Технические характеристики и принцип работы галогеновых ламп

Виды, характеристики и советы по выбору галогенных ламп

Галогенные лампы относятся к группе источников света с нитью накаливания. Однако такие источники света отличаются широким ассортиментом и более продолжительным сроком эксплуатации. Несмотря на наличие в продаже более продвинутых лампочек (светодиодные, люминесцентные), галогенные устройства по-прежнему пользуются популярностью.

Устройство и принцип действия

Начинка галогенных лампочек во многом напоминает нити накаливания: та же стеклянная колба, тело накала и цоколь. Однако эти источники света имеют в своем составе йод и бром.

Проходя через тело накала, ток разогревает вольфрамовую спираль, что приводит к свечению. Вследствие высокой температуры происходит высвобождение вольфрамовых атомов, вступающих во взаимодействие с галогенами (йодом и бромом). Реакция препятствует осаживанию металлических элементов на внутренних стенках осветительного устройства, что позволяет существенно увеличить срок эксплуатации лампочки.

Таким образом, принцип работы галогенной лампочки базируется на использовании вольфрамово-галогенного цикла:

  1. Испарение вольфрама.
  2. Перенос частиц посредством диффузии или конвекции на участки с меньшей температурой.
  3. Появление устойчивых молекул соединений вольфрама и галогенов.
  4. Транспортировка появившихся молекул на участки с высокими температурами — к нагретой вольфрамовой спирали.
  5. Разложение молекул в результате воздействия повышенной температуры и выделение вольфрамовых атомов на поверхность тела свечения.

Описанные выше процессы уменьшают влияние двух ключевых недостатков стандартных лампочек накаливания:

  1. Тело колбы не темнеет, так как испарившиеся вольфрамовые частицы снова уходят на нить накаливания.
  2. Происходит регенерация тела свечения, что увеличивает эксплуатационный срок лампочки.

В то же время вольфрамово-галогенный цикл не лишен недостатков:

  1. Реакции, где применяется йод, невыполнимы без кислородной среды. Так как в качестве наполнителей используются соединения водорода (йодистый метил и метилен), то в колбе осуществляется водяной цикл, ускоряющий разрушительные процессы в нити накала.
  2. Йод не позволяет полностью регенерировать нить, поскольку возвращение вольфрамовых атомов происходит в хаотическом порядке. При этом самые перегретые участки тела свечения не восстанавливаются. Следствием является быстрое испарение вольфрама с участков, подвергшихся воздействию критических температур, и перегорание нити.
  3. Минусы использования йода проявляются и в других вопросах: агрессивность при взаимодействии с металлами, вбирание в себя немалой части излучения на зелено-желтом участке спектра. Также имеет место недостаточно проработанная методика дозирования галогена.

Перечисленные минусы компенсируются использованием других типов галогенов. К примеру, в последнее время получили распространение бромовые соединения (этилы и этилены). Также возможно применение фтора или хлора. Особенно интересен фтор, так как он с наибольшей эффективностью позволяет усилить регенерацию нити. Существенным ограничивающим фактором для брома, фтора и хлора является их агрессивность.

Применение

Несмотря на то, что галогенные лампочки уступают в эффективности светодиодным и люминесцентным источникам света, они пользуются популярностью. В частности, лампы с диммерами 220 В легко заменяют стандартные лампочки накаливания.

Галогенные устройства применяют в качестве освещения для автомобилей. Такой источник света идеально подходит для этой сферы, поскольку обеспечивает высокую светоотдачу, длительность эксплуатации, стойкость к перепадам напряжения, имеет небольшую колбу. Галогенные светильники применяют также в прожекторах, рампах, для освещения при проведении фотосъемок и видеосъемок. Они используются в шелкографии и флексографической печати, при сушке материалов, отличающихся чувствительностью к ультрафиолету.

Галогенные источники света применяются как нагревательные элементы. Речь идет об использовании их в электрических плитах, микроволновых печах и паяльных лампах.

Разновидности галогенных лампочек

Лампочки с галогенами классифицируют по источникам питания:

  • низковольтное исполнение с драйвером на 12 Вольт;
  • лампы накаливания 220в.

Классификация ламп представлена на рисунке внизу.

Низковольтные лампочки также могут подключаться к выделенному источнику питания на 220 В, но только при наличии понижающего трансформатора. Данное устройство уменьшает напряжение до допустимого уровня (12 Вольт). Галогенные лампочки этого типа имеют штырьковый цоколь G4, G9, GU10, G12. Также в автопроме применяется цоколь типа H4.

Виды цоколей показаны на следующем рисунке.

Лампочки принято подразделять на несколько типов в зависимости от особенностей их конструктивного исполнения:

  • линейные;
  • капсульные;
  • с отражателем;
  • с вынесенной колбой;
  • низковольтные;
  • галогеновые люстры;
  • IRC-галогенные источники света.

к содержанию ↑

Линейные

С этого типа лампочек начиналось производство галогенных источников света. Выпускаются такие лампы и поныне. В конструкции линейных источников света имеется пара штырьковых держателей с обеих сторон вытянутой колбы. В бытовых целях такие устройства применяют редко из-за их высокой мощности (от 1 до 20 кВт).

Капсульные

Такие лампочки характерны своими небольшими габаритами. Капсульные источники света применяют для подсветки интерьеров. Обычно используют цоколи G4 и G9. Что касается G9, то этот цоколь предназначен для сети 220 В. За счет компактности и небольшой мощности капсульные устройства часто устанавливают в светильниках открытого типа.

С отражателем

Галогенные лампочки с отражателями также именуют устройствами с направленным излучением. Подобного эффекта добиваются за счет применения отражателя, который выполняется в одном из двух вариантов — интерференционном или алюминиевом. В случае с отражателем из алюминия тепло отводится вперед, а интерференционное исполнение предполагает отвод тепла назад. Также приборы с отражателем изготавливают с защитной крышки и без таковой. Светильники с отражателем оснащаются разными типами цоколей: для сети 220 В или низковольтные — на 12 Вольт.

С вынесенной колбой

Устройства с внешней колбой часто путают со стандартными лампами накаливания. Они имеют схожую конструкцию, в том числе резьбовой цоколь E14 или E27, такую же стеклянную колбу и тело накала. Но внутри лампочки с вынесенной колбой имеются галогены.

Галогеновые люстры

Источники света этого типа производятся с цоколем E17 или E27. Одна из главных характеристик люстр — малогабаритность лампочек, они практически незаметны. Люстры обычно рассчитаны на работу от сети 220 В, однако встречаются и низковольтные светильники. В последнем случае понадобится подключение через понижающий трансформатор.

Обратите внимание! Чтобы избежать перегрева, вместо стандартных патронов рекомендуется использовать керамические.

Низковольтные

К низковольтным источникам света относятся приборы, работающие от напряжения 6, 12 или 24 Вольт. Наиболее распространенный вариант — лампа на 12 Вольт. Чаще всего низковольтные галогенные лампочки используют в случае установки на легковоспламеняющиеся основания. Применяются для освещения интерьеров (точечная подсветка), небольших фрагментов садовых участков, для освещения экспонатов в музеях и т.д.

Благодаря своей безопасности низковольтные источники света разрешены к использованию в помещениях с повышенным уровнем влажности. Но в этом случае необходимо обеспечить надежную защиту цоколя от попадания на него воды.

Обратите внимание! Низковольтные устройства всегда подключают к электросети через трансформаторы.

IRC-галогенные лампы

Галогенные IRC-лампы имеют специальное покрытие, которое прозрачно для видимого света, но является преградой для инфракрасного излучения. Данное покрытие принимает инфракрасный свет и отражает его обратно — к спирали. Благодаря такой технологии сокращаются тепловые потери и повышается эффективность лампы. По данным ведущего производителя — компании Orasm — технология позволяет уменьшить потребление электричества на 45% в сравнении с другими галогенными лампочками. При этом срок службы устройства увеличивается в 2 раза. IRC-лампа позволяет получить мощный световой поток — 1700 лм, а также светоотдачу 26 лм/Вт, что вдвое выше возможной 35-ваттного люминесцентного источника света.

Технические характеристики

Чтобы правильно подобрать нужную галогенную лампочку, рекомендуется вникнуть в их ключевые технические характеристики. Это даст возможность выбора устройства с подходящей интенсивностью света, мощностью и входным напряжением.

  1. Разновидность цоколя. Существует множество видов цоколей, в том числе G4, G9, GU10, G12 и другие. С учетом типа цоколя выбирают другие параметры (от этого в частности зависит, открытым или закрытым будет светильник).
  2. Напряжение источника электропитания. Есть два варианта, один из которых рассчитан на питание от сети 220 В, второй — на 12 Вольт.
  3. Мощность. Данный параметр зависит от типа лампочки. Для линейных лампочек используется параметр 100-1 500 W, для низковольтных капсульных источников света с держателем G4 применяют схемы 10 W, 20 W или 35 W. Для держателя G9 понадобится 40 W, а для лампочек с рефлектором — 20,35 или 50 W.
  4. Форма колбы. Она изготавливается в виде свечи, бывает линейной или грушевидной.

  1. Тип светового потока.
  2. Цветовая температура. Галогенные лампочки обеспечивают комфортную для глаз температуру, находящуюся в пределах 2,7–3 тыс. К.
  3. Индекс цветопередачи. Данный показатель находится в районе 100.
  4. Срок службы лампочки. В среднем лампочка будет работать в течение 2 тыс. часов. Если же условия эксплуатации идеальны, галогенный источник света способен работать вдвое больше.
  5. Коэффициент полезного действия. Обычно находится в пределах 50–80%. Низкий показатель связан с затратами энергии на нагрев поверхности изделия.

На следующем рисунке представлены основные типы цоколей.

Обратите внимание! Как только поступает напряжение, свет зажигается мгновенно. Чем выше мощность лампочки, тем более ярким будет освещение.

Маркировка ламп показана на рисунке ниже.

Преимущества и недостатки

Правильно организованная система освещения предполагает использование в наибольшей степени подходящих светильников. Чтобы разобраться, какой тип лампочек больше подходит для той или иной ситуации, рекомендуется ознакомиться с их характеристиками. Это позволит выделить плюсы и обозначить минусы разных осветительных приборов.

Достоинства галогенных лампочек:

  • высокий уровень цветопередачи вне зависимости от модификации, благодаря чему достигаются максимально достоверные цвета — без серьезных искажений;
  • достаточная интенсивность света;
  • доступные цены;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • широкий выбор модификаций, отличающихся между собой по многим параметрам (напряжение, цоколь, мощность и т.д.).

На рисунке ниже приведено сравнение разных типов источников света.

Есть у галогенных устройств и минусы (особенно у лампочек бытового назначения):

  • неустойчивость к перепадам напряжения в электросети;
  • чувствительность к регулярно происходящим коммутациям;
  • хрупкость конструкции.

к содержанию ↑

Особенности эксплуатации

Чтобы максимально продлить срок службы галогенной лампочки, рекомендуется избегать касания колбы голыми руками. Даже на чистых руках присутствует жировой слой, который при попадании на поверхность источника света приводит к нарушению температурного баланса, почернению колбы и перегоранию лампочки. Поэтому любые манипуляции с галогенной лампой следует выполнять не голыми руками, а с помощью салфетки или неворсистой ткани.

Еще один способ увеличить продолжительность жизни лампы — избегать слишком частого включения и выключения света. Для лампы лучше, если она работает несколько часов без перерыва, чем если ее в этот период несколько раз включают и выключают. Также продлевает срок службы стабильное входное напряжение.

Производители

Самая известная фирма, специализирующаяся на производстве галогенных ламп, — компания Osram. В ее ассортименте есть лампочки любых разновидностей и мощности. В продаже имеются капсульные светильники, устройства с отражателем, с классическими колбами и много другое. Помимо источников света бытового назначения, Osram выпускает светильники для автомобилей.

Существуют и другие компании-производители, наиболее известные из которых — Navigator и Camelion. Цены на продукцию такого рода довольно сильно разнятся в зависимости от типа лампочки, ее технических возможностей и репутации производителя. Лампочки на 20 В стоят от 40 рублей за единицу, а светильники на 150 В не купить дешевле 400–500 рублей.

Советы по выбору

Чтобы правильно выбрать освещение для дома, необходимо принять в расчет ряд обстоятельств:

  1. Мощность и светоотдача. Для галогенных лампочек характерно более высокое соотношение по сравнению с лампами накаливания. Если обычная лампочка создает поток света мощностью 12 лм, то галогенная — 25 лм. Соответственно, для той же самой интенсивности освещения нужна галогенная лампочка с вдвое меньшей мощностью.
  2. Напряжение. Устройства низковольтного типа потребляют меньше электричества. К тому же, они невелики по размеру. Однако для их применения понадобится трансформатор, поскольку прямое подключение к сети не представляется технически возможным.
  3. Мощность модуля. Показатель вычисляется с учетом суммарной мощности источников света. Для трех лампочек мощностью по 50 Вт каждая нужен трансформатор на 150 Вт. Допустим недогруз, но не более 15 Вт.

  1. Провод. Понадобится провод сечением от 1,5 квадратных миллиметров. Оптимальный вариант — 2,5 квадратных миллиметра.
  2. Регулятор света. Выбирается специальный прибор для низковольтных галогенных устройств.
  3. Цоколь. Для каждой лампочки существует соответствующий тип цоколя.

Обратите внимание! Основание для установки источника света должно быть изготовлено из пожаробезопасных материалов. Для защиты гипсокартонного основания достаточно специального кольца, а вот в случае с натяжным потолком не обойтись без термоплатформы.

Самостоятельное подключение

Установить галогенный светильник своими руками несложно. Работу следует выполнять в перчатках или же держать прозрачную часть прибора салфеткой или куском ткани. Внешняя колба менее чувствительна, однако перчатки лучше все же использовать.

Светильники с отражателями монтируют к стойке с монтажным кольцом. В качестве крепежного элемента используют усики или пружинки (конкретный способ фиксации зависит от модели). Крепеж обеспечивает механическое закрепление устройства в монтажном кольце.

К лампочке подводят выделенный провод. Разрешается подключение шлейфовым способом. Однако такой способ нежелателен, так как приводит к потере мощности.

Кабели используют импульсные, поскольку они обеспечивают компактность. Фазный проводник из коробки стыкуют с выключателем, а провод от выключателя соединяют с трансформатором. Нуль направляют от распредкоробки к трансформатору. В цоколь устройство вкручивают так же, как и обычную лампу накаливания.

Особенности металлогалогенных ламп

В настоящее время идет большое развитие светодиодной технологии. Ученые постоянно придумывают новые устройства для экономии энергии и облегчения повседневной жизни. Но МГЛ лампы до сих пор остаются популярными среди промышленности. В этой статье рассказывается о том, что такое металлогалогеновые лампы и в какой области они нашли свое применение.

Что это такое

Данные лампочки относятся к газоразрядным светильникам, поэтому их работа происходит за счет электрического разряда в парах металлов.

Читайте также:  Какая высота установки розеток — нормы и стандарты

Главная особенность МГЛ — применение дополнительных веществ, например паров ртути и галогенидов, они в свою очередь находятся в газовой среде.

Когда светильник не работает, то пары оседают на стенках горелки. При раскалывании этот «осадок» образует испарения, и при этом раскладывается на ионы. Таким образом получается свечение МГЛ.

К сожалению, такие изделия очень вредны для здоровья из-за содержания внутри опасных веществ.

Ниже можно узнать технические характеристики металлогалогенных ламп.

Технические характеристики

Световой поток металлогалогенной лампы 250 в вт, связан в основном с видом используемого галогена. Добавки натрия дают оранжевый цвет, таллия — салатовый, индия — синий. В давние времена металлогалогенные изделия использовали там, где необходим был свет похожий на естественный дневной.

Иногда от МГЛ изделий можно получить 100% дневное освещение с индексом цветопередачи больше 90. Можно получить любую цветовую температуру в интервале от 2500 до 20000 К.

Некоторые виды металлогалогенных ламп используются для лучшего роста цветов или овощей, для рыбок или животных, где необходим особый спектр.

Обратите внимание! При покупке лампы нужно обратить внимание на то, что показатели цвета изначально могут отличаться от тех, что прописаны в спецификации, потому что эти показатели относятся к изделию, уже отработавшему более 70 часов, то есть вначале они могут немного различаться.

Большое различие по параметрам можно увидеть у металлогалогенных изделий с предварительным нагревом, в них отличие по температуре цветности достигает 350 К.

Долгое отклонение от среднего напряжения может изменить цвет лампочек. Если напряжение резко меняется, то МГЛ лампы могут просто перегореть или выключиться.

От напряжения зависит яркость свечения, например если напряжение низкое, то свет будет холодным, а если очень высокое, то появится теплый оттенок. Поэтому лучше иметь дома стабилизатор напряжения, чтобы не испортить не только лампы, но и электрические приборы.

Преимущества и недостатки

Электрические параметры металлогалогенных изделий могут достаточно сильно меняться, выбор на рынке большой. Качество лампочек и повышенная светоотдача делают МГЛ изделия очень популярными.

Лампочки небольшие, мощные, подходят для источника освещения, и будут на сегодня лучшей заменой классическим дуговым люминесцентным изделиям, из-за безопасного спектра для людей.

Яркость свечения у МГЛ в 3 раза больше, чем у ЛН, а светоотдача в основном будет 70-90 Лм/ватт.

Температура цвета может быть:

  • 6500 К (холодный оттенок);
  • 4500 К (дневной свет) или 2500 К (теплый оттенок).

Их можно получить при цветопередаче около 90-95%, КПД будет превышать в 6 раз лампочку накаливания.

Диапазон мощности от 15 Вт до 3500 Вт у одного светильника, также температура в помещении и за коном не влияет на работу лампочки. МГЛ достаточно долго служат, в среднем 10000 часов бесперебойной работы.

Но также же существует ряд недостатков МГЛ:

  • цена считается на рынке выше средней;
  • если скачет напряжение, то кардинально меняется цвет освещения;
  • долгое время до включения лампы, а также невозможность быстрого запуска после недолгого ее выключения;
  • металлогалогенные изделия необходимо устанавливать в закрытые светильники, иначе от скачков напряжения они могут разорваться.

Электрики рекомендуют покупать только известные марки галогенок, так как в китайских подделках большое количество опасных для здоровья химикатов и веществ, а срок службы очень низкий, и большой риск разрыва колбы.

Принцип работы

Правило работы основано на прохождении электрической дугой разряда в газовом веществе, очень похоже с использованием в ртутных лампочках. Газ, применяемый в металлогалогеных может быть ртутный либо инертный аргон. Йод натрия и скандий в составе дают продвижение дугового разряда.

Эти компоненты с поверхностью лампы (стекло из кварца) в связь не вступают. Если разрядов нет, то галогениды покрывают поверхность лампочки слоем. Если контакты замкнутся, то увеличится температура и появится дуговой разряд, благодаря которому происходит испарение галогенидов и разложение их на частицы йода и металла.

Яркость лампы, которую видит человек появляется из-за нахождения в газе частиц. При этом происходит передвижение ионов из горячей точки изделии к более холодной поверхности— образуется восстановление соединений и конденсат на стекле в виде тонкой пленки. Лампа работает по правилу замкнутой цепи.

Проверить функциональность металлогалогеных ламп можно легким методом— включить освещение: если появились мерцания, то изделие имеет дефекты. Необходимо проверить рациональность подключения, может быть нарушена последовательность установки в цепи.

Если лампочки выдают нестабильную работоспособность — включаются, тухнут, не могут накалиться до своего предела — необходимо замерить в сети напряжение вольтметром. МГЛ изделия при показателях в 190 В работают неисправно. Ниже можно узнать об устройстве лампочек и их наполнении инертными газами.

Конструкция металлогалогенных ламп

Металлогалогеные изделия имеют тяжелое внутреннее строение. С виду это прозрачный сосуд с цоколем, хотя многие виды внешне похожи грушевидную ЛН.

Внутри лампы находится еще одна рабочая оболочка из стекла, а также проводящие детали и резистор.

Первая оболочка заполнена в основном азотом, а вторая — инертным газом (аргон) под высоким давлением, маленьким объемом ртути и добавками галогенидов веществ. Такое строение и объясняет название лампочки.

В роли галогенидов веществ используются по большей степени йод натрия либо скандия. Они необходимы для редактирования светового потока и влияют на область использования МГЛ изделий. В не рабочем состоянии ртуть и вещества находятся в твердом состоянии в виде пленки на стенках колбы.

Колба

Колба очень важна для придания необходимого температурного режима, понижает потери энергии и предотвращает выделение ультрафиолета. Состоит эта часть лампочки из боросиликатного стекла, оно очень прочное и выдерживает высокую температуру. Необходимо знать, что промышленные виды не оснащаются внешней колбой, там используется безозонное кварцевое покрытие.

Разрядная трубка

Разрядная трубка — это прозрачная оболочка, наполненная разреженным газом, которая начинает светиться при столкновении электродов с частицами газа. Металлогалогеные лампы, которые оснащены разрядными трубками можно наполнять разнообразными газами и получать различный цвет свечения.

Герметизатор

Металлогалогеные лампы имеют в своем составе корпус, внутри которого находится пускорегулирующая система, на концах которой находятся патроны герметизатора для этих ламп, при этом пускорегулирующая система оснащена дополнительной герметичной камерой, на которой установлены герметизирующие отводы для кабеля.

Цоколь

Цоколи бывают разные, все зависит от типа лампочки, они могут быть вообще без цоколей, с одним или двумя. Ниже можно подробно прочесть про маркировку металлогалогеных ламп.

Маркировка

Общих международных образцов маркировки для металлогалогеных изделий не существует, но во многих случаев буква M говорит, что изделие «металлогалогенное», а H указывает о содержании внутри паров ртути.

Российские фабрики могут применять свое сокращение: Д — дуговая; И — йодидная, Р — ртутная. После обозначения типа обычно идет определение вида и размера цоколя.

Д — дуговая

Во время работы светильника, дуговой разряд образуется в ртутных веществах в инертном аргоновом газе, при этом спектр формируется специальными излучающими веществами— галогенидами различных металлов.

Р — ртутная

Маркировка Р обозначает, что в составе ламп есть добавки из паров ртути. Такие лампы считаются более опасными для здоровья человека, поэтому с ними желательно аккуратно обращаться. Во время зажигания света, ртуть греется в течении 5 минут и после этого начинается небольшое испарение.

И — йодидная

Йодидные металлы устраняют оседание паров вольфрама на внутреннюю поверхность лампочки. В процессе работы МГЛ изделий начинается химическое взаимодействие испарений вольфрама и галогенидов металлов. В итоге этого взаимодействия получается йодид вольфрама, улетучивающийся с электродов. После выключения освещения вольфрам возвращается обратно на электроды.

Ш — шаровая форма разрядной трубки

Шаровые трубки похожи на толстые 4 мм сосуды, изготовленные прозрачного кварцевого стекла, где в обе стороны изделия вставлены вольфрамовые электроды. МГЛ мощностью до 500 Вт производятся только для переменного тока.

Область использования

Применение металлогалогеновых изделий в домашних условиях не только экономически не выгодно, но и не безопасно из-за содержания в составе ртути. Лампа может взорваться при скачке напряжения и дом заполнится вредными парами.

Поэтому из-за такой опасности, их используют в таких помещениях:

  • площадки для съемки фильмов;
  • транспортное освещение;
  • подсветка памятников и витрин;
  • торговые центры;
  • заводы и цеха;
  • стройки;
  • уличное освещение;
  • спортивные площадки и залы;
  • парковые места;
  • теплицы;
  • уличное освещение веранд.

Обратите внимание! Многие люди не сталкиваются с приобретением металлогалогеновых ламп, потому что их достаточно сложно найти в магазинах. Их покупают в основном производственные объекты и бизнесмены у профессиональных предприятий.

Как правильно подключить

Металлогалогеные лампы ценят многие люди, и они достаточно распространены: их любят за долгий срок эксплуатации и равномерное освещение. МГЛ изделия применяются там, где необходимо мощное, похожее на дневное, освещение, например в магазинах, у косметологов, концертных залах. Устройства, внутри которых, помимо добавления ртути и аргона, добавлены металлы-галогениды, используют для освещения аквариумов, а также они дают сильный светло-голубой оттенок ксеноновых транспортных фар.

Как и многие газоразрядные лампочки, металлогалогеные устройства не вставляются в сеть последовательно. Для работы понадобится профессиональный пускорегулирующий аппарат (ПРА), он также носит название дроссель.

Чтобы лампочки долго светили и работали бесперебойно нужно точно выбрать дроссель с соответствующими к изделию показателями силы тока и напряжения: любые погрешности от этих показателей приведут к ослаблению светового луча.

Существуют электромагнитные балласты и пускорегулирующие аппараты электронного вида. Последние будут лучше всего, потому что они помогают повысить срок службы МГЛ устройств на 40 %, уменьшить энерго затраты и дать ровный яркий свет, уравновесив напряжение в сети. Но, к сожалению, электромагнитные пускорегулирующие аппараты достаточно шумные и большие.

Помимо дросселя, для установки металлогалогенных устройств необходимы:

  • стартер для зажигания;
  • конденсатор, компенсирующий фазы.

ИЗУ начинает работать во время запуска, делая ряд импульсов напряжением 5 киловольт. Высоковольтный разряд дает розжиг дуги и свечение лампочки. В последствии дроссель будет стабилизировать скачущее напряжение внутри сети. Конденсатор дает компенсирование фазы в сети, благодаря чему лампа будет энергосберегательной. На рисунке 11 можно увидеть правильную схему подключения МГЛ.

Также желательно придерживаться главных правил при покупке МГЛ:

  • четко читать указания на коробке, которые могут сообщать об ограничении применения лампочек в определенных условиях;
  • указанное рабочее положение лампочки должно соответствовать положению плафона, для которого она приобретается. Худший ресурс у вертикально расположенных изделий;
  • размер цоколя должен быть под размер патрона;
  • корпус ПРА обязан быть произведен из металла с большим числом вентиляционных дыр. Потому что в зависимости от типа, ПРА расходует 15-20% от мощности МГЛ;
  • ПРА подходит под одно напряжение, поэтому при замене лампы, его тоже нужно менять;
  • иногда очень важен моментальный розжиг металлогалогеновой лампы, поэтому нужно читать об этом правиле и времени розжига на упаковке.

Если МГЛ устройство покупается на замену перегоревшему, то необходимо показать продавцу образец лампы.

Цена на эти изделия высокая, поэтому все добросовестные производители выдают гарантию, чеки непременно нужно сохранять, чтобы при проблеме сразу обратиться в магазин.

После использовании МГЛ нужно утилизировать в специальный контейнер, для опасных отходов. Ни в коем случае не оставлять дома и не разбивать ее. Новые лампы хранить в картонной коробке, вдали от детей и животных.

Обратите внимание! Ни в коем случае не использовать в местах с высоким напряжением или постоянным отключением света, чтобы избежать взрывоопасной ситуации.

В заключении нужно отметить, что хоть и металлогеные лампочки обладают множеством плюсов, в настоящее время их использует все меньше людей, как и лампы накаливания. Это обусловлено не только высокой ценой, но и опасностью применения, особенно есть в доме есть маленькие дети. При подключении таких лампочек, желательно чтобы человек имел базовые знания в области электрики. Так как схема не простая. Если это вызывает трудности, то лучше обратиться за помощью к специалистам.


Lumileds › Блог › Галогенные лампы: история создания, тонкости конструкции, любопытные факты

Галогенные лампы используются в подавляющем большинстве автомобильных фар и пока не собираются сдавать свои позиции. Долговечность, приемлемая яркость и низкая цена — таким сочетанием потребительских свойств не могут похвастаться ни ксеноновые, ни светодиодные лампы.

Первая пригодная для освещения лампа накаливания

Прототипы лампы накаливания появились в самом начале XIX века. Автором же первой пригодной для практического применения лампы накаливания был немецкий часовщик Генрих Гёбель. Дело было в 1854 году. В качестве тела накала в его лампе выступала обугленная бамбуковая нить толщиной 0,2 мм. Источником тока выступала химическая батарея.

Разумеется, о массовом производстве и широком применении не могло быть и речи. Ни эффективный вакуумный насос, необходимый для вакуумирования ламп в промышленных масштабах, ни динамо-машина, способная непрерывно вырабатывать электроэнергию, еще не были изобретены.

Появление современных ламп

Поиск наилучшей конструкции лампы накаливания вели изобретатели по всему миру. Но именно наш соотечественник Александр Николаевич Лодыгин нашел сразу несколько принципиально важных технических решений. Именно он первым предложил сворачивать нить накаливания в спираль и заполнять колбу инертным газом.

В 1900 году молибденовые и вольфрамовые лампы Лодыгина демонстрировались на Всемирной выставке в Париже.


Трудности в создании лампы накаливания

В конструкции лампы накаливания, кажется, нет ничего принципиально сложного. Но дьявол, как всегда, скрывается в деталях.

Читайте также:  Как подключить розетку с выключателем в одном корпусе

Одна из главных трудностей — найти наиболее подходящий материал для тела накала. Физика знает, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, излучает все длины электромагнитных волн. По мере увеличения температуры интенсивность излучения возрастает, и одновременно его максимум смещается в сторону более коротких длин волн. При температуре выше 800 К (градусов Кельвина) тело начинает излучать видимый свет в красной части спектра.

При дальнейшем повышении температуры тела свечение смещается от красного края спектра к синему. Для многих веществ, кстати, существует возможность определять температуру на расстоянии по цвету излучения. Здесь берет начало уже упомянутая нами физическая величина — цветовая температура.

Цветовая температура солнечного света примерно равна 5500 К. Зрение человека эволюционно лучше всего приспособлено именно к такому свету. В идеале искусственный источник света должен его повторять. А для этого он должен быть нагрет до температуры как раз 5500 К.

Беда в том, что это температура солнечной плазмы, и она практически недостижима. Поэтому усилия инженеров и изобретателей, работавших над конструкцией лампы накаливания, во многом были направлены именно на это — найти для тела накала лампы такое вещество, которое выдерживало бы длительное нагревание до возможно более высокой температуры. И поскольку речь идет об электрической лампочке, при этом являлось бы проводником электрического тока.

Очевидно, что поиск очень быстро привел исследователей к тугоплавким металлам. И сегодня для спиралей ламп накаливания повсеместно используется вольфрам. Температура его плавления 3695 К. Для сравнения, температура плавления железа вдвое ниже — 1812 К.

Любопытный факт: лампа-долгожительница

Срок службы бытовых ламп накаливания около 2000 часов. Хорошие галогенки в среднем работают вдвое дольше. А лампа в пожарном депо в Ливерморе (Калифорния, США) горит непрерывно с 1901 года. Сейчас ей посвящен специальный веб-сайт, и веб-камера круглосуточно передает ее изображение.

Объяснение живучести этой лампы пока не найдено. Предположительно, все дело в составе вещества, из которого изготовлена нить — в нем много углерода. Как бы то ни было, прогресс пошел по пути совершенствования ламп с вольфрамовой нитью, а не угольной. В результате появились лампы, которые сегодня называются галогенными.


Галогенная лампа — самая совершенная лампа накаливания

Чтобы повысить эффективность излучения лампы, температура тела накаливания должна быть как можно выше. При увеличении температуры доля видимого света возрастает, а потери в инфракрасной области спектра относительно сокращаются. Однако при повышении температуры также увеличивается и испарение вольфрама из тела накала: нить становится тоньше и, в конечном счете, лампочка перегорает. Но, что гораздо хуже, испаряющийся вольфрам конденсируется на внутренней поверхности стеклянной колбы и уменьшает ее прозрачность — свет лампочки становится тусклее.

Эту проблему удалось решить в галогенных лампах путем добавления в колбу буферного газа — паров брома или йода.

Процессы, происходящие в горящей галогенной лампе:

— Вольфрамовая спираль лампы имеет температуру около 3000 градусов. При такой температуре атомы вольфрама отрываются от кристаллической решетки и улетучиваются.

— Подлетая к стенкам колбы, имеющим температуру около 1400 градусов, атомы вольфрама оседают на ее поверхности. Однако при такой температуре они соединяются с галогенами, образуя галоиды.

— Молекулы галоидов перемещаются по колбе; когда они оказываются вблизи раскаленной спирали, то под действием высокой температуры распадаются. При этом атомы вольфрама возвращаются на спираль, а атомы галогенов освобождаются для нового цикла.

Галогенный цикл позволяет поддерживать поверхность колбы прозрачной и несколько увеличивает срок службы спирали. К сожалению, процесс восстановления спирали атомами вольфрама носит случайный характер. В результате со временем некоторые участки спирали слишком истончаются и лампа перегорает.

По сравнению с обычной лампой накаливания галогенки:
— дают больше света в пересчете на 1 Ватт потребляемой мощности;
— излучают более белый свет;
— примерно в 2 раза долговечнее и гораздо компактнее.

И, разумеется, они гораздо лучше для применения в качестве источника света в автомобильных фарах.


Как делают галогенные лампы

Хотя галогенные лампы в автомобильных фарах начали применять еще в 50-х годах прошлого века, массовый переход на этот источник света произошел только спустя 30 лет, в 1980-х.

Сегодня технология изготовления галогенных ламп для автомобильных фар отработана в мельчайших деталях. Процесс полностью автоматизирован.

Последовательность изготовления галогенной лампы:

1. Вначале к молибденовым проволочкам приваривается спираль из вольфрама, которая будет играть роль тела накала.

2. Спираль помещается в стеклянную трубку, которая запаивается с одной стороны.

3. Трубка вакуумируется, полнота удаления воздуха контролируется.

4. В полость лампы добавляются галогены — бром или йод. После чего колба запаивается окончательно. Если бы колбу заполняли только галогеном, то лампа бы сразу же перегорела. Внутрь автомобильной лампы закачивают смесь газов. В эту смесь входят азот, аргон и какой-нибудь галоген.

5. Колба устанавливается в цоколь, соответствующий типу лампы. Автомат закрепляет колбу так, чтобы вольфрамовая нить накаливания находилась в строго определенном положении относительно цоколя. Это важно для правильного светораспределения фары.

6. Лампа проверяется на работоспособность.

7. В зависимости от конкретной модели лампы в нее может устанавливаться вторая вольфрамовая спираль, непрозрачный экран, а торец колбы может покрываться непрозрачной краской. Эти дополнения обеспечивают правильное светораспределение лампы и фары в целом.


Качественные галогенки — это непросто

Качественные лампы это:
— долговечность,
— яркость,
— правильное светораспределение.

Увеличению долговечности лампы и повышению мощности света помогает добавление инертного газа ксенона в смесь газов. В лампах Philips, например, для изготовления колбы используется высокопрочное кварцевое стекло Philips с УФ-фильтром (Philips Quartz Glass), благодаря которому лампа заполнена смесью газов под давлением 15 атмосфер в холодном состоянии. При работе давление возрастает в несколько раз. Галогенки с колбами из твердого стекла такое давление не выдерживают, поэтому и служат гораздо меньше.

Яркость лампы определяется параметрами и точностью расположения вольфрамовой нити внутри колбы. Поскольку вольфрам — очень тугоплавкий металл, технология его обработки довольно сложна. Значение имеет все: микрокристаллическая структура металла, примеси, длина проволоки, ее сечение, геометрия нити. При размерах нити в несколько миллиметров изготовить ее качественно непросто.

Для правильного светораспределения фары необходимо, чтобы нить располагалась точно в фокусе отражателя. Если для ближнего и дальнего света используется одна лампа, необходимо, чтобы каждая нить была точно позиционирована относительно отражателя фары.

Дешевые низкокачественные лампы легко узнать по неправильному светораспределению. В конечном счете, покупать дешевые лампочки оказывается накладно: и дорогу освещают плохо, и перегорают часто. Гораздо разумнее выбрать долговечную лампу надежного производителя.

Что такое галогенная лампа, где используется, как выбрать галогенную лампу для дома

С повышением цен на электрическую энергию потребители все больше и больше переходят на экономичные и энергосберегающие осветительные приборы. Большую роль в экономии играет и продолжительность работы лампы до выхода её из строя, а также качество её свечения. По этим характеристикам наибольшую популярность получили галогенные лампы.

Что такое галогенная лампа, устройство и принцип работы

Галогенная лампа – одна из разновидностей стандартных ламп накаливания. Главная отличительная черта её конструкции заключена в специальном газе – галогене, который закачан в колбу устройства.

Принцип работы такого осветительного прибора (как и у стандартных ламп накаливания) основан на прохождении через тело накала электрического тока и нагреве этого тела до свечения. Но благодаря парам галогенов (чаще всего для этих целей используется бром или йод) значительно повышается температура спирали из вольфрама и увеличивается светоотдача. Это происходит потому, что атомы вольфрама при нагревании испаряются и конденсируются на колбе, но йод или бром, вступают в химическую реакцию с вольфрамом и не дают ему оседать. При этом такие соединения при нагреве быстро распадаются и атомы вольфрама конденсируются обратно на спирали, а это повышает температуру тела накала.

В остальном вся конструкция лампы ничем не отличается от стандартных ламп накаливания: галогенная лампа имеет колбу, нить накала с проводниками и цоколь. При этом производители таких устройств выпускают лампы со всеми видами стандартных цоколей, поэтому потребитель может использовать такие лампы в любом осветительном приборе.

Где используются галогенные лампы?

Галогенные лампы – это долговечные и яркие осветительные устройства, которые стойки к перепадам температуры и напряжения. Колбы галогенных ламп выполнены из жаропрочного и стойкого к механическим повреждениям кварца, благодаря которому эта лампа выдерживает большие перепады температуры и может иметь различные размеры от больших до самых миниатюрных. Поэтому они получили широкое применение в осветительных приборах автомобилей и другого транспорта.

Галогенные лампы достаточно часто и широко применяют и в быту. Их встраивают в различные системы натяжных или подвесных потолков, а также используют при устройстве точечного освещения или организации различного рода подсветок, устанавливают в люстры и различные светильники. Наиболее часто применяют при проведении фото и видеосъемок используя галогенные прожектора и другие осветительные приборы на их основе.

Основные виды галогенных ламп

В зависимости от внешнего вида и способа применения галогенные лампы делятся на несколько основных видов:

  • с внешней колбой;
  • капсульные;
  • с отражателем;
  • линейные.

С внешней колбой

С вынесенной или внешней колбой галогенная лампа ничем не отличается от стандартных «лампочек Ильича». Они могут подключаться непосредственно в сеть 220 вольт и иметь любую форму и размеры. Отличительной чертой является наличие в стандартной стеклянной колбе маленькой галогеновой лампочки с колбой, выполненной из жаропрочного кварца. Применяются галогенные лампы с вынесенной колбой в различных светильниках, люстрах и других приборах освещения с цоколем Е27 или Е14.

Капсульные

Капсульные галогенные лампы имеют миниатюрные размеры и применяются для организации подсветки интерьера. Они имеют небольшую мощность и часто используются с цоколями G4, G5 в сети постоянного тока с напряжением 12 – 24 вольт и G9 в сети переменного тока 220 вольт.

Конструктивно такая лампа имеет тело накала, расположенное в продольной или поперечной плоскости, а на задней стенке колбы нанесено отражающее вещество. Такие устройства ввиду малой мощности и размеров не требуют специальной защитной колбы и могут монтироваться в светильниках открытого типа.

С отражателем

Устройства с отражателем имеют конструкцию для направленного излучения света. Галогенные лампы могут иметь алюминиевый или интерференционный рефлектор. Самый распространённый из этих двух вариантов – алюминиевый. Он перераспределяет и фокусирует тепловой поток и световое излучение вперед, благодаря чему световой поток направляется в нужную точку, а лишнее тепло отводится, защищая пространство и материалы вокруг лампы от перегрева.

Интерференционный отражатель отводит тепло внутрь лампы. Галогенные лампы с отражателем могут иметь различные конфигурации формы и размеров, а также имеют разные углы излучения света.

Линейные

Самый старый вид галогенных ламп, который используется с середины 60-х годов 20 века. Линейные галогенные лампы имеют вид вытянутой трубки, на концах которой расположены контакты. Линейные лампы имеют различные размеры, а также высокую мощность и в основном применяются в различных прожекторах и уличных осветительных приборах.

Галогенные лампы с покрытием по технологии IRC

IRC-галогенные лампы – это специальный вид такого рода осветительных устройств. IRC означает «инфракрасное покрытие». Они имеют особое покрытие на колбе, которое свободно пропускает видимый свет, но препятствует прохождению инфракрасного излучения. Состав покрытия направляет это излучение обратно к телу накала в связи с чем повышается коэффициент полезного действия и эффективность работы галогенной лампы, улучшает равномерность свечения и светоотдачу.

Применение IRC-технологии позволяет снизить потребление электрической энергии такими устройствами до 50% и существенно влияет на энергоэффективность осветительного прибора. Ещё одним достоинством является увеличение срока службы практически в 2 раза, в сравнении со стандартными галогенными лампами.

Галогенные люстры

Галогенные люстры – это цельные устройства, которые основаны на множестве параллельно подключенных друг к другу галогенных ламп. Такие люстры имеют совершенно различные внешний вид и конфигурацию, а благодаря маленькому размеру галогенных ламп – имеют эстетичный вид и равномерное свечение.

В магазинах можно встретить галогенные люстры с питанием от 220 вольт переменного тока, а также низковольтные варианты для применения в системах постоянного тока или с использованием с блоками питания.

Технические характеристики галогенных ламп

Для правильного выбора лампы необходимо знать для чего она будет использоваться, куда монтироваться и в каких условиях работать. Как и любые другие лампы, галогенные имеют следующие важные характеристики:

Тип цоколя и форма колбы

Галогенные лампы выпускают с любым типом цоколя и формой колбы, поэтому затруднения с выбором устройства в этом плане не будет. Есть варианты как с цоколем E14 и E27, так и специфические цоколи G4, G9, R7s.

Напряжение

Производители таких ламп выпускают устройства как для сети переменного тока 220 В, так и для постоянного тока 12 – 24 В.

Мощность

Важная характеристика лампы, указывающая потребляемую мощность устройства. Мощные линейные лампы имеют значение от 100 до 1500 Вт, капсульные от 10 до 35 Вт, а лампочки с внешним цоколем или отражателем имеют мощность от 20 до 60 Вт.

Цветовая температура

Галогеновые лампы обычно имеют рабочую цветовую температуру от 2500 К до 3000 К.

Читайте также:  Особенности и преимущества многотарифных счетчиков электроэнергии

Срок службы

Галогенные лампы достаточно долговечные устройства, в сравнении со стандартными лампами накаливания. Они служат от 2000 часов и более при соблюдении условий эксплуатации.

Достоинства и недостатки

Как и любые устройства галогенные лампы имеют как достоинства, так и недостатки.

Достоинства

  • Срок службы – главное преимущество этих ламп, в сравнении с обычными лампами накаливания. При соблюдении условий галогенные лампы служат 2000 часов и более;
  • Стабильность свечения вне зависимости от срока работы лампы;
  • Компактные размеры способствуют применению в любых системах (в том числе осветительных приборах автомобилей) и организации любого вида освещения;
  • Светоотдача данных ламп достигает 20 Лм/Вт, что является неплохим значением для ламп накаливания;
  • Галогенные лампы имеют хорошую цветопередачу, свечение комфортно для глаз и не влияют на зрения.

Недостатки

  • Колба галогенной лампы может разогреваться до высокой температуры, что требует специальных мер безопасности при эксплуатации. По этой же причине, ввиду траты энергии на нагрев, такие лампы имеют достаточно низкий КПД (но выше чем у обычных ламп накаливания);
  • Такие лампы чувствительны к загрязнению на колбе – это быстро выводит их из строя. Поэтому в любой инструкции по монтажу и эксплуатации ламп этому уделяется особое внимание;
  • Имеют ультрафиолетовое излучение, поэтому нуждаются в применении специальных колб или защитных фильтров.

Сравнение с другими типами ламп

Галогенные лампы, конечно, не сравнятся по энергоэффективности со светодиодными или люминесцентными лампами. В этом случае все зависит от сферы применения устройств. Как уже было сказано выше: галогенные лампы стойки к перепадам температур и напряжения, что в некоторых условиях явно ставит их выше светодиодных.

Но вот сравнивая их с обычными лампами накаливания достоинства этих ламп видны достаточно явно. Галогенные лампы имеют больший коэффициент полезного действия и световой поток при меньшей мощности. Они более долговечны и универсальны. Высокое качество передачи света – ещё один важный аргумент в пользу выбора галогенных ламп.

Как выбрать галогенную лампу

При выборе галогенных ламп в первую очередь стоит обратить внимание на производителя устройства: лучше приобретать устройства известных и распространенных производителей (они отвечают за качество выпускаемой продукции и контролируют его на всех этапах производства). Самые известные фирмы: Osram, Navigator и Camelion.

Дальнейший выбор ничем не отличается от выбора обычной лампы и состоит в выборе необходимого типа цоколя и формы лампы , а также цене, которую вы готовы заплатить за лампу. Цена устройств зависит от производителя, технических характеристик и размеров галогенной лампы.

Особенности и разновидности галогенных ламп (hb4,h11,hb3,g9).

Несмотря на большое количество типов источников света, галогенные лампы (ГЛ) не теряют популярности. Их главные преимущества в яркости и направленности света. Статье поможет разобраться в их видах и характеристиках.

Устройство и принцип действия.

Галогенная лампа – это лампа накаливания, в колбу которой добавлены пары брома или йода (так называемый буферный газ).

Конструкция ГЛ с цоколем Е27.

Лампа состоит из стеклянной колбы, вольфрамовой спирали, металлического цоколя.

Прохождение электрического тока через спираль вызывает разогрев металлической спирали. При температуре 3000⁰ С вольфрам начинает светиться – лампа дает свет.

Конструкция очень похожа на лампу накаливания. Кроме нескольких различий. Во-первых, стекло для ГЛ используется кварцевое, а не обычное. Во-вторых, внутрь колбы добавлены галогены. Эти отличия дают следующие преимущества:

  1. Увеличение срока службы. Вольфрам при нагреве ионизируется и испаряется. В атмосфере брома и йода катионы металла вступают в реакцию объединения с галоген-анионами. Далее получившаяся молекула оседает и разлагается на нагретых участках спирали: вольфрам снова в металлической форме. Таким образом, спираль меньше изнашивается и служит дольше. К тому же металл не оседает на стенках колбы – она не темнеет.
  2. Увеличение светоотдачи. Добавление галогенов способствует более высокому разогреву спирали. Следовательно, лампа светит ярче, чем лампа накаливания.
  3. Уменьшение размеров. Кварцевое стекло выдерживает большую температуру, чем обычное. Его использование в галогенных лампочках позволило уменьшить размеры источников света. За счет этого снизился расход буферного газа, и увеличилось давление внутри колбы. А повышенное давление приводит к еще более медленному испарению вольфрама – лампа служит еще дольше.

Виды галогенных ламп.

Существует множество видов и типов галогенных источников света.

Линейные. Лампы в форме трубки. Используются для освещения больших площадей: складов, цехов, улицы. Используются в прожекторах. Такие источники света прочные, яркие, мощные. Но не энергоэффективные.

Капсульные. Компактные, небольшие, маломощные. Применяются для точечной декоративной подсветки, в автомобилях. Подходят к светильникам открытого типа. Могут использоваться с отражателем.

С отражателем. Состоят из миниатюрной лампочки с куполообразным отражателем. Такие светильники создают направленное излучение в заданное пространство. Отражатели бывают алюминиевыми или интерференционными. В первом случае тепло отводится вперед, а во втором – назад. Также выпускают источники света с отражателем с защитной крышкой. Используются для подсветки, настольных и настенных светильников, в подвесных потолках, автомобилях, прожекторах.

С внешней колбой. Предназначены для замены ламп накаливания. Выпускаются с типовыми цоколями Е14 и Е27, что позволяет вкручивать их в обычные люстры и светильники. Во внутренней кварцевой колбе размещается миниатюрная или трубчатая галогенная лампочка. А внешняя стеклянная колба предназначена для защиты лампы от грязи, а человека от ожогов. Внешняя колба изготавливается разных форм и цветов.

IRC-галогенные лампы. Аналог ламп с отражателем, который покрыт особым составом, отражающим инфракрасное излучение. Наиболее энергоэффективный вид. Особое покрытие отражает инфракрасное излучение от вольфрамовой спирали обратно на спираль. В результате растет температура вольфрама и снижается теплопотери. В итоге уменьшается потребление электричества и возрастает срок службы.

Галогенные люстры. Миниатюрные, красивые лампочки – хорошая находка для оформления интерьеров. Рекомендуется использовать керамические патроны во избежание перегрева.

Низковольтные. Источники света, работающие от напряжения 6, 12 или 24 В. Самый распространенный вариант – 12-вольтовые. Подходят для освещения легковоспламеняющихся объектов и помещений с повышенным уровнем влажности. Применяют для безопасного освещения в музеях, точечной подсветки и т.д. Используются для работы в аккумуляторных приборах, транспортных средствах. Подключаются через понижающий трансформатор.

ГЛ разделяются по типу цоколя. В зависимости от назначения, размера, конструкции лампы оснащают разными типами цоколей.

  1. Для замены ламп накаливания служат галогенные с резьбовыми цоколями Е14 и Е27.
  2. Линейные оснащаются разъемом R
  3. Для автомобилей выпускают лампы с цоколем H/ HB: Н3, Н19, Н1, Н11; HB4, HB3 и др.
  4. Низковольтные источники света оснащают штырьковым цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35, GU10, G9 или G12 чтобы предотвратить их монтаж в сеть 220 В.

Технические характеристики галогенных источников света.

  1. Тип цоколя. От него зависит размер, конструкция светильника, схема подключения.
  2. Рабочее напряжение: постоянное (6, 12, 24 Вольта) или переменное.
  3. Мощность. Зависит от конструкции источника света: линейный лампы выпускают до 20 кВ, а миниатюрные бывают 20, 30, 40, 50 Вт и др.
  4. Цветовая температура: практически не меняется. Находится в интервале 2700 – 3000 К. Теплый свет комфортен для глаз.
  5. Индекс цветопередачи. Приближается к 100 – цвета не искажаются.
  6. Срок службы. В среднем 2000 часов. Если же условия работы будут «идеальными» (без скачков напряжения и т.п.), то он увеличится до 4000 часов.

Схема подключения.

Светильники, питающиеся напряжением в 220 В, включаются сразу в сеть. Несколько ламп соединяются параллельно друг другу.

Электрическая схема подключения ГЛ к сети 220 В.

Срок службы галогенных ламп зависит от равномерности подаваемого напряжения. Для сглаживания скачков сети питания рекомендуется подключать лампы через специальный блок защиты. Он выполняет функции стабилизатора.

Электрическая схема со стабилизатором.

Для светильников, работающих на постоянном токе, необходим понижающий трансформатор. Для нескольких галогенных ламп соединение также должно быть параллельным.

Электрическая схема подключения ГЛ, работающей от постоянного тока.

Помните о безопасности при работе с электричеством!

Особенности эксплуатации.

Отличия галогенных источников света представлены в таблице.

Галогенная лампа: характеристики, принцип работы, виды, достоинства и недостатки

Как работает галогенная лампа?

Галогенная лампочка – разновидность ламп накаливания, ее отличительная особенность – добавление в баллон (колбу) паров галогенов (бром или йод). Благодаря буферному газу температура спирали из вольфрамовой проволоки повышается, а срок службы лампочки продлевается. Чтобы разобраться в преимуществах галогенов, необходимо рассмотреть, как устроена и как работает галогенная лампа.

В обычной лампочке накаливания при нагревании спирали атомы вольфрама начинают испаряться и конденсироваться на участках колбы с меньшей температурой. Однако наполнение колбы парами галогенов приводит к тому, что йод или бром вступают в реакцию с вольфрамом, не давая ему оседать на колбе. Обратный процесс происходит вблизи тела накала, где соединения при нагреве распадаются, и атомы вольфрама возвращаются на спираль, повышая ее рабочую температуру.

Срок службы галогенок (или как называют их в народе – галогеновых ламп) составляет 2000-4000 тысячи часов, и может быть увеличен до 8000-12000 часов при условии плавного включения. Все галогенные лампочки делятся на две группы: сетевого напряжения (220В) и низковольтные (до 24В).

Характеристика галогенных ламп

  • Световая отдача: 15-22 лм/Вт.
  • Мощность: 1Вт – 20кВт.
  • Температура нити: около 3000 градусов.
  • Срок службы: 2000-12000 часов
  • Напряжение: 6, 12, 24, 110 и 240 В.
  • Типы: линейные, капсульные, с отражателем, с внешней колбой.
  • Особенности эксплуатации: нельзя брать голыми руками, нужно пользоваться перчатками.

Основные виды галогенных ламп

Капсульные. Основная отличительная особенность «пальчиковых» галогенок – небольшой размер. Тело накала может располагаться поперечно или продольно, на заднюю стенку наносится отражатель, поэтому дополнительных внешних отражателей не требуется, как и защитной стеклянной колбы. Благодаря своей компактности такие лампочки могут применяться для подсветки мебели, потолков, торговых объектов, а также в декоративных светильниках.

С отражателем. Лампочка состоит из небольшой колбы с рефлектором, который распределяет световой поток в пространстве. Существует много видов отражателей, однако самым популярным остается алюминиевый. Также различаются по типоразмерам (MR8, MR11, MR16) и углам излучения. Подвидом таких ламп являются IRC-галогенки – со специальным покрытием, не пропускающим ИК-излучение, а отражающим его обратно на спираль. В итоге потери тепла и потребление энергии уменьшаются, а срок службы продлевается. Лампочки с отражателем выпускаются без защитного стекла, с защитным прозрачным или цветным стеклом. Используются для направленного освещения, в качестве общих и локальных источников света.

Линейные. Одни из самых старых галогенок, выпускающиеся еще с 60-х годов. Представляют собой кварцевую трубку длиной 78 или 118 мм (это стандарт, но встречаются модели других размеров), в которой тело накала удерживается в нужном положении при помощи кронштейнов. Большинство линейных галогенных ламп должны располагаться горизонтально, закрепляясь в светильнике при помощи двух цоколей, размещенных по краям лампы. Современные модели используются как для наружного, так и для внутреннего освещения, они обладают повышенными показателями ударопрочности.

С внешней колбой. По виду очень похожи на обычные грушевидные лампы накаливания, имеют стандартный цоколь Эдисона: Е14 или Е27. Они относятся к группе сетевого напряжения, то есть могут подключаться непосредственно в сеть 220 В. Внутри прозрачной, матовой, молочной или другой колбы находится небольшая линейная или миниатюрная галогенная лампочка. Колба защищает ее от попадания пыли, загрязнений, случайных прикосновений.

Виды цоколей галогенных ламп

Цоколь зависит от вида лампочки:

  • капсульные могут иметь цоколи G4, G5,3, GY6,35 (для напряжения 12-24В) и G9;
  • с отражателем: низковольтные имеют двухштырьковые разъемы — GY4, GZ4, GU4, GX5,3, GU5,3, GY6,35 (цифры после буквы – расстояние между штырьками), сетевого напряжения — G9 и G10;
  • линейные: современные выпускаются с цоколем R7s, расположенным с двух сторон;
  • с внешней колбой: стандартные цоколи Эдисона Е14 и Е27.

Достоинства и недостатки галогенных ламп

Достоинства:

  • Светоотдача. Благодаря конструкции лампочки и используемым материалам светоотдача достигает 15-22 лм/Вт.
  • Цветопередача. Ra галогенных ламп достигает 99-100, они хорошо подчеркивают теплые тона (однако немного меньше, чем обычные лампы накаливания).
  • Компактность конструкции (размер галогенных ламп, особенно капсульных, гораздо меньше, чем большинства других источников света).
  • Увеличенный срок службы по сравнению с обычными лампами накаливания.
  • Стабильный свет на протяжении всего срока службы.

Недостатки:

  • Высокая температура колбы требует усиленных мер по соблюдению пожарной безопасности.
  • Загрязнения на колбе приводят к выходу лампы из строя, поэтому их нельзя трогать руками. Именно поэтому вместе с лампочками обычно продаются перчатки.
  • Необходимо использование дополнительных фильтров ультрафиолета.
  • Не подходят для сетей с частыми перепадами напряжения.

Где используются галогенные лампы?

На сегодняшний день галогенки с трудом могут соперничать с LED или энергосберегающими лампочками, однако для замены ламп накаливания они отлично подходят.

Благодаря хорошей светоотдаче и небольшому размеру они используются в автомобильных, мотоциклетных и велосипедных фарах.

Мощные лампы нашли свое применение в прожекторах, оборудовании для кино-, фото- и видеосъемки, в офсетной печати. Кроме того, лампочки с малой мощностью могут применяться в качестве инфракрасных нагревательных элементов.

Галогенная или светодиодная лампа: что лучше?

Однозначного ответа на этот вопрос нет, так как это зависит от сферы применения, а также особых требований к световым характеристикам. Несмотря на то, что LED более экономичен, практичен и долговечен, большинство светодиодных лампочек имеет низкие показатели качества передачи цвета (именно поэтому свет некоторых ламп будет казаться неприятным вне зависимости от цветовой температуры).

Ссылка на основную публикацию

Технические характеристики и принцип действия электрических автоматов

Классы автоматических выключателей

Автоматы электрические — удобные и практичные средства, которые позволяют защитить электрооборудование и пользователя от внезапных коротких замыканий. Что они собой представляют, какая есть классификация, как их выбрать, какие есть типы автоматических выключателей? Об этом и другом далее.

Общие характеристики

Автоматический электрический выключатель является коммутационным устройством, которое пропускает через свою структуру ток, имеющий номинальную силу. Во время необходимости делает отключение цепи, к примеру, при коротком замыкании или при повышении потребляемой мощности. В настоящее время есть однофазный, двухфазный и трехфазный прибор, отвечая на вопрос, какие существуют автоматы электрические разновидности. Отличаются они друг от друга числом тех элементов, которые разъединяют ток.

Предназначен аппарат, для того чтобы защищать электрическую цепь, чтобы не происходили перегрузки и токи с коротким замыканием. Его можно многократно использовать. Срабатывает он стабильно всегда.

Обратите внимание! Главный параметр электроавтомата — число пропускания номинального тока, токовой энергии, которая нужна, чтобы нормально работали бытовые электрические приборы. В частном доме и городской квартире ставится автомат на 6-63 ампера. Специалистами рекомендуется разбитие электросети в домашних условиях на пару контурах и установку каждого на собственный выключатель.

Принцип действия

Внешне аппарат имеет термостойкий пластмассовый корпус с рукояткой, ответственной за начало и окончание работы. Имеет в себе фиксатор-защелку сзади и винтовые виды клемм снизу.

Главным в автоматическом выключателе является конструктивный узел, а именно главная контактная система, дугогасительная система, привод с расцепителем и вспомогательным контактом. Контактная система бывает одно-, двух- или трехступенчатая. Дугогасительная система включает в себя камеры, имеющие дугогасительные решетки или узкие щели.

Независимо от исполнения, есть предельный ток действия, который не ломает автомат, поскольку из-за превышения напряжения подгорают или свариваются контакты.

Выполняется автоматический выключатель с дополнением ручного или двигательного привода. Бывает стационарным или передвижным. Привод нужен, чтобы включатель и автоматически отключать систему. Также в системе присутствует реле, имеющее прямое действие. Это электронный расцепитель, который включает в себя рычаги, защелки, коромысла и отключающие пружины.

Работает аппарат очень просто. Напряжение от сети идет к верхней клемме, которая соединена с неподвижным контактом. От него идет энергия на подвижный контакт. Он уже передает ее к медному проводнику и тепловому расцепителю. В конце ток подается в нижнюю клемму. При аварии, к примеру, при перегрузке или коротком замыкании, отключается защищаемая электроцепь за счет того, что начинает работать электромагнитный расцепитель.

Обратите внимание! Важно отметить, что электромагнитным расцепителем называется элемент с соленоидом, имеющий подвижный стальной сердечник, который удерживает пружина. Во время превышения токового напряжения, в катушке появляется электрополе. Сердечник попадает внутрь катушки и преодолевает пружинное сопротивление. В результате срабатывает расцепление. Без аварии силы электрополя недостаточно для наступления расцепления.

Классификация

Согласно классификации ГОСТа 9098-78, в ответ на то, какие бывают автоматы, стоит указать, что аппарат бывает:

  • однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным;
  • токоограничивающим и нетокоограничивающим;
  • выкатным и стационарным;
  • селективным и неселективным;
  • ручным, двигательным и пружинным.

Бывает создан для работы с постоянным или переменным током, иметь в себе максимальный, независимый или нулевой токовый расцепитель. Также есть классификация по выдержке времени, по контактам, по внешним проводникам, по степени защиты и присоединению проводников.

Число полюсов

По числу полюсов бывает одно-, двух-, трех- и четырехполюсная модель. Чаще всего используется в работе одно- и двух-полюсная модель, несмотря на сниженный класс автоматических выключателей защиты.

Обратите внимание! Это характеристика показывает тот факт, сколько можно подключить проводов к аппарату, чтобы защитить сеть.

Время токовый параметр

Время-токовая характеристика автомата — зависимость времени срабатывания устройства от энергии электричества, которая протекает через него. Прописывается на каждом устройстве буквой В, С и Д. В первом случае аппарат выключается за 20 секунд. Создан для домашнего использования. Во втором случае автомат выключается за 10 секунд. Применяется как в быту, так и в промышленной сфере. Автовыключатели, имеющие последнюю техническую характеристику, используются только в промышленности. Они работают с током в 14 ампер и выключаются за 10 секунд. Эту разновидность эффективно используют в проводке.

Номинальный ток

Всего на данный момент известно о двенадцати модификационных моделей автоматов, которые отличаются по номинальному току. Этот параметр ответственен за то, чтобы при превышении номинального напряжения срабатывал автомат. Аппарат с малым номиналом используется там, где малое количество электрооборудования. Выключатели в 16 ампер позволяют обеспечить бесперебойной работой всей квартиры. Автоматы с номиналом в 32 ампера защищают проводку квартиры. Аппараты, имеющие большое значение амперов, используются для силового оборудования, имеющего большую мощность.

Отключающая способность

Отключающая способность — характеристика, при которой автомат срабатывает, если напряжение в сети выше установленного номинального токового значения.

Как выбрать

Выбирать аппарат нужно по количеству номинального тока, полюсов, характеристики времени срабатывания и отключающей способности. Также, конечно, необходимо смотреть на бренд, маркировку и цену устройства.

Обратите внимание! При выборе стоит отталкиваться от суммарного количества мощностей электрооборудования.

Определение мощности автомата

Определить, какая нужна мощность оборудования, можно, суммировав все реальные мощности каждого отдельного электроаппарата, включенного в одну сеть. Выявить это также можно через таблицу, приведенную ниже. Данные приведены средние по нормативным документам.

Важно понимать, что может понадобиться больше электроэнергии и соответствующая большая сила агрегата, поскольку могут быть куплены дополнительные приборы, которые раннее в расчет не принимались.

Расчет номинальной мощности автомата

Вычислить номинальную силу или ту мощность, при которой проводка не отключится, можно по формуле M = N * CT * cos(φ), где M является силой в ваттах; N — напряжением электрической сети в вольтах; СТ — токовой энергией, которая способна появится в аппарате; cos(φ) — значением косинуса угла фазы с напряжением.

Вычисление номинального тока

Узнать номинальную токовую энергию можно, посмотрев документацию электрической проводки. Для расчета без нее нужно знать площадь проводникового сечения и способ ее прокладки.

Обратите внимание! Далее значения нужно подставить в формулу S = 0,785 * D * D, где D является проводниковым диаметром; S — площадью проводникового сечения.

Определение время-токовой характеристики

Для правильного вычисления токовой характеристики по времени необходимо считывание пусковых токов. Чтобы все выяснить, стоит воспользоваться следующей таблицей ниже.

Особенности маркировки

На каждом автомате прописываются все характеристики. Имеет на своем корпусе маркировки нагрузки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе.

Популярные производители

Сегодня лучшие автоматические выключатели выпускает компания марки АВВ, Legrand, Schneider Electric, General Electric, CHINT Electric и DEKraft.

В целом, электрические автоматические выключатели — профессиональное оборудование, благодаря которому можно минимизировать риски при отключении света и коротком замыкании. Имеют классификацию по числу полюсов, время-токовому параметру, номинальному току, отключающей способности. Выбрать несложно, принимая во внимание мощность, номинальный ток, токовую характеристику и маркировку. Как правило, пользователи рекомендуют останавливать свой выбор на популярных брендах.


Категории автоматических выключателей: A, B, C и D

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Читайте также:  Какая высота установки розеток — нормы и стандарты

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Для электромонтёра коммутационная аппаратура является одним из основных устройств, с которыми приходится работать. Автоматические выключатели несут как коммутационную, так и защитную роль. Ни один современный электрощит не обходится без автоматов. В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автоматический выключатель.

Определение

Автоматический выключатель – это коммутационный прибор, предназначенный для защиты кабелей от критических значений токов. Это нужно для того, чтобы избежать повреждений токопроводящих жил проводов и кабелей в случае межфазных замыканий и замыканий на землю.

Важно: Основная задача автоматического выключателя – защитить кабельную линию от последствий протекания токов короткого замыкания.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

Номинальный ток (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300);

Время токовая характеристика.

Наибольшее распространение автоматы получили в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220/380 вольт. Напряжения приведены для отечественных электросетей. За рубежом они могут отличаться. В высоковольтных линиях используются релейные схемы и трансформаторы тока. Время-токовая характеристика отражает, через какой промежуток времени и при какой величине тока относительно номинального произойдет размыкание его контактов. Пример её изображен на рисунке ниже:

Принцип работы

Автоматический выключатель (АВ) – это коммутационный аппарат, который содержит два вида защиты:

Каждый из них выполняет одну и ту же работу – размыкание силовых контактов, но при разных условиях. Рассмотрим их подробнее.

При протекании токов через автомат ниже номинального его контакты будут замкнуты бесконечно долго. Но при незначительном превышении тока тепловой расцепитель, представленный биметаллической пластиной, разомкнет их.

Чем больше ток, протекающий через контакты автоматичсекого выключателя, тем быстрее произойдет нагрев биметаллической пластины – это описывается во время токовой характеристике и обозначается быстродействием автомата (буква около номинального тока в маркировке). В зависимости от того насколько перегружен по току автомат зависит время его отключения, это могут быть и десятки минут, а могут быть и единицы секунд.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при быстром росте тока. Величина тока его срабатывания на порядки превышает номинальный ток.

Отсюда возникает вопрос: “Так зачем же автомату две защиты, если можно просто сконструировать его так, чтобы он выключался сразу при превышении номинального тока?”

Ответа на этот вопрос два:

1. Наличие двух защит увеличивает надежность системы в целом.

2. При подключении к автоматическому выключателю устройств ток, у которых изменяется в процессе пуска и работы, чтобы не происходило ложных срабатываний. Например, у электродвигателей пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, а также при их работе могут возникать кратковременные перегрузки на валу (допустим, токарный станок). Тогда при затяжном пуске будет также выбивать автомат.

Устройство

Автоматический выключатель состоит из:

Корпуса (на рисунке – 6).

Клемм для подключения токопроводящих жил (на рисунке – 2).

Силовых контактов (на рисунке – 3, 4).

Дугогасительной камеры (на рисунке – 8).

Рычагов соединенных с кнопками или флажками для его включения и отключения (замыкания и размыкания контактов) (на рисунке – 1 и то, с чем он соединен).

Теплового разъединителя (на рисунке – 5).

Электромагнитного разъединителя (на рисунке – 7).

Цифрой 9 обозначена защелка для крепления на дин-рейку.

К клеммам (обычно верхним, на практике не имеет особого значения) подключается питания, к клеммам на противоположной стороне подключается нагрузка. Ток проходит через силовые контакты, катушку электромагнитного разъединителя, тепловой разъединитель.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушки из медного провода, она намотана на каркасе, внутри которого расположен подвижный сердечник. Катушке содержит от нескольких единиц до пары десятков витков, в зависимости от её номинального тока. При этом, чем меньше номинальный ток, тем больше витков и меньше сечение провода катушки.

Читайте также:  Принцип работы и устройство ламп дневного света

При протекании тока через катушку вокруг неё образуется магнитное поле, которое воздействует на подвижный сердечник внутри. В результате чего он выдвигается и толкает рычаг, в результате чего силовые контакты размыкаются. Если смотреть на рисунке – то рычаг находится ниже катушки, и когда её сердечник опускается – механизм приводится в действие.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Процесс дугообразования зависит от характера нагрузки и её величины. При этом при отключении индуктивной нагрузки (электродвигатель) возникают более сильные дуги, чем при коммутации активной нагрузки. Газы, образовавшиеся в результате её горения, отводятся через специальный канал. Это в разы повышает срок службы силовых контактов.

Дугогасительная камера состоит из набора металлических пластин и диэлектрических крышек. Заключение Раньше автоматические выключатели ремонтировали, и можно было собрать из нескольких один нормально функционирующий. Была возможность отрегулировать и заменить силовые контакты и другие его узлы.

В настоящее время автоматы заключены в неразборный литой или собранный с помощью заклепок корпус. Их ремонт нецелесообразен, сложен и займет много времени. Поэтому автоматы просто заменяют новыми.

Характеристика срабатывания автоматических выключателей и параметры токовременной работы, время срабатывания

Автоматический выключатель – это прибор, который отвечает за защиту электроцепи от повреждений, которые принесет ток большой величины.

Автоматические выключатели характеристики

Чтобы этого избежать, по правилами устройства электроустановок, требуется устанавливать электрические автоматы защиты. Автоматические выключатели делятся по категориям защиты.

Что это такое

Автомат, защищающий сеть, несет 2 задачи:

  • вовремя определить слишком большой ток;
  • разорвать цепь до того, как возникнет повреждение.

Главная задача автоматического выключателя – отреагировать на появление чрезмерного тока и обесточить сеть. Опасно влияют на сеть 2 вида токов:

  • ток перегрузки, возникающий из-за включения большого количества приборов в сеть;
  • сверхтоки из-за короткого замыкания.

Современные электромагнитные устройства легко и безошибочно определяют ток короткого замыкания и выключают нагрузку. С током перегрузки проблем больше. Они не сильно отличаются от номинального значения и в течение некоторого промежутка времени протекают без последствий. Проблема заключается в наличии предельного значения тока нагрузки, который и вредит сети.

Область применения

Применяются автоматические выключатели везде, где находятся электронные приборы. Устанавливаются и в бытовых условиях (для защиты квартир, частных домов), на производственных предприятиях, в бизнес-центрах, торговых комплексах.

Устройство, маркировка и технические характеристики

  • номинальный ток – величина тока, которая протекает по автомату без ограничения времени при температуре воздуха +30 С (при большей температуре номинальный ток будет ниже);
  • время-токовая характеристика – зависимость времени срабатывания от силы тока.
  • номинальное напряжение;
  • предельная коммутационная способность.

Автоматические выключатели обладают своим набором характеристик. Для ознакомления с ними на корпусе наносится маркировка из букв и цифр. В маркировке указываются:

  • фирма-изготовитель;
  • линейная серия;
  • время-токовая характеристика – указывается латинской буквой B, C, D, K, Z;
  • номинальный ток – указывается после буквенного значения;
  • номинальное напряжение;
  • предельный ток отключения;
  • класс токоограничителя;
  • схема подключения, обозначения клемм.

Дополнительно указывают поправочные коэффициенты, связанные с превышением температурного режима.

1 полюс

Однополюсный выключатель устанавливается на вход каждой линии однофазной цепи. Это простая модификация автомата. Устанавливается для защиты однофазной, двухфазной и трехфазной проводки. Задача – защита от возгорания.

2 полюса

Используются, где идет питание электрооборудования по двум проводам и требуется одновременная коммутация двух полюсов. Существует 2 вида двухполюсников — 2Р и 1P+N. Первый оснащен защитой обоих полюсов от перегрузок и короткого замыкания. При подключении нет разницы куда подключать ноль, а куда – фазу. Второй тип называют «однофазный с нулем» — функция автоматического защитного срабатывания только в «фазном» полюсе. Второй полюс используется для подключения нулевого провода.

3 полюса

Защищает трехфазную цепь или одновременно три однофазных колодки. Используются для защиты электродвигателей.

4 полюса

Чаще используются в схемах «звезда с выделенной нулевой точкой». В таких схемах разделены защитный и рабочий нули.

Предельная коммутационная способность

Это максимальное значение сверхтока, которое выдержит автомат, не теряя работоспособности. Наиболее распространенные выключатели имеют величину 4500, 6000 и 10000 А.

Сверхток возникает, когда в цепи происходит короткое замыкание. Он протекает между фазой и нулем при оборванной изоляции, минуя потребителя. Сила тока зависит от сопротивления проводки, поэтому необходимо учитывать материал, из которого она выполнена. Для домов со старой алюминиевой проводкой лучше использовать автоматы с пределом 4500 А. Для медной проводки используются автоматы с пределом 6000 А.

Класс токоограничения

Когда появляются сверхтоки, изоляция резко нагревается. При максимальном значении тока автомат разъединяет цепь. За это время изоляция может повредиться, поэтому вводится еще одна характеристика, контролирующая ток.

Класс токоограничения влияет на безопасность всей схемы. Физически это промежуток времени, при котором происходит размыкание контактов и гашение дуги в гасительной камере. Выделяют 3 класса:

  • 3 класс – самый быстрый, время гашения составляет 2,5 мс;
  • 2 класс – время гашения 6-10 мс;
  • 1 класс – время гашения превышает 10 мс.

На устройстве это значение указывается в черном квадрате. 1 класс не обозначается на устройстве.

Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей

Классы или характеристики срабатывания определяются от разброса величины срабатывания. Самые используемые классы – B, C и D

Используется в бытовых, осветительных и других сетях с небольшим или нулевым пусковым превышением тока. Такие автоматы устанавливаются непосредственно у потребителя. Электромагнитный расцепитель в таких приборах срабатывает при превышении тока в 3 и более раз.

Рекомендуется устанавливать в сетях со смешанной нагрузкой с умеренными пусковыми токами. Также используются в бытовых сетях, но защищают группу потребителей. Самый популярный автомат у электриков. Отличаются большей перегрузочной способностью по сравнению с устройствами класса B. Минимальный ток срабатывания должен превышать номинал в 5 и более раз.

Устройства данного класса защищают электродвигатели, у которых пусковой ток значительно превышает номинальный. Отличаются большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания равен десяти номинальным.

Устройства для цепей для постоянного напряжения

Конструкция электромагнитных катушек переменного напряжения отличается от постоянного напряжения. Для защиты таких устройств используются специальные автоматические выключатели. От обычных они отличаются маркировкой полярности на корпусе, которую нужно обязательно соблюдать. Принцип работы у обоих приборов одинаков.

Как выбрать

Основные критерии выбора автомата:

  1. Ток короткого замыкания. Выбирается в соответствии с правилами устройства электроустановок, по которым приборы с отключающей способностью менее 6 кА запрещены. В настоящее время используются автоматы с номиналом 3, 6, 10 кА. Для домов, находящихся рядом с трансформаторной станцией, следует выбирать выключатель, срабатывающий при 10 кА.
  2. Рабочий ток. Выбирается с учетом сечения кабеля, материала, мощности потребления энергии. Подобрать нужный прибор можно по таблицам.
  3. Ток срабатывания. При включении устройства начальное значение может быть значительно выше рабочего, и, чтобы автомат не сработал, нужно правильно его выбрать. В дома и квартиры устанавливаются устройства класса B, при наличии мощной плиты или электрокотла лучше брать автоматы класса C. Для частных домов, в которых есть установки с электродвигателями, выбираются выключатели класса D.
  4. Селективность, т.е. отключение при аварийной ситуации только определенного проблемного участка, а не всего электричества в доме.
  5. Количество полюсов.
  6. Фирма-изготовитель. Покупка дешевого аппарата — может не сработать в нужный момент, что приведет к поломке устройств, износу изоляции и возможному пожару.

Автоматический выключатель – устройство, которое жизненно нужно в каждом доме для защиты от токов большой величины. Такие приборы устанавливаются в жилых домах и в производственных помещениях, и помогают обезопасить здание от поломки приборов и возгорания.

Полезное видео

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Читайте также:  Схемы энергосберегающих ламп и наиболее частые их неисправности

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального, пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:


Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:
  • Пожаров.
  • Ударов человека током.
  • Неисправностей электропроводки.
Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность
Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:
  • Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
  • На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
  • На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Ссылка на основную публикацию