Известно, что сопротивление нити накаливания осветительной лампы в холодном состоянии значительно меньше по сравнению с сопротивлением нити раскаленной. По этой причине, как только лампу включают, ток через нить значительно превышает номинальный и она иногда перегорает. Такое случается чаще всего в моменты, когда включение лампы совпадает с максимумом полуволны сетевого напряжения.
Один из вариантов продлить «жизнь» лампы — включить последовательно с ней полупроводниковый диод. Тогда вероятность совпадения момента включения с максимумом полуволны уменьшается вдвое — ведь через лампу теперь будет протекать ток только в одном направлении, скажем, при положительных или отрицательных полупериодах.
Так как при таком питании падает световая отдача лампы, нередко используют автоматы, которые после предварительного разогрева нити подают на лампу полное сетевое напряжение. «Пусковой» ток в этом случае менее опасен по сравнению с вариантом подачи напряжения на холодную нить. Так осуществляют двухступенчатое включение лампы накаливания, способное значительно продлить срок ее службы.
Подобное устройство вполне можно выполнить на реле. Оно также представляет собой двухполюсник, а потому легко встраивается в существующую электропроводку. Обеспечивает не плавное ограничение тока, протекающего через лампу в момент включения ее в сеть, а ступенчатое: сначала через нить накала протекает только одна половина полуволн переменного тока, а спустя некоторое время — обе.
Реле К1 срабатывает от тока, протекающего через сетевой
выключатель SA1, осветительную лампу
EL1, обмотку реле,
диод VD3 (или замыкающуюся группу контактов К1.1)
Работает устройство так. После замыкания контактов SA1 через лампу проходят лишь положительные полуволны тока. При этом диод VD1 закрыт, поскольку контакты К1.1 пока еще разомкнуты. Конденсатор С1 постепенно заряжается через лампу и диод VD2, и как только напряжение на нем достигнет определенного значения, сработает реле К1, контакты К1.1 которого зашунтируют диод VD3. В результате горевшая сначала «вполнакала» лампа EL1 вспыхнет ярким светом. Задержка выхода на такой режим зависит в основном от емкости конденсатора и сопротивления обмотки реле.
Поскольку обмотка реле включена последовательно с лампой, ее сопротивление должно быть согласовано с мощностью лампы. Если будет использовано одно из распространенных автомобильных реле с обмоткой сопротивлением 85 Ом, лампа может быть мощностью от 40 до 100 Вт. Тогда с лампой мощностью 40 Вт в обмотке реле будет падать напряжение примерно 7 В; 60 Вт — 10 В; 100 Вт — 16 В.
С конденсатором С емкостью 4000 мкФ время задержки срабатывания реле достигает 1 с, что обеспечивает нужный предварительный прогрев нити лампы. Причем переключение лампы на полную мощность происходит почти незаметно для глаз. Вообще же, практика показывает, что для надежной защиты ламп вполне достаточно 100 мс, поэтому рекомендуемое иногда в литературе время 2…4 с и даже 5… 10 с явно избыточно. Ведь прогрев лампы накаливания происходит с очень малой постоянной времени.