Блок защиты галогенных ламп Гранит
Галогенные лампы имеют неприятную особенность – перегорание в момент включения. Обычные лампы конечно тоже имеют такой минус, но не в такой степени.
Галогенки и лампы накаливания, как правило, перегорают при включении, когда нить накаливания ещё сравнительно холодная, и сопротивление её мало. При этом возникает большой скачок тока, и на спирали выделяется кратковременно большая мощность. Подробно этот эффект описан на SamElectric в статье .
Чтобы продлить жизнь галогенных ламп, было придумано такое устройство – блок защиты галогенных ламп . Принцип работы блока защиты до предела прост – поскольку лампа перегорает в момент резкого скачка тока через неё, это устройство включается последовательно с лампой и ограничивает ток в первоначальный момент.
Ток, а значит и яркость, плавно нарастает в течении 1 – 2 секунд. Подключить блок защиты не сложно. Он имеет два вывода, полярность, вход-выход и фаза-земля не имеют значения. Лучше его включить последовательно с выключателем в разрыв фазы.
Такой блок иногда называют устройством плавного пуска, прибором защиты, устройством защиты. Устройство используют не только для галогеновых, но и для обычных ламп накаливания.
Установка и подключение блока защиты галогенных ламп
Физически блок защиты можно установить в потолке, непосредственно в месте установки лампы. Если ламп несколько, то блок ставится перед первой лампой, как это показано на фото ниже.
Установка блока защиты в потолке
Проще поместить блок защиты в монтажной коробке под выключателем, если позволяет свободное пространство и если мощность блока не превышает 300 Вт.
Если используется выключатель с подсветкой, то рекомендуется параллельно блоку подключить резистор с сопротивлением 33 кОм – 100 кОм и мощностью 1-2 Вт. Это делается не по причине, описанной на SamElectric в статье . Тут другая причина. Для свечения подсветки через цепь лампы должен протекать ток, но блок защиты в неактивном состоянии представляет собой разрыв. В результате без резистора подсветка работать не будет или будет очень тусклой.
Если в освещении используются галогеновые лампы на 12 Вольт, в этом случае блок защиты тоже необходимо установить. При использовании обычного (электромагнитного) трансформатора блок ставится в разрыв первичной обмотки, как это показано на приведенной этикетке.
Блоки Feron выпускаются на мощность 150, 300, 500, 1000 Вт
Но при использовании электронного трансформатора обычный блок защиты с двумя выводами не годится. В случае с электронным трансформатором нужно пользоваться специальным блоком защиты для электронных трансформаторов. Такой блок имеет 4 вывода.
Мощность блока защиты выбирается исходя из суммарной потребляемой мощности всех ламп. Необходимо делать запас на 30-50% по мощности.
Ещё одна тонкость установки. Бывает, что галогеновая лампа выходит из строя таким образом, что нить замыкается и превращается в короткое замыкание. Это может произойти в результате падения, тряски, и т.п. В таком случае блок защиты выгорает, и вся линия освещения перестает работать. Чтобы исключить такие неприятные вещи, лучше сделать следующее:
- установку блока защиты лучше делать в легкодоступном месте – в коробке с выключателем (подрозетник) или в электрощитке. Как и любое электронное устройство, блок может вылететь по разным причинам и в любое время. А если он зашит в потолке, добраться будет проблематично.
- Как говорилось выше, должен быть запас по мощности. Например, если суммарная мощность ламп 100 Вт, то лучше ставить блок защиты не на 150 Вт, а на 300 Вт. Лучше – потому что надежней. А разница в 20 – 30 рублей рояли не сыграет.
- Если есть такая возможность, лучше на каждую линию освещения ставить отдельный автоматический выключатель. При этом номинал подбирать так, чтобы запас был минимальный. Тем более, что скачка тока в момент включения теперь не будет. При коротком замыкании есть большой шанс, что автомат сработает, и спасет блок защиты от смерти. Следует учесть, что в данном случае более мощные лампы поставить не получится (например, не 20, а 35 Вт; не 35, а 50 Вт)
Выбор блока защиты галогенных ламп
Выбор в данном случае проводится по двум критериям.
Мощность. В данной статье об этом сказано предостаточно.
Производитель. А вот этот критерий надо рассмотреть подробнее. Сейчас в продаже, в частности, имеются блоки защиты таких производителей:
- Feron (China)
- Гранит (Беларусь)
- Camelion (China)
- Вжик (Россия – Китай)
- Шепро (Россия)
- Композит (Россия)
- Uniel
Рассмотрим только первые два, поскольку последние в продаже я лично не встречал, и отзывов по ним мало.
Преимущество Feron – несомненно, цена. Но это единственное преимущество. Недостатки надо перечислять (хотя, как повезет, они могут и не проявиться):
- вспышка при включении, затем нормальная работа (плавное нарастание)
- большое падение напряжения, как следствие – лампы горят в пол накала, а сам блок защиты начинает греться и даже дымиться
- мерцание при включении и в процессе работы
- высокий уровень помех, выдаваемый в электросеть
- низкое качество пайки и применяемых деталей
Feron – одним словом, Китай!
Среди недостатков блока защиты галогенных ламп Гранит можно привести только один. Это – габариты. Может, это и пустяк, но в подрозетник уже не поместится. Цена не намного выше, зато главное – стабильность и надежность работы!
Читайте на также мою . А также статью про галогенных ламп.
Итак, выбирайте между качеством и ценой и устанавливайте!
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.
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:
- Избежать негативного влияния перепадов напряжения при подключении светильника.
- Стабилизировать ток в лампочках после воздействия на них пускового электричества.
- 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:
- Защитное устройство устанавливают на максимально доступном участке (подрозетник или щиток). До потолочного блока добраться будет значительно сложнее.
- 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.
- 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:
- Полевой транзистор в начале работы прибора должен быть закрыт. Данный элемент принимает напряжение стабилизации, так как он включен в диагональ диодного моста.
- 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.
- 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.
- 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.
Главная и, пожалуй, единственная причина выхода из строя обыкновенных ламп накаливания, галогенных и люминесцентных лампочек – перегорание спирали. С точки зрения физики этот процесс легко объясним. С раскалённой спирали постоянно испаряются атомы вольфрама.
В обыкновенных лампах быстрее, в галогенных – медленнее. После выключения часть испарившихся атомов оседает назад на спираль, часть на колбу. Как следствие неравномерного оседания, со временем образуются истончённые участки. А что приводит в негодность светодиодные лампы?
Почему лампы перегорают?
Все лампы со спиралью накаливания работают по принципу термоэлектронной эмиссии, то есть при прохождении тока спираль раскаляется, излучая свет видимой части спектра. Интенсивность тепловыделения обратно пропорциональна толщине проводника, соответственно истончённые зоны спирали нагреваются значительно сильнее, теряя прочность. На этих участках и происходят разрывы.
В качестве методов борьбы с этой «болезнью» разработано множество схем плавного розжига спирали, что действительно способно значительно увеличить срок её службы. Все эти схемы относятся к устройствам защиты.
Наряду с устройствами защиты ламп со спиралью накаливания появляются устройства защиты светодиодных ламп. Казалось бы, для чего они нужны, если у светодиодов нет спирали…
Действительно, свечение кристалла светодиода происходит благодаря возбуждению электронов в полупроводниковом слое, а не за счёт раскалённой спирали. Но в основе эффекта лежит тот же эффект термоэлектронной эмиссии. С годами очень тонкий полупроводниковый слой прогорает. Если внимательно присмотреться к светодиодной лампочке через несколько лет её работы, можно заметит отдельные потускневшие или нерабочие кристаллы, у которых произошёл пробой слоя полупроводника.
Перепады в сети напряжения довольно привычное событие в нашей стране. Как ни странно, но к повышению напряжения выше номинального значения светодиодные лампы относятся достаточно спокойно. Драйверы питания способны легко с ними справиться.
Более опасны для светодиодов падения напряжения, когда за доли секунды ток, проходящий через полупроводниковый слой, падает, а потом возвращается к исходным величинам. Тогда в пространстве p-n перехода может произойти точечный пробой. Драйвер питания способен отсечь избыток тока, но не способен компенсировать его выраженное падение.
Защита светодиодных ламп частично решается установленным перед драйвером высоковольтным конденсатором средней ёмкости, играющим роль сглаживающего фильтра.
Фатальные скачки напряжения
Ситуация, которой я хочу коснуться скорее исключение из правил, тем не менее, такие случаи происходят с завидной регулярностью. Речь идет об ударах молний. Но не в линию электропередачи – такие ситуации как раз безопасны, поскольку из-за мгновенного расплавления проводов, заряд, скорее всего, не дойдёт до конечного потребителя электроэнергии. Опасны удары молний в непосредственной близости от линии электропередачи.
Напряжение коронного разряда достигает миллионов вольт и вокруг канала молнии образуется мощнейшее электромагнитное поле. Если в зоне его действия окажется линия передач, произойдет мгновенный скачок силы тока и напряжения.
Фронт нарастания амплитуды напряжения настолько быстрый, что защитные каскады электроники не успевают справиться и выгорают целые платы. В светодиодной лампочке будут многочисленные пробои кристаллов. Мы отнесли такие скачки напряжения к фатальным, поскольку адекватной защиты от такого форс-мажора нет.
При штатном режиме эксплуатации возникает такое явление как мерцание ламп в выключенном состоянии.
Наведённая пульсация
Сила тока, требующаяся для работы светодиодов очень мала — микроамперы. Если две линии внутриквартирной проводки находятся в непосредственной близости, а в одной из линий включена мощная нагрузка, электромагнитные волны способны возбуждать ток в проводнике достаточный для свечения светодиода.
Наконец мы подошли к главной теме этого обзора — устройство защиты светодиодных ламп.
Одним из примеров таких устройств является вот такой девайс. Для активации защиты достаточно подключить его к клеммам входного напряжения драйвера питания светодиодной лампы. Применение даже такого элементарного способа защиты во много раз продлит срок жизни светодиодному освещению.
Как правило, лампы накаливания перегорают в момент включения. Это объясняется тем, что сопротивление нити накала лампы в холодном состоянии гораздо ниже, чем в разогретом, поэтому при включении происходит сильный бросок тока, разрушающий нить. Причем чем больше мощность лампы , тем длиннее ее срок службы. Это связано с тем, что у ламп большей мощности более толстая и прочная нить накала.
Для того чтобы лампа не перегорала в момент зажигания, необходимо уменьшить бросок тока, происходящий при ее включении в сеть. Это можно осуществить разными способами, например, подключая лампу к сети переменного тока через однополупе-риодный выпрямитель, то есть зажигая ее сначала вполнакала, а после разогрева нити - выпрямитель за-шунтировать. В литературе неоднократно описывались тиристорные устройства, позволяющие это сделать. Однако схемы, приведенные в , обладают несколькими недостатками. Во-первых, эти устройства являются сильными источниками помех в сети. Во-вторых, при их использовании яркость свечения лампы оказывается недостаточной, и наконец, становится заметно мерцание ламп, что очень вредно для глаз. Все эти недостатки обусловлены тем, что в данных схемах цепи управляющего электрода тиристора включаются последовательно с лампой. Для открывания тиристора необходимо в цепь его управляющего электрода подавать значительное напряжение, которое попросту "отбирается" у самой лампы накаливания. Кроме того, при таком включении тиристор коммутируется не в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, а с задержкой, что приводит к мерцанию лампы и появлению электропомех. Эти недостатки можно устранить, если от схемы двухполюсника перейти к трехполюснику. Опыт показывает, что трехполюсник ненамного сложнее встроить в существующую электросеть, чем двухполюсник. Мною было изготовлено несколько таких устройств, и за два с половиной года эксплуатации ни одно из них не вышло из строя. Схема работает следующим образом. В момент замыкания выключателя SА1 открывается диод VD1, и лампа начинает светиться вполнакала, так как ток через нее течет только во время одного из полупериодов сетевого напряжения. Конденсатор С1 во время другого полупериода начинает заряжаться через диод VD2 и резистор R1. Когда напряжение на конденсаторе достигает величины, необходимой для срабатывания тиристора VS1, тиристор открывается, и лампа включается на полную яркость.
Данное устройство предназначено для включения ламп , нагревателей и т.п. Его нельзя использовать для запуска электродвигателей, трансформаторов и других нагрузок индуктивного характера. Детали. Диод VD1 - любой выпрямительный, рассчитанный на максимальное обратное напряжение не менее 350 В и средний прямой ток не менее 250 мА (для лампы мощностью 100 Вт). Если используется лампа большей мощности, то следует подобрать диод с большим допустимым прямым током. Параметры тиристора VS1 должны быть аналогичными. В схеме можно использовать тиристоры КУ201 К, Л. Диод VD2 тоже должен быть рассчитан на напряжение не менее 350 В и средний ток не менее 20 мА. Конденсатор С1 - любой электролитический, например К50-3 или К50-6. Резистор R1 - любой двухваттный, например МЛТ-2. Можно использовать несколько резисторов меньшей мощности, соединив их параллельно или последовательно. Конструкция, как правило, в налаживании не нуждается. Если лампа постоянно светится вполнакала, немного уменьшите сопротивление резистора R1. Если время срабатывания устройства покажется вам недостаточным, увеличьте емкость конденсатора С1. Можно использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов. При экспериментировании со схемой, ее, в целях электробезопасности, желательно подключать к сети через временный разделительный трансформатор, мощность которого должна быть не меньше мощности лампы. Но прежде чем браться за сборку устройства, подсчитайте, что вам обойдется дешевле - само устройство, или периодическая замена перегоревших ламп накаливания.
Причин частому перегоранию лампочек в люстре или светильнике может быть несколько, хорошо, когда она одна. Выявив главную причину, вы не только сэкономите на лампочках, но и спасете светильник от повреждения, возможно, дом от пожара тоже.
Причины перегорания ламп в порядке распространенности
- Некачественные лампочки . Купили новую, хорошую лампочку, подороже, а она тоже быстро сгорела, тогда ищем проблему дальше.
- Скачки напряжения в электросети , возникающие, как правило, из-за плохо поджатых контактов в электрощите, повреждения кабеля или отдельного провода, неполадок в работе понижающего трансформатора. Эти поломки должны устраняться квалифицированным электротехническим персоналом, иначе всё может закончиться перенапряжением в сети.
Способ защиты: самостоятельно уберечь галогеновые или лампы накаливания от перегорания можно, подключив их через электронный блок защиты.
Такие устройства выравнивают небольшие скачки напряжения и обеспечивают плавный пуск. Блоки защиты устанавливаются по одному на каждый выключатель. Они не подходят для работы с люминесцентными, компактными люминесцентными лампами (КЛЛ они же энергосберегающие), светодиодными лампами.
- Повышенное напряжение . В электросети должно быть 220 вольт, плюс минус 10%. Превышение напряжения всего на 1% от номинального, сокращает срок службы лампы накаливания на 14%.
Несколько способов защиты:
- Стабилизатор напряжения для квартиры или реле напряжения. Эти приборы стоят денег, их нужно дополнительно устанавливать, поэтому с ними редко кто возится.
- Выбирать лампы накаливания с повышенным рабочим напряжением в 230–240 В.
- Заменить лампы накаливания на современные КЛЛ. Повышенное напряжение в сети КЛЛ не страшно, кроме того, с ними можно увеличить освещенность комнаты в несколько раз, при этом не превысив максимальной тепловой нагрузки на патроны люстры.
- Ослаблен контакт в патроне . На это следует обратить внимание при очередной замене перегоревшей лампочки. Если контакты внутри патрона почернели, значит, проблема здесь.
Порядок устранения. Отключайте электропитание в квартиру, убедитесь в отсутствии напряжения с помощью индикатора, и аккуратно плоской отверткой оттяните центральный лепесток в патроне на себя.
Скорее всего, отгибать лепесток вам потребуется не один раз, пока не поменяете патрон на более качественный или купите другую люстру.
- Плохое подсоединение проводов в светильнике, распределительной коробке. Со временем любой металл, особенно алюминий, в местах соединений усаживается, из-за усталости материала. Зажим ослабевает, и провод начинает подгорать. Медные мягкие провода ПВС и подобные, свитые из нескольких волосков, при зажатии в клеммнике расползаются.
Способы устранения:
- Заменить проводку на медную, жестким цельножильным кабелем марки ВВГ.
- Пропаять концы витого провода или обжать их наконечниками;
- Если есть доступ к распределительной коробке, тогда обязательно пропаяйте все скрутки в ней.
- Неисправен выключатель. Диагностировать плохую работу выключателя можно по тому, что слишком часто перегораю лампочки люстры только в одной группе, управляемой какой-то из клавиш.
Порядок устранения: отключить электропитание, вскрыть выключатель, почистить потемневшие контакты, хорошо подтянуть винты крепления проводов.
Меняя выключатель на светильнике с одной лампой целесообразно поставить диммер, с помощью которого можно избавиться от проблемы перегорания лампочки в момент её включения.
Выбор коаксиального (телевизионного) кабеля Самодельная солнечная батарея Самонаводящиеся солнечные панели с управлением от мобильника – Этап 3: изготовление шестерен