Кіріспе

Лампалардағы токты шектейтін құрылғы. Электр балласты – электр тізбегіндегі токтың мөлшерін шектеу үшін жүктемеге тізбектей қосылатын құрылғы. Көрінетін және кеңінен қолданылатын мысал – флуоресцентті шамдардағы құбыр арқылы өтетін токты шектеуге арналған индуктивтік балласт, әйтпесе құбырдың вольт-амперлік сипаттамасының теріс дифференциалдық кедергісі салдарынан ток бұзылатын деңгейге жетеді. Балласттардың күрделілігі әртүрлі болуы мүмкін. Олар шаммен тізбектей жалғанған резистор, индуктор немесе конденсатордан (немесе олардың комбинациясынан) тұратын қарапайым құрылғылар болуы мүмкін; сондай-ақ, ықшам люминесцентті шамдарда (ЫЛШ) қолданылатын электрондық балластардай күрделі де болуы мүмкін.

Ағымдағы шектеу

Электр балласты – электр жүктемесі арқылы өтетін токты шектейтін құрылғы. Олар көбінесе жүктеме (мысалы, доғалық разряд) арқылы ток көбейгенде оның терминалдық кернеуі төмендеген жағдайларда қолданылады. Егер мұндай құрылғы тұрақты кернеумен қуаттандырылса, ток мөлшері арта түсіп, құрылғының бұзылуына немесе қуат көзінің істен шығуына себеп болар еді. Осыған жол бермеу үшін балласт ток мөлшерін шектейтін оң кедергі немесе реактивтілік қамтамасыз етеді. Балласт ток шектеу арқылы теріс кедергілі құрылғының қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Балласттарды қарапайым, оң кедергілі тізбекте ток мөлшерін шектеу үшін де пайдалануға болады. Қатты күйдегі тұтандыру технологиясы пайда болғанға дейін автомобильдердің тұтандыру жүйелерінде тұтандыру жүйесіне берілетін кернеуді реттеу үшін балласттық кедергілер жиі қолданылатын.

Тіркелген резисторлар

Неон шамдары сияқты қарапайым, төмен қуатты жүктемелер үшін тұрақты резистор жиі қолданылады. Баласт резисторының кедергісі жоғары болғандықтан, ол неон шамдарының тудырған теріс кедергісіне қарамастан, тізбектегі токты анықтайды. Баласт сондай-ақ ерте модельдегі автомобильдердің қозғалтқыштарында қолданылған компонент, ол қозғалтқыш іске қосылғаннан кейін тұтану жүйесіне берілетін кернеуді төмендетті. Қозғалтқышты іске қосу үшін аккумуляторден айтарлықтай электр тогы қажет, нәтижесінде кернеудің елеулі түрде төмендеуіне себеп болады. Қозғалтқышты іске қосу үшін тұтану жүйесі осы төмен кернеуде жұмыс істеуге арналған. Бірақ көлік іске қосылғаннан кейін және стартер ажыратылғанда, тұтану жүйесі үшін қалыпты жұмыс кернеуі тым жоғары болды. Бұл мәселені болдырмау үшін баласт резисторы тұтану жүйесімен тізбектей қосылды, нәтижесінде іске қосу және тұтану жүйелері үшін екі түрлі жұмыс кернеуі пайда болды. Кейде бұл баласт резисторы бұзылып, оның классикалық белгісі – қозғалтқыш іске қосылған кезде (резистор айналып өткенде) жұмыс істейтін, бірақ іске қосу тоқтағанда (резистор тұтану қосқышы арқылы тізбекке қайта қосылғанда) тоқтап қалатын. Қазіргі заманғы электрондық тұтану жүйелері (1980-ші жылдардың басынан немесе 70-ші жылдардың соңынан бері қолданылатындар) төменгі іске қосу кернеуінде де, қалыпты жұмыс кернеуінде де жұмыс істеуге жеткілікті икемді болғандықтан баласт резисторын қажет етпейді. Автомобиль өнеркәсібінде баласт резисторының тағы бір кең таралған қолданысы – желдеткіштің жылдамдығын реттеу. Баласт – әдетте екі орталық түйіршігі бар тұрақты резистор, ал желдеткіш жылдамдығын таңдау қосқышы баласттың бөліктерін айналып өту үшін қолданылады: толық жылдамдық үшін барлығы, ал төмен жылдамдық орнату үшін ешқайсысын да емес. Желдеткішті толық жылдамдыққа жақын күйде (әдетте 4-тен 3-і) үнемі пайдаланғанда жиі ақаулар туындайды. Бұл резисторлік орамның өте қысқа бөлігін салыстырмалы түрде жоғары токпен (10 А-ға дейін) жұмыс істеуге алып келеді, соңында оны күйдіріп жібереді. Бұл желдеткішті төмендетілген жылдамдықтарда жұмыс істете алмайды. Кейбір тұтынушылық электрондық құралдарда, әсіресе клапандық дәуірдегі теледидарларда (вакуумдық түтіктерде), сондай-ақ кейбір арзан граммофондарда вакуумдық түтіктердің қыздырғыштары тізбектей қосылған. Барлық тізбектелген қыздырғыштардағы кернеудің төмендеуі әдетте толық желілік кернеуден аз болғандықтан, артық кернеуті түсіру үшін баластты қамтамасыз ету қажет болды. Бұл мақсатта көбінесе резистор қолданылды, өйткені ол арзан және айнымалы токпен де (AC), тұрақты токпен де (DC) жұмыс істеді.

Өзін-өзі өзгертетін кедергілер

Кейбір баласттық резисторлар тоқтың өскен сайын кедергісі артады, ал ток азайғанда кедергісі төмендейді. Мұндай кейбір құрылғылар физикалық тұрғыдан жарық беретін шамдарға ұқсас болып жасалған. Қарапайым қыздырғыш шамның вольфрамды жібі сияқты, ток көбейсе, баласт резисторы қызып, кедергісі артады және кернеудің төмендеуі ұлғаяды. Егер ток азайса, баласт резисторы суып, кедергісі төмендейді және кернеу төмендейді. Сондықтан баласт резисторы қолданылатын кернеудің өзгеруіне немесе электр тізбегінің қалған бөлігінің өзгеруіне қарамастан, токтың ауытқуларын азайтады. Бұл құрылғылар кейде "барреттер" деп аталады және 1930-1960 жылдардағы AC/DC радио және теледидар үй қабылдағыштарының сериялық қыздыру тізбектерінде қолданылған. Бұл қасиет, токты басқаруды тек тиісті тұрақты резисторды таңдаудан гөрі дәлірек етуге мүмкіндік береді. Баласт резисторындағы қуат шығыны да азаяды, себебі жалпы қуаттың кішкентай бөлігі тұрақты резистормен салыстырғанда баласта төмендейді. Бұрынғы үй шаруалық киім кептіргіштерге кейде бактерияға қарсы шамды қарапайым қыздырғыш шаммен бірге орнату қажет болды; қыздырғыш шам бактерияға қарсы шам үшін балласт ретінде жұмыс істеді. 1960 жылдары 220–240 В елдеріндегі үйлерде кеңінен қолданылған шам – тұрақты желілік жіп шаммен балласталған дөңгелек түтік болды. Өзін-өзі балластайтын сынап буы шамдары шамның жалпы корпусында балласт ретінде әрекет ету үшін қарапайым вольфрам жіптерін қамтиды, сондай-ақ бұл шамдардың өндіретін жарық спектріндегі қызыл түстің жетіспеушілігін толықтырады.

Реактивті балластар

[[Файл:Флуоресцентті жарық жолағы 2 түтік. JPG|thumb|upright=1.3|Флуоресцентті шам, теріс дифференциалдық кедергіге ие құрылғы. Флуоресцентті түтік арқылы ток күшін арттыру оның бойымен кернеудің төмендеуіне себеп болады. Егер түтік тікелей қуат желісіне қосылса, түтік кернеуінің төмендеуі ток ағынын одан әрі арттырады, бұл оның бұзылуына әкеледі. Бұған жол бермеу үшін флуоресцентті түтіктер қуат желісіне балласт арқылы қосылады. Балласт түтіктің теріс кедергісіне қарсы әрекет ету үшін тізбекке оң кедергі (AC кедергісі) қосады, ток күшін шектейді. Электрондық балластар көбінесе коммутациялық қуат көзі (SMPS) топологиясына негізделген, бірінші кезекте кіріс қуатын түзетіп, содан кейін оны жоғары жиілікте үзеді. Күрделі электрондық балластар импульстік енді модуляциялау арқылы немесе жиілікті жоғарылау арқылы димдеуге мүмкіндік береді. Микроконтроллерді (цифрлық балласт) қамтитын балластар LonWorks, Digital Addressable Lighting Interface (DALI), DMX512, Digital Serial Interface (DSI) сияқты желілер арқылы қашықтан басқару және мониторинг ұсына алады, немесе 0–10 В тұрақты токпен жарықтықты басқару сигналын пайдаланып қарапайым аналогтық басқаруды ұсынады. Сымсыз желі арқылы жарық деңгейін қашықтан басқару жүйелері енгізілді. Электрондық балластар әдетте шамға 50–60 Гц желілік жиілігінен емес, 20 000 Гц немесе одан жоғары жиілікте қуат береді; бұл флуоресцентті жарықтандырумен байланысты желілік жиіліктің салдарынан туындайтын жыпылықтаудың стробоскоптық әсерін айтарлықтай азайтады (фотосезімтал эпилепсияны қараңыз). Электрондық балластың жоғары шығыс жиілігі флуоресцентті шамдағы люминофорларды соншалықты жылдам жаңартады, олардың жыпылықтауы байқаылмайды. Жыпылықтау индексі, көзбен көрінетін жарық модуляциясын өлшеу үшін қолданылады, 0,00-ден 1,00-ге дейінгі диапазонды қамтиды, мұнда 0 – жыпылықтау мүмкіндігінің ең төменгі деңгейін, ал 1 – ең жоғары деңгейін көрсетеді. Магниттік балластармен жұмыс істейтін шамдардың жыпылықтау индексі 0,04 пен 0,07 аралығында, ал цифрлық балластардың жыпылықтау индексі 0,01-ден төмен. Доға ағынында көбірек газ иондалғандықтан, шам шамамен 10 кГц-тен жоғары жиілікте шамамен 9%-ға жоғары тиімділікпен жұмыс істейді. Шамның тиімділігі шамамен 10 кГц-те күрт өседі және шамамен 20 кГц-ке дейін жақсара береді. 2012 жыл шамасында кейбір канадалық провинцияларда қолданыстағы көше шамдарына электрондық балластарды орнату бойынша сынақтар жүргізілді; содан бері жарықдиодты (LED) шамдарды орнату жиірек кездеседі. Балласттың жоғары тиімділігі және жоғары жиіліктегі шамның жоғары тиімділігінің арқасында электрондық балластар флуоресцентті шамдар сияқты төмен қысымды шамдар үшін жоғары жүйелік тиімділікті ұсынады. HID шамдары үшін жоғары жиілікті пайдалану шамның тиімділігін жақсартпайды. Одан да көп: металл-галоидты және жоғары қысымды натрийлі шамдар сияқты HID шамдары акустикалық резонанс салдарынан 20–200 кГц диапазонындағы жоғары жиілікте жұмыс істегенде сенімділігі төмендейді; осы шамдар үшін 100–400 Гц диапазонындағы жиілікпен төмен жиілікті токпен басқару көбінесе қолданылады, бұл жарық амортизациясын азайтуға мүмкіндік береді. Жаңа буын электрондық балластары жоғары қысымды натрийлі (HPS) шамдарды да, металл-галоидты шамдарды да пайдалана алады. Балласт бастапқыда ішкі тұтандырғыш арқылы доғаны іске қосады, жоғары кернеу импульсін береді, содан кейін тізбектегі электр ағынын шектейтін/реттейтін рөл атқарады. Электрондық балластар магниттік балластарға қарағанда салқынырақ және жеңілірек жұмыс істейді. Жарықтандыруды жобалау кезінде практикалық балластардың балласттық коэффициентін ескеру қажет; төмен балласттық коэффициент энергияны үнемдеуге мүмкіндік береді, бірақ жарық шығысы азаяды және шамның қызмет ету мерзімі қысқарады. Флуоресцентті шамдар үшін балласттық коэффициент 1,0-дан өзгеше болуы мүмкін.

Баласттық триод

Алғашқы түтікшелі түсті теледидарлар катодтық сәуле түтігінің (CRT) үдеу кернеуін тұрақтандыру үшін, CRT-нің бұрылу коэффициентін тұрақты деңгейде ұстау мақсатында, ПД500 сияқты баласт триодын параллельді шунт реттегіш ретінде пайдаланды.