(Статья в 7-и частях (постах), обновленная, редактированная версия.)
Часть 2-я.
(1-ю часть смотрим мой Дзен-канал или по ссылкам ниже.)
Даты и ссылки на первые публикации ВКонтакте:
1-я часть, 23 окт 2018г:
2-я часть, 22 ноя 2018г:
3-я часть, 17 апр 2019г:
4-я часть, 1 мая 2019г:
5-я часть, 14 мая 2019г:
6-я часть, 18 мая 2019г:
7-я часть, 20 дек 2020г:
https://vk.com/wall379434391_155
****************************************
В большинстве многочисленных статей интернета, книг и журналов о нестандартном питании ламп накаливания от сети, ничего не говорится об их характеристиках для таких случаев, либо дается неопределенная, а порой и совершенно неверная информация. Например в схемах питания лампы пониженным напряжением через конденсатор, индуктивность или резистор их номиналы часто указаны не приблизительно, а ориентировочно, а для других напряжений на лампе их даже предлагается определять экспериментально. 😀
Далее я собираюсь показать читателям как с помощью этих 6 формул можно легко и довольно точно расчитывать необходимые номиналы деталей и все характеристики ламп для подобных схем. 😊
Теперь приведу примеры в порядке возрастания сложности.
ВАЖНО!!! Предполагается использование ламп высокого качества изготовления, т.е. их строгого соответствия ГОСТу. В противном случае все расчеты не будут соответствовать действительности. Как показывает практика, у некачественных ламп в наибольшей степени это влияет на срок их службы - он сокращается в ДЕСЯТКИ раз!!!
Но, допустим, у Вас имеется КАЧЕСТВЕННАЯ лампочка 100Вт 235В, для которой по стандарту:
Iном = 0,43 А
Rном = 547 Ом
Pном = 100 Вт
Фном = 1335 лм
nном = 13,35 лм/Вт
Tном = 1000 час
ПРИМЕР 1.
Начнем с самого простого: Вы "ткнули" тестером в розетку у себя дома и узнали, что вечерами напряжение там стабильно держится на отметке 259В.
Вы хотите знать всего лишь два ответа: сколько же у Вас прослужит эта лампа и сколько будет она давать света.
Сначала посчитаем отношение:
Ux/Uном = 259/235 = 1,1
И подставляем это значение в формулы светового потока Ф (4) и срока службы T (6) (см. предыдущий пост):
Фx/Фном = (Ux/Uном)^4 = 1,1^4 = 1,46
, откуда
Фx = 1,46*Фном = 1,46*1335 = 1955 лм
Tx/Tном = (Ux/Uном)^(-13) = 1,1^(-13) = 0,28
, откуда
Tx = 0,28*Tном = 0,28*1000 = 280 часов
Как видим, при таком напряжении у Вас дома лампочка будет давать света почти в полтора раза больше, но сгорит почти в четыре раза быстрее чем положено.
ПРИМЕР 2.
Лампа включена через диод в сеть 235В 50Гц. Для простоты будем считать, что сетевое напряжение Uсеть равно рабочему (номинальному) напряжению лампы Uном.
Это наиболее интересный для практики пример, т.к часто используется умельцами для продления "жизни" ламп например в подъездах.
Во сколько же увеличивается её "жизнь" в этом случае и каковы все остальные характеристики?
Лампа с диодом - это простейщий однополупериодный выпрямитель, поэтому действующее (эффективное) напряжение на лампе, без учета его потери на диоде:
Ux = Uсеть/2^0,5 = Uном/2^0,5 = 0,707*Uсеть
, откуда
Ux/Uном = 2^(-0,5)
Подставляем это значение в формулы 1...6 (см.предыдущий пост):
Ix/Iном = (Ux/Uном)^0,5 = (2^(-0,5))^0,5 = 0,84
=>
Ix = 0,84*Iном = 0,84*0,43 = 0,37 А
Rx/Rном = (Ux/Uном)^0,5 = (2^(-0,5))^0,5 = 0,84
=>
Rx = 0,84*Rном = 0,84*547 = 459 Ом
Px/Pном = (Ux/Uном)^1,5 = (2^(-0,5))^1,5 = 0,59
=>
Px = 0,59*Pном = 0,59*100 = 59 Вт
Фx/Фном = (Ux/Uном)^4 = (2^(-0,5))^4 = 0,25
=>
Фx =0,25*Фном = 0,25*1335 = 334 лм
nx/nном = (Ux/Uном)^2,5 = (2^(-0,5))^2,5 = 0,42
=>
nx = 0,42*nном = 0,42*13,35 = 5,6 лм/Вт
Срок службы считаем по более точной формуле для пониженного напряжения:
Tx/Tном = 10^(6,4*(1 - Ux/Uном) = 10^(6,4*(1 - 2^(-0,5)) = 75
=>
Tx = 75*Tном = 75*1000 = 75000 часов!!!
Как видим, лампа с диодом дает в 4 раза меньше света чем обычно, но служит аж в 75 раз дольше!!! Например, если она находится в подъезде и работает в среднем 10 час в сутки, то это 7500 дней или около 20 лет!!! "Лампочка Ильича" становится наравне со светодиодной, почти "вечной" и это впечатляет!!!
Смотрим результаты реальных стендовых испытаний этой же лампы с диодом в статье "Сколько служит лампочка?" (ж. "НАУКА И ЖИЗНЬ" N3 1987г стр 120, 121, Комментарий 1) и видим, что реальные цифры очень неплохо совпадают с расчетами:
P = 56 Вт,
Ф = 300 лм,
n = 5,3 лм/Вт,
T = 75000 час.
😊
От себя хочу добавить, что это самый простой и самый надежный способ увеличения срока службы ламп, но годится только там, где качество освещения неважно. Диод должен быть расчитан на обратное напряжение не менее 400В, и ток не менее номинального лампы, а для надежности лучше с 2...3 кратным запасом, ибо в моменты включения будут броски тока около 20 раз больше его номинала. Лампы действительно служат до 20 лет, вот реальные цифры, что мне известны: 18, 15, 12 и 9 лет. Но бывает и всего 2...3 месяца - как уже сказал выше, тут все зависит от качества.
Схему включения и характеристики лампы накаливания любой мощности стандарта 230В с диодом смотрим картинку к этому посту.
Продолжение следует...
© Д. О. Максимов, 2022
