Схема, рис.1:


Схема ограничителя показана 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 прекратится 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 плавления 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.