Принципиальная схема подключения диммера и его работа

Общее понятие

Диммер (светорегулятор, симисторный, тиристорный регулятор), – устройство для плавной регулировки яркости источников света. Самые популярные изделия, используемые ламп накаливания, являются наиболее простыми по внутреннему устройству и принципу работы, достаточно доступные по цене, и надёжные при правильной эксплуатации.

Они выпускаются с типоразмерами под стандартную 68 мм монтажную коробку, и для их установки не требуется замена проводки – электрическая схема подключения диммера идентична цепи с обычным выключателем, с добавлением одного условия: диммер имеет маркировку клемм. Фазный сетевой провод подключается к входу L, а идущий к потребителю проводник — к выходу L-out.

Перед тем, как установить диммер, нужно выяснить с помощью индикатора, на каком проводе находится фаза. Во всех остальных аспектах, установка данного устройства ничем не отличается от монтажа выключателей и розеток.

Рисунок 1

Выгоды применения

Экономическая выгода от такого затемнения с помощью диммера (от «to dimm» – затемнять, английский глагол) обусловлена принципом его работы, который будет описан ниже, кардинально отличающегося от использовавшихся ранее реостатов, в которых падение напряжения достигалось за счёт регулируемого сопротивления, нагревающегося протекающими токами.

При этом тепловыделение было сопоставимо с мощностью подключённой нагрузки. Также диммер выигрывает в размерах, цене, и бесшумности работы, по сравнению с громоздкими и шумными автотрансформаторами, регулирующими освещение в профессиональных театральных, фото и киностудиях.

Благодаря плавному выходу на полную мощность, который происходит при повороте ручки диммера, лампы накаливания служат дольше из-за исключения холодного включения.

Принцип регулировки мощности

В отличии от автотрансформаторов и реостатов, которые меняют амплитуду синусоидальных колебаний,диммеры не регулируют напряжение, — они меняют скважность импульсов, то есть «обрезают» каждую полуволну в мере, соответствующей выставленному положению регулятора диммера.

К сожалению, в интернете объяснения работы диммера перегружены специфическими терминами, понимание которых требует тщательного изучения радиотехники. Проще будет один раз увидеть. Разберём работу данного прибора в режиме половинной мощности:

рисунок 2. работа диммера в половинной мощности

Здесь показан один период синусоидально амплитудного напряжения сети, которое колеблется в диапазоне -310 +310 В. Оранжевым цветом показано напряжение пилообразной формы на выходе диммера.

В течение первой четверти периода напряжения почти нет – значит, нет тока в электроосветительном приборе, соответственно, нет работы – нить накаливания не нагревается. Потом напряжение почти мгновенно возрастает до амплитудного значения – ток выполняет работу, потребляется мощность.

В отрицательной полуволне происходит симметричный процесс, — чтобы понять его правильно целиком и полностью, нужно понаблюдать за динамическим изменением скважности импульсов в зависимости от положения ручки регулятора.

Принцип действия диммера в аналогиях

Чтобы понять, почему так происходит, нужна простейшая принципиальная схема прототипа симисторного регулятора мощности.

Для аналогии будем считать, напряжение – это меняющийся напор воды в системе, симистор (полупроводниковый элемент) – это управляемый клапан, имеющий только два состояния – открытое и закрытое, конденсатор C – бачок с поплавком, резистор R – регулируемый вентиль, через который в данную емкость поступает вода.

рис.3 Симисторная схема управления мощности

Рассмотрим работу конструкции аналогично вышепоказанному графику – вентиль R открыт наполовину. Проходит время, равное четверти периода, уровень поднимается настолько, что поплавок надавливает на рычаг G и клапан открывается. Немного открутим краник – на наполнение емкости С уходит меньше времени, соответственно, клапан быстрее открывает поток.

Уменьшая наполнение сосуда С – уменьшаем количество получаемой воды на выходе из клапана.

Открыв на максимум – заполняем конденсатор C почти моментально, и получаем максимально возможный объём потока, прошедшего через симистор.

Такие же процессы происходят в отрицательной полуволне. Чем больше емкость конденсатора – тем дольше он заряжается, тем больше времени нужно на достижение порогового значения напряжения, чтобы симистор открылся. Подбирают такие номиналы конденсатора и резистора, чтобы была возможность регулировки момента открывания в течении всего полупериода.

Динистор в этой системе играет роль предохранительного клапана – чтобы напряжение на управляющем выводе симистора не влияло на зарядку конденсатора. Недостаток этой схемы виден невооруженным глазом – слишком резкое открывание – в случае с жидкостью это был бы гидроудар, а в электрическом эквиваленте – электромагнитные помехи.

Поэтому, реально работающие схемы диммеров усложняют, добавляя цепи из дополнительных резисторов и конденсаторов, которые сглаживают острые углы на графике изменения выходного напряжения.

Рис.4 Рабочая схема диммера с дополнительными сопротивлениями и конденсаторами

Данные схемы полностью работоспособны, и начинающий радиолюбитель может спаять диммер своими руками.

Параметры светорегулятора и подключаемые потребители

Из вышеописанного становится ясно, что данный прибор невозможно использовать для изменения напряжения питания бытовых приборов, кроме как подключить диммер для регулировки потребляемой мощности устройств, схожих с лампами накаливания – кипятильников, паяльников, электроплит, водонагревателей, – и больше нельзя ничего подключать, если это не предписано в паспорте от производителя.

Существует диммеры, способные регулировать мощность также люминесцентных ламп и светодиодных источников света, рассчитанных на работу с таким устройством. Светорегуляторы различаются по таким параметрам:

  • мощности подключаемой нагрузки;
  • способу управления (поворотные, кнопочные, сенсорные управляемые звуком, дистанционные, с помощью инфракрасных лучей, беспроводной домашней сети);
  • внутреннему устройству – симисторные, тиристорные (симистор – это симметричный тиристор), электронные.

Осуществляя подключение диммера очень важно соблюдать соответствие данного прибора подключаемой к нему нагрузке, мощность которой, не должна превышать половины от указанного в паспорте значения.

Данное утверждение не является официальным правилом, но оно обусловлено наблюдениями специалистов и отзывами пользователей, которые рекомендуют не нагружать сильно светорегулятор, для возможности долгой и безотказной службы устройства.

Характерные поломки – ремонт и профилактика

Худшая комбинация для устройства — это перегрузка по мощности в совокупности с всплесками сетевого напряжения, провоцирующими перегорание нити накаливания лампы и возникновение дуги.

Маловероятно, что такое диммер выдержит. Простые конструкции не имеют обратной связи с нагрузкой и не отключатся при превышении допустимых токов, протекающих через симисторный ключ.

Характерный признак вышедшего из строя симистора – прибор не реагирует на вращение ручки регулятора, а лампа накаливания неприятно мерцает или сияет в полную силу.

В этом случае полупроводниковые переходы симистора оказываются частично или полностью пробитыми, и данную радиодеталь приходится менять. Ввиду того, что она стоит намного дешевле нового светорегулятора, многие пользователи ремонтируют диммер своими руками.

Учитывая, что схема относительно простая, сделать ремонт будет не так уж трудно, имея элементарные навыки владения паяльником. Более дорогие диммеры не создают помех. Если данные приборы устанавливаются на все группы ламп накаливания, то во избежание выхода их из строя, всю сеть стоит защитить с помощью стабилизатора напряжения.

Похожие статьи

Поделитесь статьей с друзьями:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *