Закрыть

Плавное включение ламп накаливания 220в схема: Плавное включение ламп накаливания на 220 В: схема, видео

Содержание

Плавное включение ламп накаливания на 220 В: схема, видео

Лампочки Ильича до сих пор остаются лидерами по популярности, благодаря своей цене, но у них есть очень большой недостаток – малый срок работы, обусловленный разрушением нити накала во время включения. В настоящее время разработаны электронные устройства для плавного включения ламп накаливания, которые осуществляют подачу напряжения на спираль с нуля и до максимума в несколько секунд. Постепенный прогрев нити накала позволяет продлить ресурс лампочки в несколько раз, вместо заявленных 1000 часов. Разработанные схемы для самостоятельной сборки имеют немного деталей и обычно не требуют наладки. В это статье мы рассмотрим, как сделать плавное включение ламп накаливания на 220 В своими руками.

Внимание! Рассматриваемые устройства имеют на элементах сетевое напряжение и требуют особой осторожности при сборке и наладке.

Тиристорная схема

Данную схемку можно рекомендовать для повторения. Она состоит из распространенных элементов, пылящихся на чердаках и в кладовках.

В цепи выпрямительного моста VD1, VD2, VD3, VD4 в качестве нагрузки и ограничителя тока стоит лампа накаливания EL1. В плечах выпрямителя установлен тиристор VS1 и сдвигающая цепочка R1 и R2, C1. Установка диодного моста обусловлена спецификой работы тиристора.

После подачи напряжения на схему, ток протекает через нить накала и попадает на выпрямительный мост, далее через резистор происходит зарядка емкости электролита. При достижении напряжения порога открывания тиристора, он открывается, и пропускает через себя ток лампочки накаливания. Получается постепенный, плавный разогрев вольфрамовой спирали. Время разогрева зависит от емкости конденсатора и резистора.

Симисторная схема

Симисторная схема одержит меньше деталей, благодаря использованию симистора VS1 в качестве силового ключа. Элемент L1 дроссель для подавления помех, возникающих при открывании силового ключа, можно исключить из цепи. Резистор R1 ограничивает ток на управляющий электрод VS1. Время задающая цепочка выполнена на резисторе R2 и емкости C1, которые питаются через диод VD1. Схема работы аналогична предыдущей, при заряде конденсатора до напряжения открывания симистора, он открывается и через него и лампу начинает протекать ток.

На фото ниже предоставлен симисторный регулятор. Он кроме регулирования мощности в нагрузке, также производит плавную подачу тока на лампу накаливания во время включения.

Схема на специализированной микросхеме

Микросхема кр1182пм1 специально разработана для построения всевозможных фазовых регуляторов.

В данном случае, силами самой микросхемы регулируется напряжение на лампочке накаливания мощностью до 150 ватт. Если нужно управление более мощной нагрузкой, большим количеством осветителей одновременно, в цепь управления добавляется силовой симистор. Как это выполнить смотрите на следующем рисунке:

Использование данных устройств плавного включения не ограничиваются только лампами накаливания, их так же рекомендуется устанавливать совместно с галогеновыми на 220 в. Аналогичные по принципу действия устройства устанавливаются в электроинструменты, запускающие плавно якорь двигателя, также продлевая срок службы прибора в несколько раз.

Важно! С люминесцентными и светодиодными источниками устанавливать данное устройство категорически не рекомендуется. Это связано с разной схемотехникой, принципом действия, и наличием у каждого устройства собственного источника плавного разогрева для компактных люминесцентных ламп или отсутствии потребности в данном регулировании для LED.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассматривается еще одна популярная схема сборки прибора – на полевых транзисторах:

Самоделка на транзисторах

Теперь вы знаете, как сделать устройство плавного включения ламп накаливания на 220 В своими руками. Надеемся, схемы и видео в статье были для вас полезными!

Рекомендуем также прочитать:

Плавное включение ламп накаливания на 220В

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания для освещения жилья. Но есть еще те, кто не отказался от такого вида световых приборов. Конечно, они не столь высокотехнологичны и экономичны как КЛЛ или LED, однако добиться увеличения их долговечности и уменьшения энергопотребления все же можно. Возможен вариант включения в схему устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) или установка диммера.

Проблема в том, что при щелчке выключателя (резкой подаче напряжения) нить накаливания сильно изнашивается, т. к. сопротивление остывшей спирали значительно ниже, а значит и ток, поступающий на нее в момент нагрева, будет высоким (до 8 ампер). Попробуем разобраться, каков принцип работы таких устройств, помогающих прибавить жизни лампе накаливания, и как они устроены.

Принцип работы

Блок питания

Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания. Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок. Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.

Блок питания для плавного запуска

Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.

При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.

Устройство плавного включения

Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.

Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.

Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы

Диммирование

Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).

Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.

Собственноручное изготовление УПВЛ

Конечно, все подобные устройства для плавного включения ламп накаливания легко приобрести в любом магазине электротехники, но для кого-то будет интереснее и познавательнее собрать его своими руками. Это вполне возможно и не потребует огромных знаний физики и электроники. Наиболее простая схема включения УПВЛ – на основе симметричных триодных тиристоров (симисторов). Также несложны в изготовлении устройства на основе специализированной микросхемы.

Схема на основе симистора

Схема УПВЛ с применением симистора

Такая схема прибора для плавного включения ламп накаливания содержит мало элементов благодаря тому, что силовым ключом в ней выступает симистор (к примеру, КУ208Г). В ней хотя и желательно, но не принципиально присутствие дросселя (в отличие от более сложной схемы на основе простого тиристора). Резистором R1 (на схеме выше) обеспечивается ограничение тока на симистор. Время накала задается цепочкой из резистора R2 и конденсатора в 500 мкФ, питание на которые идет от диода.

Когда напряжение в конденсаторе достигает уровня открытия симистора, ток проходит через него, производя запуск потребителя (источника света). Таким образом, создаются условия для постепенного розжига нити накаливания, т. е. плавное включение света. В момент отключения питания происходит медленный разряд конденсатора, в результате чего плавно выключается лампа.

На основе микросхемы

Разработанная для изготовления различных регуляторов микросхема КР1182ПМ1 как нельзя лучше подходит для сборки своими руками устройства плавного включения и выключения ламп накаливания. В случае использования такой схемы практически никаких усилий прилагать не придется, т. к. КР1182ПМ1 будет сама регулировать плавную подачу напряжения на осветительный прибор до 150 Вт. Если же мощность потребителей выше, в схему включается симистор. Неплохо подойдет для этой цели ВТА 16-600.

УПВЛ с использованием микросхемы КР1182ПМ1

Имеет смысл использование подобных устройств не только с лампочками накаливания, но и с галогенными лампами на 220 В. Допускается также подключение к электроинструменту для более плавного раскручивания ротора. А вот с лампами дневного света, как и с энергосберегающими (КЛЛ), использование УПВЛ не допускается. В их схеме подключения подобное устройство присутствует. Также не нужно устройство плавного включения и при монтаже светодиодов – потребность в нем у LED-ламп отсутствует по причине того, что нити накала в них нет, независимо от того, 24-вольтовый светильник, на 220 или 12 вольт.

Устанавливать или нет?

Кто-то скажет, что раньше жили без подобных устройств и даже не думали о подобном, и все было в порядке. Но ведь раньше и об экономии как-то не задумывались.

Конечно, возникает много вопросов по поводу УПВЛ. Стоит или нет тратить время и деньги на установку или изготовление своими руками подобного устройства, будет ли какая-либо экономия, а если да, то через какое время прибор оправдает свою покупку? Здесь каждый решает сам. Но то, что значительно экономится электроэнергия, и к тому же срок службы ламп при использовании УПВЛ увеличивается многократно – доказанный временем факт. А потому, если есть возможность установить подобное устройство, то нужно это сделать.

Страница не найдена - ЛампаГид

Прочее

Благодаря умным смартфонам (пардон за тавтологию – smart и означает «умный»), сейчас все у

Люминесцентные лампы

Несмотря на небольшие размеры энергосберегающих ламп, в них много электронных компонентов. По своему устройству

Монтаж

Кухня по времени пребывания жильцов в квартире или доме занимает лидирующие позиции. Она используется

Квартира и офис

Освещение светодиодной лентой стало популярным не так давно, но уже прочно заняло нишу бытового

Светодиоды

Не так давно обязательным атрибутом городской культуры была неоновая реклама. О ней даже пели песни,

Лампы накаливания

Любой взрослый человек хотя бы раз в жизни сталкивался с простейшей, на первый взгляд,

Страница не найдена - ЛампаГид

Люминесцентные лампы

Начиная с того времени, как была изобретена лампа накаливания, люди ищут способы создания более

Флора и фауна

В наше время многие огородники, которые любят питаться продуктами со своей грядки, задумываются о

Дом и участок

Во все времена был актуален вопрос освещения уличной территории ночью. Включать свет вечером и

Люминесцентные лампы

Всемирная пандемия короновируса 2020 года сузила мир каждого из нас до рамок своей квартиры.

Производственные помещения

Светодиодная вывеска-реклама – самый лучший способ привлечь клиентов или будущих покупателей, а также простых

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) находят свое применение в самых разных областях деятельности человека. Изобретение этого

Страница не найдена - ЛампаГид

Лампы накаливания

Лампочки накаливания, несмотря на появление конкурирующих с ними энергосберегающих и светодиодных световых излучателей, по-прежнему

Улица

Натриевая лампа (НЛ) – это источник света, в котором рабочим веществом, генерирующим свет, являются

Светодиоды

Светодиодные экраны или, как их еще часто называют, ЛЕД-дисплеи, стали доступны для массового применения

Дом и участок

В любом доме кроме естественного света необходимо и искусственное освещение. К тому же сегодня

Люминесцентные лампы

Стартер для люминесцентных ламп является одним из основных элементов лампочек дневного света. Зачем он

Светодиоды

При использовании осветительных LED-лент необходимы определенные источники питания. Поскольку вариантов освещения с применением таких

Плавное включение ламп накаливания

 От чего зависит срок службы лампы накаливания? Конечно от условий эксплуатации, а если точнее от режимов работы. Первое это сколько лампа всего горела часов и второе как быстро на нее подавали напряжение при включении. Дело в том, что при быстрой подаче напряжения, через наш обычный выключатель, напряжение поступает мгновенно, моментально меняется и температура нити накаливания лампы, от комнатной до нескольких сотен градусов. Такие перепады не могут не сказаться на сроке службы нити и самой лампы. Поэтому нити часто перегорают именно в момент включения и лампу можно выбрасывать. Решением проблемы является постепенное, плавное включение ламп. Такое включение значительно продлит срок службы ламп накаливания.


 В данной статье мы предложим вашему вниманию пару схем, для плавного включения ламп накаливания. Первая схема не является регулируемой. В этой схеме происходит плавное повышение напряжение питание лампы до номинального, но регулирование напряжения невозможно.

Схема № 1 плавного включения ламп накаливания

 Алгоритм работы схемы следующий. При включении переменное напряжение поступает на диодный мостик, после диодного мостика имеем постоянное напряжение. Через сопротивление R1, напряжение поступает на управляющий контакт тиристора (положительный потенциал). Тиристор открывается но не полностью, так как если говорить языком дилетанта, часть тока идет на зарядку конденсатора С1. По мере зарядки конденсатора, ток в его цепи уменьшается, соответственно в цепи управляющего контакта тиристора увеличивается.  Тиристор открывается полностью, лампа начинает светится в полный накал.
 Минусом данной схемы плавного регулирования, является постепенное повышение напряжения при включении, но мгновенное отключение при выключении. Так как выключатель фактически ограничивает подачу напряжения в схему для управляющего тиристора мгновенно. Для изменения ситуации, достаточно перенести выключатель в цепь между диодным мостиком и резистором R1, на схеме это место выделено красным кругом. При этом после выключения выключателя, конденсатор будет разряжаться на управляющий контакт тиристора и тиристор закроется постепенно, обеспечивая плавное гашение света ламп.

Схема 1 Плавное включение лампы накаливания. Многие из собиравших жаловались на моментальное включение лампы, без эффекта плавного розжига.

Схема 2 плавного включения ламп накаливания с эффектом регулирования

Вторая схема имеет возможность регулировки поступающего напряжения на лампу накаливания. В принципе эта также первая схема за исключением того, что в ней применен переменный резистор вместо постоянного. Принцип работы схемы тот же что и в предыдущей схеме.

Схема 2 Плавное регулируемое включение лампы накаливания

Напряжение регулируется в пределах примерно от 120 до 220 вольт. Многие из собиравших жаловались на маленький диапазон регулирования.

Применение радиоэлементов в схеме плавного регулирования света

В схемах возможно применение как отдельных диодов так и сборок диодных мостиков с пропускным током не менее 3 А. Вместо тиристора Т122-25-5-4, возможно применение тиристора Т122-20-11-6 или серии КУ202 с индексом К,Л и М.
 В схемах возможно применение конденсатора электролитического или для переменного тока. В случае применения электролитического конденсатора полярность установки производится согласно второй схеме. Рабочее напряжение конденсатора не менее 300 вольт.
 Применяемые резисторы мощностью не менее 0,25 Вт.

Схема 3 плавного включения ламп накаливания

Схема 2 Плавное включение лампы накаливания

Как работает схема:

После подачи питания транзистор VT1 полностью открывается и переменное напряжение на правом выводе резистора R1 мало. Следовательно VS2 не открывается (ему нужно где-то 30 Вольт) и не открывает VS1. По мере зарядки конденсатора С3 транзистор VT1 плавно закрывается, уменьшая протекающий ток в его цепи эмиттер-коллектор, при этом переменное напряжение на правом выводе R1 растёт и VS2 начинает кратковременно открываться - на пиках переменного напряжения - открывая и VS1, который так же кратковременно включает лампу в цепь.
В момент, когда напряжение на выводах VS1 равно нулю (переход через ноль переменного напряжения), VS1 полностью закрывается, то есть схема управляет не величиной напряжения на нагрузке, а временем, в течение которого нагрузка подключена к цепи. Это аналог ШИМ-регулятора.
 Чем больше заряжается конденсатор C3, тем больше по времени открыт VS1 и, соответственно, больше по времени нагрузка подключена к сети 220В.
 Лампа, слегка помаргивая в начале процесса, плавно разгорается от 0 до полного накала за 10 секунд.

Схема 4 плавного включения ламп накаливания на транзисторе

Еще одна схема все с той же функцией плавного включения ламп, но где регулирование осуществляется за счет транзистора

Принцип работы схемы повторяет аналогичные схемы выше, то есть когда на управляющем затворе появляется потенциал. Исключением является применение транзистора, в качестве управляющего радиоэлемента. При этом потенциал зависит от сопротивлений  R1, R2 и конденсатора C1. Именно резисторы управляют процессом зарядки конденсатора, а после, когда он уже зарядился, он поддерживает потенциал для затвора. В итоге, процесс "розжига" лампы будет зависеть от сопротивления резисторов и от емкости конденсатора.

Плавное включение ламп накаливания (cхемы, устройство)

Лампы накаливания светят около 1000 часов, но если их часто включают и выключают – срок службы становится еще ниже. Продлить срок службы можно, установив устройство плавного включения ламп накаливания, а описанный метод подходит и для защиты галогеновых ламп.

Причины преждевременного перегорания

Лампы накаливания – старый источник света, его конструкция предельно проста – в герметичной стеклянной колбе установлена спираль из вольфрама, когда через нее течет ток, она нагревается и начинает светиться.

Однако такая простота не значит долговечность и надежность. Их срок службы порядка 1000 часов, а часто и того меньше. Причиной перегорания могут стать:

  • скачки напряжения в питающей сети;
  • частые включения и выключения;
  • другие причины типа перепадов температуры, механических повреждений и вибраций.

В этой статье мы рассмотрим, как минимизировать вред от частых включений лампы. Когда лампочка выключена, ее спираль холодная. Ее сопротивление в 10 раз ниже, чем у горячей спирали. Основным режимом работы является горячее состояние лампы. Из закона Ома известно, что ток зависит от сопротивления, чем оно ниже, тем выше ток.

Когда вы включаете лампу, через холодную спираль протекает большой ток, но по мере ее нагрева он начинает снижаться. Первоначальный высокий ток оказывает разрушительное воздействие на спираль. Для того чтобы этого избежать нужно организовать плавное включение ламп накаливания.

Диммер для плавного включения

Принцип работы

Чтобы ограничить ток включения лампы накаливания можно понизить начальное напряжение и постепенно повысить его до номинальной величины. Для этого используют устройство плавного включения ламп накаливания.

Прибор включается в разрыв питающего провода между выключателем и светильником. Когда вы подаете напряжение, в первый момент времени оно близко к нулю, схема плавного розжига постепенно повышает его. Обычно они собраны по схеме фазоимпульсного регулятора на тиристорах, симисторе или полевых транзисторах.

Скорость нарастания напряжения зависит от схемотехники устройства, обычно 2–3 секунды от 0 до 220 В.

Основной характеристикой блока защиты является допустимая мощность подключенной нагрузки. Обычно лежит в пределах 100–1500 Вт.

к содержанию ↑

Готовые решения

Блоки защиты для светильников продаются практически в каждом магазине бытовых и электротоваров. Такой блок может называться иначе, чем было сказано выше, например: «Устройство защиты галогеновых ламп и ламп накаливания» или другое подобное название. Как уже отмечалось, при покупке, главное, на что следует обратить внимание – это мощность блока розжига.

Широкую линейку таких устройств выпускают под торговой маркой «Гранит».

Предложение от “Гранит”

Есть и миниатюрные блоки Navigator их можно удобно спрятать в распредкоробку, если она не набита проводами доверху. Также поместится внутрь большинства светильников, например, в основание настольной лампы, или между потолком и люстрой, если есть такая возможность.

Компактный блок защитык содержанию ↑

Схемы

Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:

  • навесным монтажом;
  • на макетной плате;
  • на печатной плате.

И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.

Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре

Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны. Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет. Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).

Вариант реализации схемы

Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе

Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.

Схема с симистором

Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг. Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор.

Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.

Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.

Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.

Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1

Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:

Схема

а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:

Простая схема

Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:

Проработанная схема

Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.

к содержанию ↑

Плавное включение ламп 12 В

Часто для точечных светильников используются лампы с напряжением 12 В. Для преобразования 220 в 12 В в настоящее время используют электронные трансформаторы. Тогда устройство плавного включения нужно подключать в разрыв питающего провода электронного трансформатора.

Плавное включение ламп в автомобиле

Если стоит задача организовать плавное включение автомобильных ламп 12 V, то здесь такие схемы не подойдут. В электроцепи автомобиля используется напряжение 24 или 12 V постоянного тока. Здесь можно применить линейные или импульсные схемы так называемые ШИМ-регуляторы.

Простейшим вариантом будет использование двухступенчатой схемы включения.

Двухступенчатая схема включение

Эта схема устанавливается параллельно включаемым лампам. Сначала ток течет через резистор, а лампы горят тускло. Через небольшое время, порядка полсекунды, включается реле, и ток течет через его силовые контакты, они в свою очередь шунтируют резистор и лампы зажигаются на полную яркость.

Номинал резистора от 0,1 до 0,5 Ом, он должен быть большой мощности – около 5 Вт, например, в керамическом корпусе.

Второй вариант – собрать импульсный блок для плавного розжига. Его схема сложнее:

Более сложный для реализации вариант

Список компонентов:

  1. Резисторы:
  • R1=2 k.
  • R2=36 k.
  • R3=0,22.
  • R4=180.
  • R5, 7=2,7 k.
  • R6=1 M.
  1. Конденсаторы:
  • C1=100 n.
  • C2=22×25 B.
  • C3=1500 p.
  • C4=22×50 B.
  • C5=2 мкф.
  1. Микросхема MC34063A или МС34063А, или КР1156ЕУ5.
  2. Полевой транзистор IRF1405 (или любой N-канальный с похожими параметрами: IRF3205, IRF3808, IRFP4004, IRFP3206, IRFP3077).
  3. Дроссель 100 мкГн, на ток не менее 500 мА.
  4. Светодиоды.
  5. Диоды 1N5819.

Время включения регулируется цепью R6C5. Увеличьте емкость, чтобы увеличить время.

Если вам сложно сделать такую схему, можете купить готовую сборку, типа автоконтроллера ЭКСЭ-2А-1 (25 А/IP54) или любой другой подходящий. В конкретно этой модели есть 2 канала, под каждую фару, 8 программ работы. Он основан на микроконтроллере PIC.

Готовое решение без лишних хлопотк содержанию ↑

Подводим итоги

Плавное включение галогенных ламп и ламп накаливания значительно продлевает их срок службы – до 5–7 раз. С другой стороны – добавление в схему лишних элементов снижает ее надежность. В любом случае стоит попробовать использовать блоки плавного розжига независимо идет речь о лампах для домашних светильников или автомобильных.

Предыдущая

НакаливанияЛампа накаливания и её особенности

Следующая

НакаливанияКакой световой поток выдают лампы накаливания

Спасибо, помогло!Не помогло1

PWM для изменения силы света лампы 220V

См. Информацию на диммерах с контролем конечной фазы. Затем -

ШИМ-регулирование фазового диммера:

Чтобы преобразовать диммер с фазовым управлением в диммер с ШИМ-управлением, вы можете использовать компаратор для сравнения сглаженного ШИМ с сигналом, который основан на отфильтрованной версии сетевого напряжения.

В приведенной ниже схеме секунд (которая использует TRIAC) входы компаратора будут отфильтрованы ШИМ и сигнал на переходе C2 / R1.Когда сигнал C2 / R1 поднимается выше, чем отфильтрованное значение g ШИМ, компаратор запускает TRIAC. По мере увеличения рабочего цикла POWM на яркость на уменьшится на . т.е. длительность сигнала низкого уровня PWM будет примерно пропорциональна яркости.

«Проще» было бы выпрямить сеть, а затем смодулировать полевой МОП-транзистор с помощью сигнала ШИМ.

Например, в схеме ниже лампа может питаться от выпрямленной сети.

Все, что связано со стоком MOSFET и выше, необходимо масштабировать до напряжения сети.LAMP идет туда, где показана нагрузка постоянного тока. Светодиодный индикатор, как показано, вероятно, неразумно. Есть и другие способы управления светодиодным индикатором.

Вместо VR1 сгладьте ШИМ и подайте на компаратор. Или подайте ШИМ прямо на затвор MOSFET.

Схема хорошо описана на этой веб-странице. Было бы безопаснее переключиться на лампу 12 В или 24 В и использовать указанное напряжение.

Как показано на рисунке, полевой МОП-транзистор

не изолирован от сети. Может использоваться привод оптопары.


Приведенный ниже материал посвящен диммерам TRIAC с фазовым управлением.Он НЕ решает вопрос управления ШИМ.

Используйте информацию, приведенную выше, при изменении схемы диммера с регулировкой фазы путем добавления компаратора для сравнения сглаженной ШИМ с сетевым сигналом.

Или используйте схему лампы постоянного тока, как указано выше :-).


Искать

Требуемая функция обеспечивается «диммерами», которые широко используются. Традиционный метод заключается в использовании TRIAC - электронного переключателя переменного тока, который может быть включен в любой точке цикла переменного тока, но не выключен снова до следующего перехода переменного тока через ноль.

Среднее напряжение и, следовательно, яркость регулируются путем изменения положения в каждом цикле срабатывания симистора. Это называется «фазовым контролем».


СТАНДАРТНОЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

  • НАПРЯЖЕНИЕ СЕТИ МОЖЕТ УБИТЬ ВАС

  • Диммеры описанного ниже типа обычно состоят из ВСЕХ частей, работающих при напряжении сети.

  • Создавайте с осторожностью и пониманием ИЛИ даже не начинайте.

ЦЕПИ:

Здесь много изображений схем диммера TRIAC со ссылками на соответствующие страницы для каждого случая.

На диаграмме ниже показан типичный дммер на основе TRIAC.
Хорошее базовое описание схемы ниже находится здесь

Функционально тот же - с простым изображением печатной платы - без компонентов подавления шума.


Контроллер с регулируемой яркостью и регулируемой яркостью от сети.

Позволяет управлять светодиодами от сети и затемнять их с помощью стандартного диммера с регулировкой фазы TRIAC.

LM3445 TRIA диммируемый автономный светодиодный контроллер IC

На складе в Digikey $ 3.78 / 1

LM3445 лист данных

LM3445 диммер обсуждение ютуба - отлично.


Kitset диммер лампы на ebay - около 10 долларов США

диммер ebay 110 В переменного тока 250 Вт 10 долларов США

Схема

- Лампа накаливания Soft Start

Вы были правы, все схемы в гугле либо сильно устарели, либо несовместимы.

У этой вневременной классики есть две проблемы: в отличие от компаратора, диак разряжает конденсатор при каждом срабатывании, а напряжение на диаке и затворе составляет переменный ток, поэтому мы не можем сделать линейное изменение, заряжая конденсатор, потому что для этого требуется постоянный ток. .

Некоторые люди проявили творческий подход:

Здесь у нас есть выпрямитель, заряжающий конденсатор с линейным нарастанием, затем P.U.T, не менее, действующий как генератор и управляющий затвором симистора через импульсный трансформатор. Два компонента, которые должно быть трудно найти...

Одним из решений было бы поместить все это внутри диодного моста, чтобы мы могли работать на постоянном токе ... хотя это не мягкий запуск, но идея вы поняли. Однако я бы хотел, чтобы шум переключения полностью прекратился после завершения плавного пуска.

Конечно, в наши дни каждый будет использовать микроконтроллер.

У этого есть трансформатор, потому что он предназначен для ламп низкого напряжения. Но он использует два 555 для создания ШИМ, также стабилизатора напряжения... так высокотехнологично!

Итак, предлагаю это:

Сначала выпрямляется сеть переменного тока. Заглаживающий колпачок не нужен, зажигаем лампу.

Затем идет один из этих прекрасных источников питания типа «убей себя», в основном R1 / D2 - это наш резистор-капельница и стабилитрон 12 В, D5 выпрямляет, D3 в основном украшает (забыл удалить его), а C4 запускает зарядку C2, что В противном случае потребовалось бы время, поскольку я использовал как можно меньше тока.

Затем подача делится пополам (R4 / R10) и фильтруется C3 для медленного нарастания на узле «REF».

Выпрямленная сеть используется в качестве пилы ШИМ после деления через R5 / R6 и сравнивается с эталоном.

Компаратор управляет полевым МОП-транзистором.

Консультации по выбору запчастей после обеда (если я не ошибся, это была спешка).

Итак, совет по покупке на 230В:

  • FET - 5-600В на всякий случай вот такие.
  • R9 - лампочка
  • R6 R1 R8 используйте резисторы на 400 В или два резистора последовательно. R1 должен быть 0.5Вт ... может быть 1Вт ...
  • Диодный мост: забрать из коробки с хламом, 5-600В, несколько ампер ...

Альтернативное решение:

На первой схеме выше (симисторный диммер) замените горшок на LDR (однако необходимо проверить номинальное напряжение), зажгите его светодиодом, питаемым от линейного тока. Может быть проще ... вам понадобится капельница конденсатора для светодиода.

Как подключить фары последовательно? Установка основной электропроводки

Как последовательно соединить точки освещения?

В сегодняшнем руководстве по монтажу базовой электропроводки мы покажем , как подключать точки освещения в быках? .Хотя мы знаем, что последовательное соединение для бытовой электропроводки, такой как вентиляторы, выключатели, лампочки и т. Д., Не является предпочтительным способом вместо параллельной или последовательно-параллельной проводки. Но в некоторых случаях нам также необходимо последовательно подключить и подключить электроприборы.

Как подключить фары последовательно?

На рисунке выше все три световые точки соединены последовательно. Каждая лампа подключается к следующей, т. Е. L (линия, также известная как фаза или фаза), подключается к первой лампе, а другие лампы подключаются через средний провод, а последний провод как N (нейтраль) подключается к тогда напряжение питания.

согласно аналогии с последовательной цепью, текущий ток одинаков во всех этих лампах / лампах накаливания, но напряжение разное, в отличие от параллельной цепи, где напряжение одинаково в каждой точке, где ток различен.

Один из основных недостатков схемы последовательного освещения, добавление или удаление одной лампы из схемы повлияет на всю схему, т. Е. Другие лампы будут тускнеть в свете, а другие подключенные устройства и приборы не получат достаточного или требуемого рабочего напряжения из-за Напряжение в последовательной цепи разное в каждой точке, но текущий ток одинаков.

Любое количество точек освещения или нагрузки может быть добавлено (в соответствии с расчетом нагрузки схемы или подсхемы) в этот вид схемы, просто продлив проводники L и N на другие лампы, но они не будут гореть соответственно. к номинальной выходной эффективности. Короче говоря, добавление большего количества лампочек в последовательную цепь приведет к затемнению остальных световых точек.

Другой серьезный дефект цепи последовательного освещения заключается в том, что, поскольку все лампы или лампы подключены между линией L и нейтралью N соответственно, если одна из лампочек выйдет из строя, остальная часть цепи не будет работать, как цепь будет разомкнута, как показано на рисунке ниже.Здесь вы можете видеть, что на линейном проводе, подключенном к лампе 3, есть перерез, поэтому лампа выключена, а остальная цепь работает нормально, т.е. лампочки светятся.

Фонари, подключенные последовательно.

Недостатки последовательной цепи освещения.

  • Обрыв провода, выход из строя или удаление любой отдельной лампы приведет к разрыву цепи и прекращению работы всех остальных, поскольку в цепи протекает только один единственный путь тока.
  • Если добавить в цепь последовательного освещения больше ламп, их яркость уменьшится.потому что напряжение распределяется по последовательной цепи. Если мы добавим больше нагрузок в последовательную цепь, падение напряжения возрастет, что не является хорошим признаком для защиты электроприборов.
  • Проводка серии «ВСЕ или НЕТ» означает, что все устройства будут работать одновременно или все они отключатся, если произойдет сбой в любом из подключенных устройств в последовательной цепи.
  • Высокое напряжение питания необходимо, если нам нужно добавить дополнительную нагрузку (лампочки, электрические обогреватели, кондиционер и т. Д.) В последовательную цепь.Например, если пять ламп 220 В должны быть подключены последовательно, то напряжение питания должно быть: 5 x 220 В = 1,1 кВ.
  • Общее сопротивление последовательной цепи увеличивается (а ток уменьшается), когда в цепь добавляется дополнительная нагрузка.
  • В соответствии с будущими потребностями, в текущую последовательную цепь следует добавлять только те электроприборы, если они имеют тот же номинальный ток, что и ток, одинаковый в каждой точке последовательной цепи. Однако мы знаем, что электрические приборы и устройства i.е. лампочки, вентилятор, обогреватель, кондиционер и т. д. имеют разный номинальный ток, поэтому их нельзя подключать последовательно для бесперебойной и эффективной работы.

Преимущества :

  • При последовательном подключении требуется проводной кабель меньшего размера.
  • Мы используем для защиты цепи для последовательного подключения предохранителей и автоматических выключателей с другими приборами.
  • Последовательная цепь
  • нелегко получить накладные расходы из-за высокого сопротивления, когда в цепь добавляется дополнительная нагрузка.
  • Срок службы батареи в последовательной цепи больше, чем в параллельной.
  • Это наиболее простой метод электрического подключения, который позволяет легко обнаружить и устранить неисправность по сравнению с параллельным или последовательно-параллельным подключением.
Недостатки последовательной цепи освещения

Полезно знать:

  • Переключатели и , предохранители должны быть подключены через линию , (под напряжением).
  • Параллельное подключение электрических устройств и приборов, таких как вентилятор, розетка, лампочка и т. Д., Предпочтительнее, чем последовательное подключение.
  • Метод параллельного или последовательно-параллельного подключения более надежен, чем последовательный.

Предупреждение:

  • Электричество - наш враг, если вы дадите ему шанс убить вас, помните, они никогда его не упустят. Пожалуйста, прочтите все меры предосторожности и инструкции при выполнении этого руководства на практике.
  • Отключите источник питания перед обслуживанием, ремонтом или установкой электрического оборудования.
  • Никогда не пытайтесь работать на электричестве без надлежащего руководства и ухода.
  • Работать с электричеством только в присутствии лиц, обладающих хорошими знаниями и практической работой и опытом, знающих, как обращаться с электричеством.
  • Прочтите все инструкции и предупреждения и строго следуйте им.
  • Самостоятельное выполнение электромонтажных работ опасно, а также незаконно в некоторых регионах. Прежде чем вносить какие-либо изменения в подключение электропроводки, обратитесь к лицензированному электрику или в энергоснабжающую компанию.
  • Автор не несет ответственности за какие-либо убытки, травмы или повреждения в результате отображения или использования этой информации, или если вы попробуете какую-либо схему в неправильном формате.Так пожалуйста! Будьте осторожны, потому что все дело в электричестве, а электричество слишком опасно.

Связанные базовые руководства по установке домашней электропроводки:

Регулировка яркости для чайников - ваше полное руководство

Ваше полное руководство по светодиодному затемнению, диммерам и лампам с регулируемой яркостью.

Понимание процесса затемнения может показаться сложным, поэтому мы составили удобное для пользователя четырехступенчатое руководство по светодиодному затемнению, диммерам и регулируемым лампочкам.

Ниже приводится остальная часть статьи, в которой тема регулируемых светодиодных лампочек рассматривается более подробно.Если вам по-прежнему требуется дополнительная помощь в выборе продукта, соответствующего вашим потребностям, свяжитесь с нашей опытной службой поддержки клиентов по телефону 01494 723 286, и мы будем более чем рады помочь.


4 шага к регулировке яркости светодиодов

Приглушение света может быть одним из самых приятных занятий после долгого рабочего дня. Однако есть несколько факторов, которые необходимо учитывать перед выбором светодиодных лампочек и диммеров. Следуйте этому руководству, чтобы гарантировать плавный процесс затемнения.


1. Проверьте лампочку

Убедитесь, что лампочка, которую вы собираетесь использовать, регулируется. Лампы с регулируемой яркостью отлично работают в цепи без регулировки яркости; однако лампочки без регулировки яркости не будут работать в цепи с регулируемой яркостью.

Вы можете найти эту информацию на упаковке продукта или на наших страницах с перечнем продуктов.


2. Проверьте существующий диммер

Тип переключателя диммера и его минимальный / максимальный диапазон нагрузки будут указывать на совместимость со светодиодными лампами.

Существует два основных типа диммеров: «Задняя кромка» и «Передняя кромка».

Диммеры задней кромки лучше всего работают со светодиодными лампами, а передние диммеры лучше всего работают с традиционными лампами накаливания и галогенными лампами.


3. Математика

Чтобы узнать, сколько светодиодных лампочек может поддерживать ваш диммерный переключатель, разделите минимальную и максимальную нагрузку диммера на 10 .

Например:

Диммер рассчитан на 100-400 Вт

Мин. Нагрузка диммера: 100 Вт / 10 = 10 Вт
Максимальная нагрузка диммера: 400 Вт / 10 = 40 Вт

Это означает, что когда этот диммер используется вместе со светодиодными лампами нагрузка должна быть между 10Вт - 40Вт .

Затем сложите суммарную мощность светодиодных лампочек, чтобы узнать, сколько мощности может поддерживать этот диммер.

Примечание. Общая мощность светодиодных лампочек в цепи ДОЛЖНА превышать расчетную минимальную нагрузку вашего диммера.

Использование светодиодной нагрузки за пределами этого диапазона может вызвать мерцание или плохое затемнение, а также может привести к преждевременному выходу из строя светодиодных лампочек.


4. Мы здесь, чтобы помочь

Наша команда имеет большой опыт работы с диммерными переключателями и светодиодным освещением.

Для получения дополнительной информации позвоните в нашу дружелюбную и компетентную службу поддержки клиентов, и мы будем рады помочь.


Я не занимаюсь спортом, но если бы меня попросили поспорить, почему большинство людей выбирают лампы с регулируемой яркостью, а не их стандартные аналоги, я бы, вероятно, воспользовался их эстетическим потенциалом.

Манипулируя крошечной ручкой на стене гостиной, можно полностью изменить настроение и атмосферу комнаты в мгновение ока. Тем не менее, это на самом деле несет в себе множество менее очевидных, но не менее благоприятных преимуществ, таких как снижение энергопотребления и повышение долговечности - чем дольше ваши лампочки гаснут, тем меньше энергии они потребляют и тем дольше служат.Понятно? Большой.

Распространение светодиодных лампочек в последние годы еще больше усилило эти преимущества, благодаря значительному снижению потребляемой мощности и чрезвычайно завышенному сроку службы, что означает, что наши лампочки служат дольше, чем когда-либо прежде.

Но (всегда есть «но») появление светодиодов также полностью изменило правила игры с диммерами. Уменьшить яркость традиционных ламп накаливания по-прежнему довольно просто, как я объясню ниже, но затемнение светодиодных ламп несколько сложнее.

Это руководство по диммированию для чайников направлено на рассмотрение каждой из причин и причин чудесного мира диммирования, и я надеюсь, что вы получите на другой стороне настоящую динамо-машину диммирования.

Прежде, чем мы с головой погрузимся в нашу одиссею затемнения, я привел краткое изложение ее основных моментов ниже. Они принимают форму наиболее частых запросов наших клиентов, и, просто щелкнув заголовок, вы попадете прямо в соответствующий раздел.


Могу ли я затемнить любую светодиодную лампочку?

Одним словом, нет.

В светодиодных лампах с регулируемой яркостью и их аналогах с регулируемой яркостью используются совершенно другие компоненты, поэтому включение нерегулируемой лампочки в схему с регулируемой яркостью и ожидание ее работы - все равно что бросить тостер в море и ожидать, что он будет плавать. это только закончится сокрушительным разочарованием и серьезным повреждением электрики.

Однако обратное не так; Лампа с регулируемой яркостью будет отлично работать в цепи без регулировки яркости, она просто не будет тускнеть. Но эй, по крайней мере, твоя электрика не разлетится вдребезги.


Могу ли я использовать имеющийся у меня диммер для уменьшения яркости светодиодных лампочек?

Это будет полностью зависеть от типа диммера, который у вас есть. Если в прошлом вы использовали диммер с лампами накаливания или галогеновыми лампами, я готов поспорить (не делающий пари, помните), что это передовой диммер, хотя это может быть не всегда. Это предположение основано на идее, что диммеры с передним фронтом существуют гораздо дольше и поэтому более распространены, чем новый вариант с задним фронтом.В этом случае лучше проверить, какой у вас диммер.


Диммеры по переднему и заднему фронту:


В чем разница?

Хорошо, существует множество типов диммерных переключателей, но, безусловно, наиболее популярными являются два, на которых мы сконцентрируемся сегодня, - диммеры с отсечкой фазы по передней и задней кромке.

Как следует из их названия, оба работают путем подстройки напряжения на различных фазах синусоидальной волны переменного тока, тем самым уменьшая мощность, которую они посылают в лампу.Теперь, на данном этапе, я понимаю, что среди вас будут некоторые из вас, которым не терпится узнать, как именно это работает, поэтому я любезно включил сюда наши руководства по переднему и заднему диммеру. Пожалуйста.

Для тех из вас, кто все еще с нами, лучше всего думать о вещах так просто…

  • Новейшие диммеры являются гораздо более популярными из двух. Они существуют гораздо дольше и традиционно используются для затемнения традиционных ламп накаливания и сетевых галогенных ламп.Это дает им гораздо более высокий диапазон мощности (обычно от 250 Вт до 1000 Вт), что снижает вероятность их работы со светодиодными лампами, хотя это возможно при соблюдении требуемых допусков.
  • Диммеры с задней кромкой или готовые к работе со светодиодами разработаны специально для использования со светодиодными лампами. Таким образом, они имеют ряд общих характеристик, которые делают их более совместимыми, например, сопоставимые диапазоны мощности и, по сути, цифровой макияж. Требуемая мощность для этих диммеров намного ниже, что делает их более совместимыми с меньшей мощностью светодиодных лампочек.Опять же, диммеры по задней кромке МОГУТ также использоваться для затемнения традиционных ламп накаливания, если допуски по мощности все еще соблюдаются, и они делают это более эффективно, чем использование переднего диммера для затемнения светодиодных ламп.

Лучший способ избежать путаницы - это проверить, какие диммеры совместимы с определенным типом лампочки. Большинство производителей тщательно тестируют свои продукты на совместимость с рядом диммерных переключателей, и результаты обычно легко доступны на их соответствующих веб-сайтах.


Затемнение традиционных ламп накаливания с помощью передового диммера

Затемнение традиционных ламп накаливания относительно несложно. Любой диммер с передней кромкой несет минимальную и максимальную нагрузку. Пока лампочка или лампочки, соединенные с диммером, находятся в пределах этих допусков, все будет работать нормально.

Наиболее распространенные доступные модули обычно ограничивают свою нагрузку до 250 Вт, 400 Вт, 600 Вт и 1000 Вт в верхней части и 25 Вт, 40 Вт, 100 Вт и 150 Вт в нижней части соответственно.Так, в качестве примера, если вы используете 4 лампы накаливания по 100 Вт на модуле 400 Вт, он будет работать нормально, но если вы попробуете одну лампочку 100 Вт на варианте 1000 Вт, у него возникнет ряд проблем, связанных с мерцанием и лишний шум до полного отказа.


Затемнение светодиодных ламп с помощью диммера по задней кромке?

Ошибка, которую допускают многие люди, состоит в том, что они предполагают, что диммеры задней кромки работают так же, как их передние эквиваленты. Это ошибка - они более дорогие, бесконечно более сложные и абсолютно блестящие при правильном использовании.

В них используется сложная, хотя и изощренная электронная система, которая дает целый ряд преимуществ от бесшумной работы до более плавного управления. Они также обычно имеют более низкую минимальную нагрузку, чем передние диммеры, поэтому они лучше подходят для более скромных ватт, связанных со светодиодными лампами.


Сколько светодиодных лампочек можно использовать с диммером?

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются люди при установке системы затемнения по задней кромке, - это определение того, сколько светодиодных ламп она будет поддерживать.

Главный корень этой проблемы - огромная разница в мощности ламп накаливания и светодиодов. При определении номинальной мощности диммера не принимается во внимание чрезвычайно высокая эффективность светодиодной лампы.

Итак, представьте, что у нас есть диммер по задней кромке на 400 Вт. Он без проблем принимает 4 лампы накаливания по 100 Вт, и вы можете приглушить их по своему усмотрению.

Однако это не означает, что вы можете пойти и засунуть туда светодиодные лампы мощностью 40 x 10 Вт и все равно получить 400 Вт.О нет. Это не Диснейленд. Боюсь, вам потребуется разделить максимальную мощность диммера на 10 , чтобы получить соответствующее значение для светодиодных ламп.

В этом случае он сможет использовать 4 светодиодные лампы мощностью 10 Вт или меньше, при условии, что минимальная мощность все еще соблюдается.

Однако важно подчеркнуть, что эта логика служит чисто практическим правилом и никоим образом не является точной. Это одна из бесчисленных причин, по которым полная совместимость не может быть гарантирована, что аккуратно подводит меня к следующему и заключительному пункту ...


Почему мои светодиодные лампы мерцают или гаснут неправильно?

Вы недогружаете диммер!

Это довольно распространенная проблема, когда люди снимают старые лампы накаливания и просто заменяют их светодиодными аналогами.Представьте, что у вас есть две лампы накаливания мощностью 60 Вт в паре с передним диммером, который имеет минимальную нагрузку 25 Вт и максимальную нагрузку 250 Вт. Теоретически такая установка должна работать идеально: суммарная мощность лампочек составляет 120 Вт, что намного выше минимальных требований диммера, но также намного ниже их максимума. Теперь представьте, что вы решили, что хотите повысить эффективность своего дома и инвестировать в новые привлекательные светодиодные лампы. Эти часы потребляют всего 6 Вт за штуку и полностью сократят ваш счет за освещение - результат.К сожалению, хотя их суммарная мощность в 12 Вт не приближается к минимуму в 25 Вт, они, скорее всего, будут мерцать, выходить из строя или взрывать электрооборудование. Так какое же решение? Конечно же, диммер задней кромки малой мощности!

Вы перегружаете диммер!

Это, вероятно, самая распространенная ошибка, которую люди делают при переходе на светодиоды, когда они забывают разделить максимальную мощность диммера на 10, учитывая его допуски для светодиода. Не забудьте сделать это, прежде чем оценивать, где находится ваша лампочка с точки зрения ее мощности.Если вы разделили номинальную мощность диммера на 10, а совокупная мощность вашей светодиодной лампы (-ов) находится между максимальным и минимальным значениями, продолжайте.

Простая неудача.

Иногда вы делаете все, что в ваших силах, а мир все еще хочет наблюдать, как вы боретесь. Видите ли, преимущество светодиодных ламп в том, что они не работают от переменного тока сетевого напряжения, вместо этого они используют постоянный ток низкого напряжения. Это дает им ряд самых похвальных преимуществ, но это также означает, что им требуется электронный драйвер для преобразования напряжения, которое они получают от сети.Они встроены в саму лампочку (поэтому вы можете дооснастить светодиодные лампочки непосредственно на существующие светильники, не перенастраивая их), но они должны быть совместимы с компонентами диммера для правильного затемнения. Если нет, то не получится, и, к сожалению, это не то, что вы можете контролировать - все зависит от производителя. Вот почему большинство производителей обычно предоставляют список совместимых диммерных переключателей, которые были опробованы, протестированы и сертифицированы для использования с их светодиодными лампами.


Что я могу сделать, чтобы мои лампочки гасли правильно?

Убедитесь, что ваши светодиодные лампы регулируются по яркости.

Это самый простой вариант. Базовое умение читать упаковку лампочки и описание продукта должно привести вас прямо здесь.

Модернизируйте свою схему диммирования с передней кромки до задней кромки со светодиодной подсветкой.

Передовые схемы МОГУТ работать со светодиодной технологией, но это намного сложнее понять, представляет гораздо больший риск и не творит чудеса с долговечностью ваших лампочек.

Используйте совместимый диммер.

По большей части мы рекомендуем нашу линейку диммерных переключателей Varilight. Они совместимы с большим количеством светодиодных лампочек и имеют очень приемлемые допуски, от минимальной минимальной нагрузки до большой максимальной мощности.

Перейти на схему без диммирования.

Насколько часто вы используете функцию затемнения вашей лампочки? Один раз в год на Рождество, когда круговорота всей семьи, вероятно, недостаточно, чтобы оправдать дополнительную головную боль.Самый простой и эффективный способ устранить любой потенциальный набор проблем - просто удалить среду, в которой они могут возникать.

Убедитесь, что все ваши лампочки одного типа и одного производителя.

Это гарантирует, что все драйверы в схеме созданы одними и теми же людьми и, следовательно, остаются взаимно совместимыми. Если вы используете небольшое количество лампочек Philips, совместимых с определенным диммером, а затем перемежаете их с лампочками другого производителя, вы собираетесь поставить под угрозу свою схему в целом.

Замените лампы низкого напряжения на лампы с сетевым напряжением.

Это устраняет необходимость во внешних трансформаторах и сводит к минимуму риск проблем совместимости и здесь. Как указано выше, если ВСЕ ваши лампочки произведены Philips, но для преобразования их напряжения требуется трансформатор стороннего производителя, он также должен быть совместимым. Если нет ... вы понимаете.


Регулировка яркости светодиодных ламп, безусловно, МОЖЕТ быть сложной задачей, но при правильном использовании преимущества бесконечны: от повышенной эффективности и долговечности лампочек до плавного бесшумного затемнения, которое выглядит бесконечно лучше, чем его аналог лампы накаливания.

И последнее замечание: даже если вам не нужно быть электриком, чтобы понимать, почему и как работают определенные типы цепей, мы всегда советуем заручиться их помощью, когда вы действительно выполняете какие-либо работы с ними.

3.9 7 голосов

Рейтинг статьи


Регулируемая электронная нагрузка с использованием ламп накаливания


Скромная лампа накаливания больше не пользуется большим уважением. Эти лампы накаливания находятся на грани исчезновения во многих странах и заменяются более современными и эффективными альтернативами, такими как светодиоды.Давний любитель электроники (вроде меня) часто остается с ящиками, полными лампочек, без очевидной пользы от них. И все же, несмотря на все свои недостатки и неэффективность, лампы накаливания по-прежнему занимают ностальгическое место в сердце многих любителей электроники, которые все еще любят мягкое теплое свечение лампочки. Сможем ли мы спасти их от судьбы и дать им новую жизнь?

Это история о том, как я спас некоторые из своих лампочек от исчезновения, построив с ними полезный лабораторный инструмент: регулируемую электронную нагрузку.

Необходимость регулируемых электронных нагрузок

Регулируемая электронная (силовая) нагрузка - очень удобное испытательное оборудование при разработке проектов электроники. Например, когда вы создаете источник питания, наступит время, когда вам нужно будет «смоделировать» нагрузку, чтобы увидеть, насколько хорошо работает ваша конструкция. Чтобы правильно протестировать источник питания, регулируемая нагрузка - это просто билет. Он позволяет вам измерить, какой ток может выдать источник питания при заданном выходном и входном напряжении, а также измерить важные параметры, такие как эффективность, регулирование и пульсации при различных условиях нагрузки.

Раньше я иногда использовал лампочку накаливания в качестве грубой силовой нагрузки при тестировании источника питания. Лампочки было легко найти, и они могли потреблять большой ток, что на самом деле является преимуществом в этом приложении. Однако я часто ограничен выбором лампочек, имеющихся под рукой.

РИСУНОК 1. Лампы накаливания.


Контроль величины тока, потребляемого от тестируемого источника питания, в лучшем случае был делом проб и ошибок.Затем мне пришло в голову: что, если бы я мог сделать что-то вроде «переменной нагрузки постоянного тока накаливания»? Это был бы очень полезный инструмент для меня, и я бы использовал свои давно заброшенные лампы накаливания ... беспроигрышная ситуация!

Сравнение традиционных и ШИМ регулируемых нагрузок

Существует несколько различных способов создания регулируемой электронной нагрузки. Традиционный подход (и тот, который я построил сам в более раннем проекте [1]) использует один или несколько мощных полевых МОП-транзисторов параллельно в качестве элементов нагрузки. Верхняя диаграмма Рис. 2 показывает упрощенную версию этого традиционного устройства.Регулируя напряжение затвора полевого МОП-транзистора (обычно с помощью сигнала постоянного тока), сопротивление полевого МОП-транзистора изменяется от стока к источнику, поэтому вы эффективно получаете регулируемую нагрузку (сопротивление) с точки зрения «ВХОДА».

Обратите внимание, что в этих типах схем полевые МОП-транзисторы рассеивают большую часть мощности и тепла, поэтому их необходимо оснастить соответствующими радиаторами. Возможно, вам даже понадобятся охлаждающие вентиляторы. (Для схемы может также потребоваться резистор измерения мощности, если реализована какая-то петля обратной связи или измерение, но для простоты я буду придерживаться стратегии разомкнутого контура.)

Нижняя схема на Рис. 2 показывает стратегию, которую я использовал вместо этого.

РИСУНОК 2. Сравнение традиционных и ШИМ регулируемых нагрузок.


Лампы накаливания устанавливаются последовательно с полевым МОП-транзистором. Вместо того, чтобы применять схему управления постоянным током к затвору, я применил ШИМ-сигнал с переменной скважностью. По мере увеличения рабочего цикла увеличивается и средний ток через лампы, так что вы получаете, по сути, «регулируемую нагрузку». Однако эта схема не была бы очень полезной, если бы мы не отфильтровали резкие изменения тока от нагрузки при включении и выключении полевого МОП-транзистора.Это функция последовательно соединенных катушек индуктивности и конденсатора на рисунке, которые образуют LC-фильтр нижних частот. Эти компоненты здесь абсолютно необходимы.

Чтобы проиллюстрировать это, я измерил ток через эту цепь с последовательной катушкой индуктивности и без нее, используя небольшой последовательный резистор 0,1 Ом и осциллограф (конденсатор остался в цепи). Результаты показаны на Рисунке 3 . Без катушки индуктивности ток пульсаций от пика до пика составляет более 1 А (одно вертикальное деление на , рис. 3, соответствует 1 А).

РИСУНОК 3. Ток нагрузки с индуктором и без него.


Как видно из этого рисунка, катушка индуктивности заставляет всю цепь нагрузки вести себя больше как переменный резистор с точки зрения ВХОДА «тестируемого источника питания» (помните, что катушки индуктивности имеют тенденцию «противодействовать» резким изменениям тока). Измеренный входной ток в значительной степени представляет собой сигнал постоянного тока без заметных пульсаций, что и является нашей целью.

Важно отметить, что - в отличие от традиционного подхода - большая часть тепла в этой цепи рассеивается в лампах накаливания, а не в полевом МОП-транзисторе.Поскольку полевой МОП-транзистор либо выключен (сопротивление близко к бесконечному), либо включено (сопротивление близко к нулю), мощность, рассеиваемая в устройстве, намного ниже, чем в традиционной схеме. Лампы накаливания делают здесь тяжелую работу и рассеивают большую часть тепла. Плюс - в отличие от полевых МОП-транзисторов - лампам накаливания не нужны большие радиаторы!

Кроме того, вы получаете визуальную индикацию того, что через лампы протекает ток, что, по моему мнению, является удовлетворительной и полезной обратной связью с пользователем в подобном испытательном оборудовании.

Принципиальная схема

Рисунок 4 показывает блок-схему схемы, тогда как Рисунок 5 показывает принципиальную схему.

РИСУНОК 4. Блок-схема.


Восьмиконтактный микроконтроллер PIC12F683 (U2) используется для подачи сигнала ШИМ на затвор полевого МОП-транзистора. Внутренний АЦП (аналого-цифровой преобразователь) считывает напряжение с многооборотного потенциометра (POT) и пропорционально регулирует рабочий цикл ШИМ.Вместо этого вы можете использовать два потенциометра последовательно (один для «грубой» настройки, а другой для «точной» настройки), но я считаю, что многооборотный потенциометр обеспечивает более удобное практическое использование.

Недостатком ламп накаливания является то, что они являются нелинейными устройствами; при изменении силы тока их сопротивление резко меняется. Вот почему важно иметь ШИМ-сигнал хорошего разрешения (в данном случае 10-битный) и многооборотный потенциометр, чтобы вы могли точно управлять схемой в широком диапазоне выбираемых токов нагрузки.

Я также добавил кнопку (SW2), подключенную к микроконтроллеру, которая переключает нагрузку на ВКЛ и ВЫКЛ каждый раз, когда пользователь нажимает на нее. Микроконтроллер определяет, когда переключатель нажат, и соответственно управляет реле последовательно с нагрузкой (программное обеспечение по умолчанию выключает нагрузку при первом включении цепи). Эта функция полезна, когда нужно быстро отключить нагрузку; скажем, в состоянии перегрузки.

Поскольку я хотел, чтобы регулируемая нагрузка была портативной, чтобы я мог легко перемещать ее по лабораторному столу, я решил использовать питание от батареи 9 В.Линейный регулятор 78L05 (U1) преобразует напряжение батареи в 5 В, необходимые микроконтроллеру.

РИСУНОК 5. Принципиальная схема.


Соответствующая схема для моей последней схемы показана на рис. 5 . Я использовал три лампы накаливания, которые используются в автомобильных стоп-сигналах, и подключил их параллельно (подробнее о выборе ламп позже). Эти лампочки могут выдерживать большие токи и рассчитаны на напряжение около 12 В, хотя мне удалось без проблем управлять ими с напряжением до 20 В.

Силовой МОП-транзистор, который я выбрал для этой схемы (Q2), - это IRF540N, который имеет очень низкое сопротивление при включении (около 44 мОм), поэтому при включении он рассеивает мало энергии. IRF540N имеет пороговое напряжение затвора ниже 4 В, поэтому он может управляться напрямую микроконтроллером 5 В с помощью только последовательного резистора (R3) для ограничения входного тока и частоты фронтов. Понижающий резистор R5 обеспечивает отключение полевого МОП-транзистора по умолчанию.

Выход GP1 микроконтроллера управляет транзистором 2N2222 (Q1), который, в свою очередь, активирует катушку реле, подключенную к источнику питания 9 В.Он также включает светодиод, чтобы сообщить пользователю, что нагрузка подключена. Диод D2 защищает транзистор от индуктивного «обратного» напряжения.

Я использовал параллельно три разных конденсатора (C5, C6 и C7), чтобы уменьшить эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) в широком диапазоне частот. Низкое значение ESR важно в этом приложении для эффективной фильтрации нижних частот и для уменьшения рассеивания тепла в самих электролитических конденсаторах (что со временем может привести к сбоям).

RC-демпферная цепь, образованная R6 и C4, уменьшает скачки напряжения и шум, возникающие при включении и выключении полевого МОП-транзистора (см. Врезку , RC-демпфер).

RC демпфер

Распространенной проблемой при быстром переключении силового полевого МОП-транзистора является то, что это может привести к значительному шуму и звену при резком включении / выключении полевого МОП-транзистора. Это вызвано паразитной индуктивностью и емкостью в цепи, которая образует контур RLC-накопителя, который, по сути, реагирует на «ступенчатый» вход.Чтобы минимизировать результирующие скачки и колебания напряжения VDS (сток в источник), можно разместить демпфер RC на выводах стока и истока полевого МОП-транзистора.

На рис. A показан скачок переходного напряжения VDS I, измеренный с RC-демпфером, образованным R6 и C4, и без него. Хотя здесь еще есть место для оптимизации, вы можете видеть, что пик скачка напряжения значительно уменьшен, как и колебательное поведение. Демпферы RC защищают полевой МОП-транзистор от перенапряжения и уменьшают шум, который в противном случае мог бы возникнуть в чувствительных цепях, подключенных к этой нагрузке.

Для получения дополнительной информации см. Ссылку [2].

РИСУНОК A.


Выбор лампы накаливания

В этом проекте я повторно использовал автомобильные стоп-сигналы, которые у меня уже были в ящиках с запчастями. Однако для тех, у кого их еще нет под рукой, эти лампочки легко найти в любом магазине автомобильных запчастей. Лампочки для автомобильных применений физически малы (по сравнению с мощностью, с которой они могут работать), а также относительно недороги.Подойдут любые лампы мощностью 12 В, 20 Вт или 50 Вт. Выбор в основном зависит от максимального тока, который вам нужно потреблять для напряжений питания, которые вы планируете тестировать. Чем выше номинальная мощность лампочки, тем больший ток вы сможете потреблять в своей нагрузке.

Например, одна лампочка на 20 Вт на 12 В номинально потребляет около 20/12 = 1,67 А при 12 В. Эта схема позволяет вам потреблять на меньше, чем на тока, регулируя потенциометр, но не на больше, чем на тока. Вот почему я подключил три лампы параллельно, так как я хотел получить максимум 4А при 12 В (и у меня было довольно много неиспользуемых лампочек).Однако, если вам не нужно регулярно проверять источники питания с таким большим током, вам может понадобиться всего одна или две лампочки.

Вы также должны быть осторожны, чтобы не сжечь лампочки, подавая напряжение выше их номинального (в данном случае выше 12 В) в течение продолжительных периодов времени при одновременном потреблении максимального тока. Вы всегда можете подключить несколько лампочек последовательно, если это необходимо для вас, или использовать вместо них лампы на 24 В.

Предупреждение о безопасности: Лампы накаливания становятся очень горячими и могут вас обжечь! Убедитесь, что вы не прикасаетесь к лампочкам во время работы, и предусмотрите способ их закрытия, чтобы свести к минимуму риск случайного контакта.

Строительство

Поскольку это относительно простая схема, в которой используются только компоненты со сквозными отверстиями, я решил построить ее с использованием прототипной платы (также известной как перфокарта). На рис. 6 показан вид сверху собранной схемы перфорированной платы и выделены основные компоненты. Несмотря на то, что MOSFET, который я использовал, не рассеивает большую часть энергии (это делают лампочки), я снабдил его небольшим радиатором, так как он может немного нагреваться при потреблении больших токов (более 3 А).

РИСУНОК 6. Схема монтажной платы в сборе.


На рисунке 7 показана нижняя сторона платы. Обратите особое внимание на части схемы, где протекает потенциально высокий ток нагрузки (это часть схемы, представленная в нижней части , рис. 3, ).

РИСУНОК 7. Задняя сторона платы.


Убедитесь, что калибр провода достаточно толстый, чтобы пропускать ток по этим путям.Это также помогает укрепить (с помощью припоя) пути прохождения сильного тока, поскольку это снижает общее электрическое сопротивление. Также постарайтесь, чтобы эти соединения были как можно короче.

На рисунке 8 показан ранний прототип, каким он был до того, как я поместил схему в надлежащий корпус.

РИСУНОК 8. Ранний прототип.


Здесь вы можете увидеть многооборотный потенциометр и три лампы, подключенные к основной плате.

Рисунок 9 показывает схему внутри небольшого пластикового корпуса.Обратите внимание на батарею 9 В, установленную в левой нижней части коробки.

РИСУНОК 9. Схема внутри небольшого пластикового корпуса.


На рис. 10 показана лицевая панель конечного продукта и выделены основные элементы управления и индикаторы.

РИСУНОК 10. Передняя панель с элементами управления и индикаторами.


Программное обеспечение

PIC запускает программное обеспечение, разработанное с использованием компилятора ME Labs PICBASIC PRO ©.Полный код доступен для загрузки. Доступны как исходный код, так и скомпилированные файлы. Если у вас есть программатор PIC и вам не нужно вносить какие-либо изменения в код, вы можете просто запрограммировать PIC с помощью файла .hex без необходимости перекомпилировать код.

Блок-схема в Рисунок 11 показывает структуру программы. Он начинается с определения некоторых констант и выполнения инициализации на уровне блоков.

РИСУНОК 11. Блок-схема программы.


Внутренний АЦП подключен к входу GP4 и настроен на 10-битный режим. ШИМ инициализируется и также устанавливается в 10-битный режим, чтобы его разрешение было максимальным и соответствовало разрешению АЦП. Как отмечалось ранее, это разрешение важно для точного управления широким диапазоном токов нагрузки. К сожалению, в этом микроконтроллере есть компромисс между разрешением и частотой ШИМ (что не редкость).

Из-за этого компромисса - хотя я предпочел бы использовать частоту ШИМ выше 40 кГц, так как это упростило бы фильтрацию LC - в итоге я установил ее примерно на 8 кГц.Однако при используемых номиналах индуктивности и конденсатора эта скорость переключения достаточно высока для эффективной фильтрации.

В основной части программы мы входим в основной цикл, который начинается со считывания напряжения АЦП (подключенного к потенциометру). Для чтения АЦП я решил взять восемь отсчетов и отбросить краевые отсчеты, чтобы избежать проблем с шумом. Это делается путем сортировки восьми выборок и последующего усреднения только внутренних выборок (вы могли бы назвать это «усеченным средним»). Полученное (отфильтрованное) значение затем используется для регулировки рабочего цикла ШИМ пропорционально показанию напряжения потенциометра / АЦП.

Затем программа опрашивает вход тумблера, чтобы определить, был ли он нажат. Обратите внимание, что здесь выполняется код устранения неполадок, чтобы избежать нестабильности. Если обнаружено нажатие переключателя, релейный выход переключается и нагрузка включается (или выключается).

Результаты

С тремя включенными параллельно лампочкам, которые я использовал, я смог потреблять более 3 А при 3,3 В и к северу от 4 А при входном питании 5 В. Этого более чем достаточно для большинства моих применений. Как я объяснил в разделе «Выбор лампы накаливания», максимальный ток , который можно потреблять с этой регулируемой нагрузкой, определяется номинальной мощностью лампы и изменяется нелинейным образом с напряжением.

Для справки читателя я построил свой измеренный график зависимости максимального тока от входного напряжения на , рис. 12, .

РИСУНОК 12. Максимальный ток в зависимости от входного напряжения.


Я наложил линию тренда (используя Microsoft © Excel) и соответствующее уравнение, которое позволяет пользователю оценить максимальный ток для напряжений, отличных от тех, которые я измерил.

Обратите внимание, что эта кривая была бы другой, если бы использовались разные лампочки, и представляет только максимального тока, который нагрузка способна потреблять при каждом входном напряжении.Более низкие токи - от нуля до максимума - достигаются простой регулировкой потенциометра.

Выводы и будущие улучшения

Хотя меня вполне устраивает текущая реализация, и она уже оказалась очень полезной в моем хобби, в любом проекте всегда есть возможности для улучшения. Вот некоторые мысли относительно будущих улучшений, которые читатель может рассмотреть:

Привод затвора - Для работы с высокой мощностью сдвиг уровня привода затвора полевого МОП-транзистора на 9 В приведет к более высокому напряжению VGS, что приведет к снижению сопротивления и потенциально даже меньшей мощности, рассеиваемой на полевом МОП-транзисторе.Это следует учитывать, если требуются очень высокие токи нагрузки.

Частота ШИМ - Если в считывателе используется другой микроконтроллер или даже выделенная схема ШИМ, то вы можете увеличить частоту ШИМ до 40 кГц или выше. Это должно улучшить фильтрацию и / или позволить вам использовать меньшую катушку индуктивности для той же пульсации тока.

Ограничитель пускового тока - Одним из недостатков ламп накаливания является то, что их сопротивление на холоде намного ниже, чем при «нормальной» работе (как правило, часто упоминается коэффициент в 10 раз).Это низкое «холодное сопротивление» приводит к скачку тока (выбросу), когда вы впервые подключаете нагрузку к тестируемому источнику питания. Хотя для моих целей это не было серьезной проблемой, читатель должен знать об этом, поскольку он может (в некоторых случаях) срабатывать схемы защиты от перегрузки по току в тестируемых источниках питания.

Добавление небольшого последовательного резистора или даже более сложной схемы ограничения тока только при запуске может улучшить эту ситуацию. Например, вы можете добавить еще одно реле, управляемое тем же микроконтроллером, которое удерживает последовательный резистор в цепи в течение нескольких миллисекунд после активации нагрузки, а затем закорачивает их для работы в установившемся режиме.

РИСУНОК 13. Регулируемая нагрузка в действии.


Этот проект оказался полезным не только потому, что он оказался очень полезным на моем рабочем месте, но и потому, что он позволил мне спасти и повторно использовать некоторые из моих старых ламп накаливания. Мне действительно нравится видеть визуальную обратную связь, обеспечиваемую свечением света, когда ток проходит по цепи (см. , рис. 13, ).

Это в некотором роде уникальная функция, которую вы не получите с подходами, основанными на MOSFET; это похоже на сравнение старого доброго лампового усилителя с современным транзисторным усилителем.Надеюсь, тебе тоже понравится. NV


ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

ТОВАР ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИК
АКТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
U1 78L05 5V линейный регулятор Цифровой ключ LM78L05ACZFS-ND
U2 PIC12F683 Микроконтроллер Цифровой ключ PIC12F683-I / P-ND
2 квартал N-канальный силовой полевой МОП-транзистор Digi-Key IRF540NPBF-ND
1 квартал 2N2222 NPN транзистор Цифровой ключ PN2222AFS-ND
D2 1N4001 Диод Digi-Key 641-1310-1-ND
D1 Красный светодиод
РЕЗИСТОРЫ - 1 / 4W 5% аксиальная углеродная пленка
R1 10K
R2 4.7K
R3 220R
R4 3,3 К
R5 22K
R6 4.7R
КОНДЕНСАТОР
C1 0,1 мкФ / 100 В Керамика
C2 10 мкФ / 16 В электролитический
C3 0.1 мкФ / 100 В Керамика
C4 Пленка 4,7 нФ / 100 В
C5 470 мкФ / 50 В электролитический
C6 680 мкФ / 50 В электролитический
C7 0,1 мкФ / 100 В Керамика
РАЗНОЕ
L1 Индуктор с тороидальным сердечником 220 мкГн, 4 А или выше
РЕЛЕ Реле SPDT 10A Цифровой ключ 255-2065-ND
RV1 Многооборотный потенциометр 10K
Perf Board
Лампочки (см. Текст) Магазин автозапчастей

Список литературы

[1] Создание регулируемой постоянной токовой нагрузки.Пауло Оливейра.
http://paulorenato.com/index.php/electronics-diy/91-constant-current-load

[2] AN11160 Проектирование демпферов RC - NXP
www.nxp.com/documents/application_note/AN11160.pdf


Загрузки

Что в почтовом индексе?
Исходный код

Настоящая правда о домашних энергосберегающих устройствах

Бытовые энергосберегающие устройства - эффективны? Что на самом деле правда?

Бытовые энергосберегающие устройства низкого напряжения в последнее время привлекают большое внимание как потребителей, так и производителей.Обычно он используется в жилых домах для экономии энергии и уменьшения счетов за электроэнергию. Это небольшое устройство, которое следует подключать к любой розетке переменного тока в доме (в основном возле счетчика энергии). Более того, некоторые компании заявляют, что их энергосберегающие устройства экономят до 40% энергии.

Многие считают, что заявления компаний-производителей энергосберегающих устройств ложны. Почти все люди, покупающие энергосберегающие устройства, делают это, чтобы уменьшить свои счета за электроэнергию на .

Многие люди, которые использовали эти энергосберегающие устройства, сказали, что они могут снизить свои счета за электроэнергию с помощью этих устройств; однако снижение оказалось не таким значительным, как они ожидали.Более того, они не могли понять, произошло ли сокращение счетов за электроэнергию из-за энергосбережения или из-за их усилий по сокращению потребления электроэнергии. Было несколько серьезных дискуссий о подлинности устройства.

В этой заметке мы попытаемся найти настоящую правду об этих энергосберегающих устройствах, которые утверждают, что экономят до 40% энергии.

Принцип работы энергосбережения в соответствии с производством

Энергосберегающий прибор - это устройство, которое подключается к розетке.Очевидно, просто оставив устройство подключенным, вы сразу же снизите потребление энергии. Типичные претензии - это экономия от 25% до 40%.

Известно, что электричество, которое приходит в наши дома, носит нестабильный характер. В этом токе много колебаний, подъемов и падений, а также скачков / скачков. Этот нестабильный ток не может использоваться ни одной бытовой техникой. Более того, флуктуирующий ток расходует электрический ток в цепи, преобразуя электрическую энергию в тепловую.

Эта тепловая энергия не только выбрасывается в атмосферу, но и наносит вред приборам и электропроводке.

Бытовое устройство энергосбережения - Принципиальная схема

Энергосберегающее устройство накапливает электроэнергию внутри устройства с помощью системы конденсаторов и высвобождает его более плавно и без скачков. Системы также автоматически удаляют нагар из контура, что также способствует более плавному электрическому потоку. Это означает, что у нас будет меньше скачков мощности. Больше электричества, протекающего по цепи, можно использовать для питания приборов, чем раньше.

В основном утверждается, что энергосберегающие устройства работают по принципу защиты от перенапряжения технологии . Энергосберегающие устройства работают над выпрямлением этого нестабильного электрического тока, чтобы обеспечить плавный и постоянный выход. Колебания напряжения непредсказуемы и не поддаются контролю. Однако энергосберегающие устройства используют колебания тока для обеспечения полезной мощности, действуя как фильтр и позволяя только плавному току проходить через цепь. В энергосберегающих устройствах для этой цели используются конденсаторы.Когда в цепи возникает скачок тока, конденсатор энергосберегающего устройства накапливает избыточный ток и высвобождает его при резком падении. Таким образом, из устройства выходит только плавный выходной ток.

Кроме того, энергосберегающий режим также удаляет любой углерод из системы, что способствует более плавному потоку. Основное преимущество энергосберегающих устройств состоит не в том, что они обеспечивают резервную систему в периоды слабого тока , а в том, что они защищают бытовую технику. Известно, что резкое повышение мощности может вывести из строя электроприбор.Таким образом, функция энергосбережения не только защищает прибор, но и увеличивает его срок службы. Кроме того, они также снижают потребление энергии и, следовательно, счета за электричество.

Количество энергии, сэкономленной устройством экономии энергии, зависит от количества приборов в электрической цепи. Кроме того, системе требуется не менее недели, чтобы полностью адаптироваться к схеме, прежде чем она начнет демонстрировать максимальную производительность. Максимальная экономия напряжения будет видна в областях, где колебания тока самые высокие.

Обзор мошенничества с энергосберегающим устройством для дома

Коррекция коэффициента мощности для бытовых потребителей (домовладельцев) - это афера? В лучшем случае каждая единица стоит вложения. Коррекция коэффициента мощности имеет смысл для некоторых коммерческих / промышленных потребителей.

Многие компании продвигают и рекламируют, что их блок энергосбережения может снизить потребление электроэнергии в жилых домах за счет применения метода «активной коррекции коэффициента мощности» на линии питания.Концепция кажется довольно впечатляющей, поскольку концепция верна и принята с юридической точки зрения. Но на практике мы обнаружим, что это невозможно.

Чтобы подтвердить вышеприведенное утверждение, сначала нам нужно понять три термина:
  1. Тип электрической нагрузки дома,
  2. Базовая терминология мощности (кВт, кВА, кВАр).
  3. Методика тарифов на электроэнергию компании электроэнергетика для бытовых и промышленных потребителей.

В каждом доме существует два основных типа нагрузки: резистивная, например лампы накаливания, обогреватели и т. Д.а другой - емкостный или индуктивный, например, кондиционеры, холодильники, компьютеры и т. д.

Коэффициент мощности резистивной нагрузки, такой как тостер или обычная лампа накаливания, равен 1 (единице). Устройства с катушками или конденсаторами (например, насосы, вентиляторы и балласты люминесцентных ламп) - Реактивная нагрузка имеет коэффициент мощности меньше единицы. Когда коэффициент мощности меньше 1, ток и напряжение не в фазе. Это происходит из-за того, что энергия накапливается и высвобождается в индукторах (катушках двигателя) или конденсаторах в каждом цикле переменного тока (обычно 50 или 60 раз в секунду).

При работе с переменным (AC) питанием необходимо понимать три термина.

  1. Первый термин - киловатт (кВт) и представляет реальной мощности. Настоящая сила может выполнять работу. Счетчики коммунальных услуг на стороне дома измеряют это количество (реальную мощность), и энергетическая компания взимает за это плату.
  2. Второй член - это реактивная мощность, измеряемая в кВАр. В отличие от кВт не может выполнять работу. Бытовые потребители не платят за KVAR, и коммунальные счетчики на домах тоже не регистрируют его.
  3. Третий член - полная мощность, обозначаемая как кВА. Используя мультиметры, мы можем измерить ток и напряжение, а затем умножить показания и получить полную мощность в ВА.
Треугольник мощности

Коэффициент мощности = Активная мощность (Вт) / Полная мощность (ВА)

Следовательно, Реальная мощность (Вт) = Полная мощность × PF = Напряжение × Ампер × PF .

В идеале PF = 1 , или единица, для устройства определяет чистое и желаемое энергопотребление, в основном бытовое оборудование (рассеиваемая выходная мощность становится равной приложенной входной мощности).

В приведенной выше формуле мы видим, что если коэффициент мощности меньше 1, амперы (потребление тока) приборов увеличиваются, и наоборот.

При резистивной нагрузке переменного тока напряжение всегда совпадает по фазе с током и составляет идеальный коэффициент мощности, равный 1. Однако при индуктивных или емкостных нагрузках форма волны тока отстает от формы волны напряжения и не является тандемной. Это происходит из-за присущих этим устройствам свойств накапливать и выделять энергию с изменяющейся формой волны переменного тока, и это вызывает общую искаженную форму волны, снижающую чистый коэффициент мощности устройства.

Производители заявляют, что указанная выше проблема может быть решена путем установки хорошо рассчитанной цепи индуктивности / конденсатора и автоматического и соответствующего переключения для исправления этих колебаний. Блок энергосбережения предназначен именно для этой цели. Эта коррекция может очень приблизить уровень коэффициента мощности к единице, тем самым значительно улучшив кажущуюся мощность. Повышенная полная мощность означает меньшее потребление ТОКА всеми бытовыми приборами .

Пока все выглядит нормально, но какой толк от вышеуказанного исправления?

Счет за коммунальные услуги, который мы оплачиваем, никогда не основывается на кажущейся мощности (кВА), а основан на реальной мощности (кВт).Счет за коммунальные услуги, который мы оплачиваем, никогда не выставляется за кажущуюся мощность, а за реальную мощность.

За счет снижения текущего потребления не снижает счета за электроэнергию домашних потребителей.


Исследование энергосбережения при бытовой нагрузке

Давайте попробуем изучить на примере реактивно-резистивную электрическую нагрузку и характеристику всплеска напряжения.

1. Энергосбережение при реактивной нагрузке дома

Рассмотрим один пример для реактивной нагрузки. Холодильник с номинальной реальной мощностью 100 Вт при 220 В переменного тока имеет коэффициент мощности = 0.6. Таким образом, мощность = Вольт X Ампер X PF становится 100 = 220 × A × 0,6 Следовательно, A = 0,75 Ампера

Теперь предположим, что после установки энергосбережения, если коэффициент мощности доведен до примерно 0,9, результат, приведенный выше, теперь будет отображаться как: 100 = 220 × A × 0,9 и A = 0,5 Ампера

Во втором выражении мы ясно показываем, что снижение потребления тока холодильником, но что интересно, в обоих вышеупомянутых случаях Real Power остается той же , т.е. продолжает потреблять 100 Вт, и поэтому счет за коммунальные услуги остается прежним.Это просто доказывает, что, хотя коррекция коэффициента мощности, выполняемая устройством энергосбережения, может снизить силу тока приборов, она никогда не может снизить их энергопотребление и сумму счета , электрическую, .

Реактивная мощность не является проблемой для реактивной нагрузки бытовой техники, такой как переменный ток, заморозка, двигатель для ее работы. Это проблема для электроэнергетической компании, когда они взимают всего кВт. Если два потребителя используют одинаковое количество реальной энергии, но у одного коэффициент мощности равен 0.5, то этот покупатель также потребляет удвоенный ток. Этот повышенный ток требует, чтобы Энергетическая компания использовала более крупные трансформаторы, проводку и соответствующее оборудование.

Для возмещения этих затрат Энергокомпания взимает штраф с промышленных потребителей за их низкий коэффициент мощности и дает им преимущества, если они улучшают свой коэффициент мощности. С бытовых потребителей (домов) никогда не взимается дополнительная плата за их реактивную мощность.

2. Энергосбережение в резистивной нагрузке дома

Поскольку резистивная нагрузка не несет коэффициента мощности, нет никаких проблем с фильтрацией напряжения и тока, поэтому мощность = напряжение x ток.


3. В условиях скачков / колебаний напряжения в бытовой технике

Приведенное выше обсуждение просто доказывает, что пока напряжение и ток постоянны, потребляемая мощность также будет постоянной. Однако если из-за колебаний входное напряжение повысится, то, как объяснялось выше, ваши приборы будут вынуждены потреблять пропорциональное количество энергии. Это становится более очевидным, потому что ток, будучи функцией напряжения, также увеличивается пропорционально.Однако это повышение энергопотребления будет пренебрежимо малым; следующая простая математика докажет это.

Рассмотрим лампочку, потребляющую 100 Вт мощности при 220 вольт. Это просто означает, что при 240 вольт он потребляет около 109 ватт мощности. Рост составляет всего около 9%, и, поскольку такие колебания случаются довольно редко, это значение может быть уменьшено до менее 1%, что незначительно.

Таким образом, приведенное выше обсуждение убедительно доказывает, что энергосберегающие устройства никогда не могут работать, и эта концепция практически неосуществима.


Что происходит при установке энергосбережения?

На рисунке показан результат использования режима энергосбережения. Кондиционер (у которого есть большой двигатель компрессора) все еще потребляет реактивную мощность, но она питается от расположенного поблизости конденсатора (который находится в тех коробках «KVAR»). Если бы вы установили его на кондиционере и включили вместе с кондиционером, а также правильно рассчитали конденсатор, то на линии, идущей обратно к панели предохранителей, не было бы реактивной мощности.

Если провод между панелями предохранителей очень длинный и недостаточного размера, уменьшение тока приведет к тому, что он будет охлаждаться и иметь более высокое напряжение на кондиционере. Эта экономия за счет более прохладной проводки минимальна.

Что происходит, когда установлен энергосберегающий режим

Еще одна сложность заключается в том, что если вы установите блок «KVAR» на панели предохранителей, он ничего не сделает для тепловых потерь, кроме двух футов огромного провода между панелью предохранителей и счетчиком электроэнергии. . Многие блоки KVAR продаются как коробки, которые вы устанавливаете в одном месте.

Если ваш блок коэффициента мощности слишком велик, он будет обеспечивать реактивную мощность для чего-то еще, возможно, для вашего соседа.

Заключение

Устройства коррекции коэффициента мощности улучшают качество электроэнергии, но обычно не повышают энергоэффективность ( означает, что они не уменьшат ваш счет за электроэнергию ). Есть несколько причин, по которым их заявления об энергоэффективности могут быть преувеличены.

Во-первых, с бытовых потребителей взимается плата не за кВА в час, а за использование киловатт-часов .Это означает, что любая экономия энергии не приведет напрямую к снижению счета за коммунальные услуги бытового пользователя.

Во-вторых, единственный потенциал для реальной экономии энергии мог бы возникнуть, если бы продукт был помещен в цепь только при работающей реактивной нагрузке (например, двигатель) и отключался от цепи, когда двигатель не работал. Это непрактично, учитывая, что в типичном доме есть несколько двигателей, которые могут включиться в любое время (холодильник, кондиционер, вентилятор HVAC, пылесос и т. Д.).), но само устройство Power Saver предназначено для постоянного автономного подключения рядом с панелью выключателя в доме.

И уж точно не так, как производители рекомендуют их устанавливать, то есть постоянно подключая их к главной панели. Это приводит к увеличению емкостного коэффициента мощности, когда асинхронные двигатели выключены, и может создать некоторые реальные проблемы с вызывным напряжением.

KVAR должен иметь идеальный размер для балансировки индуктивных нагрузок. Поскольку наши двигатели периодически включаются и выключаются, и мы не используем кондиционер зимой, невозможно подобрать его надлежащего размера, если у нас нет чего-либо, чтобы контролировать линию и включать и выключать ее емкость (конденсаторы) по мере необходимости.

Добавление конденсатора может повысить линейное напряжение до опасного уровня, поскольку он взаимодействует с входящими линиями электропередачи. Добавление конденсатора в линию с гармоническими частотами (создаваемыми некоторым электронным оборудованием) может привести к нежелательному резонансу и высоким токам.

Для коммерческих объектов коррекция коэффициента мощности редко бывает рентабельной, основанной только на экономии энергии. Основная часть экономии, которую может предложить коррекция коэффициента мощности, заключается в отказе от платы за коммунальные услуги при низком коэффициенте мощности .

Экономия энергии обычно ниже 1% и всегда ниже 3% нагрузки, причем больший процент имеет место, когда двигатели составляют значительную часть общей нагрузки объекта. Сама по себе экономия энергии не делает установку рентабельной.

Электроэнергия и энергия | Физика II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Рассчитайте мощность, рассеиваемую резистором, и мощность, подаваемую источником питания.
  • Рассчитайте стоимость электроэнергии при различных обстоятельствах.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. Зная, что мощность - это коэффициент использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии ? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт.(См. Рис. 1 (а).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Рис. 1. (a) Какая из этих лампочек, лампа мощностью 25 Вт (вверху слева) или лампа мощностью 60 Вт (вверху справа), имеет более высокое сопротивление? Что потребляет больше тока? Что потребляет больше всего энергии? Можно ли по цвету сказать, что нить накаливания мощностью 25 Вт круче? Является ли более яркая лампочка другого цвета, и если да, то почему? (кредиты: Dickbauch, Wikimedia Commons; Грег Вестфол, Flickr) (b) Этот компактный люминесцентный светильник (CFL) излучает такую ​​же интенсивность света, как и лампа мощностью 60 Вт, но с входной мощностью от 1/4 до 1/10.(кредит: dbgg1979, Flickr)

Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q - это перемещенный заряд, а V, - напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность - это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность равна

.

[латекс] P = \ frac {PE} {t} = \ frac {qV} {t} \\ [/ latex].

Учитывая, что ток равен I = q / t (обратите внимание, что Δ t = t здесь), выражение для мощности принимает вид

P = IV

Электрическая мощность ( P ) - это просто произведение тока на напряжение.Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность выражается в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A ⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы схема могла выдавать максимальную мощность P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. {2} R \\ [/ latex].

Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.) Из трех различных выражений для электрической мощности можно получить различное понимание. Например, P = V 2 / R означает, что чем меньше сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше вырабатываемая мощность.Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат P = В 2 / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампочки мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет около 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Пример 1. Расчет рассеиваемой мощности и тока: горячая и холодная мощность

(a) Рассмотрим примеры, приведенные в Законе Ома: сопротивление и простые цепи и сопротивление и удельное сопротивление.Затем найдите мощность, рассеиваемую фарой автомобиля в этих примерах, как в горячую, так и в холодную погоду. б) Какой ток он потребляет в холодном состоянии?

Стратегия для (а)

Для горячей фары нам известны напряжение и ток, поэтому мы можем использовать P = IV , чтобы найти мощность. Для холодной фары нам известны напряжение и сопротивление, поэтому мы можем использовать P = V 2 / R , чтобы найти мощность.

Решение для (a)

Вводя известные значения тока и напряжения для горячей фары, получаем

P = IV = (2.{2}} {0,350 \ text {} \ Omega} = 411 \ text {W} \\ [/ latex].

Обсуждение для (а)

30 Вт, рассеиваемые горячей фарой, являются типичными. Но 411 Вт в холодную погоду на удивление выше. Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.

Стратегия и решение для (b)

Ток при холодной лампочке можно найти несколькими способами. Переставляем одно из уравнений мощности, P = I 2 R , и вводим известные значения, получая

[латекс] I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} = \ sqrt {\ frac {411 \ text {W}} {{0.350} \ text {} \ Omega}} = 34,3 \ text {A} \\ [/ latex].

Обсуждение для (б)

Холодный ток значительно выше, чем установившееся значение 2,50 А, но ток будет быстро снижаться до этого значения по мере увеличения температуры лампы. Большинство предохранителей и автоматических выключателей (используемых для ограничения тока в цепи) спроектированы так, чтобы выдерживать очень высокие токи на короткое время при включении устройства. В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует использования специальных плавких предохранителей с замедленным срабатыванием.

Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию. Поскольку P = E / t , мы видим, что

E = Pt

- это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение временного интервала t . Например, чем больше горит лампочек, тем больше используется P ; чем дольше они работают, тем больше т .Единицей измерения энергии в счетах за электроэнергию является киловатт-час (кВт ч), что соответствует соотношению E = Pt . Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если у вас есть некоторое представление об их потребляемой мощности в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости киловатт-часа для вашей электросети. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, можно преобразовать в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт ⋅ ч = 3.6 × 10 6 Дж.

Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снизит стоимость, но и снизит воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения - один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии в доме расходуется на освещение, в то время как в коммерческих учреждениях эта цифра приближается к 40%.Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза эффективнее ламп накаливания - это верно как для длинных ламп, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. Рис. 1 (b).) Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить на КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они подключены к стандартному привинчиваемому основанию, которое подходит для стандартных розеток лампы накаливания. (В последние годы были решены исходные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными вложениями в КЛЛ.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные фонари (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.

Установление соединений: энергия, мощность и время

Отношение E = Pt может оказаться полезным во многих различных контекстах.Энергия, которую ваше тело использует во время упражнений, зависит, например, от уровня мощности и продолжительности вашей активности. Степень нагрева источника питания зависит от уровня мощности и времени ее применения. Даже доза облучения рентгеновского изображения зависит от мощности и времени воздействия.

Пример 2. Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)

Если стоимость электроэнергии в вашем районе составляет 12 центов за кВтч, какова общая стоимость (капитальные плюс эксплуатация) использования лампы накаливания мощностью 60 Вт в течение 1000 часов (срок службы этой лампы), если стоимость лампы составляет 25 центов? (б) Если мы заменим эту лампочку компактной люминесцентной лампой, которая дает такой же световой поток, но составляет четверть мощности и стоит 1 доллар.50, но длится в 10 раз дольше (10 000 часов), какова будет общая стоимость?

Стратегия

Чтобы найти эксплуатационные расходы, мы сначала находим используемую энергию в киловатт-часах, а затем умножаем ее на стоимость киловатт-часа.

Решение для (a)

Энергия, используемая в киловатт-часах, определяется путем ввода мощности и времени в выражение для энергии:

E = Pt = (60 Вт) (1000 ч) = 60,000 Вт ч

В киловатт-часах это

E = 60.0 кВт ⋅ ч.

Сейчас стоимость электроэнергии

Стоимость

= (60,0 кВт ч) (0,12 долл. США / кВт час) = 7,20 долл. США.

Общая стоимость составит 7,20 доллара за 1000 часов (около полугода при 5 часах в день).

Решение для (b)

Поскольку CFL использует только 15 Вт, а не 60 Вт, стоимость электроэнергии составит 7,20 доллара США / 4 = 1,80 доллара США. КЛЛ прослужит в 10 раз дольше, чем лампа накаливания, так что инвестиционные затраты составят 1/10 стоимости лампы за этот период использования, или 0.1 (1,50 доллара США) = 0,15 доллара США. Таким образом, общая стоимость 1000 часов составит 1,95 доллара США.

Обсуждение

Следовательно, использование КЛЛ намного дешевле, даже несмотря на то, что первоначальные вложения выше. Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывается.

Выполнение подключений: эксперимент на вынос - инвентаризация использования электроэнергии

1) Составьте список номинальной мощности для ряда приборов в вашем доме или комнате.Объясните, почему что-то вроде тостера имеет более высокий рейтинг, чем цифровые часы. Оцените энергию, потребляемую этими приборами в среднем за день (оценивая время их использования). Некоторые приборы могут указывать только рабочий ток. Если бытовое напряжение составляет 120 В, тогда используйте P = IV . 2) Проверьте общую мощность, используемую в туалетах на этаже или в здании вашей школы. (Возможно, вам придется предположить, что используемые длинные люминесцентные лампы рассчитаны на 32 Вт.) Предположим, что здание было закрыто все выходные, и что эти огни были оставлены включенными с 6 часов вечера.{2} R \\ [/ латекс].

  • Энергия, используемая устройством с мощностью P за время t , составляет E = Pt .

Концептуальные вопросы

1. Почему лампы накаливания тускнеют в конце жизни, особенно незадолго до того, как их нити оборвутся?

Мощность, рассеиваемая на резисторе, равна P = V 2 / R , что означает, что мощность уменьшается при увеличении сопротивления. Однако эта мощность также определяется соотношением P = I 2 R , что означает, что мощность увеличивается при увеличении сопротивления.Объясните, почему здесь нет противоречия.

Задачи и упражнения

1. Какова мощность разряда молнии 1,00 × 10 2 МВ при токе 2,00 × 10 4 A ?

2. Какая мощность подается на стартер большого грузовика, который потребляет 250 А тока от аккумуляторной батареи 24,0 В?

3. Заряд в 4,00 Кл проходит через солнечные элементы карманного калькулятора за 4,00 часа. Какова выходная мощность, если выходное напряжение вычислителя равно 3.00 В? (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Полоса солнечных элементов прямо над клавишами этого калькулятора преобразует свет в электричество для удовлетворения своих потребностей в энергии. (Источник: Evan-Amos, Wikimedia Commons)

4. Сколько ватт проходит через него фонарик с 6,00 × 10 2 за 0,500 ч использования, если его напряжение составляет 3,00 В?

5. Найдите мощность, рассеиваемую в каждом из этих удлинителей: (a) удлинительный шнур с сопротивлением 0,0600 Ом, через который 5.00 А течет; (б) более дешевый шнур с более тонким проводом и сопротивлением 0,300 Ом.

6. Убедитесь, что единицами измерения вольт-ампер являются ватты, как следует из уравнения P = IV .

7. Покажите, что единицы 1V 2 / Ω = 1W, как следует из уравнения P = V 2 / R .

8. Покажите, что единицы 1 A 2 Ω = 1 Вт, как следует из уравнения P = I 2 R .

9. Проверьте эквивалент единиц энергии: 1 кВт ч = 3,60 × 10 6 Дж.

10. Электроны в рентгеновской трубке ускоряются до 1,00 × 10 2 кВ и направляются к цели для получения рентгеновских лучей. Вычислите мощность электронного луча в этой трубке, если она имеет ток 15,0 мА.

11. Электрический водонагреватель потребляет 5,00 кВт за 2,00 часа в сутки. Какова стоимость его эксплуатации в течение одного года, если электроэнергия стоит 12,0 центов / кВт · ч? См. Рисунок 3.

Рисунок 3. Водонагреватель электрический по запросу. Тепло в воду подается только при необходимости. (кредит: aviddavid, Flickr)

12. Сколько электроэнергии необходимо для тостера с тостером мощностью 1200 Вт (время приготовления = 1 минута)? Сколько это стоит при 9,0 цента / кВт · ч?

13. Какова будет максимальная стоимость КЛЛ, если общая стоимость (капиталовложения плюс эксплуатация) будет одинаковой как для КЛЛ, так и для ламп накаливания мощностью 60 Вт? Предположим, что стоимость лампы накаливания составляет 25 центов, а электричество стоит 10 центов / кВтч.Рассчитайте стоимость 1000 часов, как в примере с КЛЛ по рентабельности.

14. Некоторые модели старых автомобилей имеют электрическую систему напряжением 6,00 В. а) Каково сопротивление горячему свету у фары мощностью 30,0 Вт в такой машине? б) Какой ток течет через него?

15. Щелочные батареи имеют то преимущество, что они выдают постоянное напряжение почти до конца своего срока службы. Как долго щелочная батарея с номиналом 1,00 А · ч и 1,58 В будет поддерживать горение лампы фонарика мощностью 1,00 Вт?

16.Прижигатель, используемый для остановки кровотечения в хирургии, выдает 2,00 мА при 15,0 кВ. а) Какова его выходная мощность? б) Какое сопротивление пути?

17. В среднем телевизор работает 6 часов в день. Оцените ежегодные затраты на электроэнергию для работы 100 миллионов телевизоров, предполагая, что их потребляемая мощность составляет в среднем 150 Вт, а стоимость электроэнергии составляет в среднем 12,0 центов / кВт · ч.

18. Старая лампочка потребляет всего 50,0 Вт, а не 60,0 Вт из-за истончения ее нити за счет испарения.Во сколько раз уменьшается его диаметр при условии равномерного утонения по длине? Не обращайте внимания на любые эффекты, вызванные перепадами температур.

Медная проволока калибра 19. 00 имеет диаметр 9,266 мм. Вычислите потери мощности в километре такого провода, когда он пропускает 1,00 × 10 2 A.

Холодные испарители пропускают ток через воду, испаряя ее при небольшом повышении температуры. Одно такое домашнее устройство рассчитано на 3,50 А и использует 120 В переменного тока с эффективностью 95,0%.а) Какова скорость испарения в граммах в минуту? (b) Сколько воды нужно налить в испаритель за 8 часов работы в ночное время? (См. Рисунок 4.)

Рис. 4. Этот холодный испаритель пропускает ток непосредственно через воду, испаряя ее напрямую с относительно небольшим повышением температуры.

21. Integrated Concepts (a) Какая энергия рассеивается разрядом молнии с током 20 000 А, напряжением 1,00 × 10 2 МВ и длиной 1.00 мс? (б) Какую массу древесного сока можно было бы поднять с 18ºC до точки кипения, а затем испарить за счет этой энергии, если предположить, что сок имеет те же тепловые характеристики, что и вода?

22. Integrated Concepts Какой ток должен вырабатывать подогреватель бутылочек на 12,0 В, чтобы нагреть 75,0 г стекла, 250 г детской смеси и 3,00 × 10 2 алюминия от 20 ° C до 90º за 5,00 мин?

23. Integrated Concepts Сколько времени требуется хирургическому прижигателю, чтобы поднять температуру на 1.00 г ткани от 37º до 100, а затем закипятите 0,500 г воды, если она выдает 2,00 мА при 15,0 кВ? Не обращайте внимания на передачу тепла в окружающую среду.

24. Integrated Concepts Гидроэлектрические генераторы (см. Рисунок 5) на плотине Гувера вырабатывают максимальный ток 8,00 × 10 3 А при 250 кВ. а) Какова выходная мощность? (b) Вода, питающая генераторы, входит и покидает систему с низкой скоростью (таким образом, ее кинетическая энергия не изменяется), но теряет 160 м в высоте.Сколько кубических метров в секунду необходимо при КПД 85,0%?

Рисунок 5. Гидроэлектрические генераторы на плотине Гувера. (кредит: Джон Салливан)

25. Integrated Concepts (a) Исходя из 95,0% эффективности преобразования электроэнергии двигателем, какой ток должны обеспечивать аккумуляторные батареи на 12,0 В 750-килограммового электромобиля: отдых до 25,0 м / с за 1,00 мин? (b) Подняться на холм высотой 2,00 × 10 2 м за 2,00 мин при постоянной 25.Скорость 0 м / с при приложении силы 5,00 × 10 2 Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? (c) Двигаться с постоянной скоростью 25,0 м / с, прилагая силу 5,00 × 10 2 Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? См. Рисунок 6.

Рис. 6. Электромобиль REVAi заряжается на одной из улиц Лондона. (кредит: Фрэнк Хебберт)

26. Integrated Concepts Пригородный легкорельсовый поезд потребляет 630 А постоянного тока напряжением 650 В при ускорении.а) Какова его мощность в киловаттах? (b) Сколько времени нужно, чтобы достичь скорости 20,0 м / с, начиная с состояния покоя, если его загруженная масса составляет 5,30 × 10 4 кг, предполагая эффективность 95,0% и постоянную мощность? (c) Найдите его среднее ускорение. (г) Обсудите, как ускорение, которое вы обнаружили для легкорельсового поезда, сравнивается с тем, что может быть типичным для автомобиля.

27. Integrated Concepts (a) Линия электропередачи из алюминия имеет сопротивление 0,0580 Ом / км. Какова его масса на километр? б) Какова масса на километр медной линии с таким же сопротивлением? Более низкое сопротивление сократит время нагрева.Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

28. Integrated Concepts (a) Погружной нагреватель, использующий 120 В, может повысить температуру 1,00 × 10 2 -граммовых алюминиевых стаканов, содержащих 350 г воды, с 20 ° C до 95 ° C за 2,00 мин. Найдите его сопротивление, предполагая, что оно постоянно в процессе. (b) Более низкое сопротивление сократит время нагрева. Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

29. Integrated Concepts (a) Какова стоимость нагрева гидромассажной ванны, содержащей 1500 кг воды, от 10 ° C до 40 ° C, исходя из эффективности 75,0% с учетом передачи тепла в окружающую среду? Стоимость электроэнергии 9 центов / кВт kWч. (b) Какой ток потреблял электрический нагреватель переменного тока 220 В, если на это потребовалось 4 часа?

30 . Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 2 МВт мощности при 480 В? (b) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если они имеют коэффициент 1.00 - сопротивление Ом? (c) Что неразумного в этом результате? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

31. Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 2 МВт мощности при 10,0 кВ? (b) Найдите сопротивление 1,00 км провода, которое вызовет потерю мощности 0,0100%. (c) Каков диаметр медного провода длиной 1,00 км, имеющего такое сопротивление? (г) Что необоснованного в этих результатах? (e) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

32.Создайте свою задачу Рассмотрим электрический погружной нагреватель, используемый для нагрева чашки воды для приготовления чая. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете необходимое сопротивление нагревателя, чтобы он увеличивал температуру воды и чашки за разумный промежуток времени. Также рассчитайте стоимость электроэнергии, используемой в вашем технологическом процессе. Среди факторов, которые необходимо учитывать, - это используемое напряжение, задействованные массы и теплоемкость, тепловые потери и время, в течение которого происходит нагрев.Ваш инструктор может пожелать, чтобы вы рассмотрели тепловой предохранительный выключатель (возможно, биметаллический), который остановит процесс до того, как в погружном блоке будут достигнуты опасные температуры.

Глоссарий

электрическая мощность:
- скорость, с которой электрическая энергия подается источником или рассеивается устройством; это произведение тока на напряжение

Избранные решения проблем и упражнения

1. 2.00 × 10 12 Вт

5.{6} \ text {J} \\ [/ latex]

11.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *