Защита ламп накаливания от перегорания схема

Вопрос Ю. Мироненко,г.Хабаровск

тия такой скачок часто и приводит к разрушению нити.

Способ защиты нити вырисовывается из сделанного нами анализа — необходимо на короткое время искусственно ограничить бросок тока, вводя в цепь питания лампы добавочное сопротивление. Выполняют это различными способами. Ниже рассмотрим некоторые из них с тем, чтобы автовладелец выбрал наиболее подходящий для себя.

Самый доступный вариант решения проблемы — ввести между штатным выключателем фар SA1 и лампами в фарах EL1 и EL2 токоограничивающий резистор R1 (рис. 1). Сопротивление резистора подбирают в зависимости от мощности ламп таким образом, чтобы при нормальном напряжении в бортсети нити ламп накаливались до темно-красного свечения. В этом случае в момент включения ламп бросок тока будет невелик, а нить достаточно разогреется, «приобретая» необходимое высокое сопротивление. Поэтому при последующей подаче на лампу полного напряжения опасной перегрузки нити не происходит Переключение напряжения с подготовительного на рабочее осуществляют с помощью электромагнитного реле К1, контакт которого при срабатывании шунтирует резистор R1. Необходимую задержку на 0,1. 0,2 с прямого включения ламп обеспечиваютэлемен-ты R2 и С1.

Являюсь многолетним подписчиком альманаха и надеюсь увидеть в нем статью о защитном устройстве для предохранения от перегорания ламп-фар легковых автомобилей.

ЗАЩИТА ЛАМП В АВТОФАРАХ

g Продлить срок службы ламп в авто-JI, мобильных фарах — заветное желание каждого автомобилиста. Досрочно перегоревшая лампа приводит и к лишним расходам, и к непростой работе по ее замене, а внезапно отказав в напряженных дорожных условиях, она значительно усложнит действия водителя.

Отчего же перегорают порою даже вполне благополучные, новые лампы? Объяснение такого явления простое: у холодной нити лампы сопротивление примерно вдесятеро меньше, чем у нити в раскаленном рабочем состоянии. Поэтому в момент включения через холодную нить кратковременно протекает большой ток, что приводит к перегреву нити. В свою очередь импульсивный нагрев приводит к возникновению в нити скачка термических напряжений. В сочетании с вибрацией от работающего двигателя и толчками из-за неровностей дорожного покры

Puc. 1. отключаемым

Схема защиты ламп резистором

Рис. 2. и электронной

Схема с балластным задержкой резистором его выключения

Чаще всего лампочка перегорает при включении, когда нить накаливания еще не разогрелась и ей присуще небольшое сопротивление. Чтобы избежать такого развития событий, придумано аппаратное устройство — блок защиты ламп (его еще называют устройством плавного пуска). Главная задача блока — предотвратить ущерб, причиняемый лампочке в результате скачков напряжения в сети.

Причины перегорания ламп

Лампы накаливания функционируют согласно принципу термоэлектронной эмиссии. При попадании тока в спираль она нагревается, в результате чего продуцируется свет видимой части спектра. Причем мощность тепловыделения обратной пропорциональна диаметру проводника. Вследствие этого утончившиеся участки спирали накаляются очень быстро, что приводит к потере их прочности. Именно истонченные места являются слабым звеном, где и происходит перегорание.

Обратите внимание! К перегоранию ламп приводят не только перепады напряжения, но и такие явления, как наведенная и паразитарная пульсация.

Галогенные лампочки также склонны к перегоранию в результате скачков напряжения. Имеется у таких источников света особенность, присущая только им, — склонность к перегреванию. Чрезмерно разогретая лампочка может перегореть в любой момент.

В защите нуждаются не только лампы накаливания и галогенные светильники, но и светодиодные лампы. На первый взгляд это выглядит странно, ведь у светодиодов отсутствует спираль, и свечение кристалла возникает в результате возбуждения электронов, а не разогревания спирали. Однако в основе принципа действия светодиодов также имеется термоэлектронная эмиссия. По прошествии нескольких лет полупроводниковый участок выгорает и, если присмотреться к ЛЕД-лампе, на ней заметны тусклые кристаллы с пробитым слоем полупроводника.

Принцип работы блока

Блок защиты запускается последовательно с прибором освещения и ограниченно пропускает электричество. Увеличение тока осуществляется постепенно — в течение 1–2 секунд. Без блока ток поступает мгновенно, что часто приводит к перегоранию лампы.

Устройство блока простейшее. Для его функционирования не имеют значения вход-выход, фаза-земля, а также полярность. Устройство следует подключать в последовательном режиме с выключателем, установленным в разрыв фазы.

Прибор плавного включения позволяет:

1. Избежать негативного влияния перепадов напряжения при подключении светильника.
2. Стабилизировать ток в лампочках после воздействия на них пускового электричества.
3. Продлить срок службы источника света.

Немаловажный плюс защитного прибора состоит в том, что он предотвращает мигание лампы. Благодаря этому находиться в освещенном помещении комфортно, так как на глаза не оказывается чрезмерной нагрузки.

Установка и подключение

Монтаж защитного блока обычно осуществляется на потолке, то есть там, где закреплены приборы освещения. Если лампочка не единственная, устройство плавного пуска устанавливают до первого источника света.

Также блоки размещают в монтажных коробах под переключателем света. Однако следует иметь в виду, что для размещения блока в монтажной коробке существует ограничение: максимальная мощность устройства не должна превышать 300 Вт.

Обратите внимание! Какое бы место для установки блока ни было выбрано, к устройству должен быть обеспечен беспрепятственный доступ для проведения ремонтных работ.

Типичная схема подключения блока показана на рисунке ниже.

В случае с переключателем с подсветкой параллельно блоку подключают резистор. Уровень сопротивления для резистора должен находиться в пределах 33–100 кОм, а мощность — не превышать 2 Вт.

Для ламп на 12 вольт также необходим блок защиты. При использовании электромагнитного трансформатора блок ставят в разрыв первичной обмотки. Для электронного трансформатора понадобится специальный блок с четырьмя вводами.

Уровень мощность блока выбирается исходя из суммарной мощности всех потребителей. При этом необходим некоторый запас мощности, обычно в пределах 50% от номинала всех приборов освещения.

Для нормальной работы защитного блока необходимо его охлаждение. Чтобы добиться поступления воздуха, в корпусе создают специальные отверстия.

Меры предосторожности

При перегорании лампочки происходит размыкание нити накаливания, что ведет к короткому замыканию. Вследствие этого существует опасность выхода из строя защитного блока. Чтобы не допустить этого, выполняют следующие действия:

1. Защитное устройство устанавливают на максимально доступном участке (подрозетник или щиток). До потолочного блока добраться будет значительно сложнее.
2. Устанавливают по выделенному автоматическому выключателю на каждую линию. Номинальный показатель выключателя подбирается с небольшим запасом, поскольку перепады тока при данном варианте подключения не принимаются во внимание.
3. Не допускается установка защитного блока в помещениях с повышенным уровнем влажности.

Выбор защитного блока

При подборе подходящего устройства плавного пуска рекомендуется учитывать два фактора — мощность и производителя. О мощности блока сказано выше. Что касается брендов, наибольшей известностью обладают такие компании:

• «Feron» (КНР);
• «Camelion» (КНР);
• «Шепро» (Россия);
• «Гранит 1000», «Гранит 500» (Беларусь);
• «Композит» (Россия);
• «Вжик» (совместное производство России и Китая).

Самые популярные модели выпускаются компаниями «Feron» и «Гранит». Продукция китайского производителя отличается невысокими ценами. Как и большая часть изделий из Китая, блоки от компании «Feron» считаются не слишком качественными. Для них характерны следующие недостатки:

• просадки напряжения, что нарушает работу светильника;
• мигание лампы при подключении и в процессе функционирования;
• регулярные помехи;
• среднее качество пайки;
• экономия на материалах, из которых изготовлен блок.

Продукция белорусской компании считается значительно более качественной. Однако «Гранит» не отличается компактностью, что в некоторых случаях является критически важным недостатком (например, при размещении в подрозетнике выключателя). Также следует отметить стоимость «Гранита» — более высокую, чем у китайских производителей.

Изготовление блока защиты

Схема плавного подключения к сети лампы накаливания довольно проста. Однако в ходе изготовления блока своими руками следует принимать во внимание некоторые технические нюансы. Также нужно соблюдать нормативные акты, касающиеся электротехнических приборов. В качестве примера ниже приведена схема, по которой работает самостоятельно изготовленный блок защиты.

На схеме, изображенной выше, показано плавное включение лампы накаливания. Причем полярность в расчет не принимается. Прибор подключается в разрыв фазы, чтобы создать последовательное подключение с переключателем. Последний должен быть одноклавишным.

При создании блока также необходимо учитывать такие обстоятельства:

1. Полевой транзистор в начале работы прибора должен быть закрыт. Данный элемент принимает напряжение стабилизации, так как он включен в диагональ диодного моста.
2. Конденсатор С1 получает заряд при прохождении напряжения по резистору R1 и диоду VD1 до достижения уровня 9,1 В. Данный уровень является предельным благодаря ограничивающему действию стабилитрона.
3. Когда напряжение доходит до нужного уровня, транзистор понемногу открывается, что приводит к возрастанию тока и сокращению напряжения на стоке. Далее начинается плавный нагрев нити накаливания лампочки.
4. Для нормального запуска необходим второй резистор, так как он дает возможность разрядки конденсатора после выключения электропитания светильника. В этот момент напряжение на стоке небольшое — порядка 0,85 В при силе тока около 1 Ампера.

Блок будет работать как в сетях со стандартным напряжением 220 В, так и при пониженном напряжении.

Приборы плавного пуска дают возможность существенно увеличить рабочий ресурс лампочек. Однако их установка сопряжена с соблюдением технических регламентов и требует хотя бы минимальных познаний в электротехнике. Если таковых не имеется, для выполнения монтажа лучше пригласить профессионала.

СОДЕРЖАНИЕ:

Одной из причин частого перегорания лампочек является скачок тока во время ее включения. Чтобы увеличить срок службы ламп накаливания и галогенных ламп, можно применить блок защиты, или другими словами, устройство плавного пуска.

Причина перегорания лампочек

Вспомним закон Ома для участка цепи. При включении лампы в сеть 220 (В) через нее начнет протекать пусковой ток, равный 220/52,4 = 4,19 (А).

Время протекания пускового тока зависит от скорости нагрева нити накаливания и составляет в среднем чуть меньше секунды.

За это время нить накаливания успевает нагреться и ее сопротивление увеличивается. И уже в рабочем режиме через лампу накаливания 75 (Вт) протекает номинальный ток, равный всего 0,29 (А).

Пусковой ток в 14,5 раз превышает номинальный ток лампы.

Ситуация с галогенными лампами аналогичная.

Чтобы увеличить срок службы ламп накаливания и галогенных ламп, можно применить блок защиты, или другими словами, устройство плавного пуска, например, Uniel Upb-200W.

Вот о нем мы сегодня и поговорим более подробно. Кстати, его стоимость в розничном магазине составляет около 150 рублей.

Принцип работы блока защиты ламп Uniel Upb-200W

Принцип работы блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания заключается в следующем. Напряжение, подводимое к лампе, в течение 2-3 секунд плавно повышается от 0 до 170 (В).

Все предполагают, что напряжение на лампе в рабочем режиме составляет около 220 (В), но при замере выяснилось, что из-за падения напряжения на блоке, на нагрузку приходит всего 170 (В).

Из-за пониженного напряжения 170 (В) увеличивается срок службы лампы, правда при этом значительно снижается яркость лампы.

При уменьшении напряжения лампы всего на 10%, световой поток лампы накаливания уменьшается на целых 45%. А при уменьшении напряжения до 170 (В), яркость лампы уменьшится примерно на 60%.

А лучше вообще перейти на энергосберегающие лампы (КЛЛ, LED), которые имеют явные преимущества перед лампами накаливания и галогенными лампами.

К блоку Uniel Upb-200W можно подключать лампы с суммарной мощностью не более 200 Вт. Рекомендуется придерживаться запаса по мощности на 20-25%.

Например, к этому блоку подключать лампы суммарной мощностью не больше 160 Вт. Так этот блок будет служит дольше.

Лучше не перегружать блок защиты ламп, иначе он будет сильно греться и быстро выйдет из строя.

Место установки блока плавного пуска ламп

Блок защиты галогенных ламп и ламп накаливания можно установить в нескольких местах. Главное, чтобы к нему всегда имелся свободный доступ в случае его замены. Не нужно прятать его за гипсокартонными конструкциями и натяжными потолками.

1. На потолке. Блок можно установить у люстры (светильника) или в ее основании. Этот вариант является более предпочтительным.

2. В распределительной коробке или подрозетнике. Если блок имеет небольшие габаритные размеры, то его можно аккуратно разместить в подрозетнике выключателя или в распределительной коробке.

Размеры блоков напрямую зависят от их номинальной мощности. Блок Uniel Upb-200W имеет небольшие размеры, но в подрозетник трудно засунуть.

Почему первый вариант установки предпочтительней?

Потому, что блок должен иметь не только свободный доступ для его замены или ремонта, но и иметь приток воздуха для естественного охлаждения элементов схемы (конвекция воздуха). Для этого на его корпусе имеются специальные прорези-отверстия.

Подключение блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания

Схема подключения блока защиты не сложная. Его можно подключить двумя способами, в зависимости от напряжения используемых ламп.

Если лампы в люстре или светильнике на 220 В, то блок защиты подключается последовательно в цепь с лампой.

В принципе, полярность проводов не имеет значение, главное, чтобы блок подключался в разрыв фазного провода, т.е. последовательно с одноклавишным выключателем.

1. Схема подключения блока защиты, установленного в подрозетнике одноклавишного выключателя, для ламп 220 В

2. Схема подключения блока плавного пуска, установленного на потолке, для ламп 220 В

3. Подключение блока защиты ламп на 6, 12 и 24 В, установленного в подрозетнике выключателя

Если лампы на 6, 12, 24 (В) и подключены через понижающий трансформатор, то блок подключается со стороны 220 В

4. Подключение блока плавного пуска для ламп на 6, 12 и 24 В, установленного на потолке

Рассматриваемый блок Uniel Upb-200W работает, как с электронными, так и с электромагнитными понижающими трансформаторами.

Из чего состоит блок защиты ламп накаливания и галогенных ламп?

Снимем заднюю крышку блока и достаем печатную плату.

Внешний вид электрической схемы, размещенной на печатной плате.

Вдаваться в подробности схемы не будем. Если вкратце, то на ней расположены: симистор, микросхема для его управления (8 ножек), диоды, конденсаторы и прочие полупроводниковые элементы.

В более мощных блоках симистор расположен на радиаторе для более эффективного охлаждения.

В конце статьи ответим на распространенный вопрос: «Не сгорит ли блок, если на нагрузке (лампе) произойдет короткое замыкание?»

Симисторы выбраны с некоторым запасом по току, поэтому при коротком замыкании должен в первую очередь отключиться автоматический выключатель.

Но встречаются случаи, когда при коротком замыкании на лампе выходит из строя блок (чаще всего в нем сгорает симистор), поэтому в таком случае нужно будет менять блок в целом или производить его ремонт.