Reatores Eletrônicos vs Magnéticos: Comparação Técnica para Iluminação Moderna

Introdução:

Já olhou a construção de uma lâmpada fluorescente? Pode ter notado reator eletrônico/choke. Também notou como uso de chokes elétricos lentamente desapareceu. Discutiremos ambos e aprenderemos por que se tornaram obsoletos.

Primeiro, estrutura básica e funcionamento de lâmpada fluorescente.

Partes de uma Lâmpada Fluorescente:

1. Reator (Ballast)
2. Partida (Starter)
3. Interruptor
4. Tubo de descarga

Funcionamento de Lâmpada Fluorescente

1. Inicialmente, interruptor LIGADO, lâmpada experimenta tensão plena através do reator e partida; nenhuma descarga ocorre (sem saída da lâmpada).
2. Descarga de brilho estabelecida na partida por tensão máxima; lâmina bimetálica derrete e condução começa.
3. Gás na partida ioniza; por tensão plena aquece lâmina bimetálica que dobra e conecta contato fixo. Resultado: grande corrente flui pela partida.
4. Tensão diminui gradualmente devido à corrente; corrente flui pelo tubo pois este tem menor resistência que partida.
5. Descarga de átomos de mercúrio radiação UV que excita revestimento de fósforo para radiar luz visível. Tubo não contém filamento incandescente mas vapor de mercúrio que emite UV quando ionizado.
6. Nesta etapa partida fica inativa durante operação.
7. Partida só usada em tipo reator elétrico, não eletrônico.

Reator Magnético:

Reator magnético é bobina indutiva. Parece transformador: fio de cobre enrolado em núcleo. Indutores geralmente opõem-se a mudança de corrente.

Funcionamento do Reator Magnético:

1. Para lâmpada funcionar, eletrodos devem estar alta temperatura.
2. Inicialmente, reator opõe corrente indo direto à partida, prevenindo dano.
3. Partida em série com reator funciona como chave. Após corrente exceder valor nominal, material da partida derrete e forma circuito aberto.
4. Assim, corrente passa pelo tubo. Alta corrente para descarga criada pela corrente oposta armazenada no indutor; circuito acende.
5. Como meio ar presente, corrente ioniza e resistência diminui progressivamente. Resultante: corrente começa aumentar.
6. Bobina de indutância atua como carga reativa limitando corrente.

Por que Reatores Magnéticos Estão Sendo Substituídos?

Agora, substituídos por versões eletrônicas por não serem tão sofisticados e terem maiores desvantagens. Usados em soquetes: entre plug da lâmpada e cabo de força.

Corrente em reatores magnéticos flui por bobinas de cobre antes da lâmpada. Maior parte pega no campo magnético gerado; apenas pequena quantidade transferida à lâmpada. Corrente que passa depende de espessura e comprimento da bobina. Devido ao fluxo inconsistente, lâmpada pisca e cria zumbido.

Reator Eletrônico:

Controla tensão de partida e correntes de operação de dispositivos de iluminação. Opera com fonte CA 220V, 50-60 Hz. Consiste de retificador que converte CA em CC. Corrente CC filtrada por capacitores. Corrente filtrada passa por série de bobinas de indução e alimenta oscilador de alta frequência. Saída em frequência muito alta (20-80 kHz).

Funcionamento do Reator Eletrônico:

Após tensão CC filtrada, passa por bobinas de alta frequência. Oscilação depende de tensão e frequência de entrada. Pequena indutância considerada, associada a alta taxa de variação de corrente e alta frequência. Indutância representada: I=L(dI/dT).

Requer >440V para lâmpada acender. Ao ligar, lâmpada experimenta ~1000V, descarga gasosa instantânea. Iniciado processo, tensão na lâmpada cai abaixo de 230-125V. Reator permite corrente limitada fluir, prevenindo curto-circuito. Atua como dimer enquanto lâmpada funciona, limitando corrente e tensão.

Reator não produz quantidades substanciais de potência reativa fundamental. Permite maior eficiência economizando energia. Alimenta menor potência na lâmpada vs magnético. Porém mais caros e propensos a certos danos.

Dispositivo usa filtro EMI para bloquear interferência eletromagnética, retificador CA-CC, conversor ressonante half-bridge para converter CC em tensão quadrada alta frequência.

Diferença entre Reator Eletrônico e Magnético:

Reatores eletrônicos mudam frequência da corrente sem mudar tensão. Magnéticos operam ~60 Hz; eletrônicos ~20.000 Hz. Por isso lâmpadas com reator eletrônico não piscam nem zumbem.

Eletrônicos também menores em tamanho e peso. Muito mais eficientes energeticamente.

Eletrônicos podem ser usados para lâmpadas em paralelo ou série. Se uma lâmpada apaga, não afeta desempenho das outras no mesmo reator.

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