Как устроен счетчик электроэнергии - особенности конструкций

Бытовой счетчик электроэнергии: принцип работы и устройство, преимущества и недостатки различных типов оборудования

Сегодня в каждом доме находится огромное количество различных электрических приборов, и чтобы отслеживать потребление ими электроэнергии,устанавливается приборы учета.

Но, когда необходимо их заменять, возникает проблема, ведь придя в магазин мы видим огромное количество разных вариантов. А не имея нужных знаний мы теряемся в выборе, не понимая, что к чему. Чтобы этого не случалось, стоит разобраться, какие есть виды счетчиков и их особенности.

Сегодня существует всего несколько типов счетчиков, это: электронные и механические (еще их называют индукционными).

Индукционные

После включения в розетку любого электроприбора, возрастает нагрузка и соответственно увеличивается скорость вращения магнитного диска.

Наверное, всем знакомы счетчики, которые имеют вращающийся диск.

Схема работы — проста и понятна, чем выше скорость вращения этого колесика, тем, соответственно, больше идет расход электроэнергии.

Чтобы определить показания израсходованной энергии – достаточно посмотреть на обозначения, которые находятся на специальных крутящихся барабанах.

Такие счетчики имеют следующий принцип работы:

Внутри устройства есть 2 катушки – первая это катушка напряжения, а вторая токовая. Магнитные потоки, которые они образуют, проникают через алюминиевый диск. А потоки, идущие от токовой катушки, проникают по несколько раз. В результате этого образуются электромеханические силы, которые собственно и вращают этот диск.

Устройство индукционного счетчика. (Для увеличения нажмите)

После вращения дисковая ось начинает взаимодействие уже с самим счетным механизмом, которым является червячная передача.А уже непосредственно от неё поступает информация на сами цифровые барабаны, которые мы видим на счетчике.

В зависимости от скорости вращения диска, зависит и мощность сигнала — чем она больше, тем выше мощность, а соответственно больший расход энергии.

В те моменты, когда потребляемая мощность снижается, начинает действовать магнит торможения. Именно за счет постоянного взаимодействия его с вихревыми потоками и происходит уменьшение частоты вращения диска.В этом случае магнит является источником электромеханической силы, которая имеет противоположную направленность кручения диска, что и уменьшает его скорость, и может его полностью остановить.

Но со временем их вытесняют более современные и имеющие меньше недостатков электронные электросчетчики. Так, к примеру, индукционные счетчики электроэнергии имеют определенную погрешность в показаниях, за счет своих физических свойств.

Плюсы и минусы механических моделей

К положительным сторонам, которые имеет данное устройство, можно отнести:

надежность в эксплуатации;
долговечность;
отсутствие подверженности к скачкам напряжения;
более дешевые, нежели электронные.

А вот что касается недостатков, то их несколько больше, чем положительных сторон:

низкий класс точности;
близкая к нулю защита от воровства электричества;
повышенное потребление тока самим счетчиком;
при уменьшении нагрузки – пропорционально увеличивается и погрешность в расчете;
большой размер счетчика.

Возможно, Вас заинтересует статья о том, как опломбировать счетчик электроэнергии.

Статью о правилах замены старого электросчетчика на новый читайте здесь.

Электронные

Обмануть электронные счетчики невозможно, так как все проходящие мощности через него фиксируются, за счет преобразования их в импульсные сигналы.

Данный тип бытовых электросчетчиков является хоть и более дорогостоящим, нежели индукционные, но, при этом, такие аппараты выгоднее в использовании. Они обладают более высоким классом точности, а также могут работать в режиме многотарифности.

Работают такие электронные электросчётчики, преобразовывая поступающий от датчиков тока обычный аналоговый сигнал непосредственно в цифровой код, который полностью равнозначен используемой мощности. Дальше код в системе направляется в специальный микроконтроллер, где он проходит расшифровку.

Последний этап движения – это экран дисплея, на котором уже и отображается, сколько используется сейчас электроэнергии и общий расход.

Устройство электросчетчика. Для увеличения нажмите)

Основной элемент в таких счетчиках — микроконтроллер.

Как раз в его функции входит не только расшифровка сигнала, но и расчет потребляемой энергии в данный момент.

Он также преобразует информацию для вывода на дисплей.

Такой электросчетчик представляет собой корпус, в котором находится трансформатор тока, а также специальные модули, необходимые для преобразования сигнала.

Если же говорить более детально, то он состоит из:

дисплея, на который выводится все информация;
источника переменного напряжения;
главной детали в виде микроконтроллера, о котором упоминалось выше;
преобразователя;
супервизора;
чипа для хранения данных;
специального телеметрического выхода, который необходим для принятия сигнала об уровне электропотребления;
часов, для отображения текущего времени;
оптического порта, который необходим для считывания показаний счетчика, а также для его программирования.

Возможно, Вам будет также интересна статья о двухтарифных счетчиках электроэнергии.

Статью о том, когда и как проверять электросчетчик, читайте здесь.

Плюсы и минусы электронных приборов

К положительным сторонам можно отнести:

многотарифность;
возможность ведения учета в двух направлениях;
легкий доступ к данным;
возможность долговременного хранения данных об потреблении электроэнергии;
на экран выводится мощность и объем потребляемой энергии;
высокий класс точности;
фиксация всех попыток несанкционированного хищения электричества;
возможность получить данные счетчика дистанционно;
незначительные габариты.

Что касается недостатков таких устройств, то их крайне мало:

высокая чувствительность к колебаниям напряжения;
повышенная цена в сравнении с индукционными;
сложность, а зачастую и невозможность ремонта.

Смотрите видео, в котором специалист разъясняет особенности устройств различных типов счетчиков электроэнергии:

Как устроен счетчик электроэнергии – особенности конструкций

Главная страница » Статьи » Как устроен счетчик электроэнергии — особенности конструкций.

Как устроен счетчик электроэнергии — особенности конструкций.

Содержание:

Индукционные
Плюсы и минусы механических моделей
Электронные
Плюсы и минусы электронных приборов

Индукционные

Наверное, всем знакомы счетчики, которые имеют вращающийся диск.

Такие счетчики имеют следующий принцип работы:

После вращения дисковая ось начинает взаимодействие уже с самим счетным механизмом, которым является червячная передача.

А уже непосредственно от неё поступает информация на сами цифровые барабаны, которые мы видим на счетчике.

В этом случае магнит является источником электромеханической силы, которая имеет противоположную направленность кручения диска, что и уменьшает его скорость, и может его полностью остановить.

Это интересно: используя данный счетчик, еще с советских времен были придуманы способы для «отмотки» электроэнергии. В этих случаях происходит уменьшение показателей на информационном табло электросчетчика, но использование таких способов является противозаконным.

Такие счетчики не только самые просты по конструкции, но и самые дешевые. Широкое распространение такой вид получил еще в советское время, когда практически во всех квартирах были установлены как раз приборы данного типа.

Плюсы и минусы механических моделей

К положительным сторонам, которые имеет данное устройство, можно отнести:

надежность в эксплуатации;
долговечность;
отсутствие подверженности к скачкам напряжения;
более дешевые, нежели электронные.

А вот что касается недостатков, то их несколько больше, чем положительных сторон:

низкий класс точности;
близкая к нулю защита от воровства электричества;
повышенное потребление тока самим счетчиком;
при уменьшении нагрузки – пропорционально увеличивается и погрешность в расчете;
большой размер счетчика.

Электронные

Важно знать: после измерения мощности, данный вид счетчиков в автоматическом режиме рассчитывает все показатели, учитывая коэффициент трансформации.

Основной элемент в таких счетчиках — микроконтроллер.

Как раз в его функции входит не только расшифровка сигнала, но и расчет потребляемой энергии в данный момент.

Он также преобразует информацию для вывода на дисплей.

Если же говорить более детально, то он состоит из:

дисплея, на который выводится все информация;
источника переменного напряжения;
главной детали в виде микроконтроллера, о котором упоминалось выше;
преобразователя;
супервизора;
чипа для хранения данных;
специального телеметрического выхода, который необходим для принятия сигнала об уровне электропотребления;
часов, для отображения текущего времени;
оптического порта, который необходим для считывания показаний счетчика, а также для его программирования.

Плюсы и минусы электронных приборов

К положительным сторонам можно отнести:

многотарифность;
возможность ведения учета в двух направлениях;
легкий доступ к данным;
возможность долговременного хранения данных об потреблении электроэнергии;
на экран выводится мощность и объем потребляемой энергии;
высокий класс точности;
фиксация всех попыток несанкционированного хищения электричества;
возможность получить данные счетчика дистанционно;
незначительные габариты.

Что касается недостатков таких устройств, то их крайне мало:

высокая чувствительность к колебаниям напряжения;
повышенная цена в сравнении с индукционными;
сложность, а зачастую и невозможность ремонта.

Каждому человеку, каждой семье, которая имеет свое жилье или пользуется арендой жилого помещения, необходимо оплачивать ЖКХ, в том числе и электроэнергию…

Установка индивидуальных приборов учета электроэнергии сегодня стала необходимостью для всех. Такие приборы необходимы и в квартирах, и в загородных…

Современный человек использует в быту много разнообразных электрических приборов (кондиционеры, стиральные машины , обогреватели, утюги, телевизоры и…

Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии

За последнее время на смену индукционным счётчикам электроэнергии пришли электронные. В данных счётчиках счётный механизм приводится во вращение не с помощью катушек напряжения и тока, а с помощью специализированной электроники. Кроме того, средством счёта и отображения показаний может являться микроконтроллер и цифровой дисплей соответственно. Всё это позволило сократить габаритные размеры приборов, а также, снизить их стоимость.

В состав практически любого электронного счётчика входит одна или несколько специализированных вычислительных микросхем, выполняющие основные функции по преобразованию и измерению. На вход такой микросхемы поступает информация о напряжении и силе тока с соответствующих датчиков в аналоговом виде. Внутри микросхемы данная информация оцифровывается и преобразуется определённым образом. В результате, на выходе микросхемы формируются импульсные сигналы, частота которых пропорциональна текущей потребляемой мощности нагрузки, подключенной к счётчику. Импульсы поступают на счётный механизм, который представляет собой электромагнит, согласованный с зубчатыми передачами на колёсики с цифрами. В случае с более дорогостоящими счётчиками с цифровым дисплеем применяется дополнительный микроконтроллер. Он подключается к вышесказанной микросхеме и к цифровому дисплею по определённому интерфейсу, ведёт накопление результата измерения электроэнергии в энергонезависимую память, а также, обеспечивает дополнительный функционал прибора.

Рассмотрим несколько подобных микросхем и моделей счётчиков, которые мне попадались под руку.

Ниже на рисунке в разобранном виде изображён один из наиболее дешёвых и популярных однофазных счётчиков «НЕВА 103». Как видно из рисунка, устройство счётчика довольно простое. Основная плата состоит из специализированной микросхемы, её обвески и узла стабилизатора питания на основе балластового конденсатора. На дополнительной плате размещён светодиод, индицирующий потребляемую нагрузку. В данном случае – 3200 импульсов на 1 кВт*ч. Также есть возможность снимать импульсы с зелёного клеммника, расположенного вверху счётчика. Счётный механизм состоит из семи колёсиков с цифрами, редуктора и электромагнита. На нём отображается посчитанная электроэнергия с точностью до десятых кВт*ч. Как видно из рисунка, редуктор имеет передаточное отношение 200:1. По моим замечаниям, это означает «200 импульсов на 1 кВт*ч». То есть, 200 импульсов, поданных на электромагнит, поспособствуют прокрутке последнего красного колёсика на 1 полный оборот. Это соотношение кратно соотношению для светодиодного индикатора, что весьма не случайно. Редуктор с электромагнитом размещён в металлической коробке под двумя экранами с целью защиты от вмешательства внешним магнитным полем.

В данной модели счётчика применяется микросхема ADE7754. Рассмотрим её структуру.

На пины 5 и 6 поступает аналоговый сигнал с токового шунта, который расположен на первой и второй клеммах счётчика (на фотографии в этом месте видно повреждение). На пины 8 и 7 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный напряжению в сети. Через пины 16 и 15 есть возможность устанавливать усиление внутреннего операционного усилителя, отвечающий за ток. Оба сигнала с помощью узлов АЦП преобразуются в цифровой вид и, проходя определённую коррекцию и фильтрацию, поступают на умножитель. Умножитель перемножает эти два сигнала, в результате чего, согласно законам физики, на его выходе получается информация о текущей потребляемой мощности. Данный сигнал поступает на специализированный преобразователь, который формирует готовые импульсы на счётное устройство (пины 23 и 24) и на контрольный светодиод и счётный выход (пин 22). Через пины 12, 13 и 14 конфигурируются частотные множители и режимы вышеперечисленных импульсов.

Стандартная схема обвески практически представляет собой схему рассматриваемого счётчика.

Общий минусовой провод соединён с нулём 220В. Фаза поступает на пин 8 через делитель на резисторах, служащий для снижения уровня измеряемого напряжения. Сигнал с шунта поступает на соответствующие входы микросхемы также через резисторы. В данной схеме, предназначенной для теста, конфигурационные пины 12-14 подключены к логической единице. В зависимости от модели счётчика, они могут иметь разную конфигурацию. В данном кратком обзоре эта информация не столь важна. Светодиодный индикатор подключен к соответствующему пину последовательно вместе с оптической развязкой, на другой стороне которой подключается клеммник для снятия счётной информации (К7 и К8).

Из этого же семейства микросхем существуют похожие аналоги для трёхфазных измерений. Вероятнее всего, они встраиваются в дешёвые трёхфазные счётчики. В качестве примера на рисунке ниже представлена структура одной из таких микросхем, а именно ADE7752.

Вместо двух узлов АЦП, здесь применено их 6: по 2 на каждую фазу. Минусовые входы ОУ напряжения объединены вместе и выводятся на пин 13 (ноль). Каждая из трёх фаз подключается к своему плюсовому входу ОУ (пины 14, 15, 16). Сигналы с токовых шунтов по каждой фазе подключаются по аналогии с предыдущим примером. По каждой из трёх фаз с помощью трёх умножителей выделяется сигнал, характеризующий текущую мощность. Эти сигналы, кроме фильтров, проходят через дополнительные узлы, которые активируются через пин 17 и служат для включения операции математического модуля. Затем эти три сигнала суммируются, получая, таким образом, суммарную потребляемую мощность по всем фазам. В зависимости от двоичной конфигурации пина 17, сумматор суммирует либо абсолютные значения трёх сигналов, либо их модули. Это необходимо для тех или иных тонкостей измерения электроэнергии, подробности которых здесь не рассматриваются. Данный сигнал поступает на преобразователь, аналогичный предыдущему примеру с однофазным измерителем. Его интерфейс также практически аналогичен.

Стоит отметить, что вышеописанные микросхемы служат для измерения активной энергии. Более дорогие счётчики способны измерять как активную, так и реактивную энергию. Рассмотрим, например, микросхему ADE7754. Как видно из рисунка ниже, её структура намного сложнее структуры микросхем из предыдущих примеров.

Микросхема измеряет активную и реактивную трёхфазную электроэнергию, имеет SPI интерфейс для подключения микроконтроллера и выход CF (пин 1) для внешней регистрации активной электроэнергии. Вся остальная информация с микросхемы считывается микроконтроллером через интерфейс. Через него же осуществляется конфигурация микросхемы, в частности, установка многочисленных констант, отражённых на структурной схеме. Как следствие, данная микросхема, в отличие от предыдущих двух примеров, не является автономной, и для построения счётчика на базе этой микросхемы требуется микроконтроллер. Можно зрительно в структурной схеме пронаблюдать узлы, отвечающие по отдельности за измерение активной и реактивной энергии. Здесь всё гораздо сложнее, чем в предыдущих двух примерах.

В качестве примера рассмотрим ещё один интересный прибор: трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32». Как видно из фотографии ниже, данный счётчик ещё не эксплуатировался. Он мне достался в неопломбированном виде с небольшими механическими повреждениями снаружи. При всё при этом он находился полностью в рабочем состоянии.

Читайте также:

Мебель своими руками — чертежи и схемы

Как можно заметить, глядя на основную плату, прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера. С нижней стороны основной платы расположены три одинаковых модуля на отдельных платах по одному на каждый узел. Данные модули представляют собой микросхемы AD71056 с минимальной необходимой обвеской. Эта микросхема является однофазным измерителем электроэнергии.

Модули запаяны вертикально на основную плату. Витыми проводами к данным модулям подключаются токовые шунты.

За пару часов удалось срисовать электрическую схему прибора. Рассмотрим её более детально.

Справа на общей схеме изображена схема однофазного модуля, о котором говорилось выше. Микросхема D1 этого модуля AD71056 по назначению похожа на микросхему ADE7755, которая рассматривалась ранее. На четвёртый контакт модуля поступает питание 5В, на третий – сигнал напряжения. Со второго контакта снимается информация в виде импульсов о потребляемой мощности через выход CF микросхемы D1. Сигнал с токовых шунтов поступает через контакты X1 и X2. Конфигурационные входы микросхемы SCF, S1 и S0 в данном случае расположены на пинах 8-10 и сконфигурированы в «0,1,1».

Каждый из трёх таких модулей обслуживает соответственно каждую фазу. Сигнал для измерения напряжения поступает на модуль через цепочку из четырёх резисторов и берётся с нулевой клеммы («N»). При этом стоит обратить внимание, что общим проводом для каждого модуля является соответствующая ему фаза. А вот, общий провод всей схемы соединён с нулевой клеммой. Данное хитрое решение по обеспечению питанием каждого узла схемы расписано ниже.

Каждая из трёх фаз поступает на стабилитроны VD4, VD5 и VD6 соответственно, затем на балластовые RC цепи R1C1, R2C2 и R3C3, затем – на стабилитроны VD1, VD2 и VD3, которые соединены своими анодами с нулём. С первых трёх стабилитронов снимается напряжение питания для каждого модуля U3, U2 и U1 соответственно, выпрямляется диодами VD10, VD11 и VD12. Микросхемы-регуляторы D1-D3 служат для получения напряжения питания 5В. Со стабилитронов VD1-VD3 снимается напряжение питания общей схемы, выпрямляется диодами VD7-VD9, собирается в одну точку и поступает на регулятор D4, откуда снимается 5В.

Общую схему составляет микроконтроллер (МК) D5 PIC16F720. Очевидно, он служит для сбора и обработки информации о текущей потребляемой мощности, поступающей с каждого модуля в виде импульсов. Эти сигналы поступают с модулей U3, U2 и U1 на пины МК RA2, RA4 и RA5 через оптические развязки V1, V2 и V3 соответственно. В результате на пинах RC1 и RC2 МК формирует импульсы для механического счётного устройства M1. Оно аналогично устройству, рассматриваемому ранее, и также имеет соотношение 200:1. Сопротивление катушки высокое и составляет порядка 500 Ом, что позволяет подключать её непосредственно к МК без дополнительных транзисторных цепей. На пине RC0 МК формирует импульсы для светодиодного индикатора HL2 и для внешнего импульсного выхода на разъёме XT1. Последний реализуется через оптическую развязку V4 и транзистор VT1. В данной модели счётчика соотношение составляет 400 импульсов на 1 кВт*ч. На практике при испытании данного счётчика (после небольшого ремонта) было замечено, что электромагнитная катушка счётного механизма срабатывает синхронно со вспышкой светодиода HL2, но через раз (в два раза реже). Это подтверждает соответствие соотношений 400:1 для индикатора и 200:1 для счётного механизма, о чём говорилось ранее.

Слева на плате расположено место для 10-пинового разъёма XS1, который служит для перепрошивки, а также, для UART интерфейса МК.

Таким образом, трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32» состоит из трёх однофазных измерительных микросхем и микроконтроллера, обрабатывающий информацию с них.

В заключение стоит отметить, что существует ряд моделей счётчиков куда более сложней по своей функциональности. К примеру, счётчики с удалённым контролем показаний по электролинии, или даже через модуль мобильной связи. В данной статье я рассмотрел только простейшие модели и основные принципы построения их электрических схем. Заранее приношу извинения за возможно неправильную терминологию в тексте, ибо я старался излагать простым языком.

Как выбрать и подключить электрический счетчик

Электрический счетчик – это измерительный прибор, предназначенный для учета количества израсходованной потребителем электроэнергии. Измеряется потребляемая электрическая мощность в кВт×час или А×час.

По принципу действия и устройству электрические счетчики бывают: электромеханические, гибридные и электронные (статические), показан на фотографии.

Как самостоятельно выбрать счетчик для дома

Несмотря на кажущуюся сложность выбора для замены или установки нового электрического счетчика, домашнему электрику будет сделать это просто, если ознакомиться с основными критериями выбора.

Типы счетчиков по принципу работы

До недавних пор для учета расхода электроэнергии устанавливались только индукционные механические (электромеханические) счетчики. В них, потребляемый ток протекает через измерительную катушку медного провода, возбуждая магнитное поле. Это поле, воздействуя на диск, заставляет его вращаться со скоростью пропорциональной величине потребляемого тока. Через систему шестеренок вращательное движение передается на счетное устройство.

На смену электромеханическим счетчикам пришли гибридные, которые встречаются в двух конструктивных исполнениях: Индукционный электронный и Электронный механический.

В индукционном электронном счетчике, как и в механическом, имеется катушка, вращающая диск. Вращаясь, он воздействует на сенсор, который вырабатывает импульсы, поступающие на электронное устройство с цифровым дисплеем.

В электронном механическом счетчике все наоборот. Датчиком тока служит твердотельный элемент, как в статическом счетчике, а счетное устройство установлено механическое, как в индукционном счетчике.

В настоящее время вышеупомянутые счетчики вытесняются современными статическими счетчиками, не имеющие механических деталей. В качестве датчиков расхода электроэнергии в них применяется твердотельный электронный элемент, с которого сигнал подается на электронный блок с цифровым дисплеем.

Выбор счетчика по принципу работы

В таблице приведены основные технические характеристики счетчиков учета электрической энергии. Для установки в квартире или доме подойдет любой из них. Поэтому при выборе нужно исходить из объема и времени суток потребления электроэнергии.

Таблица основных технических характеристик существующих типов счетчиков
Характеристика	Индукционный механический	Гибридные		Электронный статический	Примечание
Характеристика	Индукционный механический	Индукционный электронный	Электронный механический	Электронный статический	Примечание
Цена	низкая	средняя	средняя	высокая
Надежность	высокая	средняя	средняя	низкая
Стоимость ремонта	низкая	средняя	средняя	высокая
Периодичность поверки, лет	6-8	6-8	4-16	4-16	Указывается в паспорте
Рабочее напряжение, В	220, 380	220, 380	220, 380	220, 380	Указывается в паспорте
Максимальный ток нагрузки, А	60, 100	60, 100	60, 100	60, 100	Указывается в паспорте
Количество фаз	1, 3	1, 3	1, 3	1, 3	Указывается в паспорте
Стартовый ток	высокий	высокий	низкий	низкий	Указывается в паспорте
Класс точности (% погрешности)	2 и более	2 и более	1 и менее	1 и менее	Эксплуатация класса более 2 запрещена
Режим день/ночь	нет	есть	нет	есть	Позволяет снизить затраты в ночное время
Дистанционная передача показаний	нет	есть	нет	есть	Позволяет передавать данные энергоснабжающей компании
Измерение параметров электрической сети	нет	есть	нет	есть	Позволяет контролировать напряжение и ток потребления
Габаритные размеры	габаритный	габаритный	габаритный	малогабаритный	Указаны в паспорте

Если в ночное время электроэнергия потребляется в незначительных объемах, то лучшим выбором будет Индукционный механический или Индукционный электронный счетчик, так как недорогой, надежный, долговечный и практически не потребуется нести затраты на его ремонт.

Стоит отметить, что индукционные счетчики, в отличии от электронных имеют меньшую чувствительность, и если ток потребления мал, например, включен только на зарядку сотовый телефон, то счетчик считать не будет.

Хотя Статические счетчики в два раза дороже и менее надежны, но если в ночное время суток потребляется более 30% электроэнергии, то они быстро себя окупают и дают хорошую экономию, так как в них заложена функция тарификации. Это когда есть возможность вести учет потребляемой электроэнергии в ночное и дневное время отдельно. Стоимость ночной электроэнергии существенно ниже.

Поставляющие электроэнергию компании тоже заинтересованы в установке статических электронных счетчиков по причине избыточных мощностей в ночное время и исключения снижения показаний индукционных счетчиков с помощью магнитов и укладкой в горизонтальное положение.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для частного жилья подойдет однофазный двухпроводный электрический счетчик любого принципа работы, рассчитанный на напряжение 220 В и ток 60 А (максимальная мощность определяется умножением величины тока на напряжение и составит 13,2 кВт).

Мощность потребления электроприборами

Теоретическую максимальную мощность, которая будет потребляться в случае включения одновременно всех электроприборов в квартире не сложно подсчитать по данным приведенной в таблице. Для этого нужно сложить мощности всех имеющихся электроприборов. Но такой случай маловероятен.

Таблица потребляемой мощности и силы тока бытовыми электроприборами
Бытовой электроприбор	Потребляемая мощность, кВт (кBA)	Потребляемая сила тока, А	Режим потребления
Лампочка накаливания	0,06 – 0,25	0,3 – 1,2	Постоянно
Электрочайник	1,0 – 2,0	5 – 9	До 5 минут
Электроплита	1,0 – 6,0	5 – 60	Зависит от режима работы
Микроволновая печь	1,5 – 2,2	7 – 10	Периодически
Электромясорубка	1,5 – 2,2	7 – 10	Зависит от режима работы
Тостер	0,5 – 1,5	2 – 7	Постоянно
Гриль	1,2 – 2,0	7 – 9	Постоянно
Кофемолка	0,5 – 1,5	2 – 8	Зависит от режима работы
Кофеварка	0,5 – 1,5	2 – 8	Постоянно
Электродуховка	1,0 – 2,0	5 – 9	Зависит от режима работы
Посудомоечная машина	1,0 – 2,0	5 – 9	Максимальный с момента включения до нагрева воды
Стиральная машина	1,2 – 2,0	6 – 9	Максимальный с момента включения до нагрева воды
Сушильная машина	2,0 – 3,0	9 – 13	Постоянно
Утюг	1,2 – 2,0	6 – 9	Периодически
Пылесос	0,8 – 2,0	4 – 9	Зависит от режима работы
Обогреватель	0,5 – 3,0	2 – 13	Зависит от режима работы
Фен для волос	0,5 – 1,5	2 – 8	Зависит от режима работы
Кондиционер	1,0 – 3,0	5 – 13	Зависит от режима работы
Стационарный компьютер	0,3 – 0,8	1 – 3	Зависит от режима работы
Электроинструмент (дрель, лобзик и т.п.)	0,5 – 2,5	2 – 13	Зависит от режима работы

Для более точного расчета теоретической суммарной мощности потребления электроприборами ее нужно взять из этикеток или инструкций по эксплуатации на них. Мощность указывается в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или кVA). 1 кВт=1000 Вт.

Электрическая схема подключения
электрического однофазного счетчика

На чертеже изображена электрическая схема щитка и квартирой электропроводки. Электрический счетчик обычно устанавливается в электрическом щитке вместе с автоматическими выключателями и УЗО.

На однофазный счетчик электрическая энергия подается из электросети через щиток, установленный в подъезде дома. В щитке на каждую квартиру устанавливается отдельный автоматический выключатель и с него провода идут непосредственно на счетчик. Один провод называется фазой, второй – нулем, а третий – заземлением.

В квартирах и домах старой постройки электропроводка прокладывалась без заземляющего провода. Он непосредственно в работе электропроводки участие не принимает и предназначен исключительно для повышения безопасности при эксплуатации электроприборов.

Согласно ГОСТ Р 52320-2005 на корпусе счетчика рядом с клеммами для подключения проводов обязательно должна быть нанесена схема его подключения. На фотографии это табличка желтого цвета.

Согласно правил фазный провод L, идущий от электросети, подключается к первому (левому на фотографии) зажиму клеммы. А со второго подается в бытовую электропроводку. Третий и четвертый контакты клеммы соединены внутри счетчика между собой и предназначены для подключения нулевого провода N.

Трехфазный счетчик подключается по такому же принципу. На первый контакт подается фаза А, а со второго – снимается. На третий подается фаза В, а с четвертого выходит. На пятый подается фаза С, а с шестого снимается. Нулевой провод N подается и снимается соответственно с седьмого и восьмого контакта.

Внимание! Перед работой по замене или установке счетчика необходимо отключить подачу на него напряжения отключением автоматического выключателя в распределительном щитке на лестничной площадке и проверить отсутствие фазы на подводящих проводах с помощью индикатора фазы.

Устройство электросчетчика

У знакомого в счетчике перестал работать дисплей. Вызвал электрика и тот недолго думая, заменил счетчик новым. В результате мне для изучения устройства попал этот электроприбор.

Лицевая панель счетчика фиксировалась на трех защелках. После ее снятия открылась картина, как на фотографии. Вся электрическая схема счетчика собрана на печатной плате с двухсторонним монтажом. С лицевой стороны припаян дисплей, кнопки управления и батарейка типа CR2032 на напряжение 3 В, такие же устанавливаются в компьютерах. Батарейка необходима для сохранения настроек и показаний счетчика в случае пропадания электроэнергии.

Батарейка является узким местом в счетчике, так как срок ее годности составляет около 10 лет. Если она выйдет из строя, то настройки день-ночь и показания счетчика при пропадании электроэнергии обнулятся. Батарейка приварена к клеммам, которые впаяны в плату. Для замены батарейки придется заняться пайкой паяльником.

Печатная плата зафиксирована на четырех защелках и легко снимается. Все остальные элементы схемы распаяны на обратной стороне печатной платы. Пайки выполнены аккуратно, следов флюса нет. Качество изготовления счетчика Меркурий мне понравилось.

Измерительным датчиком потребляемой электроэнергии служит шунт, представляющий собой металлическую пластину с калиброванным сопротивлением очень малой величины. При протекании через шунт тока на нем, согласно Закона Ома, происходит падение напряжения, которое подается на микропроцессор.

Аналоговый сигнал микропроцессором преобразуется в цифровой, который запоминаются, и текущие показания потребленной электроэнергии выводятся на дисплей. На фотографии шунт имеет цвет меди.

Решил попробовать отремонтировать счетчик. Измерял величину напряжения на выводах электролитического конденсатора блока питания, оно составило 3,5 В. С учетом установленного конденсатора на 25 В, напряжение явно было ниже нормы.

Блок питания имеет бестрансформаторную схему на токоограничительном конденсаторе. Проверка конденсаторов и диодов показала их исправность. Пришлось на выводы последнего электролитического конденсатора подать со стационарного БП напряжение 5 В с ограничением по току 300 мА.

Прощупывание пальцами элементов схемы выявило, что левый нижний угол микропроцессора сильно нагревается. Стало понятно, что он неисправен, и устранить такую неисправность в домашних условиях не представляется возможным.

Крепление счетчика в щитке на DIN-рейке

В электрическом щитке все современные установочные электрические изделия, такие как счетчик, автоматы, УЗО и другие, крепятся легко съемным способом на DIN-рейке, которую электрики еще называют монтажной рейкой.

DIN-рейка имеет ширину 35 мм и согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35. Ранее DIN-рейки изготавливались из алюминиевого сплава, как на фотографии. Современные – из листовой стали методом штамповки.

Некоторые модели счетчиков комплектуются своими DIN-рейками. Например, электросчётчик «Меркурий 200», который установлен в моей квартире, в комплекте имел нестандартную DIN-рейку, хотя посадочное место для крепления имело стандартный размер, 35 мм, что позволяет крепить его и на стандартной DIN-рейке.

Установленный в щитке счетчик опломбирован и снять его можно, только после снятия пломбы и крышки. Под ней находятся два прямоугольных отверстия (на фотографии указаны стрелками). Для снятия счетчика нужно в эти отверстия одновременно вставить лезвия двух плоских отверток, подвижные защелки выйдут из зацепления DIN-рейки, и отвести нижний край счетчика от стенки щитка.

Как надежно подключить провода к счетчику

Надежность работы всей квартирной электропроводки зависит от качества подключения проводов к счетчику. Тут по неопытности домашние электрики могут допустить ошибку.

Если не оставлена достаточная длина оголенного конца провода при снятии изоляции, то она попадет под зажимную планку клеммы и со временем приведет к нарушению контакта, что приведет к нестабильной подачи электроэнергии в квартирную электропроводку.

Надежность подключения проводов к клеммам счетчика можно повысить, если концы проводов согнуть, как показано на фотографии. При таком подключении площадь соприкосновения провода с клеммой увеличится вдвое.

На фотографии показан вид на клеммы со стороны ввода проводов. Для подключения проводов к счетчику нужно отвинтить винт клеммы, вставить провод до упора и закрутить винт с достаточным усилием.

При заводе провода в отверстие клеммы можно не попасть в него, поэтому после затягивания винта нужно с достаточным усилием потянуть за провод, чтобы убедиться в надежности его закрепления.

Порядок пломбировки счетчика

Согласно требованиям ПУЭ, счетчик, для исключения хищения электроэнергии, должен быть опломбирован. Поэтому, перед заменой старого или отказавшего счетчика, необходимо пригласить представителя поставщика электроэнергии для составления Акта о снятии пломб. В случае аварийной ситуации, например, прекратилась подача электроэнергии в квартиру или дом по вине отказа счетчика, следует обратиться в аварийную службу. Их электрики имеют право срывать пломбы с оформлением акта.

Сразу после самостоятельной установки счетчика в щиток по причине ремонта, поверки или замены, повторно приглашается уполномоченное лицо поставщика электроэнергии для пломбировки счетчика. Нужно будет предъявить Акт о снятии пломбы из аварийной службы и Паспорт на электросчетчик. На фотографии видна пломба желтого цвета.

При установке электросчетчика следует соблюдать следующие правила. Подающие электроэнергию из подъезда в квартиру провода не должны иметь соединений. Электросчетчик должен быть установлен на высоте от 0,4 до 1,7 м и подлежит пломбировке вне зависимости от того в квартире он стоит или подъезде дома.

Автоматический выключатель, включенный в электропроводку перед электросчетчиком, пломбируется только в случае, если он установлен в квартире. Конструкция автоматического выключателя, установленного перед счетчиком в квартире должна предусматривать возможность его пломбировки.

Изучаем устройство светодиодных ламп на 220В

Уже на протяжении многих лет мы применяли обычные лампы накаливания для освещения дома, квартиры, офиса или промышленного предприятия. Однако с каждым днем цены на электроэнергию стремительно растут, что заставляет нас отдавать предпочтение более энергоэффективным устройствам, обладающим высоким КПД, длительным сроком службы и способными создавать необходимый световой поток с минимальными затратами. Именно к таким устройствам относятся светодиодные лампы на 220 вольт, преимущества которых мы постараемся раскрыть в полном объеме в данной статье.

Внимание! В этой публикации приводятся примеры схем, с питанием от опасного для жизни напряжения 220В. Собирать и испытывать такие схемы разрешается только лицам, имеющим необходимое образование и допуски!

Самая простая схема

Светодиодная лампа на 220 В — это одна из разновидностей ламп освещения, световой поток в которой создается за счет преобразования электрической энергии в световой поток с помощью кристалла светодиода. Для работы светодиодов от стационарной бытовой сети 220 В необходимо собрать самую простейшую схему, изображенную ниже на рисунке.

Схема светодиодной лампы на 220 вольт состоит из источника переменного напряжения 220–240 В, выпрямительного моста для преобразования переменного тока в постоянный, ограничительного конденсатора С1, конденсатора для сглаживания пульсаций С2 и светодиодов, подключаемых последовательно от 1-го до 80 штук.

Принцип работы

При подаче переменного напряжения 220 В переменной частоты (50 Гц) на драйвер светодиодной лампы, оно проходит через токоограничивающий конденсатор С1 на выпрямительный мост, собранный из 4-х диодов.

После этого на выходе моста мы получаем постоянное выпрямленное напряжение, требующееся для работы светодиодов. Однако для получения непрерывного светового потока, в драйвер необходимо добавить электролитический конденсатор C2 для сглаживания пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного напряжения.

Глядя на устройство светодиодной лампы на 220 вольт, мы видим, что там присутствуют сопротивления R1 и R2. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора для защиты от пробоя при выключенном питании, а R1 — для ограничения тока, подаваемого на светодиодный мост при включении.

Схема с дополнительной защитой

Также в некоторых схемах есть дополнительное сопротивление R3, расположенное последовательно светодиодам. Оно служит для защиты от бросков тока в цепях светодиодов. Цепочка R3—C2 представляет классический фильтр низкой частоты (НЧ).

Схема с активным ограничителем тока

В этом варианте схемы ограничивающим ток элементом является сопротивление R1. Такая схема будет иметь показатель коэффициента мощности или cos φ близкий к единице, в отличие от предыдущих вариантов с токоограничивающим конденсатором, представляющих из себя реактивную нагрузку. Недостаток такого варианта в необходимости рассеивать значительное количество тепла на резисторе R1.

Для разрядки остаточного напряжения конденсатора C1 до нуля в схеме применен резистор R2.

Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В

Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:

Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.

Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.

Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.

В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя.

Внимание! Не перепутайте блок питания (источник питания) постоянного напряжения с трансформатором. Трансформатор дает на выходе переменное напряжение, в то время как источник питания — постоянное напряжение.

Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.

Внимание! В этом случае необходимо заменить используемый ранее трансформатор на источник постоянного напряжения 12 В мощностью не менее 16–20 Вт.

Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.

Как сделать простую светодиодную лампочку

Для того, чтоб собрать светодиодную лампу нам потребуется старая люминесцентная лампа, точнее ее основание с цоколем, длинный кусок 12 В светодиодной ленты,и пустая алюминиевая 330 мл банка

Для питания такой лампы понадобится источник постоянного напряжение на 12 В такого размера, чтобы без проблем вошел внутрь банки.

Итак, теперь само изготовление:

Обмотайте лентой банку, как показано на рисунке.
Припаяйте провода от светодиодной ленты к выходу источника питания (ИП).
Вход ИП проводами припаяйте к цоколю основания лампы.
Сам источник надежно закрепите внутри банки, предварительно вырезав достаточное по размеру отверстие для пропускания ИП внутрь.
Приклейте банку с лентой к основанию корпуса с цоколем и лампа готова.

Конечно, такая лампа не шедевр дизайнерского искусства, но зато сделана своими руками!

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

1. Выход из строя светодиодов

Поскольку в светодиодной лампе все светодиоды подключены последовательно, если выходит хотя бы один из них, вся лампочка перестает светится поскольку возникает обрыв цепи. В большинстве случаев светодиоды в лампах на 220 применяются 2-х типоразмеров: SMD5050 и SMD3528.

Для устранения этой причины необходимо найти вышедший из строя светодиод и заменить его на другой, или же поставить перемычку (перемычками лучше не злоупотреблять — так как они могут увеличить ток через светодиоды в некоторых схемах). При решении проблемы вторым способом незначительно уменьшится световой поток, однако лампочка опять станет светить.

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Для этого подаем «+» на анод, а «–» на катод. Если светодиод не засветится, значит он вышел из строя. Таким образом нужно проверить каждый из светодиодов лампы. Также вышедший из строя светодиод можно определить визуально, это выглядит примерно так:

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

2. Выход из строя диодного моста

В большинству случаев при таковой неисправности основная причина — заводской брак. И в таком в случае зачастую «вылетают» и светодиоды. Для решения данной проблемы необходимо заменить диодный мост (или диоды моста) и проверить все светодиоды.

Чтобы проверить диодный мост необходим мультиметр. Необходимо подать на вход моста переменное напряжение 220 В, и проверить напряжение на выходе. Если на выходе оно остается переменным, то значит диодный мост вышел из строя.

Если диодный мост собран на отдельных диодах, их можно поочередно выпаять и проверить прибором. Диод должен пропускать ток только в одном направлении. Если он вообще не пропускает ток или пропускает при подаче на катод положительной полуволны значит он вышел из строя и требует замены.

3. Плохая пайка выводных концов

В данном случае нам будет необходим мультиметр. Нужно разобраться в схеме светодиодной лампы и далее проверять все точки, начиная со входного напряжения 220 В и заканчивая выводами светодиодов. Исходя из опыта, данная проблема присуща дешевым светодиодным лампам и чтоб ее устранить достаточно паяльником дополнительно пропаять все детали и компоненты.

Где купить лампу

Максимально быстро закрыть вопрос можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Заключение

Светодиодная лампа 220 в — это энергоэффективное устройство, обладающее хорошими техническими характеристиками, простой конструкцией и легкой эксплуатацией, что позволяет их использования как в домашних, так и промышленных условиях.

Также стоит отметить, чтоб при наличии некоторых приспособлений, образования и опыта можно определить неисправности светодиодных ламп на 220 вольт и с минимальными затратами устранить их.

Видео по теме

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

По сравнению с обычными лампами накаливания устройство светодиодной лампы с технической точки зрения сложнее. Если для первых используется прозрачный стеклянный корпус, то в случае со вторыми разглядеть что-либо находящееся внутри не выйдет. Для того чтобы узнать, из чего состоит такой источник света, необходимо разобрать его на части.

Общее устройство светодиодных лампочек, независимо от производителя, практически идентичное (с небольшими отличиями). Ассортимент стандартных изделий с цоколем E14 или E27 делится на три категории — фирменные, низкосортные китайские и филаментные.

Низкокачественные китайские лампочки

При разборе фирменной лампы можно обнаружить все необходимые для надежности и долговечности конструктивные элементы. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского изделия, то первое, чего вы не обнаружите — радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, неспособным стабилизировать ток на выходе. Устанавливают такой блок в центр платы с диодами. Если взглянуть на нее сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет существенно уменьшить стоимость и качество изделия.

Для охлаждения прибора в корпусе проделывают небольшие отверстия. Эффективность низкая, кристаллы очень быстро перегорают. Плата установлена на пластиковом корпусе и закреплена защелками. Для соединения с цоколем используют два спаянных провода.

Филаментные лампы

Филаментный источник света внешне напоминает лампу накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В таком случае пропадает необходимость в отводе тепла, но применение устройств в бытовой сфере связано с исключительно эстетическими соображениями.

Основной элемент филаментного прибора — светодиодная нить. В зависимости от количества таких нитей производят изделия разной мощности. Филамент — тонкий стержень из стекла, на поверхности которого имеются SMD-диоды. Верхняя часть покрывается люминофором, дающим желтый оттенок. Для отвода тепла применяют стеклянную колбу, внутренняя часть которой заполняется газом.

Из-за отсутствия места для драйвера внутри производители размещают низкокачественный модуль питания. Это повышает пульсацию, негативно сказывающуюся на зрительных органах. Для избавления от мерцания между цоколем и колбой добавляется пластиковое кольцо с качественным драйвером.

Принцип действия светодиодных ламп

Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.

Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении. Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами.

Также в полупроводниках активизируются иные процессы. В момент смены состояния выделяется тепловая энергия. Экспериментальным методом изобретатели нашли нужное сочетание веществ, при котором помимо энергии появляется и световое излучение.

Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.

Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:

0,3;
0,5;
0,8;
1,0 см.

Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

«Пиранья»

Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.

Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.

COB-технология

Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.

Главное преимущество связано с небольшой площадью свечения при высокой мощности. Равномерное свечение изделия гарантируется высокой плотностью светодиодов и наличием люминофора. Такие светодиоды чаще применяются в наши дни.

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

LED-диоды;
драйверы;
корпус;
радиатор;
цоколь.

Светодиоды

Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.

Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.

Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.

Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.

Дешевые драйверы применяют в обычных фонариках, в которых светодиоды питаются от батареек. В таком случае нет необходимости в резисторе, ограничивающем ток. Из-за этого диоды могут получать повышенный ток, что приводит к их скорому выходу из строя.

Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.

За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.

Потребляя то же количество электроэнергии, изделия светят намного ярче аналогов. Обычная светодиодная лампа имеет закрытую колбу, производимую из стекла или пластика. Матовое покрытие понижает светопропускаемость, но это незначительные издержки производства.

Радиаторы

Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.

Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.

Компоновка составных частей

В зависимости от производителя, устройство и конструкция лампы разные. С другой стороны, общий принцип компоновки остается одинаковым. Сборка начинается с цоколя, куда последовательно устанавливают драйвер, радиатор, плату с LED-диодами и колбу.

Для сравнения рассмотрим устройство изделия от двух производителей.

Светодиодная лампа BBK

Цоколь изготавливается из пластика. Внутри установлен качественный драйвер. Для корпуса используется алюминий, выполняющий функции радиатора. Туда крепится плата с диодами и линза. Наличие данной линзы понижает световую отдачу прибора.

Лампа Gauss

Опять же цоколь изготовлен из пластика, имеются драйвер и алюминиевый корпус с установленной диодной платой. Конструкция гарантирует долговечность изделия.

Как проверить светодиодную лампу при покупке

Возьмите в руки светодиодную лампу и осмотрите ее внешне, чтобы убедиться в отсутствии каких-либо изъянов. Выполнить это можно только при условии применения прозрачной колбы. Для начала проверьте радиатор (он выпускается литого или наборного типа). Чем выше мощность изделия, тем объемнее должен быть радиатор. Отличным вариантом станет применение алюминиевых или керамических охладителей.

В идеале электротехнический элемент нужно покрыть термопластиком. Убедитесь, что в цоколе отсутствуют люфты и механические дефекты. Также в любом магазине есть возможность подключить лампу к электрической сети, чтобы проверить ее работоспособность. Сделав это, взгляните на излучаемый свет. Используйте фотокамеру на смартфоне, чтобы убедиться в отсутствии мерцания и пульсации. Ни в коем случае не покупайте лампу, которая мерцает при работе.

Полученной информации по устройству и принципу работы светодиодной лампы может быть недостаточно для выбора качественного осветительного прибора, характеризующегося безопасностью, надежностью и долговечностью. Также нужно учитывать другие критерии, включая характеристики и производителя, о чем подробно описано в этой статье.

Схема светодиодной лампы на 220 в

В отличие от обычных ламп накаливания, полупроводниковые лед светильники потребляют намного меньшие объёмы электроэнергии и относятся в связи с этим к категории экономичных. При этом долговечность их эксплуатации для некоторых моделей осветителей возрастает в несколько раз. С образцами современных моделей светодиодных лед ламп можно ознакомиться на рисунке, приводимом ниже.

Схема светодиодной лампы на 220 в спроектирована таким образом, что напряжение на её выходе посредством драйвера понижается до требуемой величины, которая, как правило, не превышает 1,8-4,0 Вольта (на каждом из светодиодов).

Принцип действия светодиодных ламп

Светодиодная лампочка представляет собой полупроводниковый элемент, содержащий в своём составе несколько слоёв, ответственных за преобразование текущего через них тока в видимый свет.

Важно! При изменении состава этого слоя в нём генерируется излучение определенного цвета (красного, зелёного, жёлтого или синего).

Поскольку лампы, в состав которых входят светодиоды, должны обеспечивать получение чистого дневного света, их разработчикам пришлось применить небольшую хитрость, заключающуюся в покрытии синего излучателя жёлтым люминофором. В такой конструкции под воздействием фотонов синего диапазона жёлтый люминофор начинает испускать собственное бесцветное излучение.

Типы светодиодов

За счёт различных подходов к сборке полупроводниковых чипов удалось создать следующие разновидности светодиодных излучателей:

DIP – светодиодные лампы, изготавливаемые на основе кристалла с размещённой сверху линзой и двумя подводящими проводниками. Этот вариант наиболее распространён на практике и используется для организации подсветки в различных световых устройствах;
Так называемая «Пиранья», частично напоминающая предыдущую конструкцию, но имеющая четыре вывода. Увеличение числа контактов повышает её надёжность и способствует улучшению отвода тепла (смотрите рисунок ниже);

Дополнительная информация. Такие светодиоды по большей части применяются в автомобилестроении.

SMD-светодиодные излучатели могут размещаться на плоских поверхностях, за счет чего удается уменьшить габариты светильника, а также улучшить теплоотводящие свойства. Они выпускаются в самых различных исполнениях и применяются в современных источниках светового излучения;
Изделия, изготавливаемые по СОВ технологиям, согласно которым чип впаивается непосредственно в плату. За счет такого устройства полупроводниковый лед переход надёжно защищается от окисления и перегрева. Одновременно с этим существенно повышается интенсивность диодного свечения.

Обратите внимание! Особенность перечисленных выше исполнений состоит в том, что в случае перегорания светодиода его придётся менять полностью, поскольку отремонтировать эти изделия путём замены отдельного чипа невозможно.

Ещё один недостаток таких светодиодов – их маленький размер, что вынуждает собирать их в группы по несколько штук. Кроме того, встроенный в них кристалл постепенно стареет, вследствие чего яркость лед излучателя со временем снижается. Далее будет рассмотрено устройство светодиодной лампы на 220в.

Устройство LED-диодов

Устройство светодиодной лампы на 220 вольт не отличается большой сложностью и вполне может быть рассмотрено даже на любительском уровне. Классическая светодиодная лампа на 220 вольт включает в свой состав следующие обязательные элементы:

Несущий корпус с цоколем;
Специальную рассеивающую линзу;
Отводящий тепло радиатор;
Модуль светодиодов LED;
Драйверы светодиодной лампы;
Блок питания.

Ознакомиться со строением LED-лампы на 220 вольт (технология СОВ) можно на размещённом ниже рисунке.

Этот светодиодный прибор изготавливается как единое целое и содержит в своей конструкции большое количество однородных кристаллов, распаиваемых при сборке с образованием многочисленных контактов. Для его подключения к драйверу достаточно присоединить всего одну из контактных пар (остальные кристаллы подключены параллельно).

По своей форме эти изделия могут быть круглыми и цилиндрическими, а к сети они подсоединяются посредством специального резьбового или штырькового цоколя. Для светодиодной системы общего пользования, как правило, выбираются светильники, показатель цветовой температуры которых составляет 2700К, 3500К или 5000К (при этом градации спектра могут принимать любые значения). Такие приборы довольно часто применяются в декоративных целях и для освещения рекламных баннеров и щитов.

Рассмотрим отдельные модули светодиодной лампы более подробно.

Драйвер

В упрощённом виде схема драйвера, используемого для питания лампы от сети 220 Вольт, выглядит, как это изображено на рисунке ниже.

Количество деталей в этом устройстве, выполняющем согласовательную функцию, относительно невелико, что объясняется особенностями схемного решения. Его электрическая схема содержит в своём составе два гасящих резистора R1, R2 и подключённые к ним по встречно-параллельному принципу светодиоды HL1и HL2.

Дополнительная информация. Такое включение ограничительных элементов обеспечивает защищённость схемы от обратных выбросов напряжения питания. Помимо этого, в результате такого включения частота поступающего на лампы сигнала возрастает вдвое (до 100 Гц).

Сетевое напряжение питания с действующим значением 220 Вольт подаётся в схему через ограничительный конденсатор С1, с которого оно поступает на выпрямительный мостик, а затем – непосредственно на лампу.

На заметку. Простота схемы согласующего устройства (драйвера) допускает возможность его ремонта своими руками.

Источник питания

Типовая схема источника питания LED-лампы изображена на рисунке, представленном ниже.

Эта часть осветительного прибора выполнена в виде отдельного блока и поэтому может свободно извлекаться из корпуса (с целью её ремонта своими руками, например). На входе схемы имеется выпрямительный электролит (конденсатор), после которого пульсации с частотой 100 Герц частично исчезают.

Резистор R1 необходим для образования цепочки разряда конденсатора при отключении схемы от источника питания.

Самостоятельный ремонт

В случае выхода из строя простейшего LED-осветителя, изготовленного на основе отдельных светодиодных элементов, его ремонт может быть осуществлён своими руками. Самостоятельный ремонт светодиодных ламп и устройств, электрические схемы которых были рассмотрены ранее, сводится к простой замене неисправных блоков и деталей.

Корпус изделия легко разбирается после того, как его аккуратно отделяют от цокольной части. Внутри конструкции располагается плата с рабочими светодиодами, количество которых отличается у разных моделей (смотрите фото ниже).

Обратите внимание! У широко распространённой модели лампы типа «MR 16», например, общее число светодиодов равно 27-ми 1,5 вольтовым элементам.

Для того чтобы получить доступ к печатной плате с размещенными на ней диодами, достаточно удалить защитную стеклянную линзу, аккуратно поддев её хорошо отточенной отверткой.

После разборки корпуса светодиодного изделия необходимо будет предпринять следующие шаги:

Обнаруженные ранее неисправные (несветящиеся) диоды после дополнительной проверки нужно будет заменить. Для оценки их исправности следует воспользоваться измерительным прибором (мультиметром), включённым в режим «Прозвонка»;

Дополнительная информация. Проверить исправность остальных элементов, которые содержит данная электросхема, можно путём подачи на них напряжения величиной от 1,5 до 2,5 Вольт (исправные диоды при подаче такого потенциала должны загораться).

При проверке потенциалами более 5-ти Вольт последовательно с проверяемым элементом включается ограничивающий резистор номиналом порядка 4,7-5,1 Ком;
В случае если все установленные в плату диоды исправны, но при горении постоянно мерцают, причиной этого может быть «пробой» конденсатора С1.

Для того чтобы убедиться в этом, следует проверить его номинальную ёмкость тем же мультиметром (о том, как это сделать, можно узнать в инструкции по применению прибора). Другой подход к решению данной проблемы предполагает простую замену конденсатора другим, заведомо исправным элементом, рассчитанным на напряжение не менее 400 Вольт.

Самостоятельное изготовление светильника

Изготовить осветитель на основе светодиодов своими руками, как говорится, «с нуля» – дело хлопотливое и не для всех подходящее. Проще сделать это, воспользовавшись уже отработавшим свой ресурс старым светильником подобного типа.

В этом случае самодельная светодиодная лампа будет набрана из новых элементов, запаянных на демонтированную из старого устройства или отремонтированную плату. Если на ней остались рабочие диоды, нужно будет заменить сгоревшие элементы новыми (желательно того же типа и конструкции).

Обратите внимание! При изготовлении фирменных ламп из соображений выгодности продаж рабочий ток отдельных светодиодов выбирается с предельно большим значением. При переделке такого устройства желательно впаять последовательно с каждым элементом ограничительное сопротивление порядка 1 Ком.

При необходимости для изготовления лампы своими руками можно использовать старую плату со схемой драйвера, заменив в ней все неисправные детали.

При отсутствии необходимых плат и деталей драйвер можно изготовить, ориентируясь на рассмотренную выше схему блока питания, совмещённого с преобразователем (смотрите рисунок выше). При доработке к ней следует добавить ещё один резистор (обозначим его как R3), используемый для разрядки конденсатора С2. В результате получится приведённая ниже схема.

Помимо резистора, в неё добавлены два типовых стабилитрона (VD2,VD3), обеспечивающих его шунтирование при обрыве цепи нагрузки.

Дополнительная информация. Если грамотно подобрать напряжение стабилизации ограничивающего диода, вполне можно будет обойтись одним стабилитроном.

Данная схема драйверного устройства рассчитана для подключения 20-ти бесцветных светодиодов определённого типа. Если их класс или общее количество будет иным, следует изменить номинал конденсатора С1 таким образом, чтобы нагрузочный ток в диодной цепочке был не менее 20-ти мА. Указанное его значение гарантирует достаточную яркость свечения этих приборов.

В качестве питающей драйвер схемы, как правило, используется узел, в состав которого не входит громоздкий трансформаторный элемент (такое включение называется «прямым»). Отсутствие трансформатора существенно упрощает сборку модуля и сокращает его размеры.

Важно! Но в этом случае реальна угроза попадания высокого напряжения на выход схемы (в случае пробоя ряда последовательно включённых элементов, например). Единственное утешение состоит в том, что такое случается крайне редко.

В заключительной части обзора отметим, что принципиальные схемы большинства из поступающих в продажу светодиодных изделий почти не отличаются одна от другой. Определённые различия наблюдаются лишь в типе используемых в них компонентов, а также в способе формирования выходного напряжения, осуществляемого драйвером.

Добавим к этому, что лампы на светодиодах, оснащённые специальными драйверами, надёжно защищаются от колебаний напряжения в сети, а входящий в их состав радиатор обеспечивает защиту изделия от перегрева. Применение самостоятельно изготовленных модулей за счёт их дополнительной доработки может существенно продлить сроки эксплуатации осветительных устройств, собранных на их основе.