О лампах накаливания и ремонте блоков питания

Во время ремонта блоков питания и другой аппаратуры, питающейся от сети, для защиты от броска тока при коротком замыкании высоковольтной части схемы, можно воспользоваться лампой накаливания.

При этом лампа будет выступать в роли проводника с нелинейным изменением сопротивления при росте тока.

При небольшом токе сопротивление нити накала мало, а при большом — велико.

Вольт-амперные характеристики проводника с постоянным сопротивлением (резистора), лампы накаливания и диода:

Полезное для ремонтников свойство ламп накаливания связано со свойствами металла, использующегося в качестве нити накала. При протекании тока через лампу нить накала начинает нагреваться, повышается ее температура, она раскаляется и начинает излучать свет. Из-за рассеивания электронов на тепловых колебаниях кристаллической решетки возрастает сопротивление нити накала.

Рабочая температура поверхности ламп с вольфрамовой нитью накала при напряжении 220-230 вольт может превышать 200°С (у 40 Вт лампы она достигает +120 °С, а у 100 Вт – порядка +210 градусов по Цельсию!). Температура самой нити накала при этом превышает две тысячи градусов!

В холодном состоянии электрическое сопротивление лампы с нитью накала небольшое, а в горячем (рабочем) — значительно (в 10-15 раз) увеличивается. Фактически она работает как терморизистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления.

Ориентировочное сопротивление ламп накаливания разной мощности в холодном (комнатная температура) состоянии, Ом:

• лампа мощностью 25 ватт — 150;
• лампа мощностью 40 ватт — 90-100;
• лампа мощностью 60 ватт — 60-65;
• лампа мощностью 75 ватт — 45-50;
• лампа мощностью 25 ватт — 37-40.

Сопротивление ламп накаливания разной мощности во включенном состоянии, Ом:

• лампа мощностью 25 ватт — 1930;
• лампа мощностью 40 ватт — 1200;
• лампа мощностью 60 ватт — 805;
• лампа мощностью 75 ватт — 650;
• лампа мощностью 25 ватт — 490.

Для расчета сопротивления горячей лампы накаливания известной мощности можно воспользоваться формулой:

R = (V^2)/W

где V — напряжение сети (220-230 вольт), а W — мощность лампы.

Например, для 60-ваттной лампы расчетное сопротивление будет равно 220х220/60=807 Ом. При напряжении сети, равном 230V, ток и нагрев нити накала возрастут, поэтому сопротивление лампы увеличится до 882 Ом.

Пример стенда для подключения нагрузки через лампу 60 Вт + предохранитель + развязывающий трансформатор (для гальванической развязки от сети переменного тока):

Для обеспечения возможности мгновенного разрыва цепи (отключения от сети) на стенд можно добавить экстренный выключатель:

При проверке желательно контролировать ток и напряжение в цепи. Для этого можно использовать любые подходящие приборы, например, KWS-AC300 или KWS-AC301.

Вольтметр переменного тока KWS-AC300 позволяет измерять вольтаж, ток, косинус фи, потребление и температуру через внешний датчик. На данной фотографии используется модель с удобным для монтажа трансформатором тока (до 100 ампер):

Если устройство работает нормально (имеет достаточно высокое внутреннее сопротивление), ток проходящий через лампу будет незначительным, нить накала нагреется очень слабо, соответственно сопротивление будет относительно малым, не оказывающим существенного влияния на работу устройства при небольшой потребляемой мощности.

Проверка блока питания монитора после ремонта (замены неисправных электролитических конденсаторов). Лампа не загорается, КЗ ушло:

При наличии КЗ на проверяемой плате ток через лампу увеличивается, нить накала нагреется/станет светить, увеличит сопротивление, что снизит ток через проверяемое устройство и позволит избежать появления нежелательных пиротехнических эффектов при горении электронных элементов, как здесь:

При проверке блоков питания с активной коррекцией коэффициента мощности (APFC) необходимо использовать очень мощную защитную лампу (или несколько).

В противном случае схеме коррекции будет не хватать входной мощности для накачки конденсатора энергией, лампа будет мигать (в то же время это косвенно свидетельствует об исправности схемы APFC).

Полноценный запуск такого БП произойдет только если мощность защитной лампы будет примерно равна емкости накопительного высоковольтного конденсатора!