Автоматы, экономящие электроэнергию

Различные автоматы включения и выключения потребителей тока, регуляторы яркости свечения лампы накаливания не только создают в быту определенные удобства эксплуатации нагревательных и других электроприборов и механизмов, но и позволяют экономить электроэнергию.

Ручной регулятор

Все большее распространение в быту получают тринисторные регуляторы тока, потребляемого электроприборами. Они позволяют в широких пределах регулировать яркость свечения лампы накаливания настольных или настенных светильников, люстр.

в ыпрямляется диодами VDl —VD4, включенными по мостовой схеме. На выходе выпрямителя получается пульсирующее напряжение u₂  период которого в 2 раза меньше сетевого напряжения. К выходу выпрямителя подключены соединенные последовательно тринистор VS1 и лампа накаливания (нагрузка) ЕМ. Если б тринистор был открыт все время, то через нагрузку протекал бы ток i ₁При этом яркость свечения лампы была бы максимальной. Для отрывания тринистора на его управляющий электрод Должно быть подано положительное напряжение определенного значения. В описываемом регуляторе это напряжение, открывающее тринистор, подается с цепочки R1C1. Время зарядки конденсатора С 1 зависит от его емкости и сопротивления резистора R1: чем больше емкость конденсатора н сопротивление резистора тем медленнее он заряжается, и наоборот. Поэтому, чтобы конденсатор З арядился до напряжения открывания тринистора u ₀  требуется различное время, зависящее от сопротивления резистора. А так как резистор R1 переменный, то, плавно изменяя его сопротивление, можно плавно регулировать, яркость свечения лампы накаливания EL1. Если вместо лампы в цепь тринистора включить, например, паяльник, то можно будет плавно регулировать, температуру его нагрева.

  соответствует наименьшему сопротивлению резистора R1, а график u_{c 2}  наибольшему. Из графиков i ₂ и i ₃ видно, что при большем сопротивлении этого резистора ток, текущий через нагрузку (заштрихованная площадь импульсов), меньше. В конце каждого импульса напряжения u ₂  тринистор обесточивается  и закрывается, а при каждом открывании конденсатор быстро разряжается через него. Однако изменение напряжения на конденсаторе, а значит и на управляющем электроде тринистора после его открывания, на работу тринистора не влияет. Все процессы, связанные с зарядкой конденсатора С 1 , открыванием тринистора и т. д., повторяются в пределах каждого импульса выпрямленного напряжения u ₂

Регулятор не требует какой-либо наладки или регулировки. Если все. д етали подобраны правильно и монтаж выполнен без ошибок, то он начинает работать сразу после включения питания, Однако не следует забывать, что в цепях регулятора действуют относительно высокие напряжения, на которые и должны быть рассчитаны используемые в нем детали. В частности, диоды VD1—VD4 выпрямителя должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 300В и прямой ток в зависимости, от параметров нагрузки.

Описанный регулятор рассчитан на нагрузку общей мощностью до 150Вт, поэтому прямой ток диодов должен быть порядка 1 А. Это значит, что кроме диодов КД202Р, указанных на схеме регулятора, в выпрямителе можно использовать диоды Д245А. Тринистор VS1 может быть серии КУ201 или КУ2Й2 с буквенными индексами М, Н, рассчитанный на допустимое прямое напряжение не менее 300 В. Для питания нагрузки мощностью до 3 кВт выпрямительный мост может быть серии В25 или ВЭО, а тринистор — Т50 или Т100).

Емкость конденсатора С1 может быть в пределах 1 ...20 мкФ, номинальное напряжение около 10... 15 В. Конденсатор может быть любого типа, н а- . пример бумажный или электролитический. В последнем случае плюсом он должен подключаться к резистору R2, как показано на схеме. Сопротивление резистора R1 зависит от емкости конденсатора С 1 . При емкости конденсатора 1 мкФ наибольшее сопротивление этого резистора должно быть около 20 кОм, при емкости 10 мкФ—примерно 2 кОм.

Конструкция регулятора произвольная. Важно лишь, чтобы он был удобным и безопасным при работе с ним. Обратим внимание только на две конструкции регулятора. Очень удачная конструкция регулятора получается в том случае, если в качестве корпуса регулятора использовать заводской корпус блока питания микрокалькулятора типа Электроника. Все детали можно разместить внутри этого корпуса, предусмотрев их электрическую изоляцию друг бт друга. Для этого можно использовать фторопластовую, пленку, например от старых конденсаторов постоянной емкости. С одной стороны корпуса имеется вилка для подключения в сетевую розетку. На противоположной стороне корпуса крепятся два гнезда для подключения к ним стандартной сете-

вой вилки, какими оснащены все настольные лампы, утюги и т. д. Й в удобном месте крепится переменный резистор. Таким образом, с внешней стороны регулятора имеется вилка, розетка (два гнезда) и ручка регулировки яркости. Подключая к регулятору любой электроприбор общей мощностью менее 150 Вт, получаем возможность менять его мощность. Например, таким образом можно подключить бра, настольную лампу, паяльник, фотоувеличитель и т. д. Особенно удобен такой регулятор для фотопечати, когда требуется изменение яркости лампочки фотоувеличителя.

Второй вид конструкции регулятора — это размещение всех деталей схемы в корпусе стандартного сетевого выключателя. В этом случае появляется возможность не только включить либо выключить свет, например в комнате, но и установить желаемую яркость свечения лампочки. Кстати, их может быть несколько. Но при этом все они включаются параллельно друг другу и общая мощность всех лампочек не должна превышать максимальную мощность, которую может обеспечить. регулятор при выбранном типе деталей — тринистор, диоды и т. д. Следует отметить, что эта максимальная мощность может быть существенно увеличена без изменения типа деталей, если тринистор и каждый диод разместить на радиаторах, имеющих площадь рассеивания примерно 10... ... 26 см ² каждый. В некоторых случаях это может оказаться приемлемым вариантом.

На. рис. 40 приведена схема варианта узла регулировки яркости свечения лампы накаливания. Он отличается от подобного узла описанного выше регулятора только тем, что вместо переменного резистора используется набор постоянных резисторов R3—R12. Принцип работы устройства в целом не меняется, но регулировка напряжения, подаваемого на управляющий электрод тринистора , становится ступенчатой (дискретной). При таком варианте регулировочного узла появляется возможность точной установки желаемой яркости свечения лампы накаливания . Для этого надо лишь установить переключатель SA1 в соответствующее положение. Для ряда случаев дискретный вариант регулятора может оказаться предпочтительнее.

Если в распоряжении не окажется галетного переключателя на нужное число положений, его можно заменить таким же числом кнопочных переключателей типа П2К, каждым из которых можно будет устанавливать заранее известную освещенность. Кроме того, постоянные резисторы R3—R12 можно заменить переменными. При этом появляется возможность точной установки каждой градации яркости свечения лампы накаливания .