Почему большинство лампочек перегорают именно в момент включения? Вспышка – и все, меняй. Потому что холодная нить лампочки имеет небольшое сопротивление. А в сети, как известно, напряжение меняется от нуля до 220 вольт аж 100 раз в секунду. И если включение происходит именно в тот момент, когда напряжение максимально, то и ток через холодную нить пойдет максимальный. И значительно больший, чем «рабочий» ток лампы. Поэтому вероятность перегорания нити лампы резко увеличивается. Разумеется, производители как то рассчитывают и на этот крайний случай. Но и нить постепенно изнашивается, испаряется и истончается. И однажды наступает «момент Х».

Я пример этот пример лишь для того, что бы продемонстрировать, какому «стрессу» подвергаются практически все электроприборы в момент включения. Поэтому для продления жизни электроприбора чрезвычайно важно избежать этого случая — включения в момент максимального напряжения в сети или близко к этому.

Последнее время большинство ручного электроинструмента снабжается регуляторами оборотов и мощности. Это позволяет во многом снять проблему. Но только для этого инструмента. Но множество других электрических устройств, как-то лампочки, насосы, электродвигатели на станках, холодильники, телевизоры и многое другое остаются беззащитными перед таким «шоком». И чем чаще они включаются – выключаются, тем вероятнее выход их из строя.

Другой момент, который вы наверняка замечали. Если в сеть включается мощный потребитель, все остальные потребители это «замечают». Лампочки моргают, электродвигатели уменьшают обороты. Это происходит оттого, что включение вызвало проседание напряжения.

Между тем, решить эту проблему и защитить их не так и сложно. Достаточно сделать устройство мягкого включения. Мягким включение называется потому, что оно обеспечивает комфортное увеличение напряжения на электроприборе, при котором он успевает прогреться, раскрутиться и плавно выйти на рабочий режим без ударных нагрузок. Простейший пример — управление освещением в театрах. Лампы в люстрах там не просто зажигаются и гаснут, а плавно снижают яркость и так же плавно ее увеличивают. При этом убивается сразу два зайца. И глаза зрителей лучше адаптируются к темноте и светы, и лампы берегутся.

Устройство мягкого включения условно можно разделить на два типа. Первый тип обеспечивает плавное нарастание напряжения от нуля до максимума. Например так же, как ЛАТР (лабораторный трансформатор). Недостаток этих устройств в том, что они либо достаточно громоздки (это или трансформаторы или дроссели), или (в случае применения полупроводниковых приборов) на них рассеивается достаточно большая мощность. А значит, им требуется надежное охлаждение. Поэтому их используют, как правило только с маломощными приборами.

Устройства второго типа значительно проще. Они отслеживают наличие в сети «нулевого» напряжения, т.е. отлавливают момент, когда переменное напряжение меняет полярность и переходит через ноль. И разрешают включение электроприбора только в этот момент. Таким образом, электроприбор включается в сеть тогда, когда напряжение там равно нулю или незначительное, всего несколько вольт. Далее оно нарастает по синусоиде до своих рабочих значений. Нить лампочки успевает прогреться, двигатель раскрутиться и т.д.

Именно такое устройство мы и рассмотрим (см. принципиальную электрическую схему). Вариантов его реализации может быть конечно много. Вот, например, одно из них. Для его сборки потребуется одна микросхема с элементами «2И-НЕ» и несколько других деталей.

Работает схема следующим образом: На диодный мост поступает переменное напряжение (несколько вольт, его можно взять с какой либо обмотки трансформатора) и после моста на базу транзистора поступают «полусинусоиды» с частотой 100 Герц. Транзистор при этом практически всегда открыт и только в момент перехода сетевого напряжения через «ноль» закрывается. В результате, на вывод 1 микросхемы поступают положительные импульсы с очень большой скважностью (очень кратковременные). Но далее они не проходят, так как на выводе 2 присутствует логический «0» и на выходе 3 всегда будет логическая «1». Этот же «0» присутствует и на входе 9 и удерживают RS-триггер, собранный на двух элементах в положении «0» на выходе 11.

Но если нажать кнопку S1, то конденсатор (защита от дребезга контактов) быстро разрядится и на выходе 4 появится логическая «1». А значит, будет дано разрешение на прохождение импульсов от транзистора к триггеру (с инверсией) . И триггер переключится в другое положение, разрешающее работу исполнительного устройства. Причем переключение обязательно произойдет в момент, когда в сети практически нулевое напряжение, что нам и требуется.

В качестве исполнительного устройства лучше всего применить достаточно быстродействующий прибор (тиристор, семистор и т.п.), а не реле или пускатель. Но при этом желательно предусмотреть гальваническую развязку устройства от исполнительного устройства. Например, применив оптронную пару.

Детали применяемые в устройстве мягкого включения могут быть практически любыми. Микросхема может быть как ТТЛ (155ЛА3, например), так и КМОП – структуры. Транзистор и диоды – любые.

Устройство не требует наладки и начнет работать сразу после сборки.

Константин Тимошенко (с) 07.11.2009