УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ОСВЕЩЕНИЕМ ОТ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ, ПИТАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

Устройство относится к электротехнике и может найти применение для местного, централизованного и дистанционного управления освещением в области жилищно-коммунального хозяйства, агропромышленного комплекса и машиностроения.
Известно устройство [1] выполненное в виде автомата двухступенчатой подачи напряжения питания на лампу накаливания. Этот автомат содержит тринистор, три диода, выключатель, три резистора, конденсатор, выводы для подключения источника питания переменного тока и лампу накаливания. Лампа накаливания соединена с одной стороны с одним из выводов для подключения сети переменного тока напряжением 220 вольт, а с другой стороны с общей точкой подключения катода тринистора, анода первого диода и первого резистора. Анод второго диода через второй резистор соединен с управляющим электродом тринистора. Катод второго диода связан через третий резистор с катодом третьего диода, анод которого соединен с анодом тринистора. Конденсатор одним выводом подключен к катоду второго диода, а вторым выводом к общей точке подключения катода тринистора, анода первого диода и первого резистора. Второй вывод для подключения сети переменного тока напряжением 220 вольт через выключатель соединен с общей точкой подключения анода тринистора, катода первого диода и анода третьего диода. При замыкании контактов выключателя лампа начинает светиться вполнакала, поскольку ток через нее протекает только во время первого полупериода напряжения источника питания. Во время вторых отрицательных полупериодов заряжается конденсатор, и как только напряжение на конденсаторе достигнет напряжения стабилизации второго диода, откроется тринистор, и лампа вспыхнет почти в полный накал.
Использование в данном автомате конденсатора и одного выключателя, через контакты которого пропускается весь силовой ток питания ламп накаливания и ток питания самого автомата, снижает его надежность. Имеется только один режим работы освещения - рабочий, когда лампы накаливания почти сразу загораются в полный накал.
Основной задачей предлагаемого решения является повышение надежности устройства. Другой задачей является расширение функциональных возможностей: получение двух режимов управления освещением - дежурного и рабочего.
Предлагаемое устройство управления освещением от ламп накаливания, питаемых переменным током, содержит два тринистора, два диода, два выключателя, три резистора, выводы для подключения источника питания и лампу накаливания или группу параллельно подключенных ламп. Лампа накаливания с одной стороны соединена с одним из выводов подключения источника питания, а с другой стороны с общей точкой подключения катода первого тринистора, анода первого диода и первого резистора. Анод второго диода соединен со вторым резистором, а катод с третьим резистором. Второй тринистор подключен параллельно первому тринистору и в обратном направлении. Катод второго тринистора соединен с анодом второго диода и с другим выводом для подключения источника питания. Второй вывод первого, второго и третьего резистора соединен соответственно с управляющим электродом первого, второго тринистора и катодом первого диода. Первый выключатель подключен между управляющим электродом первого тринистора и катодом первого диода, а второй выключатель - между управляющим электродом второго тринистора и катодом второго диода.
Кроме того, выключатели могут быть разнесены на расстояние, недоступное для управления одной рукой.
Кроме того, параллельно контактам выключателей могут быть подключены замыкающие контакты дистанционных переключателей или электромагнитных реле.
В предлагаемом устройстве заменен неуправляемый элемент (диод), пропускающий ток питания на лампы накаливания во время одного из двух полупериодов напряжения источника питания сразу же после включения выключателя, на активный управляемый элемент (тринистор) и дополнительно для управления его работой использован второй выключатель. Кроме того, устройство изменено так, что и первый тринистор, пропускающий ток, на лампы накаливая во время второго из двух полупериодов напряжения питания, управляется первым выключателем. Управление ведется включением одного из выключателей или последовательным включением двух выключателей. Минимальное время задержки включения двух выключателей определяется временем необходимым для последовательного перевода руки оператора от одного до другого выключателей, один из которых удален на некоторое расстояние от другого. При этом не имеет значения, какой из выключателей включается первым. Кроме всего, параллельно контактам выключателей подключены замыкающие контакты дистанционных переключателей, на обмотки которых для их дистанционного включения и выключения подаются маломощные импульсы управления от дополнительного низковольтного источника питания, или электромагнитных реле, на управляющие обмотки которых для их дистанционного включения постоянно подается питание от дополнительного низковольтного источника питания. Электромагнитные реле отключают снятием с обмоток напряжения питания.
На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема устройства управления освещением от ламп накаливания, питаемых переменным током; на фиг.2 - схема варианта устройства, в котором управление ведется дистанционно.
Устройство содержит лампы накаливания 1, тринисторы 2, диоды 3, выключатели 4, резисторы 5, клеммы 6 подключения источника питания переменного тока, обмотки 7 дистанционных переключателей или электромагнитных реле с замыкающими контактами 8, однополюсный многопозиционный переключатель 9 и низковольтный источник питания 10.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии, когда контакты обоих выключателей 4 разомкнуты, тринисторы 2 закрыты, ток через нити накала ламп 1 не течет, и лампы не горят. При замыкании контактов выключателя 4 (например, правого по схеме) лампы начинают светиться вполнакала, поскольку ток через них протекает только во время положительных полупериодов напряжения на нижней, по схеме, клемме 6 источника питания. Это достигается периодическим открытием тринистора 2 (правого по схеме), при каждой положительной полуволне напряжения на аноде тринистора положительные импульсы тока управления на управляющий электрод тринистора проходят через диод 3 (нижний по схеме), резистор 5 (средний по схеме) и замыкающие контакты выключателя 4. Резистор 5, включенный между управляющим электродом и катодом тринистора, позволяет исключить самопроизвольные включения устройства при разомкнутых контактах выключателей 2 и ускорить закрытие тринистора при снятии импульса тока управления. При замыкании контактов другого выключателя 4 (левого по схеме) лампы 1 загорятся в полный накал, так как тринистор 2 (левый по схеме) начнет попускать и отрицательные полупериоды электрического тока (относительно, нижней по схеме клеммы 6, подключения источника питания). Тринистор 2 (левый по схеме) периодически открывается при каждой полуволне напряжения на аноде тринистора положительными импульсами тока управления подаваемыми на управляющий электрод тринистора. Импульсы тока управления на управляющий электрод тринистора проходят от верхней клеммы 6 подключения источника питания через лампы накаливания 1, диод 3 (верхний по схеме), резистор 5 (средний по схеме) и замкнутые контакты выключателя 4 (левого по схеме). Пока контакты обоих выключателей замкнуты, тринисторы будут автоматически поочередно включаться, обеспечивая прохождение тока от источника питания к нагрузке в виде параллельно подключенных ламп. При размыкании контактов любого из выключателей один из тринисторов закрывается, и лампы вновь начинают светиться вполнакала. При последующем размыкании контактов другого выключателя лампы гаснут. Таким образом, использование в устройстве активных управляющих элементов-тринисторов позволяет уменьшить на 1-2 порядка величину тока, протекающего через замыкающие контакты выключателей. Кроме того, при сохранении двухступенчатой подачи питания на лампы для увеличения срока службы ламп за счет уменьшения броска тока через лампу в момент ее включения, получают два режима управления освещением: дежурный (лампы светятся вполнакала) и рабочий (лампы горят в полный накал).
Особенностью варианта устройства изображенного на фиг.2 является то, что параллельно выключателям 4 подключены замыкающие контакты 8 электромагнитных реле, обмотки 7 которых через переключатель 9 (однополюсный, многопозиционный с подвижным контактом, который в каждой последующей позиции подключает параллельную цепь к цепям замкнутым в предыдущей позиции) подключены к низковольтному источнику питания 10. В начальной позиции переключателя 9 обмотки 7 электромагнитных реле обесточены (лампы не горят), во второй позиции переключателя питание подается на обмотку 7 (левую по схеме) реле (лампы светятся вполнакала), в третьей позиции переключателя низковольтное питание подано на обе обмотки реле (лампы горят в полный накал). Использование электромагнитных реле с замыкающими контактами, подключенными параллельно выключателям 4, позволяет управлять освещением дистанционно, что является также повышением функциональных возможностей устройства.
Предлагаемое устройство работоспособно в широком диапазоне напряжений источника питания переменного тока. Устройство надежно в эксплуатации и не требует наладки.
Возможно получение экономического эффекта. Экономия может возникнуть за счет увеличения срока службы ламп и выключателей, а вследствие этого за счет уменьшения трудозатрат по их замене. Также экономия возможна за счет прямой экономии электроэнергии при работе ламп накаливания в режиме дежурного освещения.
1. Журнал «Радио» №7, 1988 г., стр.51.