Пристрій захисту ламп розжарювання від пускових струмів

1 Пристрій захисту ламп розжарювання від пускових струмів, що містить стандартний мережний побутовий вимикач й обмежувальний резистор, який відрізняється тим, що в ланцюг обмежу Винахід відноситься до електротехніки зокрема, до комутації електричних ланцюгів з лампами розжарювання (ЛР) Відомо, що нитка розжарювання ЛР, що виробляється із вольфраму, у холодному стані знижує свій опір, приблизно, у десятьдванадцять разів у порівнянні з розігрітим станом (при включеній лампі) Цим обумовлені кидки струму в момент включення ламп В міру розігріву нитки и опір збільшується, а струм зменшується Процес носить експонентний характер з постійною часу 0,01 - 0,02с для ЛР малої і середньої потужності і більш 0,1с для ламп великої потужності Чим менше постійна часу, тим менше кратність пускового струму, що для ламп малої, середньої і великої потужності ВІДПОВІДНО дорівнює 2 - 5 і 7 -10 [1] Величина і тривалість пускових струмів, в основному, будуть залежати від потужності і конструкції ламп Пусковий струм приводить до термічного і динамічного руйнування нитки По цьому, найчастіше при пуску лампи виходять з ладу (перегоряють) У деяких випадках випадають з цоколя, а ІНОДІ вибухають, що небезпечно для навколишніх У результаті термін служби ламп розжарювання значно зменшується У тепершній час існує ряд пристроїв захисту (ПЗ) [2, 3, 4] ламп розжарювання від пускових струмів Найбільш близьким до запропонованого винаходу є ПЗ [4], вироблений із стандартного мережного (побутового) вимикача, обмежувального резистора, декількох елементів електроніки й електромеханічних реле До недоліків таких ПЗ можна віднести те, що вони мають електромеханічні реле і значну КІЛЬКІСТЬ елементів електроніки, що впливає на надійність, вартість і габаритні розміри при вального резистора послідовно і паралельно основному контакту вимикача включений допоміжний механічний керований контакт 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що в ланцюг обмежувального резистора послідовно з ним і паралельно основному контакту вимикача включений допоміжний керований магнітний контакт строю Повторне включення деяких пристроїв можливе тільки через 100 -120с В основі винаходу поставлена задача захисту ламп розжарювання від пускових струмів і підвищення надійності пристрою захисту Поставлена задача виконується удосконаленням пристрою [4], шляхом застосування ПЗ, що складається із вимикача, резистора для обмеження пускового струму і механічного керованого контакту (МехКК) Пристрій захисту виконаний дуже просто і складається (Фіг1, 2) з існуючих елементів [4] вимикача 1, його основного контакту Q1 і резистора 2 Додатково у вимикач вміщується допоміжний механічний керований контакт Q2, що є основною ВІДМІННІСТЮ від [4] На фіг 1 показана принципова електрична схема вимикача з МехКК і умовно показана кінематична схема керування контактами Q1 і Q2, а на фіг 2 конструкція вимикача МехКК з Q2, контакт Q1 не показаний На фіг 1 і 2 вимикач показаний у відключеному положенні МехКК Q2 складається з рухливого і нерухомого контактів і рухливого штока 3, що у кінематичній схемі керування є сполучною ланкою між рухливими контактами Q1 і Q2 Шток 3 шарнірне кріпиться до клавіші 4 з боку положення "Откл", а інший його кінець (вільний) стикається з рухливим контактом Q2 Пристрій працює таким чином (Фіг 1,2) Включення електричної лампи (EL) При натисканні клавіші 4 вимикача 1 у положення "ВКЛ" спочатку починає повертатися навколо своєї осі клавіша 4 і звільняє свою дію на шток 3, що до О 47920 цього часу утримував рухливу частину контакту Q2 у відкритому стані Під дією своїх пружинистих властивостей рухливий контакт Q2, звільнившись від дії зусилля шток 3, замикається з нерухомим контактом Q2 Відбулося замикання контакту Q2, що послідовно включений у ланцюг з резисторам 2 і EL Резистор R2 обмежує пусковий струм EL до 1,35Ін, тому що опір його прийнятий 0,7Rt [4] Де Rt-omp нитки розжарювання в гарячому стані, Ом Після закінчення часу 0,5 - 0,7с , замикається основний контакт Q1 Час замикання контактів Q1 і Q2 залежить від зазорів між їх рухливими і нерухомими контактами при відключеному стані, що прийняті 6 і 2 мм ВІДПОВІДНО Зазор між контактами Q1 стандартного вимикача постійний-бмм, а величиною зазору між контактами Q2 можна керувати (регулювати), шляхом зміни довжини штока 3 Це залежить від тривалості пускових струмів і, ВІДПОВІДНО, ВІД потужності EL У даному випадку зазор Q2 прийнятий 2мм , відповідає потужності ЛРЮОВт Часу 0,5 - 0,7с досить, щоб нитка розжарювання EL розігрілася до необхідної температури і, ВІДПОВІДНО, збільшився її опір, наближаючись до номінального значення в гарячому стані Контакт Q1 своїм замиканням шунтує Q2 і резистор 2 і, на попередньо розігріту нитку розжарювання EL, подається номінальна напруга мережі При цьому нитка розжарюється і лампа спалахує яскравим свгглом Для ока ці переходи, практично, непомітні Таким чином, відбулося включення ЛР з обмеженням пускового струму, що дає можливість збільшити термін служби ламп розжарювання, приблизно в 5-7 разів ВІДКЛЮЧЕННЯ EL відбувається в зворотному порядку При натисканні клавіші 4 вимикача 1 у положення "Откл" спочатку починає розмикатися контакт Ql,a потім після закінчення часу 0,1 - 0,2с розімкнеться контакт Q2, що шунтує Q1 Контакт Q1 цілком розімкнеться за час 0,5 - 0,7с Тому, між його контактами, практично, буде відсутня іскра, тому що основне навантаження на час 0,1 - 0,2с бере на себе контакт Q2, а через нього буде проходити струм, обмежений резистором 2, величиною менше номінального, приблизно, у 1,5 -1,8 рази В стільки ж разів зменшується іскра між контактами Q2 При включенні вимикача 1, також між його контактами виникає іскра, але вона буде набагато менше при наявності резистора 2 і МехКК Q2 Величина струму, що приходить через контакти Q2, буде менше пускового струму в 6 - 8 разів і складе 1,35Ін, ВІДПОВІДНО й іскра між контактами Q2 буде менше в стільки ж раз При цьому іскра на контакті Q1, практично, буде відсутня, тому що його шунтує контакт Q2 з обмежувальним резистором 2 Тому, термін служби контактів QI і Q2 збільшиться Таким чином, за рахунок збільшення терміну служби основних і допоміжних контактів QI і Q2, підвищується надійність роботи пристрою захисту в цілому і збільшується його термін служби Крім того, розширюючи область застосування механічного керованого контакту, можна з ним послідовно включати R-C ланцюжок, діод, конденсатор і резистор-дюд, для чого, треба в кожнім конкретному випадку виконати попередні розрахунки У даному випадку на прикладі резистора показана сама ідея застосування МехКК Пристрій має малу КІЛЬКІСТЬ деталей, що дозволяє вільно розмістити їх у корпусі стандартного мережного вимикача з його існуючими елементами Повторне включення вимикача не впливає на режим роботи його елементів, він може включаться багаторазово підряд без витримки часу, тому що досить частки секунди, щоб обмежувальний резистор був готовий до роботи Більш ефективним і надійним є застосування магнітного керованого контакту (МКК) замість МехКК Він включається з тими ж елементами і по тій же схемі, що і МехКК Надійність роботи пристрою підвищується за рахунок застосування в МКК герметичного контакту (геркона), у якого час спрацьовування дорівнює 10 3 с, а термін служби набагато більше, ніж у МехКК МКК простий у виготовленні і зручний при налагодженні МКК Q2 (Фіг 3, 4) складається з постійного магнггу 5 і геркона 6 Постійний магніт виготовлений з марганець - цинкових феритовых материалів із магнітною індукцією 0,02Тл малих розмірів у виді паралелепіпеда і вбудовується в клавішу 4 вимикача з боку "Откл" Таким чином, він переміщується разом із клавішею Геркон прийнятий з контактами, що розмикають, тобто при впливі на нього магнітного поля постійного магнггу його контакти розімкнуп, а при віддаленні постійного магнггу - замикаються У даному випадку геркон розташований на корпусі вимикача 1 під рухливою частиною клавіші "Откл" напроти постійного магнггу На фіг З показана принципова електрична схема вимикача з МКК і показана умовна кінематична схема керування контактами Q1 і Q2, а на фіг 4 - конструкція вимикача з МКК Q2, контакт Q1 не показаний Вимикач на фіг 3 і 4 показаний у відключеному положенні На наш погляд, при використанні МехКК і МКК самим істотної є те, ще конструкція вимикача може не мінятися при їхньому виробництві При впровадженні МехКК потрібно в корпусі вимикача просвердлити один отвір для рухливого штока 3 і установити два притискних контакти, а при МКК зміни в конструкції вимикача узагалі відсутні Конструктивне виконання МехКК і МКК може бути різними і можливі різні варіанти розташування в корпусі вимикача У даному випадку приведена сама ідея їхнього застосування Вартість ПЗ невелика, приблизно, більше на 9% вартості стандартного вимикача Передбачуваний економічний ефект від упровадження таких ПЗ, тільки на Україні, складає, приблизно, 225млн гривень в рік Це тільки за рахунок збільшення терміну служби ламп розжарювання Ефект може бути ще більше за рахунок збільшення терміну служби самого пристрою Застосування винаходу дозволяє істотно підвищити надійність експлуатації електричних мереж з освітлювальними приймачами Пристрій є простим у виготовленні, зручним в експлуатації, надійним й ощадливим - це - дозволяє його рекомендувати для застосування в електричних мере 47920 жах не тільки з лампами розжарювання, а і з газорозрядними лампами, застосовуваних у побуті, промисловості і так далі Література 1 А К Шыдловский, Б П Борисов, ГЯ-Вагнн, Э Г Куренный, И Г Крахмалив Электромагнитная совместимость электроприемников промышленных предприятий Киев, Наукова думка, 6 1992,235с,ил - В Першиков Чтобы лампа стала "вечной" Ж Радио, №2, 1986г З И Н Сидоров Самодельные электронные устройства для дома Справочник домашнего мастера -СПб/ Лениздат, 199 6-3 5 2с , ил 4 В Никиты Как продлить "жизнь" лампы накаливания'? Ж Радио, №4, 1988р (ПРОТОТИП) Ї 2 Фіг 2 47920 Вкл. 1 г Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71