Лампочка на службе евросовместимости
В США и некоторых других странах, еще почему то используют низкое напряжение питания промышленной электросети, всего 115В, что чревато большими токами потребления и большим расходом материалов для создания проводов солидного сечения. Общая мощность всех электроприборов, даже в небольшой квартире может достигать 100кВт, выходит, выходит, что провода должны быть рассчитаны на токи около 1000А ?! Круто, а? Кроме того, возникают проблемы евро-американской совместимости. Если маломощные потребители достаточно просто сделать универсальными, например, многие зарядные устройства работают в диапазоне входных напряжений 100…250В, то более энергоемкие приборы (с нагревательным элементом) универсальными сделать проблематично. Вот однажды и пришлось мне думать, как «утюжок» для волос, рассчитанный на 115В (200Вт), включить в европейскую сеть с напряжением 220В…
Идея
Первое, что пришло в голову для создания такой совместимости, это включить последовательно мощный диод. Тогда половину полупериодов – долой и эффективное среднее напряжение станет около 110В, что и требовалось. Это может быть бы и сработало, а может быть и нет, так как в этом самом «утюжке» присутствует электронная схема авторегулирования температуры и я подозреваю, что некоторые элементы могут не выдержать повышенного напряжения. Поэтому включать диод побоялся.
Второе, тривиальное решение, использовать лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) или обычный трасформатор (понижение 220В на 115В), например, так, как это сделано здесь. Однако ЛАТР тяжелый и громоздкий, а главное, он мне всегда нужен на рабочем месте для других целей.
Третий способ, это использовать какой-нибудь реактивный элемент для гашения остаточного напряжения, например, так, как сделано вот тут (http://www.afterwork.com.ua/?p=1875). Однако, запитывать нагрузку с предполагаемым тиристорным регулятором через реактивность – чревато нарушением работоспособности регулятора. Тиристор или симистор требуют полного снятия напряжения на электродах для выключения, что проблематично в индуктивно-емкосных цепях.
Последний способ, который и был реализован – это простая балластная схема, суть которой состоит в том, что для уменьшения напряжения вдвое нужно последовательно с потребителем включить такую же нагрузку. Балласт можно организовать различными способами, но удобнее всего сделать балластную схему из обыкновенных лампочек накаливания. А если соединить несколько штук таких лампочек, то подбирая мощность отдельной лампочки и способы их включения (последовательно, параллельно) можно подобрать нужное суммарное сопротивления балласта для рабочей нагрузки разных значений мощностей (рис.1).
Вообще то, я уже давно уже хотел сделать такое мощное регулируемое сопротивление, нужное, например, для испытания мощных усилителей, источников питания, подключения низковольтных паяльников и т.п.
Материалы и инструменты
1. Материал для металлического кожуха (жесть 0,5мм) и деревяшка для основания кожуха (ДСП-150х70х20).
2.Два «стоячих» патрона и две лампочки с большим цоколем.
3. Шурупы, винты и гайки М3, соединительные провода.
4. Ножницы и ножовка по металлу, отвертка, паяльник и паяльные принадлежности (опционально, к патронам подключаются через винтовой зажим, а соединить провода можно и скруткой).
Работа
В моем случае максимальная нагрузка «утюжка» для волос составляет 200Вт (написано на корпусе), тогда максимальная мощность нагрузки должна равняться тоже 200Вт, а это две лампочки по 100Вт включенные параллельно (рис.2). При этом каждая лампочка будет разогреваться не на 100, а примерно на 25Вт, а общая выделяемая мощность двумя лампочками составит около 50Вт.
Хотя мощность балласта и небольшая, но существенно нагревает элементы корпуса, потому корпус пришлось сделать в виде железной коробки из листов жести (рис.3) с размерами приблизительно 200х140х75мм. Указанных размеров корпуса вполне достаточно для размещения там двух лампочек с учетом их вертикального рабочего положения (рис.2).
Кожух корпуса собран из двух Г-образный и одной П- образной детали и представляет из себя прямоугольную коробку с одной открытой стороной. Детали соединены винтами М3. Само собой разумеется, что это решение «на скорую руку», и Это Вы можете сделать так, как Вам удобнее и быстрее.
На основании (рис.1) в виде дощечки установлено два патрона, электрические контакты которых соединены параллельно между собой и последовательно с нагрузкой. Кожух прикручивается к ребрам основания при помощи щурупов. Электрические провода жестко прикручены к винтовым контактам патрона и выводятся наружу через отверстие в кожухе.
Настройка
Для подбора лампочек делителя напряжения нужно измерять переменное напряжение на их клеммах, и последовательно вкручивая лампочки большей мощности (большая мощность лампочки означает ее меньшее сопротивление), добиться значения напряжения около 115В. Мне это удалось сделать при мощности лампочек 100 и 75 Вт, что точно соответствует паспортной мощности «утюжка».
Примечания
1. Во время работы корпус довольно сильно разогревается, так что легкоплавкие предметы (конфетки и шоколадки) на нем лучше не размещать.
2. Для вентиляции в верхней и нижней боковой части кожуха желательно проделать ряд отверстий, тогда это может быть и временной грелкой, например, для ног.
3. Для большей универсальности, возможно выходные клеммы вынести наружу, и поставить один или несколько переключателей (если лампочек больше двух) для параллельного или последовательного соединения лампочек.
Лампочка накаливания – это тоже резистор большой мощности!
!