Как подключить светодиод к сети 220В

Подключение светодиода к сети 220 Вольт

В декоративном освещении и прочих местах, где светодиод используется как источник света, принято подключать его через драйвер. Драйвер уже имеет необходимые параметры для бесперебойной и максимально эффективной работы светодиода. Он актуален в тех случаях, когда в цепи наличествует несколько мощных кристаллов или целый набор светодиодных лент.

Подключение светодиода напрямую к напряжению 220 В используется в том случае, когда LED будет выглядеть как слабенький индикатор – если в подключении участвуют один или несколько элементов. Для них покупка драйвера совершенно нецелесообразна. В данном материале описана разница подключения через драйвер и к сети 220 В напрямую, а также показаны и объяснены схемы подключения различных типов.

В чем заключается разница подключения
Способы подключения к переменному току
Применение в быту
Техника безопасности
Заключение

В чем заключается разница подключения

Как подключить светодиод к сети 220 В? Проблема изначально кроется в технических характеристиках LED. Его работа основана на пропускании сквозь кристаллы определенного тока, вследствие чего они светят. Драйвер призван контролировать подачу тока на кристалл, ограничивая ее тем количеством, которое необходимо конкретно для этих моделей подключаемых светодиодов.

Пример подключения драйвера
для декоративной подсветки светодиодами

Ключевой особенностью драйвера является подача на светодиод постоянного тока, а не переменного, который протекает в обычной бытовой розетке. Переменный ток 220 В подает на кристаллы синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что его направление меняется 50 раз в секунду. При этом если включить светодиод, он будет светиться только при основной подаче тока и гаснуть при обратной. На схеме это выглядит так.

Зависимость свечения кристалла
от направления переменного тока

Глядя на график, становится понятно, что LED не будет светить постоянно, а будет мигать с такой же частотой, как и сам ток – 50 раз в минуту. Для человеческого глаза такое мерцание не различимо, и он будет видеть обычный равномерный свет. Но это не значит, что подключение светодиода к сети выполнено правильно.

Светодиод способен пропускать ток только в одном направлении, обратные колебания приводят к разрушению его структуры и последующей деградации. Для того чтобы светодиод не вышел из строя, к нему необходимо применять защитные меры.

Способы подключения к переменному току

Номинал резистораПростым и дешевым способом будет использование гасящего резистора, который включается в электрическую цепь, представляющую собой последовательное соединение светодиодов. Номинальной мощностью ограничительного резистора будет значение, которое рассчитывается по следующей формуле:

где: 0,75 – коэффициент надежности LED (теоретическое, конкретное узнавать у производителя);

Uпит – напряжение источника тока;

Uпад – напряжение, падающее на диоде и вызывающее свечение кристалла;

I – номинальный проходной ток.

При этом помните, что за напряжение источника тока следует принимать не 220 В, а амплитудный параметр 310 В. Это обязательно нужно учитывать для правильности выходных параметров при выполнении расчета.

Мощность резистора

После включения резистора в цепь появляется достаточно сильное сопротивление, которое сопровождается ощутимым выделением тепла – ведь падающее напряжение должно куда-то преобразовываться. Поэтому важным параметром при подборе резистора является его мощность, которая рассчитывается по формуле:

где: U – разность сетевого и падающего напряжений.

Подключение резистора, выполненное своими руками, сгладит резкую амплитуду переменного тока и позволит подключать светодиоды к сети 220 вольт. Но даже после его подключения все равно остается обратное напряжение такой же силы, поэтому для обеспечения безопасности кристалла выполняется еще несколько операций.

Подключение диода с высоким порогом обратного пробоя. Это самый простой и эффективный способ защитить LED от тока обратного направления. Смысл в том, что этот диод имеет колоссальное сопротивление на обратное направление, пропуская ток в одну сторону и не давая ему пройти в другую. На схеме это выглядит так:

Защита светодиодов от обратного напряжения диодом

Здесь не нужно выполнять расчет – обратное напряжение такого диода должно превышать указанные выше 310 В. При изменении направления тока все напряжение будет приложено только к нему. Практика показывает, что чем больше будет его сопротивление, тем надежнее он защитит LED. Оптимальный параметр приближается к 1 000 В.

Встречно-параллельное включение светодиода и обычного диода. В отличие от обратного диода, резистор гасит напряжение в обоих направлениях. Смысл данного способа заключается в том, чтобы обратную амплитуду направить сразу на установленный ранее резистор, который и заглушит его. Учтите, что для такой схемы ранее рассчитанные параметры резистора нужно как минимум удвоить и добавить маленький хвостик в 5–10% для амортизации перепадов напряжения.

Встречно-параллельное подключение светодиода и диода

Встречно-параллельное подключение светодиода и диодаВстречно-параллельное подключение двух одинаковых светодиодов к напряжению 220 В. Как подключить светодиоды к сети 220 В? Если подразумевается подключение их в количестве двух штук (иди любого другого четного количества), то можно сразу расположить светодиоды так, чтобы заменить и диод обратного напряжения, и обычный. Аналогично предыдущей схеме вместо маленького диода на обратное направление ставится второй светодиод. Таким образом, первый импульс придется на первый светодиод, а возвратная амплитуда вернется на гасящий резистор через второй. Для реализации такой схемы не забудьте подключить светодиод к сети, соблюдая обратное направление (это касается второго элемента). Разделение будет такое – половина в одну сторону, половина в другую.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Два последних способа очень экономичны в плане покупки и установки радиодеталей, однако имеют общий существенный минус – при двойном сопротивлении на резисторе образуется и двойное выделение тепла. Поэтому необходимо правильно рассчитать его мощность. Представим наиболее простые способы выполнить расчет. Предположим, что в наших схемах использовались резисторы с сопротивлением в 30 кОм, при переменном напряжении 220 В они выдают ток около 10 мА. Рассчитываем, сколько тепла образуется на элементе:

10×10×30 = 3 000 мВт или 3 Вт.

Из этого следует, что для нормальной работы резистора в цепи с двумя светодиодами его мощность должна приближаться к 4 Вт – этого запаса вполне достаточно для безопасной работы.

Возникает следующая проблема – увеличение количества запитанных светодиодов от сети в цепи даже до 3 штук ведет к колоссальным требованиям к резистору – его мощность уже должна приближаться к 40 Вт, что экономически и логически совсем не выгодно. Этим нюансом пренебрегать не надо – если мощности окажется недостаточно для выделения тепла такой силы, резистор очень быстро перегреется и сгорит, вызвав в сети опасное короткое замыкание и доставив много проблем.

Включение конденсатора в электрическую цепь. Такой вид нагрузки имеет большое преимущество перед резистором – его сопротивление реактивное, то есть на нем мощность не рассеивается. Ниже представлена наиболее частая схема подключения светодиодов от сети 220 В с конденсатором. Следует помнить, что при всех своих преимуществах конденсатор имеет одну существенную опасность для пользователя – после отключения подачи тока в сеть 220 В он продолжает хранить внутри остаточные заряды. Для их нейтрализации в цепь подключается резистор R1. Резистор R2 устанавливается для защиты цепи от резкого скачка напряжения через конденсатор. Также не забываем и об установке диода обратного напряжения VD1, который защищает LED от возвратной полярности.

Схема подключения светодиодов через конденсатор

Упомянем и о материале нагрузки. Он бывает двух видов – полярный и неполярный. Для нашей цепи в обязательном порядке устанавливаются только вольтовые неполярные варианты. Электролитные и танталовые устанавливать запрещено – обратное напряжение очень быстро разрушит их структуру, что приведет к выгоранию цепи и короткому замыканию. Его мощность аналогична резистору для этих целей – не менее 400 В.

Расчет емкости конденсатора

У конденсатора есть параметр, который перед подключением светодиодов к сети 220 вольт нужно рассчитывать – емкость. Эмпирическая формула приведена ниже:

где: U – все то же амплитудное напряжение переменного тока, 310 В;

I – ток, который проходит через установленный светодиод, мА;

Uд – падающее напряжение тока для образования свечения на кристалле.

Применение в быту

Чаще всего такие схемы встречаются в выключателях с подсветкой. Типичная схема правильного использования указана ниже:

Подключение светодиода в выключателе

Ввиду маленькой мощности световых устройств в них нет защищающих обратных диодов. Резистор установлен таким образом, чтобы ограничить прямой ток значением 1 мА. Такая схема подключения светодиода к сети 220 вольт не особо эффективна в плане яркости свечения, оно очень тусклое, но свою роль играет хорошо – в темной комнате выключатель видно. Здесь обратное напряжение при размыкании контактов цепи направлено на резистор, в качестве дополнительной нагрузки также выступает наличие светодиодной или любой другой лампочки, а также блока питания. Таким образом, светодиод защищен он обратного пробоя током.

Техника безопасности

Кратко о нюансах подключения, которое выполняется в большинстве домов – для обеспечения безопасности при работе с электрической цепью часто бывает мало выключить один только выключатель. Дело в том, что он, как правило, размыкает фазу, но при этом из-за отсутствия заземления на ноле остается остаточное напряжение. Если заземление неправильное, например, люди подключаются к батарее или водопроводу, есть риск попасть на напряжение между фазой и заземлением. Отключайте питание полностью на рубильнике или счетчике на входе в дом или квартиру, и сделайте уже правильное заземление, если у вас его нет.

Заключение

В создании такой цепи главный нюанс – правильный подбор параметров резистора и конденсатора. Переменный ток, который протекает в розетке, оказывает сильное разрушающее действие на элементы, неприспособленные к пропусканию через себя обратного тока. Грамотное ограничение амплитуды переменного тока с заданным амортизационным запасом и правильный расчет обезопасит цепь от выгорания и короткого замыкания, позволив ей работать долго и надежно.

Подключение светодиода к 220В

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчетах надо применять не действующее значение напряжения сети (220 В), а амплитудное (пиковое) – 310 В.

Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощенный, в нем не везде учтено падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точность достаточная.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

Последовательное подключение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

X – реактивное сопротивление конденсатора;
f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10 -6 .

На практике используют формулу:

С – необходимая емкость в мкФ;
Iраб – рабочий ток светодиода;
U-Uд – разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

Рабочий ток, мА	10	15	20	25
Емкость балластного конденсатора, мкФ	0,144	0,215	0,287	0,359

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕ НАДО СТАВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ПОДСВЕТКОЙ

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

Подключение светодиода к сети 220в

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

Основы подключения к 220 В
Способы подключения светодиода к сети 220 В
Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).
Шунтирование светодиода обычным диодом.
Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:
Нюансы подключения к сети 220 В
Безопасность при подключении
Заключение

Основы подключения к 220 В

В отличие от драйвера, который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения более подробно.

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

включать светодиод напрямую;
последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
включать led без защиты от обратного напряжения.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Правильное подключение светодиодов

На сегодняшний день существуют сотни разновидностей светодиодов, отличающихся внешним видом, цветом свечения и электрическими параметрами. Но всех их объединяет общий принцип действия, а значит, и схемы подключения к электрической цепи тоже базируются на общих принципах. Достаточно понять, как подключить один индикаторный светодиод, чтобы затем научиться составлять и рассчитывать любые схемы.

Распиновка светодиода

Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о правильном подключении светодиода, необходимо научиться определять его полярность. Чаще всего индикаторные светодиоды имеют два вывода: анод и катод. Гораздо реже в корпусе диаметром 5 мм встречаются экземпляры, имеющие 3 или 4 вывода для подключения. Но и с их распиновкой разобраться тоже несложно.

Всего существует 3 надёжных способа определения полярности: визуальный, с помощью мультиметра и путём подключения к источнику напряжения. Каждый из них по-своему уникален и интересен, в связи с чем данная тема вынесена в отдельную статью: «Где плюс, а где минус?»

SMD-светодиоды могут иметь 4 вывода (2 анода и 2 катода), что обусловлено технологией их производства. Третий и четвёртый выводы могут быть электрически незадействованными, но использоваться в качестве дополнительного теплоотвода. Приведенное расположение выводов не является стандартом. Для вычисления полярности лучше сначала заглянуть в datasheet, а затем подтвердить увиденное мультиметром. Визуально определить полярность SMD-светодиода с двумя выводами можно по срезу. Срез (ключ) в одном из углов корпуса всегда расположен ближе к катоду (минусу).

Простейшая схема подключения светодиода

Нет ничего проще, чем подключить светодиод к низковольтному источнику постоянного напряжения. Это может быть батарейка, аккумулятор или маломощный блок питания. Лучше, если напряжение будет не менее 5 В и не более 24 В. Такое подключение будет безопасным, а для его реализации понадобится лишь 1 дополнительный элемент – маломощный резистор. Его задача – ограничить ток, протекающий через p-n-переход на уровне не выше номинального значения. Для этого резистор всегда устанавливают последовательно с излучающим диодом.

Всегда соблюдайте полярность при подключении светодиода к источнику постоянного напряжения (тока).

Если из схемы исключить резистор, то ток в цепи будет ограничен только внутренним сопротивлением источника ЭДС, которое очень мало. Результатом такого подключения станет мгновенный выход из строя излучающего кристалла.

Расчёт ограничительного резистора

Взглянув на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно: насколько важно не ошибиться при расчёте ограничительного резистора. Даже небольшой рост номинального тока приведёт к перегреву кристалла и, как следствие, к снижению рабочего ресурса. Выбор резистора производят по двум параметрам: сопротивлению и мощности. Сопротивление рассчитывают по формуле:

U – напряжение питания, В;
U_LED – прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
I – номинальный ток (паспортное значение), А.

Полученный результат следует округлить до ближайшего номинала из ряда Е24 в большую сторону, а затем рассчитать мощность, которую должен будет рассеивать резистор:

R – сопротивление резистора, принятого к установке, Ом.

Более подробную информацию о расчётах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А тот, кто не желает погружаться в нюансы, может быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.

Включение светодиодов от блока питания

Речь пойдёт о блоках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга выходными параметрами. Это могут быть:

источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор;
нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
стабилизированные ИПН;
стабилизированные источники постоянного тока (светодиодные драйверы).

Подключить светодиод можно к любому из них, дополнив схему нужными радиоэлементами. Чаще всего в качестве блока питания применяют стабилизированные ИПН на 5 В или 12 В. Данный тип БП подразумевает, что при возможных колебаниях напряжения сети, а также при изменении тока нагрузки в заданном диапазоне напряжение на выходе изменяться не будет. Это преимущество позволяет подключать к БП светодиоды, используя только резисторы. И именно такой принцип подключения реализован в схемах с индикаторными светодиодами. Подключение мощных светодиодов и светодиодных матриц нужно производить через стабилизатор тока (драйвер). Несмотря на их более высокую стоимость, только так можно гарантировать стабильную яркость и продолжительную работу, а также исключить преждевременную замену дорогостоящего светоизлучающего элемента. Такое подключение не требует наличия дополнительного резистора, а светодиод присоединяется непосредственно к выходу драйвера с соблюдением условия:

I_{драйвера} – ток драйвера по паспорту, А;
I_LED – номинальный ток светодиода, А.

При несоблюдении условия, подключенный светодиод перегорит от перегрузки по току.

В качестве источника питания можно использовать даже одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня. О том, как это сделать, можно узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки на 1,5 В».

Последовательное подключение

Собрать рабочую схему на одном светодиоде – несложно. Другое дело, когда их несколько. Как правильно подключить 2, 3 … N светодиодов? Для этого нужно научиться рассчитывать более сложные схемы включения. Схема последовательного подключения представляет собой цепь из нескольких светодиодов, в которой катод первого светодиода соединен с анодом второго, катод второго с анодом третьего и так далее. Через все элементы схемы течёт ток одинаковой величины:

А падения напряжений суммируются:

Исходя из этого, можно сделать выводы:

объединять в последовательную цепь целесообразно только светодиоды с одинаковым рабочим током;
при выходе из строя одного светодиода произойдёт обрыв цепи;
количество светодиодов ограничено напряжением БП.

Параллельное подключение

Если от БП с напряжением, например, 5 В, необходимо зажечь несколько светодиодов, то их придется соединить между собой параллельно. При этом последовательно с каждым светодиодом нужно поставить резистор. Формулы для расчёта токов и напряжений примут следующий вид:

Таким образом, сумма токов в каждой ветви не должна превышать максимально допустимый ток БП. При параллельном подключении однотипных светодиодов достаточно рассчитать параметры одного резистора, а остальные – будут такого же номинала.

Все правила последовательного и параллельного подключения, наглядные примеры, а также информацию о том, как нельзя включать светодиоды, можно найти в данной статье.

Смешанное включение

Разобравшись со схемами последовательного и параллельного подключения, пришло время комбинировать. Один из вариантов комбинированного подключения светодиодов показан на рисунке.

Кстати, именно так устроена каждая светодиодная лента.

Включение в сеть переменного тока

Подключать светодиоды от БП не всегда целесообразно. Особенно, если речь идёт о необходимости сделать подсветку выключателя или индикатор наличия напряжения в сетевом удлинителе. Для подобных целей достаточно будет собрать одну из простых схем подключения светодиода к сети 220 В. Например, схема с токоограничительным резистором и выпрямительным диодом, защищающим светодиод от обратного напряжения. Сопротивление и мощность резистора вычисляют по упрощённой формуле, пренебрегая падением напряжения на светодиоде и диоде, так как оно на 2 порядка меньше напряжения сети:

Из-за большой мощности рассеивания (2–5 Вт), резистор часто заменяют неполярным конденсатором. Работая на переменном токе, он как бы «гасит» лишнее напряжение и почти не нагревается.

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие состоит в наличии под корпусом ещё одной подложки, на которой расположен интегральный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток, как правило, не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода нужно ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, то узнать параметры можно экспериментальным путём, подключившись к регулируемому БП на 5–15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.

В корпусе многоцветного RGB-светодиода расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.

Глубинный вибратор для бетона: принцип действия, разновидности, пример самостоятельного изготовления

С необходимостью выполнения работ по устройству бетонных и железобетонных сооружений, в жизни приходится сталкиваться нередко. Обычно бетон применяется при изготовлении изделий и построек с долгим сроком службы.

Для повышения их эксплуатационных характеристик и долговечности необходим глубинный вибратор. На рынке представлено достаточно много моделей с различными характеристиками, однако, при желании можно изготовить глубинный вибратор для бетона своими руками.

Устройство, принцип действия прибора и его разновидности

При возведении железобетонных стен, строительстве колонн и фундаментов, там, где поверхностная виброрейка не сможет добиться нужного результата, незаменимым помощником станет глубинный вибратор по бетону. Его применение позволяет ощутимо улучшить свойства бетонного сооружения.

После перемещения бетонного раствора из смесителя в опалубку, в его толще оказывается значительное количество пузырьков воздуха, которые заметно снижают прочность конструкции, позволяя влаге скапливаться в образовавшихся полостях.
Это приводит к коррозии арматуры, динамической хрупкости, при минусовых температурах вода превращается в лед и способствует образованию трещин.
С помощью глубинного вибратора, из еще не застывшей смеси ненужный воздух удаляется, масса становится более пластичной, заполняет все самые труднодоступные уголки и хорошо уплотняется.
При небольшой толщине залитой бетонной конструкции, с излишками воздуха поможет справиться виброрейка. Однако ее вибрации способны передаваться лишь на небольшую глубину.

Для воздействия на глубинные слои бетонной массы применяют погружной вибратор. Давайте разберемся, что представляет собой устройство глубинного вибратора для бетона.

Конструкция прибора состоит из погружного наконечника-булавы, привода и гибкого вала для передачи крутящего момента. Наконечники могут иметь различные диаметры.

Принцип действия вибратора основан на создании при погружении в бетонную смесь механических колебаний вращением эксцентрика, который находится в булаве. Существуют также наконечники с маятниковым принципом действия, однако они встречаются реже.

В маятниковом наконечнике, вращательный момент преобразовывается в удары сердечника о внутреннюю поверхность булавы. За один оборот сердечник успевает совершить 4-6 колебаний.

Важно! Для запуска маятниковой булавы требуется слегка ударить наконечник о твердый предмет.

В булавах эксцентрикового типа дебаланс (эксцентрик) располагается на вращающемся вале. Равномерная вибрация создается при вращении.

Глубинные вибраторы для бетона, характеристики которых имеют решающее значение, и на которые требуется обращать внимание при покупке:

Мощность привода. Для бытового использования достаточно мощности 0,75-1,5 кВт, для промышленных нужд понадобится не менее 3-4 кВт.
Длина гибкого вала. Обычно выбирают размер вала на 1 м больше высоты опалубки.
Длина наконечника. Рекомендуется выбирать длину большую, чем высота единовременной заливки бетона, так как вибронаконечник должен полностью погружаться.
Диаметр наконечника. Чем больше диаметр булавы, тем больший объем бетонной массы можно обработать. Но стоит также учитывать степень армирования. В среднем, зона обрабатываемой бетонной поверхности составляет 8-10 диаметров наконечника.
Частота колебаний. Высокочастотные вибраторы (от 10 000 колебаний в минуту) лучше использовать для уплотнения мелкозернистых бетонов, а низкочастотные (до 3500 вибраций в минуту) — для крупнозернистых. Для домашних нужд достаточно вибратора со средней частотой колебаний.
Вес вибратора. Масса инструментов может разительно различаться (от 6-7 кг у небольшого ручного вибратора до 100 кг у профессионального оборудования).

В зависимости от типа привода вибраторы подразделяются на:

Механические глубинные вибраторы

Это устройство состоит из трех частей: двигателя (они могут быть бензиновыми, дизельными и электрическими, однако стоит помнить, что в закрытых помещениях используются электродвигатели), генерирующего вращающий момент, гибкого вала, длиной до 9 метров, с помощью которого вращение передается, и вибронаконечника, в котором вращение и преобразуется в рабочую вибрацию.

Устройства такого типа являются наиболее популярными за счет своих характеристик и доступной цены.

Высокочастотные глубинные вибраторы

В этих приборах двигатель расположен непосредственно в самом наконечнике. Для работы необходим преобразователь частоты, который может быть внешним или встроенным. Преобразователь нужен для получения тока с параметрами 42В/200Гц,

Частота вибраций у таких приборов составляет 12000 колебаний в минуту. Высокочастотные вибраторы на сегодняшний день являются самыми эффективными и технологичными, обеспечивающими отличное качество уплотнения бетонного раствора.

Читайте также:

Строительство дачи из бруса

Пневмовибраторы

При отсутствии возможности использовать на объекте электрические приборы, палочкой-выручалочкой при выполнении работ по бетону является пневматические вибраторы. Они надежны и неприхотливы в эксплуатации, обеспечивают отличное качество работы. Однако для работы им требуется дополнительное оборудование ̶ компрессор, подающий сжатый воздух.

Для работ с небольшими объемами бетона удобны аккумуляторные вибраторы. Они легкие и компактные. Цена на них также достаточно невысокая.

Существуют портативные вибраторы с длиной вала 0,7-1,5 м, удобные при обработке бытовых бетонных конструкций.

Правила работы с глубинными вибраторами

Диаметр булавы следует выбирать в зависимости от размеров объекта, частоты установки арматуры.
При работе наконечник вибратора следует опускать в раствор строго вертикально. Делается это быстро. А вынимать булаву следует медленно (со скоростью 3-5 см/с). При извлечении не должно оставаться воронок.
Время обработки бетона зависит от его марки и характеристик вибратора.
Зоны вибрирования должны перекрываться.
При сшивке нескольких слоев для их скрепления необходимо погрузить вибратор в предыдущий слой на 10-12 см.
В промежутке между обработкой бетона не следует держать вибратор на воздухе включенным. Иначе возможен перегрев.
Следует избегать контакта вибронаконечника с опалубкой и арматурой. Лучше отступать от стен не менее, чем на 7-10 см.
Инструмент следует периодически подвергать диагностике.

Работа с виброинструментами регламентирована СанПиН 2.2.2.540-96.2.2.2. «Технологические процессы, сырье, материалы и оборудование, рабочий инструмент. Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ. Санитарные правила и нормы».

Изготовление глубинного вибратора

Несмотря на обилие моделей вибраторов на рынке, многим приходит в голову идея сделать аппарат своими руками. Проше всего смастерить его, используя перфоратор или дрель. Также возможны варианты с переоборудованием косилок и болгарок.

Для работы понадобятся: дрель, трубка из нержавеющей стали, стержень, прямоугольный стержень-груз, стальной трос, а так же шланг высокого давления, подшипники и втулка.

Расположение деталей вибронаконечника показано на фото:

Дрель должна иметь мощность порядка 1-1,5 кВт.
Можно купить готовый вибронаконечник, а можно изготовить самим.
Для этого следует взять трубку из нержавейки длиной около 50 см, диаметром 3-4 см.
Стержень диаметром 1-1,5 см, длиной немного больше длины трубки, будет использоваться в качестве внутренней насадки.
Чтобы сместить центр тяжести стержня, вдоль него приваривается прямоугольный груз длиной немного меньше самого стержня.
Трубку с одного конца следует заварить или закрыть заглушкой. На второй конец насаживается втулка.
В трубке с двух сторон следует поместить подшипники, между которыми будет размещен стержень с утяжелителем так, чтобы он мог вращаться.

Важно! Подшипники должны быть качественными и способными выдерживать приличные нагрузки.

Конец стержня должен выступать из трубки на 1 см. Он приваривается к стальному тросу. Выход герметизируется.
Второй конец троса с помощью переходника крепится к дрели.
Трос должен быть помещен в шланг высокого давления.

В результате получаем вибратор для бетона ручной глубинный.

Продемонстрировать процесс может видео в этой статье:

Оборудование, служащее для улучшения характеристик бетона, будь то глубинный портативный вибратор для бетона, или мощный профессиональный аппарат, является абсолютно необходимым при работе с этим материалом.

Как выбрать надежный строительный вибратор

Бетон – это один из самых распространенных в строительстве материалов. Из него возводят постройки различного назначения и фундаменты под них, колонны, мосты и прочие строения. Бетон делается из смеси песка, цемента, щебня разных фракций и воды. Первоначально приготовленный раствор имеет неоднородную структуру: в нем остается много воздуха. При затвердении монолита это приводит к образованию пустот (раковин), что минимум на 20% снижает прочность возводимой конструкции.

Вибратор для бетона позволяет с помощью колебательного воздействия сделать рабочий раствор более текучим, компактно упаковать песок со щебнем. При этом имеющийся воздух выходит на поверхность, а сам наполнитель равномерно распределяется. Первоначальный объем залитого в опалубку раствора в результате виброутрамбовывания уменьшается примерно на треть. В результате раковины практически отсутствуют, что до максимума повышает прочностные характеристики монолита.

Устройство и принцип работы инструмента

Несмотря на наличие разных видов бетонных вибраторов, устройство их схоже. Можно выделить следующие ключевые узлы оборудования:

привод;
дебаланс (дебалансир);
передающий вал;
вибронаконечник.

Общие конструктивные элементы для разных видов вибраторов содержатся на фотографии далее.

Привод – это узел, с помощью которого производится полезная работа. Он приводит в движение дебалансиры и вал. Непосредственно на залитый бетон воздействует вибронаконечник (он же вибробулава). В зависимости от вида вибратора форма его отличается. Выделяют следующие разновидности данного узла по этому критерию:

виброштыки;
вибролопаты;
вибростержни.

От формы вибронаконечника зависит область выполняемых с бетоном работ, а также их объем. Конструкция двух разновидностей вибробулав представлена на фотографии далее.

Использование дебалансов позволяет получать колебания (вибрации) различной частоты, которые передаются вибронаконечнику через вал.

Глубинные (внутренние) вибраторы оснащены гибким валом. Его длина определяет максимальную глубину, на которую может воздействовать применяемое оборудование при виброутрамбовывании бетонного раствора. Гибкий вал, приводимый в движение двигателем, представляет собой стальной трос, покрытый резиновой либо пластиковой оболочкой.

Принцип работы бетонных вибраторов различных видов сводится к воздействию на рабочий раствор вибраций. Это приводит к уплотнению наполнителя (щебня, песка) и выдавливанию воздуха. Структура утрамбованного бетона становится более однородной, увеличивается его плотность и прочностные показатели.

Классификация вибраторов для бетона

На рынке строительный вибратор представлен множеством моделей. Все многообразие выпускаемого промышленностью оборудования для трамбования бетонного раствора можно разделить на отдельные виды по следующим критериям:

типу установленного привода;
создаваемому уровню (частоте) колебаний;
способу утрамбовывания строительного раствора.

Инструмент также делится по мощности на такие группы:

маломощный и среднемощный (до 2 кВт), который подходит для бытового и полупрофессионального использования;
мощный (профессиональный, от 2 до 4 кВт мощностью), рассчитанный на постоянное, продолжительное применение при возведении железобетонных конструкций.

Оборудование малой и средней мощности стоит дешевле профессиональных моделей. Оно также имеет легкий вес (до 20 кг) и компактные размеры, что обеспечивает простоту транспортировки. Масса же промышленных аналогов иногда достигает 100 кг.

По типу установленного привода

Выделяют следующие виды вибраторов для бетона:

электромеханические;
пневматические;
с двигателем внутреннего сгорания (моторные);
гидравлические.

Электрический вибратор (электромеханический) – это работающее от сети виброоборудование, оснащенное однофазным либо трехфазным электродвигателем асинхронного типа (ротор у них короткозамкнутый). При этом дебаланс с эксцентриком подсоединены к концам вала электромотора. Такие модели получили широкое распространение, но они уступают величиной мощности, а также степенью своей автономности топливным (дизельным, бензиновым) агрегатам.

К разновидностям электрических моделей относятся также аккумуляторные вибротрамбователи погружного типа. Они мобильны, как топливные аналоги, но более компактны и весят меньше.

Пневматический вибратор также является популярной разновидностью оборудования для утрамбовывания бетонного раствора. Его функционирование вызвано действием сжатого воздуха, подаваемого компрессорной установкой. Такие агрегаты применяются, главным образом, в промышленных условиях. В зависимости от установленного на оборудовании вида ротационного генератора колебаний различают пневматический шариковый и роликовый вибратор. Параметры вибраций регулируются краном включения (выключения).

Пневмоинструмент дополнительно комплектуется приспособлениями для работы с деревянными и металлическими разновидностями опалубки, а также гибким валом.

Моторные агрегаты работают на бензине или дизельном топливе. Они отличаются высоким уровнем автономности, большой мощностью.

Вибратор глубинный бензиновый CHAMPION

Гидравлический инструмент состоит из гидравлического насоса, систем управления потоком и величиной рабочего давления. Регулировка позволяет устанавливать частоту вибраций согласно требованиям.

По частоте колебаний

По этому критерию вибраторы делятся на следующие разновидности:

низкочастотные;
среднечастотные;
высокочастотные.

У низкочастотных моделей частота вибрации составляет до 3500 колебаний в минуту при большой амплитуде. Такие устройства применяют для утрамбовывания бетонных растворов с наполнителями крупных фракций, характеризующихся малой степенью подвижности.

Низкочастотный глубинный вибратор ODWERK BVR 350

Среднечастотные агрегаты – это универсальный вариант для выполнения работ с различными видами бетонных растворов (особенно со среднезернистым щебнем). При этом частота рабочих колебаний находится в пределах диапазона 3500-10000 вибраций за минуту.

Высокочастотный глубинный вибратор (и поверхностный) выдает более 10000 колебаний в минуту, имеющих маленькую амплитуду. Такое оборудование предназначено для утрамбовывания рабочего раствора с мелкофракционным наполнителем.

Высокочастотный глубинный вибратор для бетона AGP VRN1400

По способу взаимодействия бетонной массой

По способу уплотнения бетона оборудование делится на следующие виды:

глубинное (погружное);
внешнее (поверхностное).

Глубинный вибратор для бетона производит утрамбовывание массы строительного раствора путем погружения в ее толщу вибронаконечника. Последний может подсоединяться к приводу напрямую либо через гибкий вал.

Поверхностный вибратор для бетона в раствор не погружается. При этом колебательное воздействие передается через конструктивные элементы опалубки или непосредственно от верхних слоев заливки к нижним. Также создаваемая техникой вибрация воздействует и на основание.

Поверхностные модели используют, когда погружной вибратор для бетона не подходит, например, из-за маленьких габаритов возводимой конструкции, по причине частой укладки арматурных прутьев.

Важные характеристики для выбора вибратора

Выбирая подходящий для выполнения требуемых работ тип вибратора для бетона, следует ориентироваться на следующие технические характеристики инструмента:

частоту вибраций вместе с амплитудой;
мощность установки;
вес;
форму и размеры вибронаконечников (критерий важен только для глубинных аппаратов);
длину вала;
диаметр уплотнения.

Последние три параметра важны, если предстоит пользоваться глубинным вибратором.

Амплитуда колебаний связана с их частотой: чем меньше первый параметр, тем выше второй, справедливо и обратное утверждение. Следует приобретать высокочастотные установки, если в большинстве случаев нужно утрамбовывать бетонные растворы с мелкофракционными наполнителями. Среднечастотные агрегаты лучше уплотнят среднезернистые составы, а низкочастотные – крупнофракционные. Уплотнительные установки со средней частотой колебаний также будут хорошим вариантом для применения в домашних условиях.

От мощности зависит производительность. Чтобы работать в быту, достаточно инструмента 750-1500 Вт. Профессиональная деятельность требует применения агрегатов от 2 кВт мощностью.

Ручной инструмент подходит в частном строительстве: из-за маленького веса (до 6 кг) им может работать один человек. Он также удобен при транспортировке и хранении. Мощные, профессиональные виброустановки позволяют выполнять значительный объем работ, но эксплуатация агрегатов требует привлечения к процессу нескольких человек.

Габариты вибронаконечника влияют на свободность его продвижения внутри раствора. Этот фактор нужно учитывать, когда предстоит работать с армированными конструкциями. Чтобы уплотнять бетонную заливку без арматурных прутьев, лучше применять широкие наконечники (до 110 мм диаметром). Это повысит производительность оборудования.

От длины гибкого вала зависит глубина погружения вибрирующего наконечника в залитый бетонный раствор. Инструмент с коротким валом не подходит при возведении массивных конструкций, потому что не получится утрамбовать нужным образом бетон. Это снизит качество застывшего монолита.

Диаметр уплотнения – это параметр, определяющий расстояние, на которое расходятся колебания от вибронаконечника. Чем данный параметр больше, тем производительнее используемая техника, потому что за один раз можно уплотнить больший объем залитой смеси.

Немаловажным фактором выбора выступает цена: чем она выше, тем, в большинстве случаев, качественней и долговечней оборудование.

Обзор производителей и цен

Уплотнители бетона выпускает много как отечественных, так и зарубежных фирм. Среди российских производителей можно выделить следующих:

Калибр;
Красный маяк;
Энергомаш.

Продукция этих компаний считается оптимальной по соотношению цены к качеству. Своими производственными характеристиками она не уступает заграничным моделям из соответствующей по параметрам категории. Так, бетонный вибратор с электродвигателем для бытового использования мощностью от 0,75 до 1,2 кВт и диаметром вибронаконечника 30-50 мм стоит в пределах 4000-5000 рублей, например, Энергомаш БВ-71101.

Вибратор Энергомаш БВ-71101

Инструмент с большей мощностью (от 1,3 до 2 кВт), с рабочим наконечником диаметром 38-51 мм и длиной гибкого вала 4 м от компаний Красный маяк или Энергомаш реализуется по цене 13000-16000 рублей, например, Красный Маяк ЭПК-1300.

Глубинный вибратор Красный Маяк ЭПК-1300

Из зарубежных производителей пользуются популярностью среди покупателей изделия таких брендов:

Makita;
Wacker Neuson;
DDE;
Sturm.

Японская компания Makita предлагает достаточно широкий выбор аккумуляторного электроинструмента в ценовом диапазоне 14000-32000 рублей, например, портативный вибратор с блоком батарей Makita BVR450Z.

Вибратор Makita BVR450Z

Немецкий бренд Wacker Neuson известен своим профессиональным высокочастотным инструментом для уплотнения бетона. Стоимость такой продукции начинается с 40000 рублей (например, Wacker Neuson IREN 38).

Глубинный вибратор Wacker Neuson IREN 38

Оборудование китайских фирм Sturm и DDE является бюджетным вариантом:

модели мощностью от 0,85 до 1 кВт, оснащенные вибронаконечником с гибким валом, можно приобрести по стоимости от 4000 рублей;
средняя цена устройств на 2 кВт находится в пределах 9000-15000 рублей.

К выбору строительного вибратора следует подходить с учетом объемов предстоящих рабочих операций. Для бытового применения достаточно приобрести среднечастотные модели китайского или отечественного выпуска, а вот регулярная работа требует покупки профессионального инструмента. Если доступ к сети на строительной площадке не является проблемой, то дешевле будет обзавестись электрическими моделями требуемой производительности. Когда важна мобильность, потребуются агрегаты, функционирующие на бензине или дизельном топливе, а при нечастом применении подойдут в некоторых случаях и аккумуляторные изделия.

Глубинный вибратор для бетона. Выгоняем воздух

Лишняя вода, увеличенная вязкость раствора мешает заполнению пустот, появляющихся при заливке бетонной смеси. Для исключения воздушных полостей, улучшения степени усадки, повышения прочностных характеристик бетона применяется специальный аппарат — глубинный вибратор для бетона. Его использование позволяет избежать накопления излишней влаги, последующего растрескивания элементов конструкции, уплотняет смесь по необходимому объёму.

Назначение вибратора

В процессе заливки смеси необходимо стремиться получить однородный состав, по возможности исключить появление водных и газовых пузырей, не допускать неравномерности в заполнении рабочих объёмов. Если же создаётся железобетонная структура, кроме этого, нужно достичь качественного сцепления смеси и арматурной решётки.

Поскольку при производстве ЖБИ, а также во время укладки смеси воздух в массу раствора в любом случае внедряется, появляется необходимость в его удалении. Иначе это может привести к пористой структуре готового бетона, что снижает его качество. Лучше всего удаление воздушных пузырей происходит при вибрации в толще раствора. Эту вибрацию и создаёт глубинный вибратор.

Воздух при этом двигается вверх, улучшается текучесть состава, наполнитель в массе раствора рассредоточивается с лучшей равномерностью. Исключение пустот и жидкостных карманов укрепляет сцепку арматуры со смесью. В результате при затвердевании получается более плотная структура, обладающая лучшими характеристиками.

Разновидности вибраторов для бетона

По принципу воздействия и месту установки различают несколько видов этих аппаратов:

Внутренний (погружной, он же глубинный) вибратор применяется в тех случаях, когда возводятся серьёзные, тяжёлые конструкции. Если разговор о частном строительстве — это моменты изготовления фундамента или стены-монолита. По названию ясно, что работает при погружении в массу раствора.
Наружный вибратор крепится с внешней стороны к опалубке. Применяется при заливке достаточно узких, высоких структур с часто расположенной армирующей сеткой.
Площадочный бетонный вибратор используется при заливке плит перекрытия, изготовлении дорожек.

Как часть производственного оборудования, глубинный вибратор для бетона используется при изготовлении железобетонных блоков, плит, монолитных перемычек и других элементов зданий. Благодаря уплотнению заливаемой смеси, скорость работы вырастает, увеличивается производительность, соответственно — за меньшее время производится большее число конструкций.

Принципы использования вибраторов

При производстве работ по уплотнению в раствор погружают вибробулаву (наконечник). Диаметр булавы может быть 25–100 мм. Подбор необходимого наконечника осуществляется в зависимости от типа и марки бетона, уровня армирования, формы, которая применяется для заливки. Определённые виды работ требуют применения конкретных диаметров булавы.

Для соединения свежих пластов раствора нужно заглубить наконечник вибратора примерно на 0,1 м в предшествующий слой. После виброобработки контакт слоёв очень качественный, пласты связываются намертво. Такие неприятные моменты, как образование трещин и каверн, сводятся к минимально возможным.

Для получения максимальной эффективности немаловажным является верный подбор необходимого диаметра булавы, правильное установление зоны воздействия. В хороших глубинных вибраторах для бетона зона обработки в 10 раз больше диаметра булавы. Если же качество сомнительно или мощность невелика, то в процессе погружения скорость вибраций уменьшается, что влияет на площадь действия. Соответственно, неправильный подбор может урезать производительность, снизить качество обработки.

Неверное использование оборудования не только не даст нужного результата, но и нанесёт ущерб полученной конструкции. Слишком длительное воздействие вибрации увеличивает шанс расслоения смеси, а это ослабит прочность, снизит надёжность элемента.

Продолжительность виброобработки напрямую зависит от вязкости, текучести и пластичности бетонной смеси. Среднее время вибрационного воздействия одного места составляет от 10 до 60 секунд. После завершения усадки, когда на плоскости уже проявляется цементное молочко, обработку можно завершать.

Расстояние, на котором нужно устанавливать наконечник для обработки следующего участка, зависит от радиуса действия глубинного вибратора. Как правило, эта дистанция составляет один – полтора радиуса уплотнения инструмента. При воздействии на фундамент, монолитную стену или иную структуру, заливаемую в опалубку, нужно смотреть за тем, чтобы булава не задевала элементы опалубки. Просвет между наконечником и материалом щита опалубки должен быть минимум 7–10 см.

Устройство глубинного вибратора для бетона

Конструкция одного из часто используемых глубинных вибраторов достаточно проста — двигатель, создающий вращение (чаще всего электрический), гибкий вал, передающий движение на рабочую часть, и сам наконечник (вибробулава). На валу наконечника находится эксцентрик. Передающееся через гибкий переходник вращение поступает на вал булавы. Эксцентрик наконечника при вращении создаёт биение, которое и превращается в рабочие вибрации корпуса булавы.

Нужно аккуратно подходить к выбору булав большого диаметра. Соединение наконечника с гибким передающим валом осуществляется при помощи резьбы. Тяжёлые наконечники при небрежном креплении регулярно срывают эту резьбу, что приводит к необходимости замены булавы и передающего гибкого вала.

Высокочастотные глубинные вибраторы бывают изготовлены немного по-другому. Электрический двигатель встроен прямо в наконечник и оборудован эксцентриками. Электропитание подаётся по гибкому шлангу с электронного преобразователя, его параметры 42 В и 200 Гц. Преобразователь запитывается от обычной электросети 220 В. Ресурс преобразователя очень высок, поскольку он полностью электронный, без движущихся частей. В гибком шланге находится только проводка, соответственно, исключается износ и повреждения передающего вала. Вибратор такого вида обладают высокой безопасностью для оператора, а также длительным ресурсом работы, отличной производительностью.

Правильный выбор глубинного вибратора для бетона определит в дальнейшем удобство работы, скорость выполнения заливки, качество полученных конструкций. Поэтому к выбору прибора следует отнестись ответственно и с повышенной требовательностью.

Правила эксплуатации агрегата

При работе с агрегатом нужно соблюдать следующие правила:

заливка состава должна выполняться с небольшой высоты, размеренно и равномерно, каждый новый слой бетона должен быть приблизительно 0,4–0,5 м, не больше;
погружать наконечник аппарата в раствор необходимо в вертикальном направлении, не позволяя ему смещаться по горизонтали;
дистанция между местами погружений должна составлять 8–10 диаметров булавы-наконечника;
площади воздействия в обязательном порядке должны пересекаться, что исключает необработанные места;
чтобы гарантировать отличную сцепку слоёв бетонной смеси, булаву нужно погружать минимум на 10 см в предпоследний слой;
длительность обработки должна соответствовать марке бетона, диаметру вибронаконечника;
недопустимо позволять наконечнику прикасаться к прутам арматуры или щитам опалубки;
вытягивать рабочую часть прибора из раствора нужно плавно и неторопливо — отверстие от наконечника должно полностью закрыться;
глубинный вибратор для бетона не используется в качестве поверхностного;
техническое обслуживание аппарата должно проводиться своевременно и регулярно.

Характеристики, которые важны при выборе глубинного вибратора

Перед правильной покупкой инструмента следует учитывать следующие параметры:

Диаметр уплотнения (зоны обработки) — параметр, от которого напрямую зависит производительность труда при использовании вибратора.
Частота и амплитуда колебаний. Чем выше эти величины, тем более скоростным будет вытеснение воздуха из раствора. Эта характеристика выбирается ещё и по виду получаемого бетона. Если он мелкозернистый — применяют высокочастотные агрегаты (10–20 тыс. кол/мин.). Для средней зернистости используют вибраторы средней частоты (3,5–9 тыс. кол/мин.). Для изготовления крупнозернистого бетона достаточны приборы с частотой колебаний до 3,5 тыс. кол/мин.
Габариты рабочего наконечника-булавы. Размер подбирается таким образом, чтобы пространство между краем булавы и арматурой было больше 30% диаметра наконечника.

При заливке фундаментов требуется высочайшее качество, прочность итоговой конструкции. Понятно, что в этом случае чаще всего нужно применять мелкозернистую бетонную смесь. Соответственно, вибрации для обработки фундаментов должны быть высокой частоты.