Схема, рис. 1:
Схема ограничителя показа
на на рис.
1. Он представляет
собой переработку
ранее разработанного
и описанного
в [1] устройства.
Применение более современной элементной
базы и несколько иной
подход к проблеме
позволили
увеличить мощность защищаемой нагрузки, значительно
уменьшить
энергетические потери,
повысить надежность и уменьшить
габариты прибора.
Устройство:При замыкании
контактов выключателя
SA1 конденсатор
С2 быстро
заряжается через резисторы
R1, R2 и диоды
VD1, VD2. Напряжение на
этом конденсаторе ограничено
стабилитроном
VD3 до 15 В. Полевой
транзистор
VT1 открывается.
Как только пропорциональное току
нагрузки падение
напряжения на резисторах
R4 и
R5 достигнет
(с учетом
сглаживающего действия конденсатора
С4, цепи R6C3 и
положения движка подстроечного резистора
R7) значения, достаточного
для
открывания тринистора VS1, последний откроется.
Это
приведет к
резкому уменьшению напряжения на
затворе полевого
транзистора VT1, он
закроется, обесточив
нагрузку.
Однако
в конце
текущего и начале
следующего полупериода сетевого напряжения
ток через тринистор прекрат
ится и он закроется,
предоставив
конденсатору С2 зарядиться вновь, а
транзистору
VT1 -
открыться. Далее процесс повторяется,
однако в
каждом следующем полупериоде
сопротивление разогревающейся
или разгоняющейся
нагрузки становится
больше, чем в
предыдущем, и время, необходимое
для достижения порога открывания
тринистора, увеличивается. В
конце
концов, амплитуда импульсов напряжения на
резисторах
R4, R5
становится недостаточной для открывания
тринистора, и
он остается закрытым
постоянно. Это
установившийся режим
работы ограничителя,
при котором транзистор
VT1 все время открыт,
а нагрузка работает в
номинальном режиме. Варистор
RU1
защищает транзистор от повреждения импульсами
высокого
напряжения, источником
которых могут быть как
сеть питания,
так и индуктивная
нагрузка, например,
обмотка трансформатора.
В
отличие от некоторых других
устройств [2] предлагаемое не
может быть включено в
разрыв одного из
проводов
питания нагрузки. Я не считаю
это
недостатком, поскольку
вместо того, чтобы устанавливать
защитное устройство
рядом с выключателем,
где доступ
ко второму
сетевому проводу
затруднен, его легко
можно смонтировать там, где
присутствуют оба провода: в
основании люстры, в
корпусе
светильника или другого защищаемого электроприбора.
Поскольку
в ограничителе
отсутствуют инерционные элементы (времязадающие
конденсаторы, терморезисторы),
оно готово к
повторному плавному
включению нагрузки
сразу же
после выключения. Другая
особенность - работа полевого
транзистора VT1 в ключевом
режиме как во
время
пуска, так и в установившемся
режиме
работы нагрузки.
Поэтому рассеиваемая этим транзистором
мощность невелика,
что значительно повышает
надежность устройства.
При указанных
на схеме
номиналах резисторов R4,
R5 ограничитель работает с
лампами накаливания суммарной мощностью
25... 120
Вт в
качестве нагрузки.
Внешний вид готового устройства, рис.2:
Все детали смонтированы навесным
способом на
круглой плате диаметром
50 мм
(рис. 2).
Ее можно
легко разместить в
большинстве подвесных и настенных
светильников.
Детали:Полевой транзистор
IRF840 можно заменить,
например,
BUZ40B, IRFP4S2, IRF450, TSD2M450V или
другими
n-канальными полевыми
транзисторами с предельным напряжением
сток-исток не
менее 500 В
и сопротивлением
открытого канала
не более
1 Ом. Между
платой и расположенным параллельно
ей корпусом транзистора необходим
воздушный зазор 2...
3
мм для циркуляции воздуха. Вместо
тринистора
КУ112А подойдет
другой маломощный из серий
КУ107, MCR100,
а вместо диодов
1N4006 -
любые на
ток не
менее 1 А
и напряжение более 400
В, например, КД243Ж, КД247Г,
КД258В. Стабилитрон может
быть
не только 1N4744A, но и
КС215Ж,
КС515Г, TZMC-15,
BZX/BZV55C15 или другой на
15
В.
В качестве С1
автор использовал
малогабаритный импортный
конденсатор на
напряжение 250 В
переменного тока. Оксидный конденсатор
С4 - малогабаритный для
поверхностного монтажа, но
допустимо
установить здесь и оксидный конденсатор
обычной
конструкции. Остальные
- малогабаритные пленочные или
керамические с
малым ТКЕ. Подстроечный
резистор R7
- импортный
закрытой конструкции.
Часто используемые радиолюбителями
подстроечные резисторы СПЗ-38 непригодны,
их надежность слишком низка.
Варистор TNR10G561 можно
заменить
другим с классификационным напряжением 560
В
-FNR-10K561, FNR-14K561.
Если работать с нагрузками
мощностью менее
75 Вт не
предполагается, номиналы
резисторов R4
и R5
желательно уменьшить до
1 Ом. Можно установить
вместо двух резисторов один
вдвое большей мощности.
Резисторы
еще меньшего номинала и большей
мощности
придется установить
для работы с нагрузкой
мощностью более
120 Вт. В
этом случае
необходима замена
более мощными
также диодов VD4-
VD7 и полевого транзистора
VT1. Несколько однотипных полевых
транзисторов допускается соединить
параллельно,
обязательно установив их на общем
теплоотводе.
Для работы
с мощной нагрузкой монтаж
устройства следует
сделать менее плотным,
а плату
поместить в
корпус с
хорошей вентиляцией.
Настройка:Налаживать ограничитель следует именно
с тем электроприбором, для
защиты которого его
предполагается
в дальнейшем использовать, и при
номинальном
или слегка
повышенном напряжении в сети.
Если нагрузка
- лампа накаливания,
она должна
быть новой,
не подвергавшейся
длительной эксплуатации.
Перед
первым включением движок подстроечного
резистора R7 устанавливают в
правое по схеме
положение.
После включения питания движок очень
медленно
перемещают, пока
лампа не начнет разгораться.
При правильной
регулировке лампа достигает
полной яркости
через 2...
3 с
после включения. Причем
более половины этого времени
ее свечения видно не
будет. Следует заметить,
что
чем мощнее лампа, тем дольше
и
плавнее она
зажигается.
Если ограничитель
настроить на работу
с лампой мощностью,
например, 100
Вт, а
затем подключить
параллельно ей еще
одну мощностью всего 15
Вт, то при включении
обе лампы не
зажгутся.
Эту особенность можно использовать для
предотвращения
повреждения светильника
при случайной установке в
него лампы
мощностью больше допустимой.
Например, многие
настольные светильники
рассчитаны лишь
на лампы накаливания
мощностью не более 60
Вт. Такие же по
размеру лампы мощностью
100...
150 Вт при установке в
подобный
светильник перегревают
его пластмассовые детали вплоть
до плавлен
ия и деформации.
Литература:1. Бутов
А. Устройство
защиты маломощных
ламп накаливания. -
Радио, 2004, № 2,
с. 44, 45.
2.
Нечаев И. Автомат
плавного
включения ламп накаливания. - Радио,
2005,
№ 1,
с. 41.
Автор: А.
Бутов, с.
Курба Ярославской обл.