Автомат захисту ламп від перегорання
Проблема довговічності ламп розжарювання, які часом перегорають у момент включення їх в мережу, залишається як і раніше актуальною. Про деякі варіанти її вирішення розповідається в пропонованих матеріалах.
. на реле і тріністоре
Відомо, що опір нитки розжарювання освітлювальної лампи в холодному стані значно менше в порівнянні з опором нитки розпеченій. З цієї причини, як тільки лампу включають, струм через нитку значно перевищує номінальний і вона іноді перегорає. Таке трапляється найчастіше в моменти, коли включення лампи збігається з максимумом напівхвилі мережевої напруги.
Один з варіантів продовжити "життя" лампи - включити послідовно з нею напівпровідниковий діод. Тоді ймовірність збігу моменту включення з максимумом напівхвилі зменшується вдвічі [1] - адже через лампу тепер буде протікати струм тільки в одному напрямку, скажімо, при позитивних або негативних напівперіодах.
Так як при такому харчуванні падає світлова віддача лампи, нерідко використовують автомати, які після попереднього розігріву нитки подають на лампу повне напруга в електромережі. "Пусковий" ток в цьому випадку менш небезпечний в порівнянні з варіантом подачі напруги на холодну нитку. Так здійснюють двухступенное включення лампи розжарювання, здатне значно продовжити термін її служби.
Подібний пристрій цілком можна виконати на більш доступних деталях, зокрема на реле (рис. 1) замість транзистора. Воно також є двухполюсник, а тому легко вбудовується в існуючу електропроводку. Але на відміну від прототипу забезпечує не плавне обмеження струму, що протікає через лампу в момент включення її в мережу, а ступеневу: спочатку через нитку розжарення протікає тільки одна половина полуволн змінного струму, а через деякий час - обидві.
Реле К1 спрацьовує від струму, що протікає через мережевий вимикач SA1, освітлювальну лампу EL1, обмотку реле, діод VD3 (або замикається групу контактів К1.1).
Працює пристрій так. Після замикання контактів SA1 через лампу проходять лише позитивні напівхвилі струму. При цьому діод VD1 закритий, оскільки контакти К1.1 поки ще розімкнуті. Конденсатор С1 поступово заряджається через лампу і діод VD2, і як тільки напруга на ньому досягне певного значення, спрацює реле К1, контакти К1.1 якого зашунтірует діод VD3. В результаті горіла спочатку "вполнакала" лампа EL1 спалахне яскравим світлом. Затримка виходу на такий режим залежить в основному від ємності конденсатора і опору обмотки реле.
Оскільки обмотка реле включена послідовно з лампою, її опір має бути погоджено з потужністю лампи. Якщо буде використано одне з поширених автомобільних реле з обмоткою опором 85 Ом, лампа може бути потужністю від 40 до 100 Вт. Тоді з лампою потужністю 40 Вт на обмотці реле буде падати напруга приблизно 7 В, 60 Вт - 10В, 100 Вт-16 В.
При будь-якому з цих напруг малогабаритні автомобільні реле 111.3747, 112.3747, 113.3747, 113.3747-10, 114.3747-10, 114.3747-11, 116.3747-10, 116.3747-11, 117.3747-10, 117.3747-11, розраховані на номінальну напругу 12В, будуть впевнено спрацьовувати. Висновки реле марковані так: 85 і 86 - обмотка, 30 і 87 - нормально розімкнена група контактів.
Якщо мережевий вимикач повинен комутувати не одну, а кілька ламп (наприклад, лампи люстри), їх ланцюга слід розділити, як показано на рис. 2. Лампа EL1 залишається включеною раніше через обмотку реле, a EL2 і EL3 - через діод VD3 і контакти К1.1 реле. Потужність додаткових ламп обмежена лише максимальним струмом діода VD3 і допустимим струмом через контакти. У цьому варіанті найбільшу перевагу слід віддати автомобільному реле, контакти якого витримують струм до 30 А (правда, лише при напрузі 12 В).
Можливий і безконтактний спосіб комутації ланцюгів освітлювальних ламп, якщо використовувати тринистор (рис. 3). Після замикання контактів мережевого вимикача SA1 спочатку через лампу і діод VD2 проходять лише негативні напівхвилі і лампа горить "вполнакала". Через приблизно секунду конденсатор С1 заряджається через діод VD1 і резистор R1 до напруги відкривання тріністора і через лампу починають проходити і позитивні напівхвилі мережевої напруги - лампа спалахує на повну яскравість.
Потужність лампи (або групи ламп, з'єднаних паралельно) обмежена граничними струмами діода VD2 і тринистора. Якщо тринистор працює без тепловідведення, потужність лампи (або ламп) не повинна перевищувати 200 Вт.
Діоди в розглянутих пристроях можуть бути КД105Б-КД105Г, КД209А- КД209В, Д226Б, КД226В-КД226Д. Замість тринистора КУ202Н підійде КУ202Л або КУ201Л.
1. Вугман С.М. Кисельова Н.П. Литвинов B.C. Токарева О.М. Про роботу лампи розжарювання в схемі однополупериодного випрямлення. - Світлотехніка, 1988, № 4, с. 8-10.
3. Бжевскій Л. Светорегулятор з витримкою часу.- Радіо, 1989, № 10, с.76.
Скориставшись властивістю симистора пропускати обидва напівперіоду мережевої напруги, можна зібрати за наведеною схемою порівняно простий автомат, здатний обмежити початковий кидок струму через холодну нитку освітлювальної лампи. Автомат розрахований на роботу з освітлювальними приладами загальною потужністю до 1500 Вт.
Обмежувач потужності, що забезпечує двухступенное включення лампи, працює так. При замиканні контактів мережевого вимикача SA1 струм в негативні напівперіоди напруги протікає через лампу EL1, дросель L1, діод VD1, обмежувальний резистор R1 і ланцюг керуючого електрода симистора. Симистор відкривається для цих напівперіодів, і лампа горить "вполнакала".
Одночасно в ці напівперіоди через резистор R2 заряджається конденсатор С1. Через 1. 2 с, коли нитка лампи вже прогріється, конденсатор С1 зарядиться до такої напруги, при якому симистор буде відкриватися і в позитивні напівперіоди напруги - яскравість лампи зросте до нормальної.
Для зниження рівня радіоперешкод в мережі, що виникають при роботі сімістора, встановлений фільтр з дроселя L1 і конденсатора С2. Якщо перешкоди не лімітують, зазначені деталі фільтра встановлювати необов'язково.
Симистор КУ208Г в пристрої цілком замінить КУ208В. Резистори - МЛТ-0,5, конденсатор С1 - К50-16, С2 - К73-16, К73-17 або інший на номінальну напругу не менше 400 В. На місці діода VD1, крім зазначеного на схемі, можна встановити Д226А, КД109Б, КД221В або інший зі зворотним напругою не менше 300 В. Дросель намотують на відрізку стрижня діаметром 8 або 10 мм і довжиною 60. 70 мм з фериту 600НН або 400НН, його обмотка (виток до витка в один ряд) містить 50. 60 витків дроту ПЕВ -2 1,0.
Налагодження пристрою зводиться до підбору резистора R2 в залежності від порога відкривання застосованого симистора. Для цього до пристрою підключають навантаження, з якою буде працювати автомат, а замість резистора R2 тимчасово підпоюють змінний резистор опором більше 300 Ом. Переміщаючи движок резистора і подаючи вимикачем SA1 напруга, підбирають такий опір резистора, при якому лампа EL1 загоряється повним напруженням через 1. 2 с після включення. Потім на місце R2 впаивают постійний резистор такого (або можливо близького) опору.
Оскільки автомат виконаний у вигляді двухполюсника, його деталі можна розташувати в корпусі світильника або люстри без прокладки додаткових проводів. Якщо сумарна потужність ламп люстри перевищує 300 Вт, симистор встановлюють на радіатор з поверхнею охолодження не менше 100 см2.
Дивіться інші статті розділу Освітлення.