Transformator do lamp halogenowych: po co jest potrzebny, zasada działania i zasady podłączenia

Lampy halogenowe można uznać za ulepszoną wersję znanych wszystkim żarówek. Działają one tak samo, ale ze względu na pewne cechy halogenów są one bardziej ekonomiczne, trwałe i dają przyjemne dla oka, a jednocześnie jasne światło.

Producenci oferują dwa warianty halogenowych urządzeń oświetleniowych: wysokonapięciowe i niskonapięciowe. Aby te drugie działały poprawnie, wymagany jest transformator do lamp halogenowych. Opowiemy o tym, jak dobrać i prawidłowo podłączyć to urządzenie.

Po co halogenowi transformator?

Lampy halogenowe z powodzeniem konkurują z diodami LED. Pomimo lepszych parametrów eksploatacyjnych tych ostatnich, często wygrywają właśnie halogeny, co tłumaczy się ich niższą ceną, a tym samym dostępnością, a także pewnymi cechami strumienia światła diod LED, od którego oczy mogą się męczyć.

Główny atut diod LED – praca bez nagrzewania, co umożliwia ich szerokie zastosowanie. Podobną zaletę mają również halogeny, ale tylko lampy niskonapięciowe. Można je instalować w miejscach wrażliwych na wysoką temperaturę. Na przykład w oprawach wbudowanych w sufit.

Ale przy tym trzeba rozumieć, że lampy halogenowe obniżonego napięcia mogą pracować tylko z transformatorami. Te ostatnie są niezbędne do przekształcenia napięcia sieciowego na wartość akceptowalną dla lampy. Zwykle jest to 12 V.

Ponadto transformator chroni źródło światła przed skokami napięcia, przegrzaniem i zwarciem, a także może zapewniać możliwość płynnego włączania oświetlenia. Trzeba przyznać, że średnio lampy z transformatorami działają znacznie dłużej. Chociaż wiele zależy od ich jakości.

Lampy halogenowe niskonapięciowe nie są w stanie pracować przy napięciu sieciowym 220 V, dlatego należy je podłączać wyłącznie przez transformator obniżający napięcie.

Jakie są rodzaje transformatorów?

Transformatorami nazywa się urządzenia elektromagnetyczne lub elektroniczne. Różnią się one nieco zasadą działania i niektórymi innymi cechami.

Warianty elektromagnetyczne zmieniają parametry standardowego napięcia sieciowego na charakterystyki odpowiednie do pracy niskonapięciowych halogenów, urządzenia elektroniczne oprócz wskazanej pracy wykonują również przetwarzanie prądu.

Toroidalne urządzenie elektromagnetyczne

Najprostszy transformator toroidalny składa się z dwóch uzwojeń i rdzenia. Ten ostatni nazywany jest również magnetowodem. Jest wykonany z materiału ferromagnetycznego, zazwyczaj ze stali. Uzwojenia są umieszczone na rdzeniu.

Uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła energii, wtórne odpowiednio do odbiornika. Pomiędzy uzwojeniem wtórnym a pierwotnym nie ma połączenia elektrycznego.

Pomimo niskiej ceny i niezawodności w eksploatacji, toroidalny transformator elektromagnetyczny jest dziś rzadko używany przy podłączaniu lamp halogenowych.

W ten sposób moc między nimi jest przekazywana tylko drogą elektromagnetyczną. Aby zwiększyć sprzężenie indukcyjne między uzwojeniami, stosuje się magnetowód. Po przyłożeniu prądu przemiennego do zacisku połączonego z pierwszym uzwojeniem, wytwarza on w rdzeniu strumień magnetyczny zmienny.

Ten strumień sprzęga się z obydwoma uzwojeniami i indukuje w nich siłę elektromotoryczną (SEM). Pod jej wpływem w uzwojeniu wtórnym powstaje prąd przemienny o napięciu różniącym się od tego w uzwojeniu pierwotnym.

W zależności od liczby zwojów określa się typ transformatora, który może być podwyższający lub obniżający napięcie, oraz współczynnik transformacji. Do lamp halogenowych zawsze stosuje się wyłącznie urządzenia obniżające napięcie.

Zalety urządzeń uzwojeniowych to:

• Wysoka niezawodność w działaniu.
• Prostota podłączenia.
• Niska cena.

Niemniej jednak transformatory toroidalne można spotkać w nowoczesnych układach z lampami halogenowymi dość rzadko. Wynika to z faktu, że ze względu na cechy konstrukcyjne takie urządzenia mają dość imponujące wymiary i masę. Dlatego trudno je zamaskować przy aranżacji oświetlenia meblowego lub sufitowego, na przykład.

Chyba główną wadą toroidalnych transformatorów elektromagnetycznych – jest masywność i duże gabaryty. Bardzo trudno je zamaskować, jeśli konieczny jest montaż ukryty.

Do wad urządzeń tego typu można również zaliczyć nagrzewanie się podczas pracy i wrażliwość na możliwe wahania napięcia w sieci, co negatywnie wpływa na żywotność halogenów.

Ponadto transformatory uzwojeniowe mogą brzęczeć podczas pracy, co nie zawsze jest akceptowalne. Dlatego urządzenia są używane głównie w pomieszczeniach niemieszkalnych lub w budynkach przemysłowych.

Urządzenie impulsowe lub elektroniczne

Transformator składa się z rdzenia magnetycznego lub rdzenia oraz dwóch uzwojeń. W zależności od kształtu rdzenia i sposobu umieszczenia na nim uzwojeń rozróżnia się cztery rodzaje takich urządzeń: rdzeniowy, toroidalny, płaszczowy i rdzeniowo-płaszczowy.

Różna może być również liczba zwojów uzwojenia wtórnego i pierwotnego. Zmieniając ich proporcje, uzyskuje się urządzenia obniżające i podwyższające napięcie.

W konstrukcji transformatora impulsowego znajdują się nie tylko uzwojenia z rdzeniem, ale także elementy elektroniczne. Dzięki temu można w nim zintegrować systemy zabezpieczające przed przegrzaniem, płynnym włączaniem i inne.

Zasada działania transformatora impulsowego jest nieco inna. Na uzwojenie pierwotne podawane są krótkie, jednobiegunowe impulsy, dzięki czemu rdzeń pozostaje cały czas w stanie namagnesowania.

Impulsy na uzwojeniu pierwotnym charakteryzują się jako krótkotrwałe sygnały o przebiegu prostokątnym. Generują one indukcyjność z takimi samymi charakterystycznymi skokami.

One z kolei wytwarzają impulsy na uzwojeniu wtórnym.

Ta cecha daje transformatorom elektronicznym szereg zalet:

• Niewielka waga i kompaktowe rozmiary.
• Wysoki poziom sprawności.
• Możliwość wbudowania dodatkowego zabezpieczenia.
• Szeroki zakres napięcia roboczego.
• Brak nagrzewania się i hałasu podczas pracy.
• Możliwość regulacji napięcia wyjściowego.

Do wad należy zaliczyć określoną minimalną obciążalność oraz dość wysoką cenę. To ostatnie wynika z pewnych trudności w procesie wytwarzania takich urządzeń.

Zasady wyboru urządzenia obniżającego napięcie

Wybierając transformator do źródeł światła halogenowego, należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Zacząć warto od dwóch najważniejszych parametrów: napięcia wyjściowego urządzenia oraz jego mocy znamionowej.

Pierwsze musi ściśle odpowiadać wartości napięcia roboczego podłączonych do urządzenia lamp. Drugie określa całkowitą moc źródeł światła, z którymi będzie pracował transformator.

Na obudowie transformatora zawsze znajduje się oznaczenie, po przestudiowaniu którego można uzyskać pełną informację o urządzeniu

Aby dokładnie określić wymaganą moc znamionową, warto przeprowadzić prostą kalkulację. W tym celu należy zsumować moce wszystkich źródeł światła, które zostaną podłączone do urządzenia obniżającego napięcie. Do otrzymanej wartości należy dodać 20% „zapasu” niezbędnego do poprawnej pracy urządzenia.

Zilustrujemy konkretnym przykładem. Do oświetlenia salonu planuje się zainstalować trzy grupy lamp halogenowych: po siedem sztuk w każdej. Są to oprawy punktowe o napięciu 12 V i mocy 30 W. Będą potrzebne trzy transformatory dla każdej grupy. Dobierzemy odpowiedni. Zacznijmy od obliczenia mocy znamionowej.

Obliczymy i otrzymamy, że całkowita moc grupy wynosi 210 W. Uwzględniając wymagany zapas, otrzymujemy 241 W. Zatem dla każdej grupy potrzebny będzie transformator o napięciu wyjściowym 12 V i mocy znamionowej urządzenia 240 W.

Do tych parametrów pasują zarówno urządzenia elektromagnetyczne, jak i impulsowe. Wybierając to drugie, należy zwrócić szczególną uwagę na moc znamionową. Powinna być przedstawiona w postaci dwóch liczb. Pierwsza oznacza minimalną moc roboczą.

Należy wiedzieć, że całkowita moc lamp musi być większa od tej wartości, w przeciwnym razie urządzenie nie będzie działać. I drobna uwaga od specjalistów dotycząca wyboru mocy. Ostrzegają oni, że moc transformatora podawana w dokumentacji technicznej jest maksymalna.

To znaczy, w normalnych warunkach będzie on oddawał około 25-30% mniej. Dlatego tak zwany „zapas” mocy jest konieczny. Ponieważ jeśli zmusimy urządzenie do pracy na granicy możliwości, nie posłuży długo.

Do długotrwałej eksploatacji lamp halogenowych bardzo ważne jest prawidłowe dobranie mocy transformatora obniżającego. Powinna ona posiadać pewien “zapas”, aby urządzenie nie pracowało na granicy swoich możliwości

Kolejny ważny niuans dotyczy rozmiarów wybranego transformatora i miejsca jego umieszczenia. Im mocniejsze urządzenie, tym jest masywniejsze. Jest to szczególnie istotne w przypadku agregatów elektromagnetycznych. Wskazane jest od razu znaleźć odpowiednie miejsce jego instalacji.

Jeśli opraw jest kilka, użytkownicy często wolą podzielić je na grupy i zainstalować dla każdej osobny transformator. Wyjaśnia się to bardzo prosto.

Po pierwsze, w przypadku awarii urządzenia obniżającego pozostałe grupy oświetleniowe będą normalnie działać. Po drugie, każdy z transformatorów zainstalowanych w takich grupach będzie miał mniejszą moc niż wspólny, który należałoby zainstalować dla wszystkich lamp. W związku z tym jego koszt będzie znacznie niższy.

Dwa warianty podłączenia transformatora

Przed podłączeniem urządzenia obniżającego należy wykonać schemat rozmieszczenia opraw, jeśli jest ich więcej niż dwie. Ponadto trzeba dobrać miejsce montażu transformatora.

To ostatnie wykonuje się, przestrzegając następujących zasad:

• Należy zapewnić swobodny dostęp do urządzenia, co jest niezbędne do jego obsługi lub wymiany.
• Jeśli transformator będzie znajdować się w zamkniętej przestrzeni, jej objętość nie może być mniejsza niż 10 l. Jest to konieczne do odprowadzania ciepła wytwarzanego podczas pracy urządzenia.
• Odległość od urządzenia do najbliższej lampy halogenowej nie powinna być mniejsza niż 250 mm. Ma to na celu uniknięcie niepożądanego dodatkowego nagrzewania źródła światła.

Dopiero po określeniu miejsca dla transformatora i lamp można przystąpić do montażu i podłączenia.

Ważny jest prawidłowy wybór miejsca dla transformatora obniżającego napięcie. Jeśli zostanie zamontowany w zamkniętej przestrzeni, jej objętość musi być wystarczająca do odprowadzenia ciepła wytwarzanego podczas pracy urządzenia.

W tym przypadku możliwe są dwa główne warianty, przy czym ostatni może być zmodyfikowany i użyty do podłączenia nie tylko dwóch grup opraw, ale także trzech i więcej.

Obwód opraw z jednym transformatorem

Taki wariant uważa się za optymalny dla czterech, maksymalnie pięciu źródeł światła. Jeśli lamp jest więcej, najlepiej podzielić je na grupy. Lampy halogenowe podłącza się tylko równolegle. Należy to uwzględnić przy sporządzaniu schematu. Kolejny ważny niuans.

Należy umieścić lampy tak, aby odległość od każdej z nich do transformatora była w przybliżeniu taka sama. Jest to niezbędne do prawidłowego działania urządzeń.

W przypadku przewodów o różnej długości lampy będą świecić nierównomiernie. Ta, której przewód jest krótszy, będzie świecić jaśniej. Urządzenie z długim kablem będzie świecić słabo.

Ponadto w tym ostatnim przypadku podczas pracy możliwe jest również nagrzewanie się przewodu, co jest wysoce niepożądane. Specjaliści zalecają budowanie schematu tak, aby długość każdego z przewodów dochodzących do lamp nie przekraczała 200 mm. Przy tym przekrój kabla powinien wynosić co najmniej 1,5 mm².

W ten sposób podłącza się niewielką liczbę lamp. Optymalnie jest łączyć nie więcej niż pięć, w przeciwnym razie konieczne będzie zainstalowanie transformatora o dużej mocy.

Na obudowie transformatora znajdują się zaciski wyjścia i wejścia. Podstawowe oznaczone są jako N i L lub Input. Jest to wejście po stronie 220 V. Należy pamiętać, że tutaj podłączenie odbywa się przez jednoklawiszowy wyłącznik.

Następnie odchodzące od puszki rozdzielczej przewody zerowy i fazowy w kolorze niebieskim i pomarańczowym lub brązowym łączy się z odpowiednimi zaciskami transformatora. Do wtórnych zacisków Output lub wyjścia urządzenia obniżającego napięcie podłącza się lampy halogenowe.

Do tego używa się tylko przewodów miedzianych o tym samym przekroju. Ważna uwaga. Jeśli z jakiegoś powodu zacisków transformatora jest za mało, należy zamontować dodatkowe zaciski. Można je nabyć w każdym specjalistycznym sklepie.

Dwie grupy lamp z dwoma transformatorami

Takie podłączenie jest optymalne, jeśli opraw jest więcej niż pięć. Grupy mogą składać się z takiej samej liczby lamp lub różnej. To nie jest ważne. Najważniejsze, aby dla każdej został prawidłowo dobrany transformator. Podobnie jak w opisanym powyżej wariancie, warto zacząć od wykonania schematu.

Przy wyborze miejsca rozmieszczenia lamp obowiązują analogiczne zasady. To znaczy, długość wszystkich przewodów wychodzących od transformatora do lamp powinna być w przybliżeniu taka sama.

W ten sposób podłącza się dwie grupy halogenowych opraw. Dla każdej z nich używany jest własny transformator, ale wyłącznik jest wspólny dla obu.

Może to być dość trudne do wykonania. Wtedy konieczne będzie wprowadzenie pewnych korekt. Należy wiedzieć, że dla przewodów miedzianych o przekroju 1,5 mm², a właśnie te zaleca się używać w tym przypadku, optymalna długość waha się od 150 do 300 cm. Na taką odległość energia będzie przesyłana z minimalnymi stratami i bez zakłóceń.

Czasami taka długość jest wyraźnie niewystarczająca. W takim przypadku konieczne będzie wybranie przewodu o większym przekroju. Dla odległości od 300 do 400 cm wybiera się kabel o przekroju do 2,5 mm². Jeśli przewidywana jest jeszcze większa długość, co jest niepożądane, należy przeprowadzić specjalne obliczenia i określić odpowiedni przekrój za pomocą specjalnej tabeli.

Podłączenie każdego z transformatorów i grup lamp do niego wykonuje się analogicznie do opisanego powyżej sposobu. To znaczy, żyła neutralna z puszki rozgałęźnej jest podłączana do zacisków neutralnych transformatorów.

Żyła fazowa z wyłącznika łączy się z kablami fazowymi urządzeń obniżających napięcie. Teoretycznie w ten sposób można podłączyć więcej niż dwie grupy opraw, ale dla każdej z nich instaluje się własny transformator.

Ważna uwaga. Dla każdego z urządzeń obniżających napięcie układa się oddzielny kabel, przy czym łączy się je wyłącznie wewnątrz puszki rozgałęźnej. Niektórzy „majsterkowicze” wolą łączyć przewody gdzieś pod sufitem, nie wykorzystując puszki rozgałęźnej.

To poważny błąd, sprzeczny z PUE, gdzie jest napisane, że do każdego wykonanego odcinka połączeń kabli musi być zapewniony swobodny dostęp w celu kontroli, konserwacji i ewentualnej naprawy. Dlatego jedyną prawidłową opcją jest połączenie w puszce rozgałęźnej.

W procesie tworzenia podświetlenia halogenowego z dużą liczbą lamp ważne jest prawidłowe obliczenie liczby grup oświetleniowych oraz miejsca lokalizacji transformatorów dla każdej z nich.

Specjaliści podkreślają, że jeśli planowane jest podłączenie grupy składającej się z dużej liczby lamp, możliwy jest wariant z umieszczeniem puszki rozdzielczej między oprawami a wyjściem transformatora. Jest to szczególnie istotne w przypadku braku zacisków na urządzeniu obniżającym napięcie lub ograniczeń jego umiejscowienia.

Wybierając taki wariant, należy wiedzieć, że przy tej samej mocy obwód niskonapięciowy przepuszcza większy prąd niż wysokonapięciowy. W związku z tym wymagane jest dokładne obliczenie w celu określenia przekroju przewodu. Dokonuje się go poprzez obliczenie całkowitego natężenia prądu.

Zilustrujmy przykładem. Siedem źródeł światła 12 V o mocy 35 W musi być podłączonych przez transformator. Lampy montuje się przez puszkę rozdzielczą równolegle. Należy poznać przekrój przewodu, który zostanie ułożony między rozdzielaczem a wyjściem bloku.

W tym celu najpierw mnożymy liczbę żarówek przez ich moc. Następnie otrzymaną wartość dzielimy przez napięcie robocze. Otrzymujemy w przybliżeniu 29 A. Jest to natężenie prądu, który będzie przepływał przez instalację niskonapięciową.

Korzystając z przedstawionej w PUE tabeli zależności przekroju instalacji od napięcia roboczego, określamy odpowiedni rozmiar przewodu. W naszym przypadku będzie to co najmniej 4 mm². Jak widać, obciążenie jest dość duże. Być może warto podzielić tę grupę lamp na dwie.

Jeśli przy podłączaniu dwóch grup lamp halogenowych zamontuje się wyłącznik dwuklawiszowy, można uzyskać możliwość sterowania każdą z nich osobno.

Podczas montażu dwóch grup żarówek halogenowych przez transformator można zastosować dwa rodzaje wyłączników. Jeśli zamontuje się model jednoklawiszowy, obie grupy będą mogły włączać się/wyłączać tylko jednocześnie. Jeśli natomiast wymagane jest oddzielne sterowanie grupami opraw oświetleniowych, można zamontować wyłącznik dwuklawiszowy.

Zalecenia praktyków-specjalistów

Praktykujący elektrycy często stają przed koniecznością montażu niskonapięciowych halogenów, gdy instalacja już została wykonana i jest pomyślnie eksploatowana. W takim przypadku nie zawsze możliwe jest równoległe podłączenie lamp do transformatora bez radykalnej przeróbki instalacji.

Aby zminimalizować koszty, specjaliści zalecają w takim przypadku podłączenie każdej oprawy do własnego transformatora. Z reguły będą to urządzenia o niewielkiej mocy i gabarytach.

Jeśli wydaje się to marnotrawstwem, można zamontować w oprawach zamiast niskonapięciowych wysokonapięciowe halogeny na 220 V. W takim przypadku jednak trzeba będzie wyposażyć je w urządzenie do płynnego rozruchu. Lub, jako wariant, jeśli konstrukcja oprawy na to pozwala, można wymienić lampy halogenowe na diody LED klasy ekonomicznej.

Z wytycznymi wyboru halogenów do urządzenia systemu oświetlenia zapozna artykuł, który szczegółowo analizuje wszystkie aspekty zagadnienia.

Możliwość regulowania intensywności oświetlenia przyciąga wielu. Większość transformatorów elektronicznych jest uzupełniona możliwością obniżania napięcia na wejściu, co pozwala regulować jasność oświetlenia halogenowego.

Bardzo często planuje się regulowanie intensywności oświetlenia, w tym celu do ogólnego schematu dodaje się ściemniacz. Należy wiedzieć, że większość transformatorów impulsowych nie jest przeznaczona do współpracy ze ściemniaczem.

Ponieważ ten ostatni negatywnie wpływa na funkcjonowanie przetwornika elektronicznego, ostatecznie znacznie skraca to żywotność podłączonych lamp halogenowych.

Z tego powodu optymalnym rozwiązaniem do pracy w parze ze ściemniaczem jest toroidalny transformator elektromagnetyczny. I jeszcze jedna uwaga.

Elektrycy usilnie zalecają nie zapominać o konserwacji już zainstalowanych urządzeń obniżających napięcie. Optymalnie raz na sześć miesięcy przeprowadzać ich planowy przegląd ze sprawdzeniem sprawności. W przypadku wykrycia problemów urządzenia naprawia się lub wymienia.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Zapoznajmy się – transformatory Osram:

Wideo #2. Jak prawidłowo podłączyć transformator:

Wideo #3. Wszystko, co trzeba wiedzieć o transformatorach dla źródeł światła typu halogenowego:

Niskonapięciowe lampy halogenowe – praktyczne rozwiązanie do aranżacji oświetlenia wbudowanego. Uważane są za budżetowy odpowiednik diod LED, znacznie przewyższając je jakością emitowanego światła.

Główna trudność w używaniu niskonapięciowych halogenów polega na konieczności podłączenia transformatora obniżającego napięcie. Jednak jeśli zrobi się wszystko prawidłowo, oprawy oświetleniowe będą służyć długo i bez problemów.

Masz doświadczenie w podłączaniu transformatora do pracy małej mocy żarówki halogenowej? Znasz technologiczne niuanse, które przydadzą się odwiedzającym stronę? Proszę, pisz komentarze, dziel się przydatnymi informacjami, publikuj zdjęcia w bloku znajdującym się poniżej.