Электрик - электричество и энергетика

Эта статья опубликована на сайте Электрик - электричество и энергетика
  http://electrik.org/

URL этой статьи:
  http://electrik.org/news/article53.php

СВЕТОРЕГУЛЯТОР С ПЛАВНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ОСВЕЩЕНИЯ. А. ФИЛИППОВ

Статьи / Самодельные устройства для освещения
Послано electrik 23 Ноя, 2003 г. - 22:37

Напомним: наиболее активное разрушение нити лампы накаливания происходит при включении, когда ее сопротивление в 8... 10 раз меньше, чем у раскаленной. В этот момент ток, через нить, значительно превышает допустимый номинальный, что и приводит к преждевременному выходу лампы из строя.
Описываемое здесь устройство позволяет ограничивать пусковой ток лампы и тем самым увеличивать срок ее службы.


Светорегуляторы относятся к устройствам, предназначенным для включения ламп накаливания и управления их яркостью свечения. Примером такого устройства может служить светорегулятор, описанный в [1]. К сожалению, он не лишен недостатков. Это, во-первых, довольно длительное время (примерно минута) разрядки конденсатора С4 через резистор R9. что фактически определяет время восстаноаления работоспособности устройства после его выключения. Если же провести повторное включение светорегулятора сразу после его выключения, т. е. пока не успел разрядиться конденсатор С4, то произойдет скачкообразное включение лампы накаливания на номинальный ток, что приводит к снижению срока ее службы. Во-вторых, в выключенном состоянии устройство потребляет электроэнергию, что снижает его надежность и экономичность.



На рис. 1 показана схема светорегулятора, свободного от указанных недостатков. Он отличается повышенной нагрузочной способностью (до 600 Вт) и проще в налаживании. Диапазон изменения яркости свечения лампы EL1. регулируемый переменным резистором R12. от 5 до 93%. Минимальная мощность лампы накаливания — 25 Вт.
При замыкании контактов выключателя SA1 переменное напряжение сети через нагрузку EL1 и дроссель L1 поступает на выпрямительный мост, образованный диодами VD1-VD4. Импульсы выпрямленного напряжения стабилитрон VD5 ограничивает по амплитуде до его напряжения стабилизации. Далее эти импульсы частотой 100 Гц поступают на первый пороговый элемент на аналоге однопереходного транзистора VT1VT2, фа зо с двигающую цепь R10C3, регулируемый делитель напряжения R11-R13, первую интегрирующую цепь VD7R14C4 и на вторую интегрирующую цепь VD9R17C5R18.
бремя зарядки конденсатора СЗ (8...9 мс) на порядок меньше, чем конденсатора С4 (2...10 с), поэтому в устройстве происходит ряд процессов: конденсатор СЗ заряжается до напряжения открывания аналога однопереходного транзистора VT1VT2 и через него, а также резистор R9 быстро разряжается. В результате в цепи управления тринисторами VS1, VS2 через развязывающие резисторы R3 и R4 поступает управляющий импульс, который открывает тот из тринисто-ров, на аноде которого в данный момент присутствует положительная полуволна сетевого напряжения. Если, например, положительная полуволна на аноде тринисто-ра VS1, то он открывается и через него, диод VD2, дроссель L1 и контакты выключателя SA1 лампа EL1 подключается к сети. Ток через лампу течет до тех пор, пока положительное напряжение на аноде тринистора VS1 не уменьшится до нуля. В этот момент тринистоpVSI закрывается и отключает лампу от сети, В следующий полупериод положительная полуволна сетевого напряжения оказывается на аноде тринистора VS2 и, благодаря коммутирующему диоду VD4, после ограничения стабилитроном VD5 поступает к фаэосдвигающей цепи R10C3. Конденсатор СЗ вновь заряжается до напряжения открывания аналога однопереходного транзистора VT1VT2 и быстро разряжается через него и резистор R9. В результате на управляющие электроды тринисто-ров через развязывающие резисторы R3,R4 вновь поступает управляющий импульс, который теперь открывает тринистор VS2, Нагрузка EL1 подключается к питающей сети через диод VD1. дроссель L1, тринистор VS2 и выключатель. По этой цепи нагрузка питается до тех пор, пока положительное напряжение на аноде тринистора VS2 не уменьшится до нуля. В результате тринистор закроется и отключит нагрузку от сети. Как уже упоминалось выше, одновременно заряжается и конденсатор С4 в первой интегрирующей цепи. Ее постоянная времени — 2...10с. Поэтому в начальный момент падение напряжения на конденсаторе равно нулю, диод VD8 открыт и шунтирует резистор R13 делители напряжения R11-R13. Диод VD6 при этом закрыт и защищает фаэосдаигающую цепь R10C3 от шунтирующего влиянии открытого диода VD8- А так как постоянная времени фаэосдвигающвй цепи R10C3 равна 8.-.9 мс, то угол открывания тринисторов соответствует 150-170град. поэтому значение среднего тока, протекающего через осветительную лампу, невелико и нить накаливания, постепенно прогреваясь этим током, чуть светится.



По мере зарядки конденсатора С4 падение напряжения на нем плавно увеличивается, что приводит к соответствующему повышению падения напряжения на резисторе R13 и дополнительной подзарядке фазосдвигающего конденсатора СЗ через диод VD6 от делителя напряжения R11-R13. благодаря чему время зарядки конденсатора СЗ плавно уменьшается, угол открывания аналога однопереходно-го транзистора VT1VT2 и тринисторов также плавно уменьшается. Это приводит к постепенному нарастанию значения среднего тока через лампу и яркости ее свечения.
При дальнейшей зарядке конденсатора С4 диод VD8 закрывается, цепь задержки, состоящая из диода VD7, резистора Н14и конденсатора C4f отключается от делителя напряжения R11-R13 и устройство выходит на стационарный режим работы.
Угол открывания порогового элемента VT1VT2 и тринисторов а стационарном режиме, а следовательно, и яркость свечения лампы определяются номиналами и соотношением сопротивлений резисторов делителя R11-R13 и цепи R10C3. Чем больше сопротивление переменного резистора R12. тем меньше выходное напряжение делителя, меньше подзаряжается фазос-двигающий конденсатор СЗ, больше угол открывания тринисторов и меньше значение среднего тока, текущего через нить, а следовательно, слабее ее свечение. При минимальном сопротивлении резистора R12 напряжение на выходе делителя R11-R13 и подзарядка конденсатора СЗ от него максимальны, угол открывания порогового элемента VT1VT2 и тринисторов наибольший, а значит, средний ток через лампу и ее свечение тоже максимальны.
В период плавного запуска устройства и в стационарном режиме второй пороговый элемент, функцию которого выполняет аналог однопереходнсто транзистора VT3VT4, закрыт и не влияет на работу светорегулятора, потому что напряжение на первом его управляющем входе (коллектор VT4) в это время превышает напряжение на втором управляющем входе (эмиттер VT3). Достигается это, во-первых, подключением коллектора транзистора VT4 через резистор R17 и диод VD9 к точке соединения токоограничивающих резисторов R2, R5 и R6, где более высокое напряжение, чем на катоде стабилитрона VD5, во-вторых, за счет постоянной времени зарядки конденсатора С5 через резистор R17 в пределах нескольких милисекунд, что на три порядка меньше постоянной времени задержки включения конденсатора С4, и. в-третьих, соответствующим подбором номиналов резисторов R17, R18.
После выключения устройства конденсатор С5 разряжается через резистор R18. Время его разрядки около 50 мс. поэтому через 20...30 мс после выключения напряжение на коллекторе транзистора VT4 становится меньше, чем на эмиттере транзистора VT3. В результате аналог однопереходного транзистора Открывается и конденсатор С4 разряжается через его коллекторные переходы и резистор R16 примерно за 100 мс. Таким образом, суммарное время разрядки конденсаторов С5 и С4, равное 130 мс, и определяет время восстановления работоспособности устройства после его выключения. Следовательно, включение светорегулятора через десятую долю секунды после его выключения происходит плавное включение лампы накаливания (как и при первом включении), что увеличивает ее ресурс работы.
Детали описанного светорегулятора можно смонтировать на плате размерами примерно 75x75 мы. Резистор R12 — СПЗ-9а или СП4, остальные — МЛТ Конденсаторы С1 и С2 типа К73-17 на номинальное напряжение 400 В, С4 — оксидный K50-16, С5 — КМ-6. Вместо указанных на схеме транзисторов КТ361Б можно применять КТ203Б, KT2096, КТ310А. а вместо КТ315Б — КТ201Б. КТ312Б, КТ342, КТ3107. Стабилитрон КС212Ж (VD5) заменим на КС515Ж, КС512А, КС515А, Д814Д или Д814Г, а диоды КД102А (VD3, VD4) и КД503А (VD6-VD9) -на КД502А. Дроссель L1 — 150 витков провода ПЭВ-2 0,8, намотанных на отрезке ферритового (600НН) стержня длиной 45 мм. Закрепляют его на плате вертикально клеем БФ-2, Налаживание светорегулятора заключается в подборе резистора R10 при замкнутых накоротко выводах конденсатора С4, Номинал резистора (в пределах 62...180 кОм) должен быть таким, при котором нить накаливания лампы чуть светится. На рис, 2 приведена часть схемы варианта саеторегулятора, в котором входной ключ выполнен натри-нисторах VS1, VS2, включенных встречно-параллельно. Их управляющие электроды питаются напряжением обмоток II и III импульсного трансформатора T1. подключенного обмоткой I к выходу порогового элемента VT1VT2. Благодаря исключению диодов (VD1, VD2), через которые течет ток нагрузки, этот вариант экономичнее описанного и может работать с осветительными нагрузками мощностью от 25 до 600 Вт.
Магнитолроводом импульсного трансформатора служит кольцо типоразмера К14x8x3 из феррита с магнитной проницаемостью 600... 2000. Все обмотки трансформатора содержат по 100 — 200 витков провода ПЭВ-2 0,1. Между первичной и вторичными обмотками делают прокладку, обеспечивающую хорошую изоляцию.
Принцип действия и налаживание такого варианта светорегулятора аналогичны описанному выше.

С вопросами можете обращаться по почте info@electrik.org [1] или посетив мой сайт: electrik.org [2].
Всего хорошего.

2003 г. Кузнецов Олег



Ссылки в этой статье
  [1] info@electrik.org
  [2] http://electrik.org

   Rambler's Top100      
Электрик © 2002-2008 Oleg Kuznetsov