 a 1960 . [ cita requerida ]
Esta propiedad puede llevar a un control de corriente más preciso que simplemente eligiendo una resistencia fija apropiada. La potencia perdida en el balasto resistivo también se reduce porque una porción más pequeña de la potencia total se cae en el balasto en comparación con lo que podría requerirse con una resistencia fija.
Anteriormente, las secadoras de ropa domésticas a veces incorporaban una lámpara germicida en serie con una lámpara incandescente ordinaria; La lámpara incandescente funcionó como lastre para la lámpara germicida. Una luz de uso común en el hogar en la década de 1960 en los países con 220-240 V era un tubo circular lastrado por una lámpara de filamento de corriente regular bajo funcionamiento. Las lámparas de vapor de mercurio con balasto propio incorporan filamentos de tungsteno comunes dentro de la envoltura general de la lámpara para que actúen como balasto, y complementa el área roja que, de lo contrario, carece del espectro de luz producido.
Balastos reactivos [ editar ]
Debido a la potencia que se perdería, las resistencias no se utilizan como balastos para lámparas de más de aproximadamente dos vatios. En su lugar, se utiliza una reactancia . Las pérdidas en el balasto debido a su resistencia y las pérdidas en su núcleo magnético pueden ser significativas, del orden del 5 al 25% de la potencia eléctrica de entrada de la lámpara. Los cálculos prácticos de diseño de iluminación deben permitir la pérdida de lastre al estimar el costo de funcionamiento de una instalación de iluminación.
Un inductor es muy común en los balastos de frecuencia de línea para proporcionar la condición eléctrica de arranque y funcionamiento adecuada para alimentar una lámpara fluorescente , una lámpara de neón o una lámpara de descarga de alta intensidad (HID) . (Debido al uso del inductor, estos balastos generalmente se llaman balastos magnéticos ). El inductor tiene dos beneficios:
- Su reactancia limita la potencia disponible para la lámpara con solo una mínima pérdida de potencia en el inductor
- El pico de voltaje producido cuando la corriente a través del inductor se interrumpe rápidamente se usa en algunos circuitos para atacar primero el arco en la lámpara.
Una desventaja del inductor es que la corriente se desplaza fuera de fase con el voltaje, produciendo un factor de potencia pobre . En los balastos más caros, un condensador a menudo se empareja con el inductor para corregir el factor de potencia. En los balastos que controlan dos o más lámparas, los balastos de frecuencia de línea comúnmente usan diferentes relaciones de fase entre las múltiples lámparas. Esto no solo mitiga el parpadeo de las lámparas individuales, sino que también ayuda a mantener un alto factor de potencia. Estos balastos a menudo se denominan balastos de retardo de avance debido a que la corriente en una lámpara conduce a la fase de red eléctrica y la corriente en la otra lámpara se retrasa en la fase de red eléctrica.
En Europa, y en la mayoría de los territorios de 220-240 V, el voltaje de línea es suficiente para encender lámparas de más de 20W con un inductor en serie. Sin embargo, en América del Norte y Japón, el voltaje de línea (120 V o 100 V respectivamente) puede no ser suficiente para encender las lámparas de más de 20 W con un inductor en serie, por lo que se incluye un devanado de autotransformador en el balasto para aumentar el voltaje. El autotransformador está diseñado con suficiente inductancia de fuga ( inductancia de cortocircuito ) para que la corriente se limite adecuadamente.
Debido a los grandes inductores y capacitores que deben usarse, los balastos reactivos operados a la frecuencia de la línea tienden a ser grandes y pesados. Por lo general, también producen ruido acústico ( zumbido defrecuencia de línea ).
Antes de 1980 en los Estados Unidos, los aceites a base de PCB se usaban como aceite aislante en muchos balastos para proporcionar enfriamiento y aislamiento eléctrico (ver aceite para transformadores ).
Balastos electrónicos y magnéticos.[ editar ]
Un balasto electrónico utiliza circuitos electrónicos de estado sólido para proporcionar las condiciones eléctricas de arranque y funcionamiento adecuadas para alimentar las lámparas. Un balasto electrónico puede ser más pequeño y liviano que uno magnético comparable. Un balasto electrónico suele ser más silencioso que uno magnético, que produce un zumbido de frecuencia de línea por vibración de las laminaciones del transformador. [4]
Los balastos electrónicos a menudo se basan en la topología SMPS , primero rectifican la potencia de entrada y luego la cortan a una frecuencia alta. Los balastos electrónicos avanzados pueden permitir la atenuación a través de la modulación de ancho de pulso o al cambiar la frecuencia a un valor más alto. Los balastos que incorporan un microcontrolador (balastos digitales) pueden ofrecer control remoto y monitoreo a través de redes como LonWorks , DALI , DMX512 , DSI o control analógico simple usando una señal de control de brillo de 0-10 V CC . Se han introducido sistemas con control remoto de nivel de luz a través de una red de malla inalámbrica . [5]
Los balastos electrónicos generalmente suministran energía a la lámpara a una frecuencia de 20,000 Hz o más, en lugar de a la frecuencia de red de 50 - 60 Hz ; esto elimina sustancialmente el efecto estroboscópico del flicker, un producto de la frecuencia de línea asociada con la iluminación fluorescente (ver epilepsia fotosensible)). La alta frecuencia de salida de un balasto electrónico refresca los fósforos en una lámpara fluorescente tan rápidamente que no hay un parpadeo perceptible. El índice de parpadeo, utilizado para medir la modulación de la luz perceptible, tiene un rango de 0,00 a 1,00, donde 0 indica la posibilidad más baja de parpadeo y 1 indica la más alta. Las lámparas que funcionan con balastos magnéticos tienen un índice de parpadeo entre 0.04 y 0.07, mientras que los balastos digitales tienen un índice de parpadeo inferior a 0.01. [6]
Debido a que más gas permanece ionizado en la corriente de arco, la lámpara funciona con aproximadamente un 9% más de eficacia por encima de aproximadamente 10 kHz. La eficiencia de la lámpara aumenta considerablemente a aproximadamente 10 kHz y continúa mejorando hasta aproximadamente 20 kHz. [7] La adaptación de balastos electrónicos a las luces de las calles existentes se había probado en algunas provincias canadienses alrededor de 2012 [8] ; Desde entonces, las modernizaciones de LED se han vuelto más comunes.
Con la mayor eficiencia del balasto en sí y la mayor eficacia de la lámpara a una frecuencia mayor, los balastos electrónicos ofrecen una mayor eficacia del sistema para lámparas de baja presión como la lámpara fluorescente. Para las lámparas HID , no hay una mejora en la eficacia de la lámpara en el uso de una frecuencia más alta, pero para estas lámparas las pérdidas de lastre son menores en las frecuencias más altas y también la depreciación de la luz es menor, lo que significa que la lámpara produce más luz durante toda su vida útil. [ cita requerida ] Algunos tipos de lámparas HID, como la lámpara de halogenuros metálicos de descarga cerámica,tienen una confiabilidad reducida cuando se operan a altas frecuencias en el rango de 20 a 200 kHz; para estas lámparas, un controlador de corriente de baja frecuencia de onda cuadrada se usa principalmente con una frecuencia en el rango de 100 a 400 Hz , con la misma ventaja de una menor depreciación lumínica. [ cita requerida ]
La aplicación de balastos electrónicos a la iluminación HID está creciendo en popularidad. La mayoría de los balastos electrónicos de última generación pueden operar tanto lámparas de sodio de alta presión (HPS) como lámparas de halogenuros metálicos , lo que reduce los costos para los administradores de edificios que usan ambos tipos de lámparas. El balasto inicialmente funciona como un arrancador para el arco, suministrando un impulso de alto voltaje y, más tarde, funciona como un limitador / regulador del flujo eléctrico dentro del circuito. Los balastos electrónicos también funcionan mucho más fríos y son más livianos que sus equivalentes magnéticos. [6]
Balastos de lámparas fluorescentes [ editar ]
Precalentamiento [ editar ]
Esta técnica utiliza una combinación de filamento - cátodo en cada extremo de la lámpara junto con un interruptor mecánico o automático (bimetálico o electrónico) que inicialmente conecta los filamentos en serie con el balasto para precalentarlos. Cuando los filamentos se desconectan, un impulso inductivo del balasto enciende la lámpara. Este sistema se describe como "Precalentamiento" en Norteamérica y "Cambio de inicio" en el Reino Unido, y no tiene un nombre específico en el resto del mundo. Este sistema es común en países de 200–240 V (y para lámparas de 100–120 V de hasta 30 vatios).
Aunque un pulso inductivo hace que sea más probable que la lámpara se encienda cuando se abra el interruptor de arranque, en realidad no es necesario. El lastre en tales sistemas puede ser igualmente una resistencia. Varios accesorios para lámparas fluorescentes utilizaron una lámpara de filamento como lastre desde finales de los años cincuenta hasta los sesenta. Se fabricaron lámparas especiales con una capacidad nominal de 170 voltios y 120 vatios. La lámpara tenía un arrancador térmico incorporado en la base de 4 pines. Los requisitos de energía eran mucho más grandes que usar un balasto inductivo (aunque la corriente consumida era la misma), pero la luz más cálida del balasto del tipo de lámpara era a menudo preferida por los usuarios, especialmente en un entorno doméstico.
Los balastos resistivos fueron el único tipo que se pudo utilizar cuando el único suministro disponible para alimentar la lámpara fluorescente fue DC. Dichos accesorios utilizaron el tipo de arranque térmico (principalmente porque se habían extinguido mucho antes de que se inventara el arranque incandescente ), pero fue posible incluir un estrangulador en el circuito cuyo único propósito era proporcionar un pulso al abrir el interruptor del arrancador. para mejorar el arranque. Los accesorios de CC se complicaron por la necesidad de invertir la polaridad del suministro al tubo cada vez que se inició. Si no lo hace, acortará enormemente la vida útil del tubo.
Inicio instantáneo [ editar ]
Un balasto de inicio instantáneo no precalienta los electrodos, sino que utiliza un voltaje relativamente alto (~ 600 V) para iniciar el arco de descarga. Es el tipo de mayor eficiencia energética, pero produce el menor número de ciclos de inicio de la lámpara, ya que el material se expulsa de la superficie de los electrodos fríos cada vez que se enciende la lámpara. Los balastos de arranque instantáneo son más adecuados para aplicaciones con ciclos de trabajo prolongados, donde las lámparas no se encienden y apagan con frecuencia. Aunque estos se utilizaron principalmente en países con suministros de alimentación de 100-120 voltios (para lámparas de 40 W o más), fueron brevemente populares en otros países porque la lámpara arrancó sin el parpadeo de los sistemas de arranque. La popularidad fue corta debido a la corta vida de la lámpara.
Inicio rapido [ editar ]
Un lastre de arranque rápido aplica voltaje y calienta los cátodos simultáneamente. Proporciona una vida útil superior y una mayor vida útil del ciclo, pero utiliza un poco más de energía a medida que los electrodos en cada extremo de la lámpara continúan consumiendo energía de calefacción a medida que la lámpara funciona. Nuevamente, aunque es popular en países de 100-120 voltios para lámparas de 40 W y superiores, a veces se usa el arranque rápido en otros países, particularmente cuando el parpadeo de los sistemas de arranque por interruptor es indeseable. Este balasto es incompatible con las lámparas fluorescentes de ahorro de energía europeas T8, que modernizan las lámparas T12 más antiguas, ya que estas lámparas tienen un voltaje de arranque mucho más alto que el voltaje de circuito abierto de los balastos de arranque rápido.
Lastre regulable [ editar ]
Un balasto regulable es muy similar a un balasto de inicio rápido, pero generalmente tiene un condensador incorporado para proporcionar un factor de potencia más cercano a la unidad que un balasto de arranque rápido estándar. Se puede usar un regulador de luz de tipo cuadrante con un balasto de atenuación, que mantiene la corriente de calefacción y permite controlar la corriente de la lámpara. Se requiere que se conecte una resistencia de aproximadamente 10 k en paralelo con el tubo fluorescente para permitir un disparo confiable del cuadrante a niveles de luz bajos.
Inicio programado [ editar ]
Utilizado en balastos fluorescentes electrónicos de gama alta. Este lastre aplica energía a los filamentos primero, permite que los cátodos se precalienten y luego aplica voltaje a las lámparas para producir un arco. La vida útil de la lámpara normalmente opera hasta 100,000 ciclos de encendido / apagado cuando se usan reactancias de arranque programadas. Una vez iniciado, la tensión del filamento se reduce para aumentar la eficiencia operativa. [9] Este balasto ofrece la mejor vida útil y la mayoría comienza a partir de lámparas, por lo que se prefiere para aplicaciones con ciclos de energía muy frecuentes, como salas de examen de visión y baños con un interruptor detector de movimiento.
Híbrido [ editar ]
Un balasto híbrido tiene un transformador magnético de núcleo y bobina y un interruptor electrónico para el circuito de calentamiento del electrodo . Al igual que un balasto magnético, una unidad híbrida funciona a la frecuencia de la línea de alimentación: 50 Hz en Europa, por ejemplo. Estos tipos de balastos, que también se conocen como balastos de desconexión de cátodo , desconectan el circuito de calentamiento del electrododespués de encender las lámparas.
ANSI factor de lastre [ editar ]
Para un balasto de iluminación, el factor de balasto ANSI se usa en América del Norte para comparar la salida de luz (en lúmenes ) de una lámpara que funciona con un balasto en comparación con la lámpara que funciona con un balasto de referencia ANSI. El balasto de referencia opera la lámpara en su potencia nominal nominal especificada por ANSI. [10] [11] El factor de lastre de los balastos prácticos debe considerarse en el diseño de iluminación ; un factor de lastre bajo puede ahorrar energía, pero producirá menos luz. Con las lámparas fluorescentes, el factor de lastre puede variar del valor de referencia de 1.0. [12]
Triodo de lastre [ editar ]
Los primeros televisores a color basados en tubos utilizaban un triodo de lastre , como el PD500, como un estabilizador paralelo para el voltaje de aceleración CRT , para mantener constante el factor de desviación del CRT.
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