Unitas.ru

Сантехника водопровод
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проверка тока с помощью контрольной лампы

Чаще всего в качестве контрольной используют лампу накаливания. Она светится за счет протекания электричества через вольфрамовую нить накаливания. Металл разогревается и светится при подаче номинального переменного напряжения 220 В. Если питание сильно превышено, то стеклянная колба взорвется или перегорит. Если напряжение мало, то нить накала не сможет разогреться — свечения не возникнет.

Согласно электрической схеме контрольная лампа подключается к фазному и нулевому проводу. Электричество протекает по замкнутой цепи через фазный, нулевой провод, нить накаливания источника света.

Схема протекания тока при проверке контрольной лампой

При обрыве одного из проводов свечения источника света не будет.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.

Явление электромагнитной индукции открыл Майкл Фарадей в ходе серии опытов.

Опыт раз. На одну непроводящую основу намотали две катушки таким образом, что витки одной катушки были расположены между витками второй. Витки первой катушки были замкнуты на гальванометр, а второй — подключены к источнику тока.

При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.

Опыт два. Первую катушку подключили к источнику тока, а вторую — к гальванометру. При этом вторая катушка перемещалась относительно первой. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.

Опыт три. Катушку замкнули на гальванометр, а магнит передвигали относительно катушки.

Опыт с катушкой и магнитом

Вот что показали эти опыты:

  1. Индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции.
  2. Направление тока различается при увеличении числа линий и при их уменьшении.
  3. Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока. При этом как само поле может изменяться, так и контур может перемещаться в неоднородном магнитном поле.

Почему возникает индукционный ток?

Ток в цепи может существовать, когда на свободные заряды действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура равна электродвижущей силе (ЭДС).

Значит, при изменении числа магнитных линий через поверхность, ограниченную контуром, в нем появляется ЭДС, которую называют ЭДС индукции.

Электрический ток и поток электронов

Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.

Читайте так же:
Наружный выключатель с лампочкой

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.

Ядро и электроны

Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.

У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.

Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т.д.).

Характеристики ламп накаливания.

Световой поток – это физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения.

Световая отдача – это отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

Люмен – это единица измерения светового потока, световая величина.

Принцип работы УПВЛ

Устройство плавного включения применимо для ламп накаливания, имеющих вольфрамовую нить. Кроме ряда бытовых ламп, в эту категорию включаются и галогенные светильники, которые используются в мощных прожекторах. Принцип действия устройства заключается в замедлении подачи напряжения на спираль накала в момент включения. Это даёт возможность плавного разогрева спирали, минуя скачкообразную фазу, которая длится сотые доли секунды. Как известно, именно в этот момент чаще всего происходит перегорание. Благодаря действию электронной схемы прибора ток подаётся с постепенным нарастанием, в течение от 1 до 3 сек.

Читайте так же:
Viko выключатель как подключить лампочку

Момент перегорания лампы накаливания

Вольфрамовая нить лампы накаливания при комнатной температуре имеет низкое сопротивление, что приводит к возникновению больших токов и перегоранию спирали во время включения

Самая долго горящая лампа в мире, занесённая в книгу рекордов Гиннеса, зафиксирована в городе Ливермор, штат Калифорния. С 1901 г. и по сегодняшний день эта «столетняя лампа», как её окрестили, непрерывно освещает пожарную часть. Причём за все эти годы выключалась она всего несколько раз на непродолжительное время. Современные исследователи часто приводят её в качестве подтверждения теории «планируемого устаревания».

«Столетняя лампа»

«Столетняя лампа» была изготовлена ручным способом и имеет углеродную спираль

Устройство плавного включения имеет небольшие габариты и вес. И благодаря этому его можно устанавливать:

  • в защитном колпаке люстры в месте выхода проводов;
  • в подрозетнике выключателя;
  • в распределительной коробке;
  • в пространстве над подвесным или натяжным потолком.

Устройство плавного включения лампы

Размеры устройства позволяют осуществлять установку даже в полости подрозетника

Место установки выбирается исходя из доступности и удобства монтажа. Лучшим вариантом считается тот, в котором прибор будет иметь хорошую естественную вентиляцию. Схема подключение проста — устройство врезается в разрыв одного из проводников (фазы или нуля) питающего кабеля.

Установка УПВЛ

Устройство плавного включения врезается в разрыв одного из проводов, которые подводятся к светильнику

Если для освещения используются лампы накаливания с рабочим напряжением в 12 В, УПВЛ устанавливается перед понижающим трансформатором. При таком соединении защита от неблагоприятных сетевых перепадов распространяется и на трансформатор, что тоже актуально.

Одним из побочных положительных эффектов плавного зажигания осветительных приборов является смягчение резкого ослепительного света в момент включения. Это оберегает человеческие глаза от излишних перегрузок, особенно когда свет включается в полной темноте.

Прибор УПВЛ не применяется для люминесцентных и светодиодных светильников, так как они работают на других конструктивных принципах.

Для расчёта мощности УПВЛ подсчитывают суммарную мощность потребителей. Практически это выражается в складывании номинальных показателей мощности всех ламп, к которым будет подключаться устройство. Чтобы прибор работал не на пределе своих возможностей, к суммарной мощности прибавляют 20%. К примеру, если в схему предполагается включение 5 ламп по 100 Вт, то их общая потребительская мощность составит 500 Вт. К этому числу добавляют 20% — 100 Вт и получают искомое значение мощности УПВЛ — 600 Вт.

Читайте так же:
Проблема светодиодных ламп с выключателями с подсветкой

Схема подключения УПВЛ

Устройство плавного включения может устанавливаться внутри распределительной коробки

В сети магазинов, торгующих электротоварами, продаются УПВЛ, производимые в заводских условиях. Среди них есть как отечественные, так и зарубежные модели. Названия могут различаться, но в принципе это пластиковый контейнер с размерами меньшими, чем спичечная коробка. Часто акцент в названии делается на защитную функцию прибора для галогенных ламп. Но прибор вполне применим и для обычных ламп накаливания. Другое возможное название устройства — фазовый регулятор. Обычно так называют более мощные УПВЛ с несколько изменённой системой управления. Цена такого устройства может меняться от 300 до 600 рублей в зависимости от номинальной мощности.

Устройство плавного включения лампы запрещено применять для плавного запуска двигателей электроинструментов и других бытовых приборов.

Тем же, кто владеет базовыми знаниями в радиоэлектронике, можно предложить самостоятельное изготовление УПВЛ. Вот несколько схем, с помощью которых можно продлить жизнь осветительной лампы во много раз.

Тиристорная схема

В тиристорной схеме используются простые и доступные детали. Основой служит тиристор VS1 и четыре диода VD1 — VD4, соединённые в выпрямительный мост. Кроме того, понадобится конденсатор C1 ёмкостью 10 мкФ и резисторы R1 (переменной ёмкости) и R2.

Тиристорная схема плавного включения лампы

В тиристорной схеме подача напряжения на лампу производится по прошествии времени, которое задаётся переменным сопротивлением R1

При подаче напряжения электрический ток проходит сквозь спираль лампы и выпрямляется в диодном мосте. После прохождения резистора начинается зарядка конденсатора. Достигая порога напряжения, тиристор открывается, и через него течёт ток лампы. В итоге происходит постепенный накал нити вольфрама. При помощи резистора переменной ёмкости R1 можно регулировать время «разгона» лампы.

Симисторная схема

Использование симистора VS1 в качестве силового ключа приводит к тому, что в схеме используется меньшее количество деталей.

Симисторная схема плавного включения лампы

Принцип работы симисторной схемы аналогичен тиристорной, но она содержит меньше деталей

Дроссельный элемент L1 служит для подавления помех при отмыкании силового ключа. По большому счёту его при необходимости можно исключить из схемы. Цепочка, задающая время, состоит из сопротивления R2 и конденсатора C1, питающихся через диод VD1. Сопротивление R1 снижает ток на электроде управления VS1. Принцип действия цепи подобен предыдущей — создаётся временная пауза на время заполнения ёмкости конденсатора, симистор открывается и через него протекает ток, питающий лампу EL1.

Читайте так же:
Почему мигает лампа выключатель выключен

Плавное включение лампы накаливания

Прибор на основе схемы симисторного регулятора с конденсатором переменной ёмкости имеет компактные размеры из-за небольшого количества деталей

Схема на специализированной микросхеме

В основе цепи лежит специализированная микросхема КР1182ПМ1(или DIP8 в импортном варианте), снабжённая двумя тиристорами и двумя системами их управления. Ёмкость C3 и сопротивление R2 регулируют продолжительность времени включения (выключения). Для разделения управляющей и силовой части служит симистор VS1, ток на управляющем электроде задаёт сопротивление R1. Наружные ёмкости C1 и C2 устанавливаются для регулировки работы тиристоров внутренней цепи микросхемы. Для защиты от помех применены резистор R4 и конденсатор C4.

Схема устройства плавного пуска лампы

УПВЛ на основе специализированной микросхемы не только плавно включает, но и выключает лампу с небольшой задержкой, ещё более увеличивая срок её службы

Во время подключения устройства к линии подачи напряжения на лампу контакты выключателя SA1 должны находиться в замкнутом положении. Конденсатор С3 набирает ёмкость при размыкании контактов SA1. Во время постепенного увеличения тока через сопротивление R1, управляющего силовым ключом на выходе ИМС, происходит плавный запуск симистора VS1 и лампы EL1, соединённой с ним последовательно.

Примечательно, что эта схема не только замедляет накал спирали во время включения, но и затормаживает её потухание. Лампа гаснет так же плавно, как и загорается. Длительность задержки устанавливается на стадии сборки прибора путём подбора ёмкости конденсатора C3. При желании можно увеличить задержку пуска лампы до 10 сек. Плавность отключения регулирует сопротивление R2.

Не следует путать устройство плавного включения лампы с диммером. УПВЛ — это автоматический регулятор, плавно повышающий ток на осветительном приборе в момент включения. Диммер — это прибор, при помощи которого осуществляется ручная настройка яркости освещения.

Характерным свойством УПВЛ и фазных регуляторов считается то, что прибор понижает выходное напряжение на лампу (с 230 до 200 В). Это дополнительно увеличивает её срок службы.

Видео: устройство плавного включения лампы на полевых транзисторах

Формулировка закона Джоуля-Ленца

Правило было обобщено и сформулировано на основе трудов двух физиков — британского и русского. Джоуль и Ленц свой закон вывели практически одновременно, но независимо друг от друга, поэтому он и был назван именами обоих ученых.

Формулировка закона хорошо иллюстрирует следующее: если на участок цепи пустить электричество, то провод начнет нагреваться. В бытовых условиях тепловое действие тока наблюдается в лампах накаливания и всех электроприборах. Если подключить устройство со спиралью на конце участка цепи в розетку, то она нагреется, и выделит тепло. Например, подключенный к электричеству сварочный аппарат начнет плавить электрод, электрический чайник или кипятильник нагреют воду, а настольная лампа наполнит комнату светом.

Читайте так же:
Ток протекающий через лампу накаливания

Кратко закон Джеймса Джоуля и Эмиля Ленца можно сформулировать так: количество выделяемой теплоты при нагревании полупроводника либо проводника прямо пропорционально определенному количеству времени, за которое происходит воздействие тока, плюс сопротивлению и квадрату рабочей силы электрического тока.

Закон Джоуля-Ленца

Достоинства и недостатки ламп накаливания

Лампы накаливания имеют как достоинства, так и недостатки. К основным минусам относится низкий коэффициент полезного действия. Для источников света под КПД подразумевается отношение интенсивности видимого светового потока к мощности, потребляемой для его производства. Его уровень не превышает 15% при температуре накала 3126°С. Но срок службы устройства при этом составляет всего несколько часов. При снижении нагрева эксплуатационный период повышается, но снижается КПД. При 2427°С коэффициент полезного действия составляет всего 5%, но светит такая лампочка на протяжении около 1000 часов. (Расчеты взяты для обычной грушевидной лампы накаливания мощностью 60 Вт). Это значит, что львиная доля энергии уходит в тепло (инфракрасное излучение), и только незначительная часть переходит в видимый для человеческого глаза спектр.

Еще имеются и такие недостатки у ламп накаливания:

  • светоотдача напрямую зависит от напряжения;
  • относительная пожароопасность – пространство вокруг колбы может нагреваться до +300°С;
  • неэкономичность;
  • хрупкость;
  • существует вероятность взрыва колбы;
  • незначительная величина срока службы лампы накаливания, особенно по сравнению с новейшими видами.

Но все эти недостатки перекрываются многочисленными достоинствами:

  • доступная цена;
  • компактность;
  • широкий диапазон мощности;
  • непрерывный светопоток с близкой к естественной светопередачей;
  • не мерцает на переменном токе;
  • не требуют дополнительных пускорегулирующих устройств и специальной утилизации;
  • не теряют яркости.

Благодаря этим достоинствам лампы накаливания остаются лидерами продаж в сегменте осветительных элементов.

Вместо заключения

К преимуществам ламп накаливания можно отнести и их «всепогодность». Был проведен интересный эксперимент, в котором включение осветительных элементов различных видов осуществлялось при экстремально низкой температуре — -150°С. И только обычна лампа накаливания выдержала и работала стабильно, обойдя галогеновую, светодиодную и люминесцентную.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector