Ballast

Le terme de ballast sert à désigner n'importe quel composant électrique utilisé pour diminuer le courant dans un circuit électrique.



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Composant électrique - Électrotechnique

Le terme de ballast sert à désigner n'importe quel composant électrique utilisé pour diminuer le courant dans un circuit électrique.

Un ballast peut prendre la forme d'une simple résistance série comme pour les tubes fluorescents de faible puissance. Pour les applications de plus forte puissance, l'énergie dissipée dans la résistance ballast serait trop importante. On utilise alors des condensateurs, des bobines, ou les deux à la fois. L'avantage de ces composants comparé à une résistance est qu'idéalement leur impédance ne comporte pas de terme résistif et n'amène par conséquent pas de pertes par effet Joule.

Utilisation d'un ballast

Avant l'arrivée des allumages à semi-conducteurs, des résistances ballasts étaient utilisées en automobile pour régler la tension appliquée au circuit d'allumage.

Dans un tube fluorescent, le rôle du ballast ferro-magnétique est double : il sert à apporter la haute tension indispensable à l'allumage du tube puis, une fois le tube allumé, il sert à limiter le courant le traversant.

Résistance ballast

Le terme de résistance ballast sert à désigner une résistance qui modifie l'état du dispositif. Cela peut être une résistance fixe ou une résistance variable.

Résistance fixe

Pour les applications simples tels que les néons faible puissance, on utilise le plus souvent une résistance ballast.

Le terme de résistance ballast s'applique aussi à la résistance utilisée jadis pour diminuer la tension appliquée au dispositif d'allumage après le démarrage du moteur. La forte charge imposée à la batterie lors du démarrage du moteur génère une forte baisse de la tension à ses limites. Pour permettre au moteur de démarrer, le dispositif d'allumage doit par conséquent pouvoir fonctionner avec cette faible tension. Mais une fois le moteur démarré, la tension apportée par la batterie retrouve sa valeur standard; cette tension pourrait provoquer une surtension du circuit d'allumage. Afin d'éviter cela, une résistance ballast est insérée entre l'alimentation du circuit d'allumage et ce dernier. Quelquefois, cette résistance ballast casse, le moteur peut alors démarrer (la résistance est court-circuitée) mais cale immédiatement après le démarrage (la résistance est réinsérée dans le circuit).

Les allumages électroniques modernes sont conçus pour fonctionner avec une large plage de tension en entrée rendant ainsi la résistance ballast inutile.

Résistance variable

Certaines résistances ballast voient leur résistance interne augmenter lorsque le courant qui les traverse augmente, et diminuer si le courant diminue.

Physiquement, ces composants sont fabriqués comme des lampes incandescentes. Comme le tungstène du filament d'une lampe classique, si le courant augmente, la résistance de ballast devient plus chaude, sa résistance monte, et sa chute de tension augmente. Si la tension diminue, la résistance ballast refroidit, sa résistance chute, et la chute de tension diminue.

Donc, ce type de résistance ballast tend à maintenir le courant qui la traverse constant, en dépit des variations de tension appliquée ou des changements du reste du circuit électrique.

Cette propriété permet un contrôle plus précis du courant qu'avec une résistance ballast de valeur fixe. La perte de puissance dans le ballast est minimisée car la résistance présentée est plus faible que celle d'un ballast à résistance fixe.


Jadis, certains sèche-linge étaient pourvus d'une lampe germicide en série avec une lampe incandescente ordinaire; la lampe incandescente servant de ballast à la lampe germicide. Pour la même raison, certaines lampes à vapeur de mercure de conception ancienne possèdent un filament de tungstène classique.

Inductance

Plusieurs inductances ballast pour Lampe fluorescente

A cause de la puissance dissipée par effet joule, on n'utilise plus les résistances ballast dès que la puissance à apporter dépasse 1 ou 2 Watt. Pour les puissances plus importantes, on utilise par conséquent des inductances. Une inductance idéale ne générant pas de pertes par effet joule, elle limitera par conséquent le courant sans générer de baisse du rendement. En réalité, une inductance possède une résistance interne : Par conséquent les pertes par effet joule sont minimisées mais non éliminées.

L'inconvénient des inductances ballasts est qu'elles déphasent le courant comparé à la tension, dégradant ainsi le facteur de puissance. Pour compenser cet effet, les ballasts haut de gamme associent un condensateur à l'inductance, ce dernier déphasant à l'inverse le courant rétablissant ainsi le facteur de puissance global de l'appareillage.

Utilisation avec une lampe fluorescente

Dans un tube fluorescent, le rôle du ballast ferro-magnétique est double : il sert à apporter la haute tension indispensable à l'allumage du tube puis, une fois le tube allumé, il sert à limiter la tension à ses limites.

Schéma classique d'un montage tube fluorescent (A) /ballast (G) /démarreur (C).
Un starter permet l'allumage de la lampe, quand elle est utilisée avec un ballast électromagnétique.

Les éléments entrant en jeu sont :


Le ballast est en série avec le tube, alors que le "starter" est en parallèle avec le tube (voir figure).

Un cycle d'allumage peut se découper en trois étapes :

Lors de la mise sous tension, aucun courant ne traverse le circuit, et la tension du réseau se trouve rapportée aux limites du "starter". La présence de cette tension aux limites du "starter" ionise le gaz présent dans le "starter". Cette ionisation réchauffe le bilame présent dans le "starter", qui finit par se fermer.

Une fois le "starter" en position fermée, un courant circule à travers les électrodes du tube, réchauffant ainsi le gaz se situant à leur proximité. Pendant ce temps, le gaz présent dans le "starter" n'étant plus ionisé, le bilame du "starter" se refroidit au point de redevenir ouvert.

L'interruption brutale du courant dans la bobine ballast, entraîne une forte surtension. Cette surtension est susceptible d'allumer le tube en ionisant suffisamment le gaz qu'il contient pour qu'il puisse rester durablement conducteur. Si tel est le cas, le tube et le ballast continuent d'être traversés par un courant. Le ballast limite alors la tension (loi d'Ohm), aux limites du tube. La tension aux limites du "starter" n'est plus suffisante pour provoquer la fermeture de ce dernier. Le cycle d'allumage est terminé.

Si le tube fluorescent n'est pas allumé à la fin du cycle de démarrage, le cycle redébute depuis la première étape. Le gaz présent dans le tube est plus chaud que lors du début du cycle précèdent, le nouveau cycle a plus de chance d'aboutir à l'allumage du tube.

Ballast électronique

Un ballast électronique pour Lampe fluorescente de 18 à 58W
Vue interne d'un ballast électronique

Un ballast électronique utilise un circuit à semi-conducteur pour apporter un démarrage plus rapide tout en pouvant alimenter plusieurs lampes. Généralement, les ballasts électroniques augmentent la fréquence de travail à 20kHz ou plus afin d'éliminer les clignotements à 100 ou 120Hz (deux fois la fréquence d'alimentation). Qui plus est , le rendement des lampes fluorescentes augmente de 9% aux environs des 10kHz puis continue à augmenter lentement jusqu'à 20kHz. L'augmentation de la fréquence permet par conséquent d'augmenter le rendement énergétique de la totalité lampe-ballast.

Le ballast électronique remplace la totalité ballast conventionnel, starter et condensateur.



Autres avantages :

Parfaitement silencieux et rendement énergétique > 98% ce qui est énorme comparé aux ballasts passifs.

Le rendement lumineux augmente avec la fréquence jusqu'à quelque centaines de KHz, avec 32W* on obtient le même flux lumineux qu'à 36W* avec ballast passif [* consommé tube seul]

Certains sont gradables par une tension 1à10V ou commande numérique. Avec une large gamme par exemple pour allumer un passage et mettre en veille économique automatiquement, ou sur un système de purification par UV de n'allumer en pleine puissance que s'il y a écoulement, ce qui sert à diminuer radicalement la maintenance, le cout en énergie et d'augmenter la durée des tubes par 20 si l'écoulement se produit une heure par jour.

Leur format est en longueur pour prendre l'emplacement des anciens ballasts dans les luminaires.

Un seul ballast peut allumer un ou plusieurs tubes.

Certains ballast électroniques n'utilisent plus les électrodes de chauffage qui limitent la durée des tubes en cas de cycles d'allumage fréquemment répétés.


Principal défaut :

Il est regrettable que leur prix soit si élevé comparé à celui des lampes fluo compactes, comme les nouveaux tubes T5 de diamètre plus petit que les T8, la surface du tube recouverte de poudres qui récupèrent l'UV du spectre étant plus faible le rendement est par conséquent plus faible, et du fait de leur plus petite diamêtre, la vue directe est plus éblouissante. je suppose que c'est une innovation purement marketing et économique de production et de transport depuis l'est lointain.


Références que j'ai testé Gradables et non gradables

Notes et références

http ://katalog. Vossloh-schwabe. com

Voir aussi

Liens externes

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"courant, tension, courant"

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