RSS
people

Как подключить вместо выключателя диммер

Не все светодиодные ленты могут управляться диммерами.
Казалось бы, вольт-амперная характеристика и график эффективности прямо намекают на такую возможность, но дело обстоит гораздо тоньше. Сегодня мы поговорим о том, как подключить диммер вместо выключателя.

Как работают диммеры

Мы предварительно ознакомим читателей с принципом действия диммера. За счёт чего изменяется напряжение, и зачем это нужно пользователю.

Первые устройства регулирования напряжения питания для электрической нагрузки

дешевый диммерПо нашему скромному мнению прежде, чем начинать монтаж диммера, нужно представлять, что из этого получится в итоге. А для этого нужно быть в курсе принципа действия прибора. Только так можно предсказать последствия.

Первые попытки влиять на электрическую нагрузку путём изменения напряжения питания были предприняты в 1896 году, когда Гранвилл Вудс менял выходные параметры генераторов тока.

К патенту было приложено изображение, как это можно использовать на практике для управления светимостью лампочек накала и скоростью вращения вала двигателя. Мы бы не сказали, что текст, выданный изобретателем, отличался большой понятностью, но полагаем, что в то время это выглядело несколько иначе.

Например, если сегодня известно, что все генераторы синхронные и должны возбуждаться переменным током наравне с постоянным для получения нужных параметров, то в те годы, судя по объяснениям Гранвилла, для стабилизации использовали простой источник энергии (например, турбину или двигатель, сжигающий топливо).

В результате изобретатель полагает, что на выходе генератора образуется напряжение постоянного потенциала. Мы бы назвали это переменным напряжением фиксированного вольтажа и частоты.

В результате хитроумных манипуляций с реостатами, каким-то образом велось воздействие на двигатель

И вот здесь самое непонятное: какого типа мотор. Уж простите наше невежество, но не можем с точностью сказать, что за электрические двигатели применялись в США на стыке 19 и 20 столетия. Есть все основания полагать, что управление в конечном итоге основано на изменении амплитуды напряжения, а не его частоты.

Одновременно это позволяет контролировать светимость ламп по закону Джоуля-Ленца, который утверждает, что мощность, выделяемая на активном сопротивлении, зависит от квадрата разницы потенциалов на его выводах. Говоря проще, сегодня так много способов контроля напряжения, что мы даже не можем сказать, который из них применил Гранвилл.

комнатный диммерСудя по чертежу, на схеме есть и сопротивления, что вызывает предположение о создании реостата, с другой стороны вроде бы говорится о регуляции магнитного поля, что наталкивает уже на мысль об изменении параметров обмоток, что уводит нас в область автотрансформаторов (точнее говоря, обмоток с переменным количеством задействованных витков) и катушек переменной индуктивности.

В итоге мы не знаем, к какому именно роду диммеров отнести изобретение Гранвилла Вудса, но это был, несомненно, самый первый образчик подобного рода устройств.

Диммеры на основе трансформаторов с вращающимися катушками

В 20-е годы 20-го века широко применялись регуляторы напряжения на основе трансформаторов с вращающимися обмотками. Суть в том, что при изменении угла наклона плоскостей двух катушек управляется поток индукции.

За счёт этого варьируется ЭДС, наведённая во вторичной обмотке. Применением трансформатора обеспечивается гальваническая развязка по току, а потери здесь несравненно ниже, нежели в реостатах.

Автотрансформаторы в качестве диммеров

какой диммер лучшеКоммерческие версии для домашнего применения начали появляться гораздо позже.

Первой из них следует считать автотрансформатор Джоэля Спира, применённый в 1961 году в качестве составной части стандартного распределительного щитка.

Достоинством такого решения является относительная экономичность.

Ранее использовались диммеры на основе реостатов. Для того, чтобы понять, как они действовали, нужно немного иметь представление о резистивных делителях.

Суть в том, что нагрузка последовательно включается с этим реостатом, в результате чего напряжение прикладывается пропорционально. Увеличивая сопротивление путём бегунка (каждый видел на уроках физики в средней школе), мы забираем часть мощность у нагрузки.

Но в результате на реостате выделяется большое количество тепла. Можно сокращать его, увеличивая сопротивление нагрузки, потому что мощность здесь пропорциональна квадрату тока (закон Джоуля-Ленца: P = I x I x R).

В своё время применялись даже жидкостные реостаты на основе солёной воды. В этом случае сопротивлением служил электролит, а величину его меняли, варьируя расстояние между контактами. Реостаты требуют интенсивного отвода тепла для корректной работы. Это обусловливает применение таких сложных систем, как принудительное воздушное охлаждение.

В общем и целом, автотрансформаторы были громоздкими, но здесь уже мощность теряется намного меньше, потому активное сопротивление медной обмотки очень мало.

Автотрансформатор работает весьма любопытным образом. Его обмотка за счёт высокой индуктивности для переменного тока представляет большое сопротивление, но чисто мнимое. То есть часть периода автотрансформатор без нагрузки забирает энергию сети, а дальше отдаёт.

Это называется реактивной мощностью. Она не тратится непосредственно, и в целом считается этот эффект вредным

Но лишь только стоит к выходу присоединить, что-нибудь, как ситуация в корне меняется. Автотрансформатор устроен так, как показано на нашем рисунке. У него всего лишь одна обмотка, где напряжение генерируется за счёт чисто мнимого сопротивления и наведенной ЭДС.

Чем больше витков задействовано во вторичной цепи, тем выше напряжение, передаваемое дальше. А оставшаяся реактивная мощность уходит назад, в цепь питания. Обратите внимание, что в этом случае вторичной обмотки нет вовсе, поэтому гальваническая развязка (по току) отсутствует. Некоторые считают это недостатком.

автотрансформатор в качестве диммераТакой индуктивный делитель будет работать только на переменном токе. Потому что для постоянного представляет столь низкое сопротивление, что немедленно сгорит или выведет из строя блок питания.

Недостатком автотрансформаторов считается относительно большой размер. Но они, как и реостатные, не изменяют формы напряжения: на выходе получается такая же синусоида с малым уровнем искажений. Фактически автотрансформатор является аналогом резистивного делителя.

Электронные диммеры

Электронные диммеры работают принципиально по-другому. В этом случае регулируется не амплитуда, как это было ранее, а среднее значение напряжения. Для чего часть периода синусоиды отсекается тиристорным ключом.

Одна из схем, представленная в англоязычном домене Википедии, запечатлена и на нашем рисунке:

  • Тиристорная схема заведена в выходную линию выпрямителя. Здесь напряжение имеет вид бугров, тесно расположенных рядом (см. рисунок).
  • В начальный момент времени тиристор закрыт. Поэтому напряжение на лампочку не проходит.
  • Конденсатор С1 заряжается через резистор R1, постоянная времени зависит от произведения их номиналов (тау = RC).
  • В какой-то момент времени срабатывает стабилитрон и тиристор открывается.

электронный диммерЧем быстрее зарядится конденсатор С1, тем скорее откроется тиристорный ключ, и напряжение пройдет на лампочку.

Этим изменяется так называемый угол отсечки, от которого зависит средний уровень напряжения, влияющий в свою очередь на яркость. Напряжение теряет свою синусоидальную форму (см. рисунок).

Изменяя рукояткой сопротивление резистора, мы влияем непосредственно на постоянную времени заряда RC цепочки. В результате угол отсечки возрастаем или уменьшает, регулируя яркость свечения лампочки в нужную сторону.

В целом принцип действия данного оборудования может быть самым разным, но суть обычно сводится к изменению угла отсечки. В этом случае в спектре сигнала возрастает уровень искажений. Что может вызвать различные негативные эффекты.

Какой диммер нужно выбирать

неплохой диммерИз сказанного выше можно понять, что производится простая установка димммера вместо выключателя. Если в люстре вкручена лампочка накала, то ничего особенного не происходит.

Спектр свечения чуть сдвигается в сторону тёплых оттенков, а интенсивность уменьшается. Что объясняется снижением температуры спирали.

Пик спектра уходит согласно закону Вина в сторону низких частот. При некотором напряжении питания излучение целиком становится инфракрасного диапазона (от лампочки идёт только тепло).

Этот эффект используется для продления жизни нитей накала:

  • Если резко зажечь лампочку, то резкие температурные изменения вызывают деформацию нити накала, что приводит к её быстрому выходу из строя.
  • Продвинутые диммеры производят предварительный подогрев спирали. За счёт чего изменения получаются не столь резкими.
  • На предварительный подогрев уходит до 10% номинального тока.

Иные диммеры очень плавно в течение 30 минут и более поднимают интенсивность до максимальной границы. Понятно, что такие уловки требуют наличия сложных микросхем. Вот почему диммеры, щадящие жизнь лампочки, стоят дороже. До сих пор мы говорили только о нитях накала. А что же другие типы лампочек?

Разрядные работают от стартера. Он реализован на основе дросселя, который за счёт явления самоиндукции продуцирует ЭДС большой величины, на срезе импульса, когда балласт размыкает биметаллическое реле от нагрева.

Понятно, что лампы дневного света от диммеров напрямую работать не будут. В этом случае стартер недобирает ЭДС для разжигания дуги. Но и те устройства, что продаются в магазине и оснащены электронным балластом, не всегда готовы работать от напряжения с переменной величиной.

лампы под диммерВот почему подключение диммера часто сопровождается необходимостью пересмотреть свою иллюминацию.

Лампочка, работающая в режиме регуляции яркости, стоит дороже обычной. Разница в цене достигает 20%. Понятно, что не каждый готов выложить такую сумму.

Прочие же лампы на патрон Е27 (например) внутри цоколя содержат драйвер, преобразующий входное напряжения в нужный номинал.

То есть яркость меняться не будет, просто люстра потухнет в какой-то момент.

Мы бы не сказали, что диммер прямо-таки повредит драйверу лампочки, но электронный способен это сделать во всяком случае. Потому что в спектре входного напряжения появляются в обилии гармоники, на работу с которыми устройство не рассчитано.(См. также: Какой приобрести стабилизатор напряжения)

Нужно ли ставить диммер

Мало выбрать диммер, нужно ещё оценить его практические стороны. Это устройство, как было написано выше, теперь чаще всего строится по электронной схеме с углом отсечки напряжения. А самая простая из реализаций диммера привносит угол отсечки в синусоиду.

стильный диммерПричём меняется напрямую форма тока питающей сети. В результате местное напряжение обретает гармоники, которых в нем не должно быть.

Диммер является настоящей грозой для чуткой электронной техники. В результате неплохо бы включать такие устройства через сетевой фильтр напряжения.

Проблема в том, что стоит такой (под DIN-рейку) более двух тысяч рублей. Это не та цена, которую можно заплатить, не подумав, учитывая тот факт, что расходуется место в распределительном щитке.

К тому же, мы говорили выше, что светодиодная лампа, предназначенная для работы в паре с диммером, стоит дороже обычной. Но если бы этим все ограничилось – но нет же! Правильный выбор диммера не избавляет нас от самого главного – помех в эфире.

Не будучи помещённым в экран, устройство начинает активно излучать в широком спектре. Это вредно для здоровья

На слух это можно проверить при помощи лампочки накала: если поставить диммер на минимум, то спираль начнёт едва слышно свистеть. Это означает появление в сети гармоник напряжения спектра ультразвука. Диммер колеблет таким своеобразным методом нить, и раздаётся посвистывание.

Оставить комментарий