Elektro(nik) Schaltpläne und Service-Unterlagen

Der Dimmer

Dimmer, wie ist er aufgebaut
und weshalb fliegt die Feinsicherung

Viele dieser Infos und Bilder sind
von Firma  BERKER entliehen.!

Da Triacs immer einen gewissen Leckstrom haben, ist im Dimmer zusätzlich ein Schalter, meist als Druckschalter
oder als Drehfolgeschalter mit dem Poti eingebaut, der bei ausgeschaltetem Dimmer eine einwandfreie galvanische Trennung gewährleistet. Bei vielen Dimmern ist dieser Schalter als Wechselschalter ausgebildet.

Dimmen nach dem Phasenanschnittprinzip

Beim Phasenanschnittprinzip sperrt der Dimmer den Stromfluss zur
Lampe zu Beginn einer jeden Sinushalbwelle, er ist nichtleitend.
Erst nach Ablauf einer durch den Anwender einstellbaren Zeit wird
der elektronische Schalter im Dimmer durchgeschaltet und die
angeschlossenen Lampen werden bestromt.
Mit dem nächsten Sinusnullpunkt wird der Stromfluss gelöscht und die
Lampe abgeschaltet. Dieser Vorgang wieder-holt sich in jeder
Sinushalbwelle, also 100 Mal in der Sekunde.
Durch Variieren der Verzögerungszeit (ta) lässt sich die Helligkeit der
angeschlossenen Leuchtmittel stufenlos einstellen.

Dimmen nach dem Phasenabschnittprinzip

Die Lampen werden im Nulldurchgang der Sinus-
Halbwelle eingeschaltet und nach einer durch
den Anwender einstellbaren Zeit wieder
abgeschaltet. Beim Einschalten können keine
Störspannungen entstehen, weil die Spannung
den Wert Null besitzt.

Die Sicherung ist geflogen !

Eine ungewollte, extrem hohe Überlastung ergibt sich häufig beim Durchbrennen des Glühfadens einer Glühlampe.
Beim Fadenbruch entsteht an der Unterbrechungsstelle (230 V an wenigen 1/10 mm) eine hohe elektrische
Feldstärke, die das Füllgas der Lampe ionisiert. Innerhalb der Lampe entsteht dann erst ein Funke und anschließend ein Lichtbogen, der praktisch einen Kurzschluss bildet. Der Strom durch die Lampe und einen vorgeschalteten Triac steigt dadurch schlagartig auf extrem hohe Werte. Das Halbleitermaterial des Triac erhitzt sich dabei lokal in
sogenannten "Hotspots" auf Temperaturen weit über den erlaubten Grenzwert hinaus, ehe ein normales
Sicherungselement (z. B. Leitungsschutz-schalter) überhaupt anspricht und den Kurzschlussstrom abschaltet..
Je kleiner der Körper einer Glühlampe ist, des so größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß das Gas ionisiert oder
andersrum, eine Kerzenlampe oder Hochspannungs-Halogenlampe ist anfälliger dafür als eine "normale"
Glühbirne.
Auffällig bei diesem Tod einer Glühlampe ist ein kurzes grelles Aufblitzen und ein hörbares "plink".
Dieser Effekt tritt meistens beim Einschalten auf, daher war Dein Schalter im Dimmer stark gefährdet und wahrscheinlich festgebrannt.
Wenn du Glück hast, hat die Sicherung früh genug angesprochen, denn sonst kann der Schalter festbacken und/oder der Triac sterben.
Ob sich ein Öffnen Deines Dimmers lohnt, ist Ansichtssache, ein neuer ist schon günstig zu bekommen, Deinen Wissensdurst wird es allemal stillen können.
Falls Du reinschaust wirst Du feststellen, daß ein Großteil des Innenlebens aus einer Spule besteht. Diese Spule dient fast ausschließlich der Funkentstörung.

Sinn der Sicherung:
Da Triacs - wie auch alle anderen Halbleiterbauelemente - einen nichtvernachlässigbaren Durchlasswiderstand ( Ri ) besitzen, erwärmen sie sich beim Stromdurchgang. (Kühlung durch festschrauben am Dimmerrahmen). Aufgrund der geringen Abmessung des Triacs ist die Wärmekapazität gering.
Das heißt, die Erwärmung erfolgt sehr rasch. Bei Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur  wird das Bauteil zerstört (bei Silizium-Halbleitern ca.180°C, bei Bauelementen in Plastikgehäusen meist 90..100°C.)
Die Halbleiter werden vom Hersteller so ausgewählt, daß diese Grenztemperatur bei für das Gerät zugelassenen
Belastunmg nicht erreicht wird.
Bei Überlastung oder extrem hohe Umgebungstemperatur ist aber eine Zerstörung  durch Überhitzung nicht
auszuschließen
Bei einer ionistierten Lampe ( Kurzschluß ) steigt der Strom ,der durch den Triac fließt schlagartig auf extrem hohe Werte. Die Triactemperatur erhöht sich dabei weit über den erlaubten Wert hinaus, ehe ein normales
Sicherungselement überhaupt anspricht und den Kurzschlußstrom abschaltet.
Um den Triac unter diesen Umständen vor Zerstörung zu bewahren, wird im allgemeinen eine "flinke" Feinsicherung vorgeschaltet, die im Kurzschlußfall eher anspricht als die Triactemperaur ihren Grenzwert überschreitet.
Diese meist im Gerät eingebaute Sicherung ist auf den Dimmer abgestimmt und darf daher nur gegen eine
gleichwertige ausgetauscht werden.
Da die Sicherung zum Beispiel in Glühlampenkreisen wegen des geringen Kaltwiderstandes der Lampenfäden
kurzzeitige Einschaltströme bis zum zehnfachen des Nennstromes aushalten muß, anderseits aber noch bei noch
höheren Strömen wie Kurzschluß beim Fadenbruch extrem schnell abschalten muß, um den Triac zu schützen,
kann sie nicht zusätzlich noch so gewählt werden, daß sie einen wirksamen Schutz gegen ständige
Nennstrom-Überlastung gewährt, die den Triac langsam über seine Grenztemperatur hinaus zerstört.
Daher auf die Nennbelastung des Dimmers achten (zB.400W, 600W) und nicht größere Verbraucher anschließen.

Eine Reparatur
ist sicherlich nicht lohnend bei dem geringem Anschaffungswert, anderseits brauchst Du Dein Zeit
nicht zu rechnen und lernen kannst Du auch noch dabei.
Achte beim Zusammenbau unbedingt darauf, daß der Triac am Geräterahmen zur Kühlung angeschraubt ist.
VORSICHT, wenn diese Verbindung isoliert ausgeführt ist, Isolierteile wieder ungeschädigt in richtiger Lage
einbauen, nicht daß gefährliche Körperströme am Dimmerrahmen auftreten.

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Dimmer, Fehlerbilder und mögliche Ursachen.
( Bitte, bitte nagelt mich nicht darauf fest )

Fehlerbild:    Schwarzes Licht
Ursache:       Glühlampe, Feinsicherung , Null-Schalter oder Triac defekt

Fehlerbild:   Glühlampe flackert bei niedriger Helligkeit
Ursache:       Glühlampe, Last zu gering. (siehe unten)
                      Bei Dimmer immer auf die Lastdaten achten, zB 40-400W oder 60-600W

Fehlerbild:    Dimmer regelbar, in Ausstellung leichtes Glimmen der Lampen
Ursache:       Schalter Kontakt festgebacken

Fehlerbild:   Licht immer hell, oder halbhell, nicht dimmbar
Ursache:       Triac defekt
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Anmerkung zum Fehlerbild:
Glühlampe flackert bei niedriger Helligkeit

Dimmer dürfen nur innerhalb ihres ausgewiesenen Lastfensters betrieben werden.
Auf jedem Dimmer steht die Lastangabe wie z.B. 40-400W oder 60-600W.
Sind zu starke Verbraucher angeschlossen, wird der Dimmer überlastet und er kann den Wärmetod sterben,
ist die Last zu gering, kann der Dimmer im unteren Bereich nicht sauber regeln, die Lampe flackert.
Das hängt unter anderem mit der nicht ausreichenden Dämpfung
des nach VDE 0875 geforderten Funkenstörschwingkreises durch nicht ausreichende Grundlast zusammen.

Leistungsreduzierung:
Dimmer dürfen nur bei idealen Einbaubedingungen
bis zur angegebenen Nennleistung belastet werden.

Ideale Einbaubedingungen sind wenn:
     -  die Raumtemperatur (Dimmerumgebungstemperatur) 25°C nicht übersteigt
     -   Der Dimmer in eine massiven Gibs-oder Steinwand montiert ist
     -   Der Dimmer als Einzelgerät montiert ist.
         (Kombination mit  Steckdosen oder Mechanischen Schaltern gelten als Einzelgeräte)

Die Nennleistung des Dimmers , d.h. die maximale Belastung muß reduziert werden um:

     -   ./.10%  pro 5°C, um die die Raumtemperatur von 25°C überschritten wird.
     -   ./.15%  bei Einbau in Holz oder Gipskartonwand
     -   ./.10%  für äüßere Geräte bei Kombinationen mehrerer Dimmer
     -   ./.20%  für innere Geräte bei Kombinationen von 3 oder mehr Dimmern

Sollte sich nach den Berechnungen eine zu hohe Gesamtbelastung des Dimmers ergeben,
so muß entweder ein Gerät höherer Leistung oder ein Leistungszusatz verwendet werden

Energieeinsparen durch Dimmen?
Eine gedimmte Lampe entnimmt dem Netz weniger Strom als wenn sie mit Volllast betrieben wird.
Das spart Energie.  Andererseits entfernt sich die Lampe von ihrem wirtschaftlich optimalen
Arbeitspunkt, denn in den meisten Leuchtmitteln wird der größte Anteil der eingesetzten Energie in Wärme umgesetzt.  Wenn eine maximal gedimmte Glühlampe nur noch glimmt und kein
nutzbares Licht mehr abgibt, wird sie dennoch deutlich erwärmt, verbraucht also Energie.
Eine ohne Dimmer direkt am Netz betriebene 60-W-Glühlampe leuchtet beispielsweise heller als eine 100-W-Lampe, in der durch Dimmen nur 60 W umgesetzt werden.
Die für diesen Anwendungsfall optimal ausgewählte Lampe braucht damit weniger Energie als eine gedimmte Lampe.  Nur um Energie zu sparen, ist der Einsatz von Dimmern also nicht sinnvoll.

Doch überall da, wo die Helligkeit von Leuchten veränderlich sein soll, ist der Einsatz von
Dimmern unverzichtbar. Energiesparen ist hierbei ein positiver Neben-Effekt.

Funkenstörung

Für Haushaltgeräte, unter die auch Dimmer fallen, regelt die Norm DIN VDE 0875 Teil 14´
(entspricht EN 55014) das Funkstörverhalten.
Da die niedrigsten Rundfunkfrequenzen bei 150 kHz liegen, sind für Haushaltgeräte Grenzwerte für zulässige Störspannungen auch nur für Frequenzen von 150 kHz und darüber angegeben.
Man unterscheidet drei Funkstörgrade: G, N, K (Grob-, Normal-, Kleinstörgrad).
Für Geräte der Hausinstallationstechnik wird im Allgemeinen die Einhaltung von Funkstörgrad N vorgeschrieben,
Der auf den Netzleitungen im Bereich von 150 kHz bis 500 kHz eine maximale Störspannung von 2 mV zulässt, für darüber liegende Frequenzen noch 1 mV. Bei den Spannungsangaben handelt es sich um Messwerte, die nur von speziellen Störspannungs-Messempfängern angezeigt werden können.
Die Störspannungswerte werden häufig als Vielfache von 1 µV in dB angegeben
(1 mV entspricht dann 60 dB, 2 mV entsprechen 66 dB).
Wesentliche Maßnahme zur Störspannungsunterdrückung ist die Serienschaltung einer Drossel (Induktivität) in den Stromkreis, da sie die Stromanstiegssteilheit vermindert und damit die Ursache der Erzeugung hoher Störfrequenzen unterdrückt. Im Beispiel eines triac geschalteten
Lampenstromkreises bildet die Drossel D zusammen mit einem Entstörkondensator C einen umso