Блок защиты ламп: выбор, принцип работы, установка и подключение

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.

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.

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.

Подключение блока защиты галогенных ламп

Рассмотрим подключение на примере блока защиты галогенных ламп Гранит-600 от .

Вот его технические характеристики:

Напряжение сети	220 В ± 20 %
Мощность нагрузки	600 Вт
Напряжение на нагрузке	Не более 230 В
Диапазон рабочих температур	−20…+40 °C

Как уже было сказано, блок защиты подключается последовательно с лампой в разрыв фазного провода. Полярность при этом не имеет никакого значения.

В случае подключения галогенных ламп напряжением 12v через понижающий электромагнитный трансформатор, блок защиты подключается до трансформатора последовательно с его первичной обмоткой.

Мощность блока защиты подбирается в зависимости от суммарной мощности подключаемых ламп с запасом 20-25% для увеличения его срока службы. Устанавливать блок желательно так, чтобы в дальнейшем всегда можно было иметь свободный доступ к нему.

В завершении хочу отметить, что применение блока защиты позволяет значительно (в 5-7 раз) увеличить срок службы лампы, поэтому их использование является весьма целесообразным.

Какие конструктивные особенности импульсных реле влияют на схему их подключения

Все аналогичные приборы, еще называющиеся «бистабильными реле», предназначены для удаленного управления электрическими приборами из различных мест с использованием слаботочных кнопок, которые соединяются в цепи параллельно. Корпуса и внешний вид блоков устройств могут отличаться. Они изготавливаются для монтажа на Din рейку или как встраиваемые внутрь обыкновенного подрозетника.

Любой изготовитель на корпусе прибора делает маркировку контактов или цветную кодировку проводников. Дополнительно наносится на устройство схема подключения, которая должна быть выполнена в хорошем качестве.

Нанесение обозначений на корпус импульсного релеИсточник ppt-online.org

Подходящих для всех импульсных реле схем подключения не существует. Это связано с тем, что ассортимент разнообразный, у каждого завода свой продукт. При установке прибора всегда нужно опираться только на руководство по подключению и эксплуатации, вложенным производителем в коробку.

В этом же документе обычно указываются условия безопасной работы, которые нужно соблюдать. Это:

высота над уровнем моря;
параметр влажности;
агрессивность среды;
допустимые сетевые перенапряжения;
нормы по электромагнитным помехам.

Важно учитывать такой момент – силовой контакт на выходе, в котором обозначена сила тока в 16 А, рассчитан на активную нагрузку, однако там есть и реактивная часть.

Емкости и индуктивности, подключенные к выходному контакту цепи, могут нарушить состояние клеммы. По этой причине изготовитель реле специально указывает их в отдельной таблице.

Таблица емкостей и индуктивности, подключаемых к реле бистабильномуИсточник yuzhno-sakhalinsk.tiu.ru

Назначение балласта

Обязательные электрические характеристики светильника дневного света:

Потребляемый ток.
Пусковое напряжение.
Частота тока.
Коэффициент амплитуды тока.
Уровень освещённости.

Дроссель обеспечивает высокое начальное напряжение для инициирования тлеющего разряда, а затем быстро ограничивает ток для безопасного поддержания нужного уровня напряжения.

Основные функции балластного трансформатора рассматриваются далее.

Безопасность

Балласт регулирует мощность переменного тока для электродов. При прохождении переменного тока через дроссель напряжение повышается. Одновременно ограничивается сила тока, чем предотвращается короткое замыкание, которое приводит разрушению люминесцентного светильника.

Подогрев катодов

Для работы светильника необходим всплеск высокого напряжения: именно тогда происходит пробой межэлектродного промежутка, и загорается дуга. Чем холоднее лампа, тем выше необходимое напряжение. Напряжение «проталкивает» ток через аргон. Но у газа есть сопротивление, которое тем выше, чем холоднее газ. Поэтому требуется создать более высокое напряжение при максимально низких температурах.

Для этого требуется реализовать одну из двух схем:

с помощью пускового выключателя (стартёра), содержащего небольшую неоновую или аргоновую лампу мощностью 1 Вт. Она нагревает биметаллическую полосу в стартёре и облегчает инициирование газового разряда;
вольфрамовыми электродами, через которые проходит ток. При этом электроды нагреваются и ионизируют газ в трубке.

Обеспечение высокого уровня напряжения

При разрыве цепи магнитное поле прерывается, импульс высокого напряжения посылается через светильник, и возбуждается разряд. Используются следующие схемы создания высокого напряжения:

Предварительный подогрев. В этом случае электроды нагреваются до инициирования разряда. Пусковой выключатель замыкается, позволяя току протекать через каждый электрод. Переключатель стартера быстро охлаждается, размыкая переключатель и запуская напряжение питания на дуговой трубке, в результате чего и возникает разряд. Во время работы вспомогательное питание на электроды не подаётся.
Быстрый запуск. Электроды нагреваются постоянно, поэтому балластный трансформатор включает две специальные вторичные обмотки, которые обеспечивают низкое напряжение на электродах.
Мгновенный запуск. Электроды перед началом работы не нагреваются. Для устройств мгновенного пуска трансформатор обеспечивает относительно высокое пусковое напряжение. Вследствие этого разряд легко возбуждается между «холодными» электродами.

Ограничение электрического тока

Необходимость в этом возникает тогда, когда нагрузка (например, дуговой разряд) сопровождается падением напряжения на клеммах при увеличении тока.

Стабилизация процесса

К люминесцентным светильникам предъявляются два требования:

чтобы запустить источник света, для создания дуги в парах ртути необходим скачок высокого напряжения;
как только лампа запускается, газ оказывает уменьшающееся сопротивление.

Эти требования варьируются в зависимости от мощности источника.

Электронный балласт

Электронный запуск и поддержание горения люминесцентных ламп разработали еще в восьмидесятые и начали применять в начале девяностых годов ХХ века. Использование электронного балласта позволило сделать люминесцентное освещение на 20% экономичнее.

При этом сохранились и улучшились все характеристики светового потока. Равномерное, без характерного мерцания освещение стабильно даже при колебаниях напряжения в сети.

Этого удалось достичь благодаря повышенной частоте тока, подаваемого на лампы и большим коэффициентом полезного действия электронных устройств.

Плавный запуск и мягкий рабочий режим позволили почти вдвое увеличить срок эксплуатации ламп. Дополнительно появилась возможность плавного управления яркостью светильника. Необходимость использования стартеров исчезла. С ними пропали и радиопомехи.

Принцип работы электронного балласта отличается от электромагнитного. При этом, выполняет те же функции: разогрев газа, розжиг и поддержание горения. Но, делает это точнее и мягче. В различных схемах используются полупроводники, конденсаторы, сопротивления и трансформатор.

Электронные балласты могут иметь разные схематические исполнения в зависимости от применяемых компонентов. Упрощенно, прохождение тока по схеме можно описать следующим алгоритмом:

Напряжение поступает на выпрямитель.
Выпрямленный ток обрабатывается электронным преобразователем, посредством микросхемы или автогенератора.
Далее напряжение регулируется тиристорными ключами.
Впоследствии один канал фильтруется дросселем, другой конденсатором.
И по двум проводам напряжение поступает на пару контактов лампы.
Другая пара контактов лампы замкнута через конденсатор.

Выгодным отличием электронных систем является то, что напряжение, поступающее на контакты ламп имеет большую, чем у электромагнитных, частоту. Она варьируется от 25 до 140 кГц. Именно поэтому в системах ЭПРА мерцание светильников сведено к минимуму и их свет менее утомителен для человеческих глаз.

Схемы подключения ламп к ЭПРА и их мощность, большинство производителей указывают на верхней стороне устройства. Поэтому потребители имеют наглядный пример, как правильно собрать и подключить прибор в сеть.

В электронных балластах предусмотрено различное количество подключаемых ламп разной мощности, например:

К дросселям Philips серии HF-P можно подключить от 1 до 4 трубок, мощностью от 14 до 40 Вт.
Дроссели Helvar серии EL предусмотрены для одной – четырех ламп, мощностью от 14 до 58 Вт.
QUICKTRONIC торговой марки Osram типа QTР5 также имеют возможность управлять одной – четырьмя лампами, мощностью 14 – 58 Вт.

Электронные приборы имеют массу достоинств, из которых можно выделить следующие:

небольшой вес и малую величину устройства;
быстрое и сберегающее люминесцентную лампу, плавное включение;
отсутствует видимое глазу мерцание света;
большой коэффициент мощности, примерно 0,95;
прибор не греется;
экономия электроэнергии в размере 20%;
высокий уровень пожарной безопасности и отсутствие рисков в процессе работы;
большой срок службы люминесцентов;
отсутствие высоких требований к температуре окружающей среды;
способность автоматической подстройки к параметрам колбы;
отсутствие шумов во время работы;
возможность плавной регулировки светового потока.

Отмечаемый многими, единственный минус электронных систем это их цена. Но она оправдывается достоинствами.

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.

Виды галогенных ламп.

Существует множество видов и типов галогенных источников света.

Линейные. Лампы в форме трубки. Используются для освещения больших площадей: складов, цехов, улицы. Используются в прожекторах. Такие источники света прочные, яркие, мощные. Но не энергоэффективные.

Капсульные. Компактные, небольшие, маломощные. Применяются для точечной декоративной подсветки, в автомобилях. Подходят к светильникам открытого типа. Могут использоваться с отражателем.

С отражателем. Состоят из миниатюрной лампочки с куполообразным отражателем. Такие светильники создают направленное излучение в заданное пространство. Отражатели бывают алюминиевыми или интерференционными. В первом случае тепло отводится вперед, а во втором – назад. Также выпускают источники света с отражателем с защитной крышкой. Используются для подсветки, настольных и настенных светильников, в подвесных потолках, автомобилях, прожекторах.

С внешней колбой. Предназначены для замены ламп накаливания. Выпускаются с типовыми цоколями Е14 и Е27, что позволяет вкручивать их в обычные люстры и светильники. Во внутренней кварцевой колбе размещается миниатюрная или трубчатая галогенная лампочка. А внешняя стеклянная колба предназначена для защиты лампы от грязи, а человека от ожогов. Внешняя колба изготавливается разных форм и цветов.

IRC-галогенные лампы. Аналог ламп с отражателем, который покрыт особым составом, отражающим инфракрасное излучение. Наиболее энергоэффективный вид. Особое покрытие отражает инфракрасное излучение от вольфрамовой спирали обратно на спираль. В результате растет температура вольфрама и снижается теплопотери. В итоге уменьшается потребление электричества и возрастает срок службы.

Галогенные люстры. Миниатюрные, красивые лампочки – хорошая находка для оформления интерьеров. Рекомендуется использовать керамические патроны во избежание перегрева.

Низковольтные. Источники света, работающие от напряжения 6, 12 или 24 В. Самый распространенный вариант – 12-вольтовые. Подходят для освещения легковоспламеняющихся объектов и помещений с повышенным уровнем влажности. Применяют для безопасного освещения в музеях, точечной подсветки и т.д. Используются для работы в аккумуляторных приборах, транспортных средствах. Подключаются через понижающий трансформатор.

ГЛ разделяются по типу цоколя. В зависимости от назначения, размера, конструкции лампы оснащают разными типами цоколей.

Для замены ламп накаливания служат галогенные с резьбовыми цоколями Е14 и Е27.
Линейные оснащаются разъемом R
Для автомобилей выпускают лампы с цоколем H/ HB: Н3, Н19, Н1, Н11; HB4, HB3 и др.
Низковольтные источники света оснащают штырьковым цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35, GU10, G9 или G12 чтобы предотвратить их монтаж в сеть 220 В.

Типы цоколей.

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.

Предыстория

Светодиодные лампы, которые сейчас появляются почти в каждом доме и учреждении, обещают нам экологичность и очень долгий срок службы, как бы большую экономию. То есть, если старые добрые лампы накаливания служили нам, или должны были служить 1000 часов, то светодиодные должны работать не менее 20 тысяч часов – в 20 раз больше (отсюда и вытекает их высокая стоимость).

Но человечество напрасно разочаровалось в лампах накаливания. В их недолгом сроке службы виновата не технология, а заговор их же производителей. Как известно из истории, первый сговор между производителями ламп накаливания состоялся в 1924 году. Они решили, что слишком хорошие лампы – это плохо. Лампа будет долго гореть, и новые будут реже покупать. Поэтому было решено искусственно занизить срок их службы ещё в процессе изготовления. Уменьшили длину спирали, уменьшили диаметр подводящих медных проводников внутри колбы лампы, которые идут от держателей спирали до контактов патрона. Всё, лампы стали работать с перекалом, часто перегорать от небольшого перепада напряжения, особенно в момент их включения. Очень часто даже перегорал тоненький медный проводник внутри лампы, а сама спираль умудрялась оставаться целой. Этот заговор, в свою очередь, не только позволил бизнесменам продавать худший продукт, чтобы больше заработать, но и стал основой всей современной экономики потребления. Поэтому я очень сильно сомневаюсь в том, что светодиодные лампы, как им положено, отработают свои 20 000 часов. Они так же «летят» ничуть не реже своих накальных собратьев, и если с экологией ещё понятно, то какой либо экономией тут и не пахнет. Но вернёмся к лампам накаливания и к галогенным лампам.

Хорошо известно, что галогенные лампы и лампы накаливания в основном перегорают в момент их включения, когда нихромовая спираль находится в холодном состоянии и имеет наименьшее активное сопротивление. В этот момент через неё будет протекать максимальный ток, особенно тогда, когда включение лампы происходит на пике синусоидальной волны переменного напряжения. Но можно намного продлить срок службы такой лампы, если нить накаливания разогревать постепенно, в течении нескольких секунд.

Простая схема продления ресурса ламп накаливания

Это простое устройство плавного пуска ламп позволяющее многократно снизить риск перегорания ламп и продлить их ресурс.

Лампы накаливания в большинстве случаев перегорают в момент включения. Это происходит потому что холодная нить накаливания имеет меньшее сопротивление, чем горячая нить. Поэтому в момент включения ток проходящий через лампу в десятки раз превышает номинальный. Это длится короткий момент, но этого бывает достаточно, чтобы вывести лампу из строя.

Для продления ресурса ламп в промышленных условиях применяют системы плавного пуска. Представленная схема является самой простой. Здесь в разрыв существующей цепи питания ламп ставятся реле и резистор. Обмотка реле питается параллельно лампе. Как это работает: после включения фар, они зажигаются тускло, как габариты и примерно через полсекунды включаются на полную мощность. В таком режиме зажигания лампы будут жить гораздо больше, особенно перекалки (+50, +90 и т.п.).

Потребуется:

Реле (на каждую лампу) — Реле можно использовать любые 12-ти вольтовое на ток более 5А, можно и автомобильные.
Резистор (номиналом 0,1-0,5 Ом) — подбирается индивидуально под характеристики реле, так чтобы реле срабатывало при максимально возможном значении сопротивления. Резистор нужно использовать мощный керамический около 5 Ватт.

Размещение: две релюшки можно установить где угодно (например, под капотом возле фар или в блоке предохранителей).

Блок защиты ламп накаливания и галогенных

Он представляет собой конденсатор мощностью до 200 Вт. Существуют схемы защиты галогенных ламп и с большей мощностью. Он защищает лампы, плавный разогрев нити накаливания, что значительно замедлит процесс износа, увеличит срок службы.

Продемонстрируем его подключение на практике, на лампах накаливания и галогенных лампах. На энергосберегающие лампы он никак не действует.

Для сравнения результатов сначала подключим без блока защиты. Лампа зажигается мгновенно. Теперь подключим блок защиты ламп. Он подключается на фазовый провод. Для определения фазы пользуемся индикаторной отверткой. Подключаем блок с помощью зажимных клемм.

Данный блок предназначен для работы с трансформаторами и с понижающими катушками. Он не рассчитан на работу с люминесцентными лампами, электромоторами и подобными механизмами, приборами подобными ему. Подключаем сеть, примерно две секунды лампа зажигается, очень плавный пуск. От резкого включения лампа не лопнет, и будет служить дольше.

Еще можно поставить термистор. Деталь копеечная, но работает надежно, помех не создает. Нужно брать термистор большого размера для более медленного нагрева, с сопротивлением выше 0,5 кОм. Его можно легко встроить внутрь любого корпуса, выключателя. На выводы надевается изоляция, она не плавится, так как температура небольшая.

Обычные лампочки накаливания со спиралью лучше подключать на меньшее напряжение (180-200 В). Если напряжение 240 вольт, то можно две лампы соединить последовательно.

Галогеновые лампы любят постоянное точное напряжение, поэтому их необходимо подключать к стабильному напряжению, и сделать плавный пуск (блок защиты ламп).