Схема подключения выключателя, розеток и ламп. Как подключать эти установочные изделия.
На данном рисунке представлена упрощённая электрическая схема подключения выключателя, розеток и ламп. Она является довольно распространенной и повсеместно используется при электрификации жилых квартир, подвальных, гаражных помещений, производственных, строительных объектов и т.д. А теперь давайте с Вами более подробней разберёмся с ней.
Для лучшего понимания схема подключения выключателя, розеток и ламп нарисована так, как она обычно располагается при своём монтаже. Начнём с электрощита. В каждом доме и квартире обязательно имеется щиток, к которому подходит ввод от основной электромагистрали (от ближайшего столба электропередач либо от основного распределительного щитка на площадке). На (в) этом щитке, как правило, находятся электросчётчик, УЗО, автоматические выключатели, предохранители и дополнительные устройства (к примеру, индикаторы сетевого напряжения, защита от перенапряжения и т.д.). Именно с него и происходит запитка всего помещения (частного дома, квартиры).
Предположим, что у нас имеется трёхкомнатная квартира. Обычно делается так: в каждой комнате устанавливается соединительная коробка (она на рисунке показана в виде круга). К ней подводятся провода (кабеля) от щитка и берётся электропитание с одного из автоматов на нём. Такие соединительные коробки являются местами коммутации всех силовых проводов электропроводки (от выключателей, светильников, розеток, кондиционеров и т.д.), что располагаются в данной комнате (помещении). Теперь, что касается самой схемы подключения выключателей и ламп. Как вы поняли (смотря на рисунок), в соединительной коробке имеется фаза (провод красного цвета) и ноль (синего цвета), которые приходят от щитка. Берётся фазный провод и к нему подсоединяется общий провод (также красного цвета) идущий к двухклавишному выключателю.
В разомкнутом положении выключателя фаза просто сидит на общей клемме и ждёт, пока нажатием на клавишу (клавиши) подадут её на провод, что соединен с одной из ламп. Провода, идущие к светильнику (лампам) обозначены зелёным цветом. В состоянии отключенного выключателя эти провода обесточены. Кстати, они проходят также через соед. коробку. Как Вы знаете, некоторые типы выключателей имеют неоновую подсветку. На рисунке она показана внутри выключателя в виде кружка с двумя меньшими кружками. Эта неоновая лампочка подключается через дополнительное сопротивление (последовательно). Данную подсветку следует включать так: один из её проводов прикручивается к общей клемме этого выключателя, а второй провод к одной из оставшихся клемм (на выключателе).
Эта подсветка будет светиться тогда, когда выключатель находится в положении разрыва контактов. Да, хочу напомнить, что такая подсветка хорошо работает с лампочками накаливания. С экономными лампами её нежелательно подключать (просто свет начнёт блымать даже при выключенном положении). Светильники, как правило, имеют несколько ламп. При раздельном подключении ламп (горит одна часть светильника, другая и обе сразу) соединение проводов происходит так: от каждой из ламп берётся по одному проводу и соединяются в одну скрутку. Вторые провода от этих ламп группируются по двум (фазным) скруткам. В итоге, первую общую скрутку соединяют с нулём, идущим от соединительной коробки, а сгруппированные остальные две скрутки садятся на два провода (зелёного цвета) идущие от выключателя.
Теперь, что касается схемы подключения розеток. Здесь все очень просто. Берётся два провода (фаза и ноль) идущие от соединительной коробки и подсоединяются к контактам на самой розетки. Далее от этой же розетки отводится второй провод (параллельно) и подключается к другой. Параллельно идущим проводом соединять розетки следует в том случае, когда эти розетки располагаются недалеко друг от друга (образовывая группу розеток). Если розетки находятся вдали между собой (к примеру, на противоположной стене комнаты), то их запитывают от другого провода (кабеля) идущего от общей соединительной коробки, принадлежащей этой комнате. Образовывая соединительные группы розеток, следует помнить и учитывать общую нагрузку на них (суммарный ток). Так как, соединив слишком много розеток в одной группе и запитав их от общего кабеля имеющего малое сечение, можно получить перегрузку по току на этот кабель и в итоге его нагрев.
Учтите, что качественное выполнение работ в процессе установки электрических розеток, выключателей, ламп и прочих изделий ведёт к долговечной эксплуатации этих самых электроустройств. Даже мелочь, сделанная как попало, может в последствии обернуться массой проблем. Так что делайте всё на совесть (и не только себе)!
Схемы включения ламп накаливания
Электрической схемой, которая помогает разобраться в управлении ламп всех типов, называется упрощенное и наглядное изображение связи между отдельными элементами электрической цепи, выполненное при помощи условных обозначений и позволяющее понять принцип действия данного электрического устройства, определить его состав и стоимость.
Электрическая схема при аварии помогает найти место повреждения в электрической цепи, является руководством при монтаже любых видов электропроводок, а также дает указание о способе и порядке соединений отдельных участков цепи.
Чтобы понять схему, необходимо знать использованные в ней условные обозначения. ГОСТ 2.721-84 и ГОСТ 2.758-81 входят в единую систему конструкторской документации (ЕСКД) под названием «Обозначения условные графические в схемах». При создании условных графических обозначений используют простейшие геометрические фигуры, не вызывающие затруднения при их изображении. Чтобы облегчить запоминание условных обозначений отдельных элементов электроустановок, их частично изображают наиболее характерными символами.
Для успешного чтения электрических схем необходимо знать:
— принцип действия, устройство и режимы работы изображенного электрооборудования;
— условия согласованности рабочих параметров элементов электроустановки, при которых обеспечивается ее работоспособность;
— типы существующих электрических схем, их назначение и правила составления;
— основные графические обозначения и используемые правила маркировки элементов, а также правила пользования стандартами на условные графические обозначения.
Можно рекомендовать следующий общий порядок чтения и анализа электрических схем:
— ознакомиться с информацией, содержащейся в надписях на чертеже, таблицах и диаграммах, помещенных на его полях;
— определить тип и назначение схемы, состав и назначение всех машин, аппаратов и приборов, входящих в изображенную установку;
— определить систему схемной маркировки и структуру позиционных обозначений;
— выделить части схемы, объединенные общими функциями (цепи главного тока, управления, защиты, сигнализации и др.);
— определить направления электрических токов (расположение генераторов и приемников электроэнергии);
— выявить типовые узлы электроустановки (схемы пуска двигателей, приводов выключателей, сигнализации положения отключающих аппаратов и др.) и установить их функции;
-определить последовательность работы аппаратов в основном рабочем режиме установки и при реально возможных отклонениях от него (от исходного состояния схемы до конечных устойчивых ее состояний в каждом из рассматриваемых режимов);
— оценить возможность выполнения заданных функций элементами схемы;
— оценить согласованность рабочих параметров элементов, обеспечивающих работоспособность установки;
— проанализировать работу схемы в аварийных ситуациях (короткие замыкания, перегрузки, повреждение изоляции);
— проанализировать последствия возможных отказов элементов
— схемы и оценить надежность электроустановки;
— проверить выполнение условий безопасности установки во всех режимах работы.
Указанный порядок не претендует ни на полноту, ни на универсальность, а является лишь иллюстрацией подхода к анализу электрической схемы.
Рассмотрим схемы управления лампами накаливания. Две или более ламп накаливания могут присоединяться к сети одним однополюсным выключателем (рис. 4.11, а). Управление пятью лампами с помощью двух расположенных рядом однополюсных выключателей (рис. 4.11, б) осуществляется следующим образом. При повороте первого выключателя включаются две лампы, а при повороте второго -остальные три. Такая схема включения ламп применяется в больших помещениях с режимом работы, требующим обеспечения освещенности различной степени.
Если необходимо попеременное изменение числа включаемых ламп, их присоединяют к сети при помощи люстрового переключателя (рис. 4.12). С первым поворотом такого переключателя включается одна лампа из трех, со вторым — оставшиеся две, но при этом выключается первая лампа, с третьим — включаются все лампы, а с четвертым — все лампы люстры выключаются.
При необходимости независимого управления одной или несколькими лампами с двух мест применяют схему с двумя переключателями, соединенными двумя перемычками и проводом (рис. 4.13).
Лампы осветительных электроустановок, питаемых от трехпроводной системы трехфазного тока, включаются между двумя фазами сети, а установок питаемых от четырехпроводной сети — между фазным и нулевым проводами (рис. 4.14).
В осветительных электроустановках промышленных предприятий применяются дистанционное и автоматическое управление, если это необходимо по условиям работы или в целях обеспечения безопасности людей. Примерная схема дистанционного управления сетью рабочего освещения и автоматического включения сети аварийного освещения электроустановки показана на рис. 4.15.
На схеме сети рабочего и аварийного освещения имеют раздельное питание от различных источников электроснабжения. В сети рабочего освещения предусмотрены аппараты 2 дистанционного управления, позволяющие включать и отключать питание с центрального пульта управления. Аппараты 4, устанавливаемые в сети аварийного освещения, соединяются с аппаратами рабочего освещения так, чтобы автоматически включать аварийное освещение при исчезновении напряжения в сети рабочего освещения.
Закон Кеплера для лампы накаливания
Лампочка накаливания оказалась не простым прибором, заставив потратить на изучение себя много времени.
Наши дети уже наверное и не будут знать — какие такие эти лампочки накаливания. Уже сейчас их нигде не применяют. Разве что в парилках бань, где светодиоды неприменимы ввиду высокой температуры.
При подключении освещения к прибору управления электрической печью парилки и столкнулся с проблемой.
У лампы накаливания есть пусковой ток!
Продвинутые пульты управления электрокаменками в парилках, кроме управления самой печью, умеют также управлять вентилятором вытяжки и освещением.
Нутром чувствовал, что необходимо обходить стороной возможность управления светом с панели управления электрокаменкой парилки.
Всегда освещение в парилке делал, как в обычном помещении — выключатель на стене, — как бы не было заманчиво было подключить освещение к пульту управления и включать сенсорными кнопочками с панели управления. Но однажды угораздило подключить освещение парилки именно к выходам пульта управления парилкой Harvia Xenio CX170.
Как назло в этой парилке оказалось аж 6 светильников — три под потолком и три под стеллажами. В каждый из них была вкручена лампа накаливания 40Вт. Итого 240вт. В общем — стечение обстоятельств было неблагоприятное.
Уже давным-давно методом проб и ошибок выучил правило: всегда внимательно читай каждую букву паспорта устройства. Как бы внимательно не изучался паспорт и как бы простым это устройство не казалось — остается пропущенный нюанс, будь паспорт хоть из одного листа.
Вот руководство по установке пульта управления Harvia Xenio CX170 harvia-cx170.pdf.
Если внимательно изучить скрин из руководства, то можно увидеть, что макс. 100Вт для лампочек. Даже на русском продублировали.
На плате предохранитель в цепях питания вентилятора и освещения стоит 2,5А. Вентилятора нет. На всякий случай вытащил предохранитель и проверил — номинал действительно 2,5А.
По известному всем закону мы можем подключить в такую цепь мощность 2,5А*220В=550Вт. Вот и ладно.
При прозвонке цепи из 6-ти светильников тестер выдал величину сопротивления 20 Ом. Вроде так и должно быть: если каждая из лампочек имеет сопротивление 102 Ом, то цепь из параллельно-подключенных таких лампочек и должна иметь такое сопроивление.
А стоило насторожиться.
Еще больше насторожиться должен был заставить случай, когда несильный удар по плафону светильника деревянной рейкой при работе столяров привел к перегоранию предохранителя на плате — того самого 2,5А.
Но, когда имеешь дело с чем-то очень простым, таким как лампа накаливания — совсем расслабляешь ум.
Проблемы начались когда предохранители стали перегорать раз в 3 дня.
Пришлось разбираться в физической сущности этого явления.
Как уже говорил, измеренное сопротивление цепи лампочек 20 Ом. Если вспомнить закон ома, то получим, что приложение напряжения 220В к сопротивлению 20 Ом вызовет ток 220/20=11А.
Это же 11А*220В= 2,4кВт!
Оказывается лампа накаливания имеет пусковой ток. Холодная лампа накаливания потребляет мощность в 10 раз больше номинальной.
Связано это с тем, что удельное сопротивление вольфрама сильно зависит от температуры.
Лампа разогревается почти мгновенно и обычный автомат такой всплеск тока не отловит, а плавкая вставка не даром имеет второе название — быстродействующий предохранитель.
Включение лампы превращалось в тотализатор сгорит/не сгорит, где в качестве случайного фактора выступала точка на синусоиде переменного тока в момент включения. Если включение происходило близко к вершине синусоиде — предохранитель сгорал.
Причина ясна. Что же с этим теперь делать? Напрашиваются несколько вариантов.
Варианты решения проблемы перегорания ламп и предохранителя.
1. Классический выключатель.
Подключить освещение парилки классическим способом при помощи выключателя было уже проблемой. Когда выполнена чистовая отделка очень сложно добавить на стену выключатель.
2. Подключение через промежуточное силовое реле.
Нужно городить дополнительный шкаф управления освещением, в котором, помимо пускателя или реле, размещать автомат защиты вновь появляющейся управляемой цепи.
Этот шкаф нужно запитывать до пульта управления Harvia Xenio CX170, делая ответвления.
Технически все это было выполнить не намного проще, чем установить выключатель.
3. Использование устройства плавного пуска.
Такие устройства продаются как устройства защиты галогенных ламп и стоят 150 — 500р. Смысл работы — плавное наращивание тока в течении 2-3с до разогрева лампы.
4. Уменьшение совокупной мощности ламп.
Лампы накаливания в парилке применяются, поскольку светодиодные могут не выдержать высокую температуру и, скорее рано, чем поздно, не выдержат.
Не один умелец убедился в этом. Некоторые даже постарались подробно описать эксперимент на pikabu: «Как я светодиоды в парилку ставил».
У нас же половина светильников находится под полком — там не бывает высокой температуры. Лампы накаливания в светильниках под полками можно заменить на светодиодные, тем самым уменьшив нагрузку вдвое.
Этот вариант и был исполнен.
Устройство щадящего режима включения ламп накаливания (варианты)
Использование: в бытовых электровыключателях для обеспечения щадящего режима включения ламп накаливания. Технический результат: упрощение устройства. Сущность: устройство состоит из двух параллельных цепочек, каждая из которых содержит контактную пару и элемент односторонней проводимостью, причем элементы включены встречно. Согласно второму варианту, в контактной площадке одного из контактов каждой контактной пары выключателя установлен элемент с односторонней проводимостью, причем эти элементы включены встречно. При этом, элементы с односторонней проводимостью могут быть выполнены в виде бескорпусного диода, установленного между контактной пластиной и ее контактной площадкой и электрически с ними связанного. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам, обеспечивающим щадящий режим эксплуатации ламп накаливания, и может быть использовано в качестве бытового электровыключателя.
Известно, что разрушение нити лампы накаливания происходит, в основном, при включении, так как, из-за низкого сопротивления холодной нити (в 8-10 раз меньше, чем раскаленной), ток, протекающий через нить в момент включения, значительно превышает номинальный. Поэтому, в основе известных устройств, предназначенных для продления срока службы ламп накаливания, например, светорегулятора [1] лежат технические решения, позволяющие ограничить пусковой ток лампы.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является устройство [2] представляющее собой автомат двухступенчатой подачи напряжения. Известное устройство содержит две включенные параллельно диодные цепочки, через которые подсоединяются контактная пара выключателя и лампа накаливания. Поскольку диоды включены встречно, а в качестве одного из них используется тиристор, управляемый от времязадающей RC-цепочки, то при замыкании контактной пары вначале через лампу проходит только одна полуволна питающего тока, разогревающего нить, и только после заряда конденсатора (C1) включается тиристор и лампа оказывается под полным действующим напряжением накала.
Являясь не самым сложным из известных устройств аналогичного назначения, данное устройство, тем не менее, содержит девять элементов электронной техники и требует настройки при изготовлении. Большое число элементов в этом устройстве затрудняет их размещение в корпусе серийного выключателя, а если это и удается сделать, то даже при минимальной собственной потребляемой мощности в 3 Вт наблюдается заметный разогрев корпуса выключателя.
Заявляемое изобретение решает задачу создания простого, надежного, компактного и технологичного в изготовлении устройства щадящего режима включения ламп накаливания, обеспечивающего продление их срока службы.
Сущность заявляемого изобретения заключается в подаче питающего напряжения на лампу накаливания через две механически развязанные контактные пары, замыкающие цепочки с односторонней проводимостью. При этом, благодаря механической развязке контактных пар, в момент включения лампа оказывается на некоторое время под пониженным (половинным) напряжением, а, за счет того, что указанные замыкаемые цепочки имеют встречную проводимость, после замыкания второй контактной пары лампа оказывается под полным напряжением.
Техническим результатом является упрощение устройства. Он достигается двумя вариантами.
Согласно первому варианту, в устройство щадящего режима включения ламп накаливания, содержащее контактную пару и два диода, дополнительно введена вторая контактная пара, причем соединение всех элементов образует две цепочки, соединенные параллельно, каждая из которых состоит из последовательно соединенных контактной пары и диода, при этом диоды включены встречно.
По второму варианту, в устройство щадящего режима включения ламп накаливания, содержащее контактную пару и два элемента с односторонней проводимостью, дополнительно введена вторая контактная пара, включенная параллельно первой, причем каждый элемент с односторонней проводимостью установлен в контактной площадке одного из контактов каждой контактной пары таким образом, что элементы с односторонней проводимостью оказываются включенными встречно. При этом, каждый из элементов с односторонней проводимостью может быть выполнен в виде бескорпусного диода, установленного между контактной пластиной и ее контактной площадкой и электрически с ними связанного.
Оба варианта решают одну и ту же задачу обеспечение щадящего режима включения ламп накаливания, обеспечивает получение одного и того же технического результата и принципиально одним и тем же путем. В основе обоих решений лежит принцип неодновременного замыкания двух параллельных цепей, одна из которых пропускает положительный, а другая отрицательный полупериоды питающего напряжения. И в том и в другом решении это обеспечивает последовательную подачу на лампу пониженного и номинального напряжения. Различие двух вариантов заключается в том, что в первом случае в цепи последовательно к контактным парам подсоединены диоды, что является чисто схемным решением, а во втором односторонняя проводимость создается непосредственно на самих контактных парах, и для этого изменяется конструкция контактной площадки. Невозможность выражения схемного и конструктивного решения общими признаками привела к необходимости защиты их как группы изобретений вариантов.
Изобретение поясняется чертежами, где: фиг. 1 электрическая схема устройства; фиг. 2 устройство по первому варианту, выполненное в корпусе серийного выключателя; фиг. 3 электрическая схема устройства для двух групп ламп; фиг. 4 выполнение элемента с односторонней проводимостью на контактной пластине контактной пары выключателя.
Устройство по первому варианту (фиг. 1) представляет собой две цепочки, соединенные параллельно, каждая из которых состоит из последовательно соединенных контактных пар 1 и 2 и диодов 3 и 4. Диоды 3 и 4 включены встречно. На фиг. 1 показана также лампа накаливания 5, включаемая последовательно с устройством.
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. При замыкании любой из контактных пар 1 или 2 на лампу 5 подается только половина напряжения, так как соответствующий диод 3 или 4 пропускает только полупериод сетевого напряжения. После того, как будут замкнуты обе контактные пары 1 и 2, на лампу 5 будет подано полное напряжение сети. При эксплуатации устройства разница во времени между включением обеих контактных пар обеспечивается благодаря их механической развязке. Даже в случае попытки замкнуть контактные пары одновременно, вероятность фактического одновременного их замыкания крайне низка. При этом достаточно 0,1-0,2 сек разницы во времени замыкания, чтобы нить накала лампы разогрелась и при установлении полного питающего напряжения не происходило ее разрушения. Тем самым, устройство обеспечивает щадящий режим включения ламп накаливания.
Дополнительно устройство позволяет включать дежурный режим освещения, когда при замыкании только одной из контактных пар лампа горит в полнакала.2 На фиг.2 приведен пример выполнения устройства по первому варианту в корпусе серийно выпускаемого двухклавишного выключателя. На изоляционном основании 6 корпуса выключателя расположена контактная пластина 7, являющаяся общей для обеих контактных пар, с контактными площадками 8. Диоды 3 и 4 закрепляются между установленными на основании 6 клеммами 9 выключателя и дополнительной клеммой 10. Лампа 5 подключается к этой дополнительной клемме 10 и имеющейся в выключателе клемме 11. Таким образом, изменения в конструкции серийного выключателя для выполнения в его корпусе заявляемого устройства сводится к установке на основании 6 дополнительной клеммы 10.
Заявляемое устройство (фиг. 1) можно использовать как базовый элемент при создании устройств, обеспечивающих щадящий режим включения независимых групп ламп. Так, на фиг. 3 изображена электрическая схема такого устройства для включения бытовой люстры, содержащей две группы ламп. Данная схема может быть собрана в серийном трехклавишном выключателе. Она содержит три контактные пары 1, 2 и 12 и четыре диода 2, 4, 13 и 14. Данное устройство работает аналогично описанному выше устройству на фиг. 1 и обеспечивает режим щадящего включения для обеих групп ламп 5 и 15, а также режим дежурного освещения. Нетрудно заметить, что соединение контактных пар 1 и 2 с диодами 3 и 4, а также контактных пар 2 и 12 с диодами 13 и 14, в отдельности представляют собой схему заявляемого устройства (см. фиг. 1).
Устройство по второму варианту, в отличие от первого схемного, предполагает размещение бескорпусного диода 16 между контактной пластиной 7 и контактной площадкой 8. Закрепление диода 16 может быть осуществлено с помощью известных методов [3] (пайкой или микросваркой), обеспечивающих надежный электрический контакт выводов диода 16 с пластиной 7 и площадкой 8. Для создания механической прочности конструкции между пластиной 7 и площадкой 8 устанавливается шайба 17 из прочного изоляционного материала, способная выдержать усилие, создаваемое пружиной контакта выключателя.
Таким образом, основываясь на низкой вероятности одновременного замыкания механически развязанных контактных пар (например, контактов двухклавишного выключателя), обеспечивающей подключение к сети лампы накаливания через пониженное напряжение, удалось создать простое и надежное в эксплуатации устройство щадящего включения, имеющее к тому же дополнительный режим включения дежурного освещения. В устройстве отсутствуют сложные электронные схемы, оно не требует настройки, надежно и практически не потребляет энергии. Все это с лихвой компенсирует необходимость установки дополнительной контактной пары, тем более, что двухклавишные выключатели выпускаются промышленностью и их модернизация на заявляемое устройство легко осуществима.
1. Устройство щадящего режима включения ламп накаливания, содержащее контактную пару, два встречно включенных элемента с односторонней проводимостью, образующих две цепочки, соединенные параллельно, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной контактной парой, а каждая из указанных контактных пар включена в цепь соответствующего элемента с односторонней проводимостью.
2. Устройство щадящего режима включения ламп накаливания, содержащее контактную пару и два встречно включенных элемента с односторонней проводимостью, образующие две цепочки, соединенные параллельно, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной контактной парой, каждая из указанных контактных пар включена в цепь соответствующего элемента с односторонней проводимостью, каждый из которых установлен в контактной площадке одного из контактов каждой контактной пары.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый из элементов с односторонней проводимостью выполнен в виде бескорпусного диода, установленного между контактной пластиной и ее контактной площадкой и электрически с ними связанного.