Подключение выключателя, оснащенного регулятором яркости

Регулировка яркости светильников может понадобиться для снижения уровня освещенности, приглушения света. Современная электроника позволяет делать это, применив простейшие и малогабаритные устройства, которые называются диммеры. Диммерный выключатель, кроме обычной функции включения/ выключения ламп, регулирует величину подаваемого на них напряжения, изменяя, таким образом, яркость свечения.

Кроме уменьшения яркости, происходит значительное снижение энергопотребления и продление срока службы источника света. При включении в сеть лампы накаливания (обычной или галогенной) происходит бросок тока, поскольку холодная спираль имеет низкое омическое сопротивление, и, пока спираль не прогреется, через нее протекает большой ток. Хоть это время составляет доли секунды, подавляющее количество отказов ламп происходит в момент включения. Выключатель света с регулировкой позволяет снизить первоначальный импульс тока через лампу. Плавный разогрев нити накаливания приводит к увеличению срока службы ламп.

Назначение диммера

Главным назначением подобных устройств является регулирование яркости свечения ламп накаливания или галогенных лампочек. Управление галогенными лампами, которые работают на пониженном напряжении, осуществляется с помощью диммера, подключаемого через понижающий трансформатор. Эти устройства можно приобретать по отдельности, однако лучше купить диммер со встроенным трансформатором.

Внимание! Для работы в цепях освещения со светодиодными и люминесцентными лампами необходимо использовать специальные диммеры.

Для управления энергосберегающими лампами используются устройства, в конструкцию которых входит дополнительный элемент – электронный пускатель.

Используя регулятор яркости в качестве выключателя света можно произвольно изменять интенсивность освещения от максимального до самого приглушенного. В таком случае отпадает необходимость применения двойных или тройных выключателей для управления работой люстр с несколькими лампами. Кроме того, лишается смысла приобретение дорогостоящих светильников, оснащенных собственными регуляторами напряжения.

Принцип регулировки

Регулировка освещенности может осуществляться двумя методами:

• Реостатным;
• Симисторным.

Реостатный метод

Первое, что приходит на ум, когда идет речь об изменении напряжения или силы тока, – это включение в цепь последовательно с источником света токоограничивающего элемента, резистора. Переменный резистор для такого применения именуется реостатом, а сам принцип регулировки – реостатным. Достоинствами такого решения являются простота и абсолютное отсутствие помех, а также мерцания ламп. Но на этом все достоинства заканчиваются. Поводом отказа от регулировки при помощи резисторов послужила крайне низкая эффективность регулирования напряжения. Ведь, если внимательно разобраться, то даже неискушенному потребителю становится ясно, что излишек напряжения остается на резисторе. Данное падение напряжения выделяется в виде тепла. Это вынуждает делать реостаты с большой допустимой мощностью рассеивания и решать проблемы отвода излишков тепла.

Обратите внимание! Реостатный метод не дает никакого выигрыша в энергопотреблении, напротив, при снижении напряжения на нагрузке общий КПД падает, поскольку большая часть электроэнергии преобразуется в тепловую.

Симисторный метод

Основная методика регулировки яркости осветительных приборов в настоящее время – использование симисторов. Симистор представляет собой полупроводниковый прибор, который имеет три вывода, два из которых подключаются в цепь нагрузки, а на третий – подается управляющее напряжение, которое позволяет осуществлять коммутацию цепи нагрузки.

Переменный ток, который используется для питания ламп, имеет форму синусоиды. При частоте 50 Гц, которая у нас является стандартной, за одну секунду ток изменяет свою величину от нулевого значения до максимального 100 раз (здесь учитывается тот факт, что как положительный, так и отрицательный участки синусоиды равнозначны).

Управляя работой симистора, можно прерывать подачу электрического тока на определенном участке синусоиды. Чем большая часть ее будет отсечена от нагрузки, тем меньше будет яркость свечения ламп.

Обратите внимание! Некоторые источники говорят о тиристорных регуляторах. Это не принципиально. Тиристор отличается от симистора только тем, что работает с напряжением одной полярности. Для включения в цепь переменного тока нужен дополнительный диодный мост, а симистор в мосте не нуждается, но работают они абсолютно одинаково.

При симисторном регулировании есть недостаток: в момент коммутации симистора, особенно, если это приходится на участок синусоиды, близкий к максимальному, возникает всплеск мощных помех, способных нарушить нормальную работу различной аппаратуры. В частности, помехи очень хорошо слышны при работе радиоприемников. Для снижения уровня помех приходится устанавливать дополнительные фильтры, усложняющие конструкцию. При минимальной яркости может быть заметно мерцание ламп, поскольку увеличивается пауза между включенным и отключенным состояниями.

На заметку. Несомненным достоинством является электронная регулировка, благодаря чему можно сделать управление при помощи микроконтроллеров и ввести дополнительные функции.

В цепях постоянного тока диммирование производится при помощи широтно-импульсного модулирования. Вместо постоянного тока питание подается в виде импульсов высокой частоты. Изменяя соотношение длительности (ширины) импульсов и пауз между ними, регулируют средний уровень напряжения. Для того чтобы сделать незаметным мерцание, частоту следования импульсов делают большой.

Классификация диммеров

В настоящее время на рынке представлено несколько разновидностей моноблочных диммеров:

• Диммеры с механическим регулятором, который выполнен в виде поворотного диска. Конструкция таких изделий относительно проста, чем и обусловлена их вполне приемлемая цена. Существуют диммеры с нажимным или поворотным способом включения. В первом случае для замыкания электрической цепи необходимо слегка нажать на ручку регулятора, устройства второго типа всегда осуществляют включение света, начиная с минимальной его интенсивности.

• Диммеры с кнопочным регулятором. Представляют собой более сложные устройства, однако их функции значительно расширяются за счет появления возможности объединения таких регуляторов в группы, управление которыми может осуществляться от пульта ДУ.

• Сенсорные светорегуляторы. Представляют собой достаточно дорогие, но и наиболее престижные устройства, которые отлично вписываются в интерьеры комнат, оформленных в современном стиле. Кроме того, сенсорные модели, как и диммеры предыдущего типа оснащаются приемниками сигнала, позволяющими изменять интенсивность освещения с помощью инфракрасного пульта или по радиоканалу.

Помимо диммеров моноблочной конструкции существуют устройства с модульным управлением, которое осуществляется при помощи выносной кнопки или клавишного выключателя. Такие регуляторы применяются для управления освещением в общественных местах, а также для установки их в распределительных коробках.

Как уже было сказано, большинство моделей светорегуляторов предназначено для использования в цепях с лампами накаливания или светодиодными лампами.

При выборе диммера необходимо обратить особенное внимание на его мощность, которая должна превышать совокупную максимальную мощность всех подключаемых через это устройство потребителей. На сегодняшний день в магазинах электротоваров можно найти регуляторы света мощностью от 40 Вт до 1 кВт.

Что касается конструкции, то на рынке представлены одинарные, двойные и тройные светорегуляторы. При этом подавляющее большинство составляют именно одинарные модели.

Разновидности комнатных светорегуляторов

Комнатные регуляторы освещения условно делятся на две группы:

• Механические;
• Сенсорные.

Выключатель с подсветкой

Наиболее простую конструкцию имеют механические регуляторы. На внешней поверхности имеется ручка регулировки, насаженная на вал переменного резистора.

Обратите внимание! То, что освещение регулируется при помощи переменного резистора, не говорит о том, что данное устройство работает по реостатному способу. Переменный резистор изменяет параметры управляющих импульсов, подаваемых на тиристор.

Несомненное достоинство таких регуляторов состоит в том, что в выключенном положении провода сети механически разомкнуты, а включение света происходит всегда только с минимального уровня напряжения.

В свою очередь, сенсорные устройства также насчитывают большое количество вариантов, в том числе:

• Сенсорный включатель с механической регулировкой;
• Сенсорный выключатель с регулятором яркости без механических приспособлений.

Первый тип полностью идентичен приведенному выше механическому регулятору, за исключением того, что включение и выключение света происходит путем прикосновения к чувствительному элементу. Освещение включается сразу на заранее выставленный уровень.

Полностью электронные устройства выполняют регулировку по заданному алгоритму путем прикосновения к соответствующим чувствительным элементам. Наличие встроенного микроконтроллера позволяет осуществлять программирование устройства по множеству алгоритмов работы. Можно выставить желаемый уровень освещения в определенное время суток. Регуляторы с микроконтроллером, де-факто могут использоваться с пультом дистанционного управления.

Все перечисленные варианты могут быть предназначены как для регулировки освещения одного осветительного прибора, так и для нескольких. Внешне они отличаются наличием нескольких клавиш, визуально отделенных друг от друга.

Конструкция выключателей с регулятором яркости

Главным элементом конструкции диммера является электрическая схема, которая предназначена для снижения действующего значения напряжения, питающего нагрузку.

Обеспечение надежной работы этой схемы осуществляется с применением нескольких типов защиты, к которым относится защита от короткого замыкания, повышенного напряжения и перегрева.

Как и обычный выключатель света, диммер имеет металлическую рамку, позволяющую без труда установить его в стандартный подрозетник.

Варианты подключения

1. Подключение регулятора света к выключателю. К клеммам устройства присоединяются провода. Установка проводится в месте размещения выключателя. По завершению работ по установки проводится тестирование корректности работы устройства.
2. Выключатель со встроенным диммером не отличается от обычной установки включателя. Конструкция присоединяется к проводке и фиксируется.
3. Светорегулятор подключается одновременно с простым выключателем. При этом дополнительные кнопки устанавливаются просто возле кровати.

Схема устройства

Основным элементом электрической схемы, на которой построен выключатель диммер, является двунаправленный триодный тиристор – устройство, представляющее собой электронный переключатель, управляемый коротким импульсом.

Одна из наиболее распространенных схем регуляторов яркости представлена на рисунке.

Подача сигнала на открытие и закрытие тиристора осуществляется с использованием конденсатора определенной емкости, накапливающего заряд за время прохождения первой полуволны питающего напряжения.

Схема подключения с двумя диммерами

Широкое распространение получила схема, в которой участвуют сразу два светорегулятора. Они устанавливаются в двух точках какого-либо помещения и выполняют функции проходных выключателей, управляя отдельно взятой люстрой или светильником.

Данный способ предполагает подводку трех проводов к распределительной коробке от каждой точки. Подключить два диммера довольно просто. Необходимо выполнить соединение перемычками соответствующих первых и вторых контактов в каждом светорегуляторе. В дальнейшем на третий контакт первого диммера подводится фаза, которая уходит к светильнику через третий контакт второго устройства.

Принцип работы

Современные светорегуляторы не являются потребителями электрической мощности. В этом заключается их принципиальное отличие от более ранних аналогов, работавших по схеме активного или емкостного делителя напряжения.

Предыдущие поколения регуляторов напряжения представляли собой или реостаты, подключаемые последовательно с нагрузкой или автотрансформаторы. И в том и в другом случае изготовление и применение таких устройств оказывалось чрезвычайно затратным. Использование реостата, помимо значительных финансовых затрат, приводило к существенному увеличению массы регулятора света. Кроме того, при протекании тока через реостат он сильно нагревается, что приводит к существенным потерям мощности и вынуждает учитывать необходимость охлаждения этого устройства.

В отличие от реостата, автотрансформатор не является потребителем энергии, однако он имеет чрезвычайно большую массу и габариты.

Избежать потерь мощности в диммере удается за счет электрической схемы, которая позволяет подавать питание на потребители, «обрезая» переднюю или заднюю часть полуволны питающего напряжения. Этот принцип работы получил название регулирования фазы с отсеканием переднего или заднего фронта.

Принцип работы диммера, отсекающего передний фронт полуволны синусоиды напряжения:

На рисунке показана форма питающего напряжения в цепи, схема которой содержит управляемый тиристор, автоматически включаемый при достижении напряжением нулевого значения.

В зависимости от режима работы, который определяется временем срабатывания (от 0 до 9 мс), удается достичь плавного изменения мощности, потребляемой осветительным устройством.

Ведущие производители светорегуляторов

1. Продукция французской компании Schneider Electric характеризуется привлекательным внешним видом и качеством, используемых материалов. Такие особенности придают приборам популярность.
2. Немецкая компания давно создает электрооборудование, поэтому в линейке появились и регуляторы света. Порадует функциональность, качество сборки и привлекательный дизайн.
3. Датчики, сенсорные кнопки и подобные устройства – главная продукция чешской компании Teco. Диммеры этого производителя порадуют сочетанием цены и качества.

Диммеры – современные приборы, которые стоит установить в каждую комнату. Такой подход обеспечит комфорт, а также позволит сэкономить на электроэнергии. Ассортимент изделий приятно удивит потребителя, но важно учитывать совместимость с лампами, особенности подключения. Спланируйте, где прибор будет размещаться, чтобы соответствовал дизайну комнаты.

Установка диммера

Подключение одинарного регулятора яркости осуществляется по такой же схеме, что и монтаж обыкновенного клавишного выключателя. Таким образом, при установке диммера вместо существующего выключателя не возникает необходимости во внесении каких либо изменений в конструкцию электрической проводки.

Схема подключения, а также размеры подрозетника и маркировка выводов абсолютно идентичны.

Некоторые сложности могут возникнуть только в случае подключения регуляторов яркости света в качестве проходных выключателей или объединения их в группы с управлением от пульта ДУ. Схема их подключения трех выходов для подсоединения электрических проводов.

Включение регуляторов

Как правило, регуляторы освещения имеют два вывода и устанавливаются вместо обычного выключателя. Есть тонкости при установке электронных регуляторов.

Их монтаж желательно выполнять последовательно с классическим выключателем, который позволяет коммутировать освещение, вне зависимости от положения регулятора.

Как и механические выключатели, диммеры выпускаются для использования в проходном режиме. Два регулятора, установленных в различных частях помещения, позволяют выполнять управление освещением при помощи любого из них. Такие устройства содержат в себе переключатель с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и опознаются по наличию трех клемм для подключения. Схема включения приводится на тыльной стороне устройства.

Преимущества и недостатки использования диммеров

Преимущества:

1. Возможность произвольного изменения яркости света в помещении не только в значительной мере повышает удобство в эксплуатации светильников, но и дает широкий простор для интересных дизайнерских решений.
2. Понижение напряжения на потребителе без рассеивания мощности дает возможность существенной экономии электроэнергии.
3. При работе на пониженном напряжении значительно продлевается срок эксплуатации ламп.
4. Использование диммера способно в некоторой степени защитить потребитель от бросков напряжения, которые являются одной из главных причин выхода из строя ламп накаливания.
5. Включение ламп осуществляется в момент перехода синусоиды питающего напряжения через ноль, что предотвращает резкое возрастание тока в них.

Недостатки:

1. Относительно высокая цена этих регуляторов яркости в сравнении с обычными клавишными выключателями.
2. При необходимости замены диммером двойного или тройного выключателя возникают существенные сложности, связанные с приобретением дорогостоящей двойной модели диммера или оборудования дополнительных точек для установки двух или трех таких устройств.
3. Искажение кривой питающего напряжения. Этот недостаток не слишком сильно влияет на результат работы активных потребителей энергии, какими являются лампы накаливания. В то же время использование диммеров может крайне негативно сказаться на работе электронных потребителей.

Таким образом, использование диммеров в качестве регуляторов освещения оказывается вполне оправданным в тех случаях, когда плавное изменение яркости света действительно необходимо. В то же время из-за высокой стоимости этих устройств использование их вместо всех выключателей в квартире представляется нецелесообразным.

Светорегуляторы для разных видов ламп

Поскольку сейчас имеется множество ламп, различных по типу света и уровню напряжения, к ним применяются разные диммеры.

• Светорегуляторы для накаливающих и галогенных ламп стандартного напряжения,

Здесь подходят практически все диммеры. Необходимо помнить, что при уменьшении напряжения меняется цветовая температура излучаемого света. Приобретая красноватый оттенок, свет при малом вольтаже будет неприятным и вредным для глаз.

• Регуляторы для галогенных ламп низкого напряжения,

Регулирование галогенного источника с диапазоном напряжений 12-24В предусматривает наличие трансформатора для понижения напряжения, маркированного символами RL. Если установлен электронный трансформатор, нужен диммер, имеющий маркировку С.

Регулирующие приспособления, рассчитанные на низковольтные лампы, оснащены механизмом плавного отключения и включения света. Эксплуатационный срок таких устройств может существенно сокращаться из-за резких перепадов напряжения.

• Светорегуляторы для высоковольтных электрических цепей,

Подобные выключатели с регулировкой часто используют для управления яркости освещения театров. Учитывая большую мощность потребления энергии, нужно устанавливать диммеры, устойчивые к большим нагрузкам.

• Диммеры, рассчитанные на люминесцентные источники,

С регулированием у такого типа освещения возникают некоторые трудности, поскольку стандартный метод понижения напряжения здесь не действует. Поэтому конструкция таких приспособлений предусматривает наличие специального пускового устройства. Оно преобразовывает подающуюся частоту в диапазон от 20 до 50 кГц. Изменение частоты определяет значение силы тока, текущего по цепи освещения. При этом меняется и уровень яркости.

• Светорегуляторы для светодиодных световых источников.

Плавное регулирование яркости светодиодных источников осуществляется путем применения широтно-импульсной модуляции. Длительность импульсов тока, подаваемых на светодиод с оптимальной амплитудой, изменяется, тем самым изменяя уровень силы светового потока. Благодаря высокой частоте импульсов, достигающей 0,3 МГц, исключена возможность мерцания ламп.

Если устройство не заработало

Многие модели диммеров имеют свой предохранитель. Если не заработало найдите и проверьте его. Если что предохранитель можно легко заменить новым. Предохранители делятся на основе рабочей скорости (F – быстрого действия, M – нормальный, T – инерционный).

Чтобы сменить предохранитель, необходимо отключить электричество в квартире. После снятия ручки отвинтите винт и снимите верхнюю крышку. С помощью отвертки удаляется кронштейн предохранителя. После его замены кронштейн с ним вставляем на место.

Крышка регулятора и ручка также возвращаются на своим места. Автоматический выключатель на щитке включает электричество в квартире.