Экономия ресурсов ламп накаливания и ламп дневного света

В настоящее время, когда резко уменьшилось финансирование школ, обострилась проблема бережливого расходования всего того, чем пользуются школы. Одна из проблем – продление срока эксплуатации электрических ламп накаливания и ламп дневного света (ЛДС). В связи с этим на заседаниях технического совета объединения была рассмотрена указанная проблема. Участники совета на своих занятиях проанализировали соответствующую литературу по теме, провели опыты с различными электросхемами, лампами. В результате этой работы были сделаны определённые выводы, имеющие практическое значение.

Все знают, что качество наших электрических ламп желает быть значительно лучше, да и напряжение в сети не бывает стабильным – то понижается до 180 В в расходные пиковые периоды, то повышается до 250 В в ночное время. Всё это способствует быстрому выходу из строя электрических ламп накаливания. Поэтому на занятиях был разработан ряд схем, которые продлевают срок службы электрических ламп в 3-4 раза, снижают нагрузку на нить накала лампы в момент её включения, когда лампы перегорают особенного часто.

На занятиях в школьной мастерской р с перегоревшими пусковыми спиралями, а также схемы, улучшающие эксплуатацию ЛДС.

Последовательное соединение двух ламп

Такое соединение ламп накаливания снижает их светосилу, однако значительно продлевает срок их службы. Одно из таких соединений – (две лампы по 150 Вт) горело 12 лет без дополнительных выключений. Особенно удобно было его применение в двухламповых потолочных светильниках , где просто переделывалась монтажная схема.

Использование балластного конденсатора

В этой схеме последовательно с лампой включается балластный конденсатор, который гасит часть электрического тока и сглаживает скачки напряжения. В схеме используются конденсаторы типа МБГП, МБМ, КБМ, КГГ-И и другие с напряжением больше 220 В. Емкость их подбирается практически к лампам разной мощности.

Использование диода

Это широко известная схема часто меняется в бытовых условиях (в подъездах, вспомогательных помещениях, подвалах). Так как через лампу идёт выпрямленный полупериодный ток, то лампа светит слабее, но значительно продлевается срок её службы. В схеме используются диоды, рассчитанные на ток не меньше 1 А и с напряжением 400 В (Д-232 Б, Д-235 Б и т. д. ).

Поэтапное включение лампы

Это одна из хорошо зарекомендовавших себя схем. В ней напряжение на спираль лампы подаётся сначала через диод, а затем, когда нить лампы разогреется, то напрямую. Это уменьшает начальный ток лампы и значительно увеличивает её ресурс.

Использование балластного резистора

Эта простейшая схема использования балластного сопротивления, где нагрузка на лампу регулируется проволочным потенциометром (керамическим). Недостатком схемы является нагрев сопротивления и бесполезный расход электрического тока. Однако сопротивлением можно регулировать накал лампы в целях продления срока её службы и для других нужд.

Схемы питания ламп накаливания со ступенчатым бесконтактным включением тока в момент включения

Эти устройства ставятся и умещаются в выключателе или рядом с ним. Они позволяют плавно включать электрическую лампу, т. е. до номинального значения увеличить ток через спираль лампы в течение 1 сек после её включения. Это позволяет значительно увеличить срок службы электрических ламп до 10-15 и более лет. Схемы рисунков 6,7 позволяют работать с электрическими лампами накаливания мощностью 100-200 Ватт.

В дальнейшем мы исследовали другую схему , которая позволяет поэтапно включать лампы накаливания большой мощности. Такой прибор можно установить и дома (его мощности с избытком хватит для всех электроприборов) и лампочки в квартире станут долговечнее.

Лампы дневного света

На занятиях объединения рассматривались и проблемы экономии ресурсов ламп дневного света (ЛДС). Были опробованы различные схемы, позволяющие экономное использование и включение ЛДС.

Светят и сгоревшие и короткозамкнутые

Наиболее простая и практичная схема была собрана из готовых деталей, использующихся в устройстве для включения ЛДС.

Она позволяет использовать ЛДС с перегоревшими пусковыми спиралями. Схема легко собирается. Чтобы она заработала, необходимо выполнить условие, при котором какой-нибудь электрод, входящий внутрь колбы, удерживает хотя бы кусочек перегоревшей нити. В схеме работает дроссель, рассчитанный на соответствующую мощность лампы, кнопка с быстрым возвратом в исходное состояние и конденсатор, ёмкость которого меняется в довольно широких пределах. Оптимальная величина последней, определённая методом подбора для ЛДС мощностью 40 Вт, равна 4 мкф. Загорание лампы происходит при кратковременном нажатии на кнопку включения.

Приведённая схема используется многими и для продления срока службы новых ламп, у которых исправны обе нити накала. Причём перегореть они не могут, так как закорочены.

Однако при использовании этой схемы были выявлены такие недостатки, как гудение дросселя и мерцание ламп.

Как избежать гудения дросселя и мерцания ЛДС

В ходе дальнейшей работы по усовершенствованию устройства для включения ЛДС была отобрана схема безстартерного включения ламп дневного света с использованием умножителя напряжения и балластного сопротивления. Эта схема хорошо зарекомендовала себя, она использует доступные радиодетали, занимает мало места при сборке.

При проведении испытаний и опытов на занятиях кружка была составлена таблица параметров радиодеталей в схеме для ламп различной мощности . Однако и эта схема имеет недостатки в виде нагрева гасящего резистора и большого расхода электроэнергии.

Замена гасящего резистора лампой накаливания

Безстартерное включение ЛДС привлекает к себе внимание бесшумной работой, моментальным включением, возможностью использовать светильники с перегоревшими нитями накала. Однако у подобных устройств с балластным резистором бесполезно расходуется значительная мощность. Новый вариант подсоединения ЛДС позволяет вместо гасящего резистора применить обычную лампу накаливания (HL 2), а балластные конденсаторы C1, C2 зашунтовать постоянными резисторами R1, R2, обеспечивающими быстрый разряд при выключении светильника.

В данном устройстве лампа накаливания служит не только дополнительным источником света, но и, являясь нелинейным сопротивлением, стабилизирует протекающий через ЛДС ток, устраняя его значительные выбросы. Для ЛДС мощностью 40 Вт можно использовать 75 или 100 Вт – лампу накаливания с напряжением 220 В, а также диоды, рассчитанные на ток не менее 1 А и напряжение 400 В (Д-232Б, Д-233Б, КД-202Л, КП-202К), резисторы ВС-2 или МЛТ-2, конденсаторы бумажные (МБГП, МБМ, КГМ, КБГ-И и другие).

III. Заключение

В заключении хочется подчеркнуть практическую направленность этой работы. В частности предлагаемые электронные схемы, используются в цепях освещения мастерской школы № 26 г. Владикавказа, где проводятся занятия объединения «Конструктор». Кроме того, все вспомогательные помещения школы освещаются лампами, включенными по схемам, 5 и в отдельных кабинетах, где горят лампы дневного света, используются схемы.

Применение результатов наших исследований на практике позволяют школе экономить на покупке ламп и расходам на электричество. Школьники используют такие устройства и в домашних условиях, применяя на практике знания, соответствующие программному материалу по предметам технология и физика (раздел «Электричество»). Отдельные электрические устройства применялись при проведении договорных работ по оформлению электроосвещения витрин и реклам различных фирм.