4.5. Ступенчатое включение мощной нагрузки

Устройство предназначено для постепенной подачи сетевого напряжения в активную нагрузку.

Из опыта известно, что наиболее часто мощные лампы и нагреватели выходят из строя в момент включения. Это связано с тем, что нагревательная нить лампы в холодном состоянии имеет сопротивление более чем в 10 раз меньшее, чем при прогреве. Из-за чего возможен бросок тока при подаче напряжения. Если же включение случайно попало на момент действия в сети максимальной амплитуды напряжения, возникает импульсная перегрузка.

Приведенная на рис. 4.11 схема облегчает режим работы нагрузки, снижая броски тока за счет постепенного (в течение 4 с) увеличения амплитуды подаваемого напряжения. Это позволяет значительно продлить жизнь ламп, кроме того, снижается уровень сетевых помех в момент включения. Электрическая схема работает следующим образом. Электронным симисторным коммутатором VS1 управляет генератор на однопереходном транзисторе VT1.

Рис. 4.11. Электрическая схема

Генератор синхронизирован с частотой сети, так как он питается пульсирующим напряжением, рис. 4.12. В зависимости от величины резисторов R3 и R4 время заряда С1 может меняться, т. е. меняется угол открывания оптронного симистора. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога открывания VT1, С1 быстро разрядится через ограничительный резистор R1 и светодиод оптрона.

Pис. 4.12. Форма напряжения

Для открывания симистора при любой окружающей температуре, через светодиод должен проходить ток не менее 80...100 мА. Использование однопереходного транзистора позволяет иметь источник питания схемы управления небольшой мощности, так как необходимая для открывания симистора энергия накапливается на конденсаторе С1 и отдается в течение короткого импульса.

При включении, в начальный момент, транзистор VT2 заперт (примерно в течение 4 с), так же, как и VT3. От номинала резистора R3 зависит, какое минимальное начальное напряжение будет подано в нагрузку А1. Как только С2 зарядится, появится ток через VT3, что приведет к открыванию VT2, — резистор R3 будет закорочен переходом эмиттер-коллектор транзистора. Это уменьшит время заряда С1, т. е. транзистор VT1 сформирует импульс для открывания VS1 раньше. Номинал резистора R4 подбираем так, чтобы при этом было максимальное напряжение в нагрузке.

Так как в схеме облегчается режим работы симистора VS1, устройство позволяет коммутировать суммарную мощность нагрузки до 10000 Вт.

В схеме применены резисторы МЛТ, а конденсаторы С1 — К73-9, С2, СЗ — К52-1Б на 63 В. Оптронный коммутатор устанавливается на радиатор (при использовании схемы с нагрузкой до 500...1000 Вт в нем нет необходимости).

Топология печатной платы приведена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Топология печатной платы и расположение элементов