Как выбрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт

Как выбрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт

В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения на 12 вольт почему-то очень часто мелькает слово «слаботочка», что характеризует соответствующее отношение к выбору проводов — что есть под рукой, то и используем, напряжение ведь безопасное.

Напряжение 12 вольт, действительно безопасное, в том смысле, что прикосновение к оголенному проводу с таким напряжением просто не ощущается, но вот токи в таких цепях текут достаточно большие.

Рассмотрим для примера питание обычной галогенной лампы мощностью 50 W, ток в первичной цепи трансформатора I=50W/220V=0.23A (или, точнее, чуть больше с учетом КПД трансформатора), при этом во вторичной цепи 12 V течет ток I=50W/12V= 4.2 A, что уже в 18 раз больше. Если не учесть этот факт, можно столкнуться с очень неприятными неожиданностями.

Однажды ко мне за консультацией зашёл человек и рассказал, что он сделал в своем доме галогенное освещение, использовал надежный индукционный трансформатор 1000W при нагрузке 900W, провел от монтажной коробки отдельный провод к каждой лампе, но в момент включения провода просто загорелись, причем те провода, которые вели от выхода трансформатора к монтажной коробке.

На вопрос о сечении проложенных проводов — ответ: «Обыкновенное сечение, как везде — 1,5 мм 2 «. В стационарном режиме по этому проводу должен был течь ток I=900W/12V=75A, а при включении и того больше. Сечение медного провода в таких условиях должно быть не менее 16 мм 2 . Отсюда вывод: важно не забывать о повышенных токах в цепях 12 вольт и соответственно выбирать провода. Этого, впрочем, иногда бывает совершенно недостаточно.

Очень часто приходится сталкиваться с жалобами на то, что при использовании трансформаторов большой мощности (в данном случае уже 200W является большой мощностью), питающих несколько ламп, яркость свечения ламп заметно убывает с увеличением расстояния от трансформатора. Попытки справиться с этой проблемой путём увеличения мощности трансформатора, естественно, не приводят к улучшению ситуации, тем более не помогает увеличение мощности используемых ламп. Дело в том, что причиной данного явления является банальное падение напряжения на проводах в соответствии с законом Ома.

Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере:

Допустим, надо запитать группу из трех ламп по 50W каждая, расположенную на расстоянии L от трансформатора, как показано на рисунке:

Эквивалентная схема имеет вид:

Сопротивление каждой лампы Rl= U 2 /P = 2.88 Ом, а сопротивление провода длиной L и сечением S

где ρ — удельное сопротивление, в данном случае меди (0,0173 Ом мм 2 /М).

Если на выходе трансформатора поддерживается напряжение U = 12 V, то ток через каждую лампу

а мощность, выделяемая в лампе

Пользуясь этими формулами, легко рассчитать зависимость мощности от длины провода. Результаты расчетов приведены в таблице:

Как видно из таблицы, мощность довольно быстро падает с увеличением длины проводов, еще более наглядно это видно на графиках:

Рис.3. Потеря мощности ламп в зависимости от длины питающих проводов

Избежать заметной неравномерности светового потока ламп можно не только за счет применения провода большого сечения, но и разделяя лампы на группы, питаемые отдельными проводами, в пределе запитывая каждую лампу своим проводом. В любом случае, приобретая осветительное оборудование полезно попросить продавца дать точные рекомендации по выбору сечения проводов и схеме монтажа.

Конкретные рекомендации по выбору сечения провода в цепи освещения 12 В при использовании электронных и индукционных трансформаторов можно найти в соответствующих таблицах.

Таблицы для выбора сечения проводов в низковольтных цепях освещения

Как показано ранее, из анализа потерь мощности в сетях освещения 12 В, сечение проводов для галогенного освещения 12 вольт следует выбирать с учетом суммарной мощности ламп, подключаемых к трансформатору, и длины этих проводов.

Подход к определению сечения проводов зависит от того, какой источник используется для питания цепи: электронный или индукционный. Допустимая длина проводов во вторичной цепи электронных блоков питания, как правило, не может превышать 2 метров (в очень редких случаях для трансформаторов большой мощности допускается длина до 3 метров). В этом случае следует использовать провод с сечением указанным в документации на трансформатор. Если такие данные отсутствуют можно ориентировочно воспользоваться данными из таблицы:

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В длиной до 2 метров (для электронных блоков питания).

При использовании индукционных трансформаторов длина провода во вторичной цепи ограничена только падением напряжения на проводах и, следовательно, может быть значительно большей, чем у электронных (импульсных) блоков питания, при условии компенсации за счет увеличения сечения провода.

Ниже приведена таблица для выбора сечения проводов в зависимости от суммарной мощности ламп, подключаемых ко вторичной обмотке индукционного трансформатора и длины этих проводов. Следует иметь в виду, что лампы могут быть разделены на группы, подключаемые каждая своим проводом, в этом случае сечение группового провода определяется по таблице для каждой группы отдельно. В пределе возможно подключение каждой лампы своим проводом.

Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В (для индукционных трансформаторов).

Как подключить галогенные лампы и правильно выбрать трансформатор?

Галогеновые лампы значительно превосходят своих предшественников по многим параметрам и характеристикам. Данные лампы имеют очень широкий ассортимент. Они используются везде и во всех сферах деятельности человека.

Галогенная лампа на 12 В

С равным успехом они применяются как для освещения в общественных зданиях, так и для освещения рабочей зоны в комнате. Некоторые компании при производстве ламп поделили их на сферы применения для удобного изготовления.

Как правило, цена качественной аппаратуры существенно превышает цену бытовой. Лампы определяют к тому или иному виду по конструктивным особенностям:

1. линейные;
2. капсульные;
3. рефлекторные лампы;
4. бытовые лампы.

Для экономии и безопасного пользования иногда применяют схемы освещения, которые используют намного меньше электроэнергии по сравнению с обычными 220 В.

Схема подключения

Галогенки с малым напряжением подключают через источник питания на 6, 12 и 24 В. Но чаще всего используют 12-вольтовые.

На практике оказывается, что низковольтные лампы выдают такую же яркость, как и обыкновенные, но при этом потребление электроэнергии уменьшается в разы. Также низковольтные уменьшают риск возгорания.

Нередко галогенные лампы ставят в ванные комнаты из соображений безопасности. На сегодняшний день их также монтируют и в потолки, так как трансформаторы уже размещаются прямо в каркасе.

Единственным недостатком является обязательная установка понижающего трансформатора. То есть чтобы лампа работала, ее необходимо подключить через трансформатор на 12 В.

Подсоединение их крайне простое. Нужно всего лишь соединить светильники параллельно между собой и подключить их к трансформатору.

На рисунке представлена блок-схема. Состоит она из пары понижающих трансформаторов и трех пар галогенных ламп. Фазный провод маркирован коричневым цветом, а нулевой – синим.

Подключение трансформатора к галогенным лампам

В распределительной коробке провода подключаются так, что фаза провода питания поступает на выключатель. Управляют включением с помощью обычного выключателя.

Нулевой провод от щитка сразу соединяют с нулевыми проводами трансформаторов. Затем фазу подключают к фазному проводу трансформатора.

Количество трансформаторов не важно. Главное, чтобы на каждый трансформатор шел один отдельный провод и соединялись все трансформаторы только в распределительной коробке. Если этого не сделать, то при потере контакта к месту поломки невозможно будет добраться.

Когда большая часть работы готова, нужно приступить к подключению галогенных светильников. Присоединение очень простое, важно помнить, что светильники должны быть подключены параллельно.

Если количество ламп очень большое, то для простоты монтажа используют клеммные соединители.

Важные аспекты

1. Выходной провод должен быть длиной не более 2 м, так как могут быть потери тока, а значит, лампы начнут светить на порядок тусклее.
2. Чтобы избежать перегрева трансформатора, его располагают на расстоянии не меньше 20 см от приборов освещения. Не рекомендуют располагать трансформатор в маленьких полостях.
3. Если все же трансформатор пришлось расположить в маленькой нише, то следует сократить нагрузку на цепь до 75%.
4. Данная схема не должна содержать диммер. Любое изменение яркости или оттенка ведет к сокращению службы трансформатора.

Существует два типа трансформаторов:

1. электромагнитный;
2. электронный.

Первый тип очень надежен в применении, при этом имеет низкую стоимость. Принцип действия заключается в связи первичной и вторичной обмотки.

Электромагнитный трансформатор для галогенных ламп

Существенным недостаткам является сравнительно большой вес. Именно поэтому их применение крайне ограниченно. Средний вес составляет не более 3–3,2 кг.

Также к минусам относят быстрый перегрев и чувствительность к скачкам, что уменьшает срок службы осветительных приборов.

Что касается электронных, то они в два раза меньше и легче. Характеристики значительно выше. Немаловажно то, что они имеют стабильное напряжение на выходе во время работы.

Нередко они оснащены защитой от токов короткого замыкания и перегрева, а также имеют плавный пуск. Поэтому такие трансформаторы используются для галогенных и других видов освещения.

Принцип действия электронного трансформатора заключается в следующем – переработка электрической энергии за счет полупроводников и электронных устройств. Схема предназначена для галогенных ламп 12 В и преобразователя на 220 вольт.

Схема электронного трансформатора для галогенных ламп

Категорически запрещено электронный понижающий трансформатор включать без нагрузки. Обусловлено это особенностями схемы. К примеру, если преобразователь на 40 Вт, то мощность осветительных приборов, подключенных к нему, не должна быть меньше 40 Вт. 12 вольт для галогенных ламп – это самый лучший вольтаж. Они меньше греются, гораздо практичнее и дешевле.

Особенности при выборе трансформатора

Когда выбирают понижающий преобразователь с 220 на 12 вольт, обязательно смотрят на его тип, то есть электромагнитный или электронный это трансформатор. На галогенные лампы подают только пониженное напряжение. В последнее время все чаще применяются электронные преобразователи. Отличаются они от предшественника улучшенными характеристиками и сравнительно малым весом.

Электронный трансформатор

Важным параметром при выборе является мощность. Суммарная мощность всех лампочек, подключенных к прибору, должна равняться мощности самого прибора.

Каждый преобразователь имеет свои показатели нагрузки, поэтому не стоит приобретать его с запасом мощности. Это может вывести из строя не только сам прибор, но и галогенные лампы, а также увеличит стоимость.

Если к прибору планируется подключение большого количества ламп, то не обязательно подключать один большой преобразователь. Гораздо лучше использовать несколько более бюджетных вариантов. При выходе из строя одного продолжит работать другой, так как он не зависим от него.

Патроны для галогенных и LED ламп

Галогенные источники света имеют широкий спектр применения, за счёт того что их срок службы во много раз превышает обычные лампы накаливания. Галогенная лампа по своей структуре является тоже лампой накаливания, только в отличие от обычных аналогов в её баллон (колбу) где размещена нить накаливания, добавлен буферный газ. Эта газовая смесь состоит из брома и йода (пары галогена). Данный вид источника света может иметь различную конструкцию и форму, а также как следствие различный вид подключения к электрической сети. Пользователь может подобрать галогенную лампу исходя из своих потребностей, единственное, что требуется учесть, так это способ её подключения.

Патроны, выпускаемые для определённых галогенных ламп, могут отличаться по форме и способу крепления, а также материалом, из которого они сделаны. В зависимости от внедрённых производителем технологий, патрон для данного вида источников света могут быть керамическими или металлическими, а также пользователю в некоторых случаях предлагается приобрести устройства коннекта к электрической сети, которые объединяют оба материала (металл + керамика). Так как патроны имеют разную форму, и могут быть исполнены как для ламп в форме софитов, трубок, стандартных ламп накаливания, или иметь иную форму, то и патроны разработаны соответственно, и имеют свою маркировку. В основном, исходя из маркировки патрона для галогенных ламп, и происходит их классификация в области применения.

Основными патронами для галогенных ламп являются:

• 1. R7s. Патрон может быть выполнен из керамики или металла, а так же есть варианты устройств, которые объединяют оба материала. Этот патрон может иметь различную форму, чтобы предоставить пользователю выбор и удобство монтажа. Существуют варианты данного патрона непосредственно с креплением на особой планке. Соединение данного патрона имеет возможность обеспечиваться различным видом кабелей: силиконовый; проводник из политетрафторэтилена; Так же существует различие относительно сечения используемого кабеля, которое может быть: T300 провод 1.0 кв.мм; T300 провод 1.5 кв.мм; T350 провод 0.75 кв.мм. В данной маркировке, значение Т300 или Т350 характеризует одну из величин провода в мм. Данный вид патронов обладает ограничением по нагрузке, которое может колебаться в пределах 8А – 10А, и зависит от выбранной модели устройства.
• 2. G4, GY4, GZ4. Данный вид патронов может быть выполнен в одном универсальном устройстве, а так же разделён на несколько. Патрон в объединении GY4, GZ4 имеет винтовые соединения для провода 0.75. 1.5 мм 2 .
• 3. G5.3, GX5.3, G6.35, GY6.35. Этот патрон, так же, как и предыдущий может быть универсальным или разделённым, к примеру, только коннект на G5.3. Отличаются патроны по максимальной нагрузке и проводу, который может к ним подводиться.
• 4. B15d/BA15d. Выполнены из керамики, и яркой оцинковки. Блоки соединителей 0.5. 2.5 мм 2 .
• 5. GU10, GZ10. Материал керамика или LCP/T270. Для коннекта используется кабель из политетрафторэтилена 135 мм.

Все патроны для галогенных ламп обладают хорошим качеством и защитой, которую должен обеспечивать и гарантировать производитель.

Описание разновидностей галогенных ламп

Здравствуйте, уважаемые читатели! Вновь рады вас приветствовать в рубрике «Электрика для начинающих». Как вы уже поняли из предыдущей публикации, будет продолжен цикл статей, посвященных ответам на вопросы читателей. В предыдущей статье было рассказано о наиболее распространенных видах ламп и их основных характеристиках. Сегодня по просьбе читателей будет более подробно рассказано о таком виде осветительных приборов, как галогенные лампы.

Галогенные лампы будут светить ярко на протяжении всего срока эксплуатации.

Галогенные лампы (ГЛН)

ГЛН часто в обиходе называют просто галогенными лампами, и из-за этого принято считать, что этот тип ламп какой-то особенный и что в них используется какой-то необыкновенный способ получения света. На самом деле эти лампы представляют собой всего лишь усовершенствованную модель обыкновенной лампы накаливания, и свет в них получается за счет накала тонкой вольфрамовой нити.

В то же время они имеют свою особенность: этот вид ламп содержит в газе-наполнителе небольшие добавки галогенов (бром, хлор, йод) или их комбинации. При помощи добавок возможно в определенном температурном режиме практически полностью устранить такой процесс, как потемнение колбы и обусловленное этим уменьшение светового потока. Вот почему размер колбы в ГЛН может быть сильно уменьшен, вследствие чего, с одной стороны, можно повысить давление в газе-наполнителе, а с другой стороны, сделать возможным применение дорогих инертных газов в качестве газов-наполнителей.

Схема устройства галогенных ламп.

Современные галогенные лампы имеют несколько преимуществ:

1. Яркий свет в течение всего своего срока службы.
2. Уменьшенные размеры.
3. Увеличенный почти вдвое срок службы по сравнению с простыми лампами накаливания.
4. Больше света при такой же мощности благодаря более высокой световой отдаче.

При этом светить такая лампа будет вполне достойно.

Принцип действия

Принцип работы галогенных ламп.

Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама не долетают до стенок колбы (за счет чего и снижается почернение лампы), а возвращаются обратно химическим путем. Это явление получило название галогенного цикла. Ниже представлено графическое изображение данного процесса.

На первый взгляд галогенная технология настолько безупречна, что лампа получается практически вечной. К великому сожалению, это не так. Здесь дело в том, что атомы вольфрама, испарившиеся с одного участка спирали, возвращаются галогенами на другие участки. Рано или поздно в галогенной лампе начинаются те же процессы, что и в простой лампе накаливания, то есть какой-то участок спирали становится достаточно тонким, его температура заметно повышается и испарение в этом месте спирали еще больше увеличивается. Это неизбежно ведет к перегоранию.

Эффективность галогенного цикла наиболее высока при небольшом объеме колбы лампы, и этим объясняется тот факт, что все современные галогенные лампы имеют небольшие размеры.

Основные параметры

Номинальное напряжение галогенных ламп делится на две группы: низкое (6, 12 или 24 В) и высокое (от 110 до 240 В). Согласно этому делению, различают галогенные лампы низкого и высокого напряжения. Диапазон мощностей практически соответствует диапазону у обычных ламп накаливания (от 1 до 5000-10 000 Вт).

Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося самым основным продуктом тепловых излучателей, достаточно велики, поэтому галогенные лампы очень чувствительны к попаданию воды и пожароопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы обычно расположена достаточно близко к месту подключения питающего напряжения. Это накладывает особые требования на материал, из которого изготавливают патроны и светильники для таких ламп.

Можно добавить также, что характеристики ламп не зависят от температуры окружающей среды.

Типовые схемы включения

Виды цоколей галогенных ламп.

Схема включения галогенных ламп сетевого напряжения ничем не отличается от обычных ламп накаливания: вкрутили в светильник – и забыли до следующего раза.

Лампы низкого напряжения питаются от специальных трансформаторов, причем из-за высоких токов вместо прокладки единой низковольтной сети обычно используют несколько групп светильников с питающими их отдельными трансформаторами. Галогенные лампы не чувствительны к роду питающего тока (переменному или постоянному).

Правила установки наиболее распространенных низковольтных светильников при использовании низковольтных галогенных ламп

Срок службы галогенных ламп

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать период, равный 2000 ч. Этот же параметр у отдельных низковольтных моделей может достигать 4000 ч. Механические воздействия на лампы в процессе эксплуатации, а также частые включения и выключения с вашей стороны сокращают их срок службы.

Цветовая температура галогенных ламп выше, чем у хорошо знакомых традиционных ламп накаливания. Она составляет 3000-3200 К. Индекс цветопередачи галогенных ламп максимален и равен 100 Ra.

Эксплуатационные особенности галогенных ламп

Схема подключения низковольтных галогенных ламп.

Эксплуатационные особенности галогенных ламп, помимо уже перечисленных, затрагивают еще два дополнительных аспекта:

1. Лампы в одинарных кварцевых колбах не допускают прикосновения голыми руками (о чем уже было сказано в предыдущей публикации, когда речь шла о наиболее часто применяемых в обиходе лампах). Это объясняется способностью кварца кристаллизоваться вокруг инородных частиц, заносимых при таком контакте.
2. Многие модели сетевых и специальных галогенных ламп не допускают произвольного положения горения и требуют специального размещения в вашем светильнике (то есть лампа может гореть нормально весь свой срок службы, например, только в горизонтальном положении).

Небольшой обзор наиболее часто применяемых галогенных ламп

В этом разделе излишним будет в отдельности описывать все технические характеристики отдельно взятой лампы. Все будет немного проще. Ниже приведены фотографии наиболее часто используемых галогенных ламп и информация об области их применения. Обзор разбит на две части.

Галогенные лампы с питанием 220-230 В

Галогенная лампа с резьбовым цоколем. Служит для замены простой лампы накаливания в ваших светильниках.

Линейная галогенная лампа предназначена для прожекторов и светильников наружного освещения.

Низковольтные галогенные лампы

Зеркальная галогенная лампа с алюминиевым отражателем предназначена в основном для установки в открытые светильники.

Галогенная низковольтная капсульная лампа предназначена для декоративного точечного освещения. Например, для создания на вашем потолке эффекта звездного неба.

Трансформаторы для низковольтных галогенных ламп

Схема подключения галогенной лампы.

Традиционные трансформаторы достаточно просты в своем устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как Ш-образные, так и тороидальные. Ниже предоставлены изображения этих трансформаторов.

Из-за больших рабочих токов ламп сечение провода вторичной обмотки достигает порой 4 мм 2 . В корпусе обычно предусмотрены и предохранители разных типов, о чем обычно вас информирует маркировка на корпусе. Но существенным недостатком электромагнитных трансформаторов является их большая масса. К примеру, трансформатор мощностью 300 Вт может весить 10-12 кг. Согласитесь, если установить такой трансформатор под потолочное пространство, в любой момент жди обрушения участка или всего потолка.

Чтобы решить эту проблему, в наш век высоких технологий были разработаны и внедрены в жизнь электронные трансформаторы, которые по более строгой классификации являются электронными блоками питания. Эти устройства содержат преобразователь, увеличивающий частоту питающего напряжения от 10000 до 30000 Гц, за счет чего размер трансформатора и был уменьшен. Убедиться в этом поможет представленное ниже изображение трансформатора этого вида.

Сечение проводников (мм²) для подключения светильников с низковольтными галогенными.лампами.

Масса электронных трансформаторов невелика, а их размер с увеличением мощности увеличивается незначительно. Также они выделяют намного меньше тепла и работают бесшумно. Как выбирать трансформатор для ламп, чтобы он служил верой и правдой не один год? Ответ на этот вопрос достаточно прост, лучше всего привести самый простой и элементарный пример.

К примеру, вам требуется подключить три лампы по 50 Вт. В сумме получается 150 Вт и вам понадобится трансформатор мощностью 150 Вт. Или еще один пример. Если вам надо подключить четыре лампы мощностью по 35 Вт каждая, здесь в сумме получается 140 Вт. То есть и в этом случае вам также понадобится трансформатор мощностью 150 Вт.

При использовании этого вида трансформаторов допускается недогруз по мощности от 5 до 15 Вт. Но при покупке трансформатора всегда следует учитывать, что ни при каких условиях не стоит покупать прибор с намеренно завышенной мощностью. То есть при общей мощности ламп 140 Вт трансформатор мощностью 200 Вт будет не к месту – прослужит он в лучшем случае полгода.

Подключение такого трансформатора осуществляется достаточно просто по следующей схеме:
Как вы видите, в этой схеме присутствует светорегулятор. Многие специалисты не рекомендуют устанавливать такую электротехническую аппаратуру для низковольтных галогенных ламп, мотивируя это тем, что светорегулятор быстро выйдет из строя. Это несколько ошибочное мнение. Во-первых, в продаже существуют светорегуляторы, предназначенные специально для таких ламп. Во-вторых, если вы используете простой светорегулятор, просто периодически включайте освещение на полную мощность, и поверьте, такой светорегулятор прослужит достаточно долго.

Сечение подводящих проводов для низковольтных галогенных ламп

При эксплуатации галогенных ламп низкого напряжения следует иметь в виду, что через тело накала и, соответственно, через подводящие к нему провода протекают достаточно большие токи, что вызывает большие потери напряжения в проводах.

Избежать этого можно, увеличив сечение подводящих проводов. Причем чем длиннее провод, тем большее сечение он должен иметь.