Lumină după dorinţă

            Becul electric de la lustră sau de la o veioză luminează cu o intensitate ce depinde de puterea becului respectiv. Dacă dorim o intensitate luminoasă mai mică sau mai mare soluţia constă în înlocuirea becului. Există însă şi o altă so­luţie, care constă în folosirea unui dispozitiv de reglaj elec­tronic ce permite stabilirea gradului de intensitate luminoasă după dorinţă, intensitate ce se menţine automat până cînd acţionăm întrerupătorul.                                      

            Asemenea dispozitive folosesc ca element de reglare un tiristor şi sunt caracterizate prin aceea că energia consumată este proporţională cu intensitatea luminoasă ce a fost reglată. Merită să fie reţinută această proprietate a dispozitivului, deoarece în instalaţiile vechi de micşorare a intensităţii lumi­noase a unui bec se foloseau reostate care preluau diferenţa de tensiune, respectiv consumau energie electrică care era pierdută în cele din urmă sub formă de căldură.

            În dispozitivul de reglare a intensităţii luminoase a unui bec folosind un tiristor, acesta se plasează în serie cu circuitul de curent, dar modul său de acţionare este cu totul altul faţă de schema cu rezistenţă serie.

            În cele ce urmează se prezintă două scheme de reglaj al intensităţii, folosind tiristoare.

            Cea mai simplă schemă ce poate fi folosită este dată în figura 91.

            Schema funcţionează la tensiunea reţelei de 220V, cu­plată la bornele a—b şi poate alimenta un bec de 220 V, cu o putere de maxim 100W, conectat la bornele c—d. În serie cu circuitul principal de curent (i), se află tiristorul Ty. Intensitatea luminoasă se reglează din potenţiometrul P₁. Schema funcţionează în modul următor: La acţionarea între­rupătorului I, prin elementele schemei încep să circule cu­renţii i₁, i_2, i₃ .Cel mai mare este curentul i₁ care străbate tiristorul Ty şi bineînţeles şi becul L, curent care de fapt face ca becul să se aprindă. Curentul i₂ străbate circuitul format din D₁, R₁, P₁ şi C₁ şi are o valoare mai mică de 5mA. Datorită diodei D₁, curentul i₂ este pulsatoriu fiind format numai din semialternanţele pozitive ale frecvenţei reţelei, de 50Hz.

            În momentul apariţiei lui i₂ în circuit, C₂ se încarcă până la valoarea de vârf a semialternanţei. Cum tensiunea la bornele capacitorului în timpul încărcării rămîne în urma curen­tului de încărcare, rezultă că în prima parte a semialter­nanţei tensiunea la bornele k — g ale tiristorului este practic nulă. După terminarea încărcării lui C₂, tensiunea la bornele acestuia creşte la o valoare Q/C₁ şi între electrozii k-g se aplică o tensiune (de deschidere).

            Cum tiristorul se comportă atunci când primeşte tensiune de deschidere (deblocare) întocmai ca o diodă, rezultă că pe timpul semiperioadei pozitive el va conduce din momentul deblocării şi până la terminarea semialternanţei pozitive res­pective, urmând ca ciclul să se reia la următoarea semialternanţă pozitivă.

            Unghiul de blocare (φ) depinde în cazul schemei de faţă de valorile lui C₁ şi ale sumei R₁ + P₁, respectiv de rezultanta vectorială a tensiunilor ce intră în joc.

            Astfel pentru o valoare oarecare a lui C₁ şi pentru P₁ de valoare mică (cursorul sus), unghiul de blocare este apro­piat de 0°, iar cînd P₁ are valoare maximă (cursorul jos), valoarea unghiului este cuprinsă între 90° şi 180°. Altfel spus, cu cât P₁ este mai mică cu atât C₁ se va încărca mai repede până la tensiunea de deblocare a tiristorului şi invers, cu cât P₁ este mai mare, timpul de încărcare a lui C₁ este mai mare şi tiristorul va fi deschis (adus în conducţie) mai târziu.

            La rândul ei, zona de conducţie a unei seraialternanţe determină un curent mediu, care va acţiona în cele din urmă asupra filamentului becului; astfel pentru un unghi de des­chidere mic, zona de conducţie dintr-o semialternanţă este mare, curentul mediu care rezultă este, de asemenea, mare, iar becul va lumina puternic. Invers, când unghiul este mare, curentul mediu este mic şi becul va lumina slab. Cu cât C₁ este mai mare, cu atât tiristorul va fi deschis mai târziu şi

invers.

            Pentru aceasta va fi necesar ca pentru valori mici ale lui C₁ (de ex. 2 microfarazi), P₁ va trebui să fie de 50 kiloohmi, iar pentru C₁ — 5 microfarazi va trebui ca P₁ - 10 kilo­ohmi.

            Pe timpul funcţionării, tensiunea la bornele capacitorului C₁ nu depăşeşte 1V.

            Datorită faptului că prin bec trec doar „fragmente" din semialternanţele pozitive, tensiunile la bornele acestuia nu vor atinge niciodată valoarea de 220V şi va fi cuprinsă între 100... 120 V în funcţie de puterea becului folosit.

            Tiristorul  va  fi  de tipul  KY202K,  KY202M, 2N1848 sau echivalent având o tensiune inversă de 400V şi admiţând un curent de maximum 5A.  Dioda D₁ va fi de tipul F-407, 1N4007,  etc. şi va fi de 0,5W, iar C poate avea o valoare cuprinsă intre 2... 5 microfarazi / 25 V (electrolitic sau obişnuit).

            Axul potenţiometrului  P₁ va fi prevăzut cu un  buton din material izolator.

            Montajul poate fi realizat aşa fel încât să încapă într-o doză de întrerupător, soluţie ce va permite ca odată cu aprinderea luminii să reglăm şi intensitatea dorită.

            În cazul folosirii unor becuri mai puternice se recomandă ca tiristorul să fie montat pe o tablă de aluminiu ce va juca rolul radiatorului de răcire. În cazul folosirii montajului pen­tru o veioză, acesta va trebui să fie introdus în carcasa ce formează baza lămpii.

            Deşi este greu de observat, un bec alimentat cu pulsuri de curent de 50Hz, aşa cum se întâmplă în cazul schemei pre­zentate, la o foarte atentă privire prezintă totuşi o pâlpâire constantă. Pentru alimentarea becului cu ambele semialternanţe ale sinusoidei, beneficiind la acelaşi timp de posibilitatea reglării intensităţii luminoase după dorinţă, se poate folosi schema dată în figura 92. De data aceasta, în circuit apare o punte redresoare formată din diodele D₁—D₄ care vor fi de tipul 6SI10, F407, 1N4007, funcţie de puterea becu­lui folosit.

            Tensiunea alternativă se aplică la diagonala A -B, iar tiristorul Ty în diagonala C—D. Daca tiristorul Ty este blo­cat, prin circuit nu va trece nici un curent. În momentul des­chiderii tiristorului, prin circuitul becului L vor circula ambele semialternante, însă fragmentate, funcţie de unghiul de deschidere. Prin tiristor va circula un curent redresat (pulsatoriu) format numai din semialternanţe pozitive, de asemenea fragmentate.

            Valoarea medie a curentului este aceeaşi pentru ambele cazuri. Becul L poate fi conectat tot aşa de bine şi între punctele (scurtcircuitate în schemă) e — f, cu condiţia ca cir­cuitul să fie închis prin unirea punctelor c —d.

            Tensiunea de deschidere a tiristorului se obţine la fel ca şi în cazul schemei din figura 91. Tiristorul folosit va fi acelaşi tip ca şi în cazul schemei descrise mai înainte. În locul becului L poate fi introdus un motor electric sau un alt con­sumator (rezistenţe de încălzire, redresor, etc). Funcţie de consumatorul existent se va folosi alimentarea prin punctele c—d sau  prin punctele e—f.

            Spre exemplificare, pentru un motor electric de curent alternativ (motor cu rotorul în scurtcircuit) se vor folosi bornele c—d, în timp ce pentru un motor de curent,continuu (cu cărbuni colectori) se vor folosi bornele c —f.

            În cazul folosirii unor consumatori mai mari se vor folosi diode şi tiristori capabili să  asigure curentul  necesar.

            De asemenea, va trebui modificată şi valoarea grupului R₁ —P₁ în sensul obţinerii Curentului de poartă (g) indicat în catalog pentru tiristorul folosit. Pentru răcirea elementelor semiconductoare în situaţia unor consumatori de putere mare vor fi prevăzute radiatoare de răcire, confecţionate din tablă de aluminiu, avînd o grosime de circa 0,5 mm. Tensiunea obţinută la bornele c-d sau e—f poate fi reglată între 0... 215 V.

   Articolul complet: pag.175, pag.176, pag.177, pag.178 si pag.179

   Pe o bucatica de cablaj de test, am facut schemuta:

  Din masuratori, becul incepe sa lumine abia cand potentiometrul este la jumatate, iar la maxim se aprinde la jumatate, datorita faptului ca este folosita doar o semialternanta...
   Valorile pieselor ar trebui sa fie:

   Apoi, am montat si 4 diode, in configuratie de punte redresoare, schema devenind:

   De data aceasta becul se aprinde la 0 la 100%...

   continuare articol in 03.2011:

   Am realizat, abia in martie 2011, un filmulet cu functionarea, in care am folosit un bec de 75W !