Трансформатор за халогенни лампи: за какво служи, принцип на действие и правила за свързване

Халогенните лампи могат да се считат за подобрен вариант на познатите на всички лампи с нажежаема жичка. Те работят по един и същ начин, но поради някои особености на халогенните лампи те са по-икономични, по-издръжливи и дават приятна за окото, но същевременно ярка светлина.

Производителите предлагат два варианта халогенни осветителни уреди: високоволтови и нисковолтови. За да работят вторите коректно, е необходим трансформатор за халогенни лампи. Ще разкажем за това как да изберете и правилно да свържете посоченото устройство.

Защо на халогенната лампа ѝ е нужен трансформатор?

Халогенните лампи успешно конкурират със светодиодите. Въпреки по-добрите експлоатационни характеристики на последните, често печелят именно халогенните лампи, което се обяснява с тяхната по-ниска цена и съответно достъпност, а също така и с някои особености на светлинния лъч на светодиодите, от който могат да се уморяват очите.

Основният „коз“ на светодиодите е работа без нагряване, което дава възможност за широкото им използване. Същото предимство го имат и халогенните лампи, но само при нисковолтовите лампи. Те могат да се инсталират на места, чувствителни към висока температура. Например във вградените в тавана осветителни тела.

Но при това трябва да се разбира, че халогенните лампи с понижено напрежение могат да работят само с трансформатори. Последните са необходими за преобразуване на мрежовото напрежение до приемлив за лампата показател. Обикновено това е 12 V.

Освен това трансформаторът защитава източника на светлина от скокове на напрежението, прегряване и късо съединение, а също така може да осигурява възможност за плавно включване на осветлението. Трябва да се признае, че средно лампите с трансформатори служат много по-дълго. Въпреки че много зависи от тяхното качество.

Халогенните лампи от нисковолтов тип не са способни да работят от мрежово напрежение от 220 V, поради което е необходимо да се свързват само чрез понижаващ трансформатор.

Какви видове трансформатори има?

Трансформаторите са устройства от електромагнитен или електронен тип. Те се различават донякъде по принципа на работа и по някои други характеристики.

Електромагнитните варианти променят параметрите на стандартното мрежово напрежение до характеристики, подходящи за работа на нисковолтови халогенни лампи, а електронните устройства освен тази работа извършват и преобразуване на тока.

Тороидален електромагнитен уред

Най-простият тороидален трансформатор е съставен от две намотки и сърцевина. Последната се нарича още магнитопровод. Тя се изработва от феромагнитен материал, обикновено стомана. Намотките са разположени на пръта.

Първичната е свързана към източника на енергия, а вторичната – съответно към консуматора. Електрическа връзка между вторичната и първичната намотка няма.

Въпреки ниската цена и надеждността в експлоатация, тороидалният електромагнитен трансформатор днес рядко се използва при свързване на халогенни лампи.

По този начин мощността между тях се предава само по електромагнитен път. За увеличаване на индуктивната връзка между намотките се използва магнитопровод. При подаване на променлив ток към клемата, свързана с първата намотка, той създава вътре в сърцевината магнитен поток от променлив тип.

Последният се свързва с двете намотки и индуцира в тях електродвижеща сила или ЕДС. Под нейното въздействие във вторичната намотка се създава променлив ток с напрежение, различно от това в първичната.

В зависимост от броя на навивките се определя типът на трансформатора, който може да бъде повишаващ или понижаващ, и коефициентът на трансформация. За халогенните лампи винаги се използват само понижаващи устройства.

Предимствата на намотачните устройства са:

• Висока надеждност в работата.
• Простота при свързване.
• Ниска цена.

Въпреки това, тороидалните трансформатори могат да се срещнат в съвременните схеми с халогенни лампи доста рядко. Това се обяснява с факта, че поради конструктивни особености такива устройства имат доста внушителни размери и маса. Затова е трудно да се скрият при изграждане на мебелно или таванно осветление, например.

Вероятно, основният недостатък на тороидалните електромагнитни трансформатори – масивност и значителни размери. Изключително трудно е да се скрият, ако е необходима скрита инсталация.

Също така към недостатъците на устройствата от този тип може да се отнесе нагряването по време на работа и чувствителността към възможни колебания на напрежението в мрежата, което се отразява неблагоприятно на експлоатационния живот на халогенните лампи.

Освен това намотачните трансформатори могат да бръмчат при работа, което не винаги е приемливо. Поради това устройствата се използват предимно в нежилищни помещения или в производствени сгради.

Импулсно или електронно устройство

Трансформаторът се състои от магнитопровод или сърцевина и две намотки. В зависимост от формата на сърцевината и начина на разполагане на намотките върху нея се различават четири разновидности на такива устройства: прътов, тороидален, броневи и бронепрътов.

Различен може да бъде и броят на навивките на вторичната и първичната намотка. Чрез вариране на съотношението им се получават понижаващи и повишаващи устройства.

В конструкцията на импулсния трансформатор присъстват не само намотки със сърцевина, но и електронно съдържание. Благодарение на това в него могат да бъдат вградени системи за защита от прегряване, плавно включване и други.

Принципът на работа на импулсния трансформатор е малко по-различен. На първичната намотка се подават къси еднополярни импулси, поради което сърцевината постоянно е в състояние на намагнитване.

Импулсите върху първичната намотка се характеризират като краткотрайни сигнали с правоъгълна форма. Те генерират индуктивност със същите характерни преходи.

Те от своя страна създават импулси върху вторичната намотка.

Тази особеност дава на електронните трансформатори цял ред предимства:

• Леко тегло и компактност.
• Високо ниво на КПД.
• Възможност за вграждане на допълнителна защита.
• Разширен работен диапазон на напрежение.
• Отсъствие на нагряване и шум при работа.
• Възможност за коригиране на изходящото напрежение.

От недостатъците трябва да се отбележат регламентираният минимален товар и доста високата цена. Последното е свързано с определени сложности в процеса на изработка на такива устройства.

Правила за избор на понижаващо оборудване

Когато избирате трансформатор за източници на светлина от халогенен тип, трябва да вземете предвид множество фактори. Започнете с две от най-важните характеристики: изходното напрежение на устройството и неговата номинална мощност.

Първата трябва строго да съответства на стойността на работното напрежение на свързаните към устройството лампи. Втората пък определя общата мощност на източниците на светлина, с които ще работи трансформаторът.

На корпуса на трансформатора винаги има маркировка, като като я изучите, можете да получите пълна информация за устройството.

За точно определяне на необходимата номинална мощност е препоръчително да направите просто изчисление. За целта трябва да съберете мощностите на всички източници на светлина, които ще бъдат свързани към понижаващото устройство. Към получената стойност трябва да добавите 20% „резерв“, необходим за коректната работа на уреда.

Нека илюстрираме с конкретен пример. За осветление на хола се планира да се монтират три групи халогенни лампи: по седем броя във всяка. Това са точкови уреди с напрежение 12 V и мощност 30 W. Ще са необходими три трансформатора за всяка група. Нека изберем подходящ. Да започнем с изчисляването на номиналната мощност.

Нека пресметнем и ще получим, че общата мощност на групата е 210 W. Като се вземе предвид необходимият резерв, получаваме 241 W. По този начин за всяка група ще е необходим трансформатор, чието изходно напрежение е 12 V, а номиналната мощност на уреда е 240 W.

Под тези характеристики подхождат както електромагнитни, така и импулсни устройства. Ако спрете избора си на последното, трябва да обърнете особено внимание на номиналната мощност. Тя трябва да бъде представена под формата на две цифри. Първата обозначава минималната работна мощност.

Трябва да знаете, че общата мощност на лампите трябва да бъде по-голяма от тази стойност, в противен случай уредът няма да работи. И една малка забележка от специалистите, отнасяща се до избора на мощност. Те предупреждават, че мощността на трансформатора, която е посочена в техническата документация, е максимална.

Тоест, в нормално състояние той ще подава около 25-30% по-малко. Ето защо така нареченият „резерв“ на мощност е необходим. Защото ако принудите устройството да работи на границата на възможностите си, то няма да издържи дълго.

За продължителна експлоатация на халогенните осветителни тела е много важно да изберете правилно мощността на понижаващия трансформатор. При това тя трябва да има известен “резерв”, така че устройството да не работи на границата на възможностите си.

Още един важен нюанс се отнася до размерите на избрания трансформатор и мястото на неговото разполагане. Колкото по-мощен е уредът, толкова по-масивен е той. Особено това е актуално за електромагнитните агрегати. Желателно е веднага да намерите подходящо място за неговото инсталиране.

Ако осветителните тела са няколко, потребителите често предпочитат да ги разделят на групи и да монтират за всяка отделен трансформатор. Това се обяснява много просто.

Първо, при повреда на понижаващото устройство останалите осветителни групи ще работят нормално. Второ, всеки от монтираните в такива групи трансформатор ще има по-малка мощност от общия, който би трябвало да се постави за всички лампи. Следователно неговата цена ще бъде значително по-ниска.

Два начина на свързване на трансформатора

Преди свързването на понижаващия уред трябва да се изготви схема на разположението на осветителните тела, ако те са повече от две. Освен това трябва да се избере място за монтаж на трансформатора.

Последното се прави, като се вземат предвид следните правила:

• Трябва да бъде осигурен свободен достъп до устройството, което е необходимо за неговото обслужване или замяна.
• Ако трансформаторът се намира вътре в затворено пространство, обемът на последното не може да бъде по-малък от 10 l. Това е необходимо за отвеждане на топлината, която се генерира при работа на уреда.
• Разстоянието от устройството до най-близката халогенна лампа не трябва да бъде по-малко от 250 мм. Това се прави, за да се избегне нежелателно допълнително нагряване на източника на светлина.

Едва след като се определи мястото за трансформатора и за лампите, може да се пристъпи към монтажа и свързването.

Важен е правилният избор на място за инсталиране на понижаващия трансформатор. Ако той бъде монтиран в затворено пространство, обемът на последното трябва да бъде достатъчен за отвеждане на топлината, която се образува при работа на устройството.

В този случай са възможни два основни варианта, като последният може да бъде модифициран и използван за свързване не само на две групи осветителни тела, но и на три и повече.

Верига от осветителни тела с един трансформатор

Такъв вариант се счита за оптимален за четири, максимум пет източника на светлина. Ако лампите са повече, най-добре е да се разделят на групи. Халогенните лампи се свързват само паралелно. Това трябва да се вземе предвид при изготвянето на схемата. Още един важен нюанс.

Необходимо е да се разположат лампите така, че разстоянието от всяка от тях до трансформатора да бъде приблизително еднакво. Това е необходимо за коректната работа на уредите.

При наличието на различна по дължина проводка, лампите ще горят по различен начин. Тази, чийто проводник е по-къс, ще свети по-ярко. Уредът с дълъг кабел ще гори слабо.

Освен това, в последния случай в процеса на работа е възможно и нагряване на проводника, което е крайно нежелателно. Специалистите препоръчват да се изгради схемата така, че дължината на всеки от проводниците, отиващи към лампите, да не надвишава 200 мм. При това сечението на кабела трябва да бъде не по-малко от 1,5 кв. мм.

По този начин се свързва малък брой лампи. Оптимално е да се свържат не повече от пет, в противен случай ще се наложи да се инсталира трансформатор с голяма мощност.

На корпуса на трансформатора се намират клемите за изход и вход. Първичните са маркирани като N и L или Input. Това е входът, разположен от страна на 220 V. Трябва да се помни, че тук свързването се извършва чрез едноклавишен ключ.

След това нулевият и фазният проводници, излизащи от разпределителната кутия, със син и оранжев или кафяв цвят, се свързват със съответните клеми на трансформатора. Към вторичните клеми Output или изход на понижаващото устройство се свързват халогенните лампи.

За това се използват само медни проводници с еднакво сечение. Важна забележка. Ако по някакви причини клемите на трансформатора не стигат, трябва да се монтират допълнителни клемни скоби. Те могат да бъдат закупени от всеки специализиран магазин.

Две групи лампи с два трансформатора

Такова свързване е оптимално, ако осветителните тела са повече от пет. Групите могат да се състоят от еднакъв брой лампи или от различен. Това не е важно. Главното е за всяка група да бъде правилно избран трансформатор. Както и в описания по-горе вариант, трябва да се започне с изготвянето на схема.

При избора на място за разполагане на лампите важат аналогични правила. Тоест дължината на всички проводници, които отиват от трансформатора към тях, трябва да бъде приблизително еднаква.

Така се свързват две групи халогенни осветителни тела. За всяка от тях се използва свой трансформатор, но ключът е общ и за двете.

Това може да бъде доста сложно за изпълнение. Тогава ще са необходими някои корекции. Трябва да се знае, че за медни проводници с напречно сечение 1,5 кв. мм, а именно те са препоръчани за използване в този случай, оптималната дължина варира от 150 до 300 см. На такова разстояние енергията ще се предава с минимални загуби и без образуване на смущения.

Понякога такава дължина явно не е достатъчна. В този случай ще е необходимо да се избере проводник с по-голямо сечение. За разстояние от 300 до 400 см се избира кабел с напречно сечение до 2,5 кв. мм. Ако се предвижда още по-голяма дължина, което е нежелателно, трябва да се направи специално изчисление и да се определи подходящото сечение по специална таблица.

Свързването на всеки от трансформаторите и групите лампи към него се извършва аналогично на описания по-горе начин. Тоест нулевата жила от разпределителната кутия се свързва към нулевите клеми на трансформаторите.

Фазовата жила от ключа се свързва с фазовите кабели на понижаващите устройства. Теоретично по този начин могат да се свържат и повече от две групи осветителни тела, но за всяка от тях се инсталира собствен трансформатор.

Важна забележка. За всяко от понижаващите устройства се полага отделен кабел, като те се свързват изключително вътре в разпределителната кутия. Някои «майстори» предпочитат да свържат проводниците някъде под тавана, без да използват разпределителната кутия.

Това е сериозна грешка, противоречаща на ПУЕ (Правила за устройство на електроуредбите), където е написано, че до всяка изпълнена част от съединението на кабелите задължително трябва да бъде осигурен свободен достъп за преглед, обслужване и евентуален ремонт. Затова единственият правилен вариант е съединението в разпределителната кутия.

В процеса на създаване на халогенно осветление с голям брой лампи е важно правилно да се изчисли броят на осветителните групи и мястото за разполагане на трансформаторите за всяка от тях.

Специалистите подчертават, че ако се предвижда свързване на група, състояща се от голям брой лампи, е възможен вариант с поставяне на разпределителна кутия между осветителните тела и изхода на трансформатора. Това е особено актуално при недостатък на клеми на понижаващото устройство или при ограничения на неговото разположение.

При избора на такъв вариант трябва да се знае, че при еднаква мощност нисковолтовата верига пропуска по-голям ток, отколкото високоволтовата. Въз основа на това се изисква точно изчисление за определяне на сечението на проводника. Извършва се чрез изчисляване на общата сила на тока.

Да илюстрираме с пример. Седем 12 V източника на светлина с мощност 35 W трябва да бъдат свързани чрез трансформатор. Лампите се монтират през разпределителна кутия паралелно. Трябва да се разбере сечението на проводника, който ще бъде положен между разпределителя и изхода на блока.

За целта първо умножаваме броя на крушките по тяхната мощност. След това получената стойност разделяме на работното напрежение. Получаваме приблизително 29 А. Това е силата на тока, който ще преминава през нисковолтовата инсталация.

Използвайки представената в ПУЕ таблица за зависимост на сечението на инсталацията от работното напрежение, определяме подходящия размер на проводника. В нашия случай това ще бъде най-малко 4 кв. мм. Както се вижда, натоварването е доста голямо. Възможно е да има смисъл тази група лампи да се раздели още на две.

Ако при свързването на две групи халогенни лампи се постави двуклавишен превключвател, може да се получи възможност да се управлява всяка от тях поотделно

При монтажа на две групи халогенни крушки чрез трансформатор могат да се използват два типа превключватели. Ако се постави едноклавишен модел, то и двете групи могат да се включват/изключват само едновременно. Ако обаче се изисква отделно управление на групите осветителни тела, може да се постави двуклавишен превключвател.

Препоръки от специалисти-практици

Практикуващите електротехници често се сблъскват с необходимостта от монтаж на нисковолтови халогенки, когато инсталацията вече е направена и успешно се експлоатира. В такъв случай далеч не винаги е възможно да се осъществи паралелно свързване на лампите към трансформатора без коренна преработка на инсталацията.

За да се минимизират разходите, специалистите препоръчват в този случай да се свърже всяко осветително тяло с отделен трансформатор. Като правило това ще бъдат устройства с малка мощност и размери.

Ако това изглежда пилеене на пари, може да се поставят в осветителните тела вместо нисковолтови високоволтови халогенки на 220 V. Но в този случай ще трябва да се снабдят с устройство за плавен старт. Или като вариант, ако конструкцията на осветителното тяло позволява, може да се заменят халогенните лампи със светодиоди от икономична класа.

С насоките за избор на халогенки за устройство на осветителната система ще ви запознае статия, която задълбочено разглежда всички страни на въпроса.

Възможността за регулиране на интензитета на осветлението привлича мнозина. Повечето електронни трансформатори разполагат с възможност за намаляване на входното напрежение, което позволява да се регулира яркостта на халогенното осветление.

Много често се планира регулиране на интензитета на осветлението, за което в общата схема се добавя димер. Трябва да се знае, че повечето импулсни трансформатори не са проектирани за съвместна работа с димер.

Тъй като последният влияе отрицателно върху функционирането на електронния преобразувател, това в крайна сметка значително съкращава живота на свързаните халогенни лампи.

Поради тази причина оптималният вариант за съвместна работа с димер е тороидален електромагнитен трансформатор. И още една забележка.

Електротехниците настоятелно препоръчват да не се забравя обслужването на вече инсталираните понижаващи устройства. Оптимално е веднъж на шест месеца да се извършва планов преглед с проверка на работоспособността им. При установяване на проблеми устройствата се ремонтират или заменят.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Да се запознаем – трансформатори Osram:

Видео #2. Как правилно да свържете трансформатор:

Видео #3. Всичко, което трябва да знаете за трансформаторите за светлинни източници от халогенен тип:

Нисковолтовите халогенни лампи са практично решение за изграждане на вградено осветление. Те се считат за бюджетен аналог на светодиодите, като значително ги превъзхождат по качеството на излъчваната светлина.

Основната трудност при използването на нисковолтови халогенни лампи се състои в необходимостта от свързване на понижаващ трансформатор. Въпреки това, ако всичко се направи правилно, осветителните уреди ще служат дълго и без проблеми.

Имате ли опит със свързването на трансформатор за работа на маломощна халогенна крушка? Знаете ли технологични тънкости, които ще бъдат полезни за посетителите на сайта? Моля, пишете коментари, споделяйте полезна информация, публикувайте снимки в разположения по-долу блок.