На присадибних і садово-городніх ділянках, а також у сільській місцевості спостерігаються коливання мережевої напруги змінного струму в дуже широких межах. Іноді напруга знижується до 160 В і нижче, тобто на 30% менше номінального, і дуже часто напруга перевищує номінальну на 40%, досягаючи 250-280 В. Такі скачки напруги мережі негативно діють практично на всі електронні та електротехнічні вироби, і в першу чергу на лампи розжарювання, і можуть вивести з ладу ці пристрої. Знижена напруга негативно позначається на роботі таких побутових виробів, як холодильники, пральні машини, пилососи, термостати, РЕА і прилади. Підвищення напруги в принципі неприпустимо для багатьох РЕУ і побутової апаратури. Тому пристроїв, що регулює мережеве напруга, яка надходить на електро- і радіовиробів, приділяється велика увага. Ці пристрої, як правило, є досить простими в конструктивному виконанні, мають високу економічну ефективність при експлуатації і дають певний навик початківцям радіоаматорам при їх складанні та мойтаже.

До числа найбільш простих схемно-технічних рішень відноситься пристрій захисту ламп розжарювання з застосуванням у ньому самого простого стабілітрона тліючого розряду типу СГ. Воно призначене для застосування в апаратурі освітлення робочих місць радіоаматорських лабораторій, в побутових освітлювальних приладах, бра різних конструктивних виконань, люстрах і світильниках. У технічній літературі описані десятки різних пристроїв, що захищають електроосвітлювальні прилади від перенапруги мережі, але більшість з них не можуть бути реалізовані у конкретні вироби в основному з-за недостатньої інформації та незавершеності показаних схемно-технічних рішень, але в деяких випадках і через застосування гостродефіцитних ЕРЕ.

На принциповій електричній схемі (рис. 3.2) показано відоме в теорії пристрій з подвійним захистом ламп розжарювання, що використовуються в побутових освітлювальних приладах. Воно включає до свого складу вхідні ланцюга, пристрій захисту і ланцюга підключення ламп розжарювання.

Підключення пристрою до мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц здійснюється за допомогою електричного з'єднувача XI. Плавкий запобіжник F1 захищає пристрій від коротких замикань при неправильному монтажі і помилки при складанні.

Після замикання контактів перемикача S1 напруга мережі через замкнуті контакти /(/./ реле / ​​С / і

Рис. 3.2. Схема пристрою захисту ламп розжарювання з включенням стабілітрона тліючого розряду.

двухполюсник надходить поступово на нитки ламп розжарювання. Двухполюсник, що виконує роль захисного пристрою, зібраний на біполярному транзисторі VT1, Чотирьох випрямних діодах VDI—VD4, дільнику напруги і електролітичному конденсаторі С2, який виконує важливу роль в процесі поступового наростання напруги на холодній нитки лампи розжарювання. У процесі поступового відкриття транзистора 1 / 77 при зарядці конденсатора С2 струм колектора плавно наростає до значення, обмеженого опором резисторів R2 і R3. Ця обставина призводить до плавного зростання струму в навантаженні на лампах розжарювання HI і Н2.

При виключенні напруги мережі конденсатор С2 розряджається через резистор R3 і перехід база-емітер транзистора VT1. Струм навантаження плавно знижується до нуля.

Таким чином, при включенні холодна нитка лампи розжарювання отримує спочатку струм від нуля до максимального значення протягом приблизно 0,1 с. За цей період нитка лампи встигає нагрітися, зменшивши свою опір в кілька разів, а значить, і кидок струму за цей час стає безпечним для лампи розжарювання. Всі параметри елементів, що входять в пристрій, розраховуються на максимальну потужність навантаження таким чином, щоб падіння напруги на транзисторі До 77 і потужність розсіювання на ньому підтримувалися на оптимальному рівні при включеному стані ламп розжарювання.

При виготовленні пристрої врахована можливість виходу з ладу ламп розжарювання через появу в мережі змінного струму напруги, що перевищує номінальну на 30-40%. Вирішується ця проблема за допомогою пристрою релейного захисту, що включає до свого складу діод VD1, Електромагнітне реле К1 і стабілізатор DAI. При нормальному значенні напруги мережі величина випрямленої напруги на електролітичному конденсаторі С / пропорційна напрузі мережі і розрахована таким чином, що його недостатньо для запалювання стабілітрона. Струм в електричному ланцюзі VD1, /?/, Kl, DA1 у звичайних умовах експлуатації не дозволяє спрацювати реле / ​​(/.

Якщо напруга в мережі збільшується до значення, при якому запалюється стабілітрон DA1, струм через ланцюжок /? /, Kl, DA1 різко зростає і реле спрацьовує, розмикаючи свої контакти К1.1 і знімаючи напругу, небезпечне для ламп розжарювання. Реле буде знаходитися у включеному стані до тих пір, поки напруга мережі не повернеться до нормального значення 220 В. Підбором значення опору резистора R1 регулюється напруга запалювання стабілітрона та спрацювання реле / ​​(/.

При виготовленні даного пристрою використані наступні комплектуючі ЕРЕ широкого застосування: транзистор VT1 типу КТ826А; випрямні діоди VDI типу Д234Б, VD2—VD5 типу Д232А; конденсатори С / типу K50-3-500B-10 мкФ, С2 – K50-6-160B-1000 мкФ; резистори RI типу МЛТ-2-100 Ом, R2 – МЛТ-1-5, 6 кОм, R3 – МЛТ-0 ,5-820 Ом; стабілітрон DA1 типу СГ-1П; реле електромагнітне KI типу РЕЗ-9; запобіжник F1 типу ПМ-1-0, 25 А; лампи розжарювання HI і Н2 потужністю по 75 Вт кожна; електричний з'єднувач XI типу «вилка» з електричним кабелем.

Підключення ламп розжарювання проводиться в точках А і Б.

При регулюванні пристрою необхідно на вході його підключити автотрансформатор, що дозволяє збільшувати вхідна напруга до 250 В. Можуть бути застосовані і інші комплектуючі ЕРЕ, не погіршують якості роботи пристрою: замість діода типу Д234Б – будь-який інший діод, у якого випрямлений струм повинен бути не менше 50 мА, а допустимий зворотна напруга – не менше 450 В; конденсатор С / розраховується на робочу напругу також 450 В. Електромагнітне реле К1 має спрацьовувати при струмі до 10 мА, що і визначає його вибір. З числа наявних стабілітронів можна вибрати будь-який, але напруга на конденсаторі С / для його запалювання повинно бути в межах від 250 до 280 В. У табл. 3.2 наведені основні електричні параметри стабілітронів тліючого розряду, які можуть бути використані в даній схемі. У пристрої можна застосувати електромагнітне реле К1 типу РЕЗ-9 (паспорт РС4.523.626 або паспорт РС4.624.204, РСЗ.225.901-6).

Потужний транзистор VT1 повинен бути встановлений на радіатор охолодження з активною площею охолодження не менше 8 см2.

У процесі складання, монтажу і ремонту даного пристрою можна використовувати замість випрямного діода типу Д234Б діод типу Д238А, замість діодів типу Д232А – діоди типу Д237Б або діодні збірки.

Таблиця 3.2. Основні електричні параметри стабілітронів тліючого розряду

Тип стабілітрона

Напруга запалювання, В

Напруга стабілізації, В

Струм стабілізації, мА

Af/CTf В

min

max

СГ1П

180

143-155

5,0

30

3,5

СГ2П

150

104—112

5,0

30

2,5

СГ2С

105

70—81

5,0

20

2,5

сгзс

127

105—112

5,0

25

2,8

СГ4С

180

145—160

3,0

25

2,8

СГ5Б

180

141 — 157

5,0

10

4,0

спзп

175

143—155

5,0

30

3,5

СГ15П-2

150

104—112

5,0

30

3,0

СГ16П

150

80—86

5,0

30

3,0

СГ17П

1350

850—950

10,0

60

50,0

СГ18С

1500

950—1050

10,0

60

55,0

СГ19С

1650

1050—1150

10,0

60

72,0

СГ20Г

135

85—91

4,0

15

2,5

СГ201С

150

86—92

4,0

15

2,5

СГ202Б

135

81—86

1,5

5

4,5

СГ203К

150

79—86

1,0

10

2,0

СГ204К

220

160—168

1,0

15

4,0

СГ205Б

135

81—84

9,0

11

0,5

Технічна характеристика пристрою захисту ламп розжарювання з включенням стабілітрона тліючого розряду

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В …………………………………….. 220

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц …………………………………….. 50

Межі зміни напруги мережі живлення

змінного струму, В …………………………………….. 187-242

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц ……………………………………. 49-51

Межі регулювання напруги живлення

при спрацьовуванні захисту від перенапруги, В. .240-300 Потужність пристрою при максимальній

навантаженні, Вт ……………………………………….. ……… 210

Кількість одночасно включаються ламп

розжарювання потужністю по 100 Вт, шт …………………. 2

Час спрацювання захисту при підвищенні

напруги мережі, мс, не більше ………………………… 0,2

Час затримки включення ламп розжарювання після замикання контактів перемикача S /,

с, не менше ………………………………………. …… 0,1

Струм спрацювання реле К1, мА …………………….. 10-15

Час виключення ламп розжарювання, мс ………… 0,6

Ймовірність безвідмовної роботи, не менше ……… 0,92

Перешкодозахищеність пристрою при напруженості

зовнішнього електромагнітного поля, дБ ………… 60

Ккд,%, не менше …………………………………….. .. 85

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.