Vorschaltgerät
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Als Vorschaltgerät (engl. ballast) wird die bei Gasentladungslampen und Leuchtstoffröhren zur Strombegrenzung erforderliche Vorrichtung bezeichnet.
Ein Vorschaltgerät ist zwingend zum Betrieb einer Gasentladungslampe erforderlich. Ansonsten würde der Entladungsstrom durch die zu ihrer Funktion erforderliche Stoßionisation immer weiter ansteigen, bis die Lampe zerstört wird oder die Sicherung anspricht.
Es kann als separates Bauelement in der Leuchte eingebaut sein, oder auch im Leuchtmittel (z.B. bei sog, Energiesparlampen) integriert sein. In diesem Fall kann das Leuchtmittel direkt am Stromnetz betrieben werden.
Vorschaltgeräte können auch die bei manchen Lampen erforderliche Zünd- (je nach Lampentyp Impulse von einigen hundert Volt bis mehrere kV) und Starteinrichtung (Vorheizung der Kathoden bei Leuchtstofflampen) enthalten.
Vorschaltgeräte gibt es in verschiedenen Bauarten, die nachfolgend erläutert werden:
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[Bearbeiten] Konventionelles Vorschaltgerät (KVG)
Bei konventionellen Vorschaltgeräten handelt es sich um eine Induktivität bzw. Drossel (Elektrotechnik), meist ein mit Kupferdraht bewickelter Eisenkern. Sie ist in Reihe zur Lampe geschaltet und begrenzt bei der Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz den Strom der Lampe auf ihren Nennwert. Das Vorschaltgerät muss daher zur Lampe passen. Der Verkauf von KVG mit der Energieeffizienzklasse D ist in der EU seit dem 21. Mai 2002 verboten, der von Geräten aus Klasse C seit dem 21. November 2005.
[Bearbeiten] Verlustarmes Vorschaltgerät (VVG)
Die sog. Verlustarmen Vorschaltgeräte sind eine Weiterentwicklung der KVG. Die VVG zeichnen sich durch eine geringere Verlustleistung aus. Sie haben allerdings keine große Bedeutung erlangt, weil sie zum Teil größere Abmessungen als die KVGs aufweisen und in der Herstellung materialaufwendiger sind. Die Verluste werden durch einen größeren Wicklungsquerschnitt und hochwertigere Kernwerkstoffe bzw. durch geringere magnetische Flussdichten verringert.
[Bearbeiten] Elektronisches Vorschaltgerät (EVG)
Es gibt im Gegensatz zu den als konventionelle Vorschaltgeräte bezeichneten Drosseln (KVG) auch elektronische Vorschaltgeräte (EVG). Diese werden in zwei Kategorien aufgeteilt: Kaltstart-EVG und Warmstart-EVG. Kaltstart-EVG haben die Eigenschaft, sofort mit dem Einschalten des Schalters die Leuchtstoffröhre ohne Verzögerung zu zünden. Bei Warmstart-EVG dagegen wird zuerst für einen Zeitraum von ca. 2 Sekunden eine oder beide Glühwendeln der Leuchtstoffröhre vorgeheizt und dann erst gezündet. Beide Zündvorgänge erfolgen im Gegensatz zum Konventionellen Vorschaltgerät (KVG) flackerfrei. Die EVG betreiben die Gasentladungslampe mit höherer Frequenz, sind kleiner und leichter und die Lampe erreicht an ihnen einen höheren Wirkungsgrad.
Grundsätzlich gibt es zwei Bauarten von EVG. Im Neuausrüsterbereich kommen vorwiegend EVG mit speziell abgestimmten Leuchten zum Einsatz. Im Modernisierungsbereich werden von verschiedenen Anbietern auch steckfertige EVG angeboten, welche den Weiterbetrieb vorhandener Leuchten (Halterungen) erlauben. Mit diesen Aufsteck-EVG traten allerdings konstruktionsbedingt erhebliche Probleme auf (Lebensdauer der EVG, korrekter Betrieb der Röhre, EMV, fehlende Prüfzeichen und Zulassungen), so dass sich diese Lösung bisher nicht am Markt durchsetzen konnte.
Vorteile der EVG sind die bessere Lichtqualität hinsichtlich Flackerfreiheit bei gleichzeitig geringerem Stromverbrauch sowie die geringeren Eigenverluste gegenüber KVG. Manche EVG bieten die Möglichkeit, die Lampe zu dimmen oder je nach Tageslichteinfall die Leistung zu regeln. Eine wichtige Eigenschaft der EVG ist die oberwellen- und blindstromfreie Lastcharakteristik am Netz. EVG haben einen Leistungsfaktor nahe eins, benötigen daher keine Blindstromkompensation und verursachen geringere Netzoberwellen als KVG.
Der hohe Einschaltstromstoß kann je nach Bauart durch eine Begrenzung der Anzahl der EVG innerhalb eines Stromkreises gelöst werden. Auch erreicht die Zuverlässigkeit durch die zum Einsatz kommenden elektronischen Bauteile noch nicht die Werte eines KVG. Schwierig ist der Betrieb mehrerer EVG mit einem FI-Schutzschalter, da die EVG einen netzfrequenten Strom über den Schutzleiter ableiten. Der Ableitstrom muss zwar bei weniger als 0,5 mA liegen. Dennoch sollte bei einer Neuinstallation mit FI-Schutzschalter darauf geachtet werden, dass dieser impulsstromfest ist. Als Planungswert sollte für ein sicheres Betreiben nur der halbe Auslösestrom des FI-Schalters angesetzt werden. Bsp.: Bei einem FI-Schalter mit einem Auslösestrom von 30 mA wäre der halbe Auslösestrom 15 mA. Rechnung: 15 mA / 0,5 mA (pro EVG) = 30 EVG.
Es gibt auch EVGs für den Betrieb mit Niedervolt-Gleichspannung. Diese können an einer Batterie betrieben werden, was sie für den Einsatz in Fahrzeugen, auf Booten oder im Kleingarten tauglich macht.
