Трансформатор за халогенни крушки: защо ни е необходим, как работи и как да го свържем

Видео по темата

Както знаете, паралелното свързване на лампи се използва навсякъде в дома. Въпреки това може да се използва и последователна верига, която да бъде полезна.

Нека разгледаме нюансите на двете схеми, грешките, които можете да допуснете, когато ги сглобявате, и примери за това как да го направите на практика у дома.

Нека започнем с най-простото приложение - две последователно свързани електрически крушки.

• Две крушки, завинтени в гнезда

• Два захранващи кабела, излизащи от гнездата

Какво е необходимо, за да ги свържете последователно? Тук няма нищо сложно. Просто вземете двата края на проводника от всяка крушка и ги усучете заедно.

Трябва да подадете 220 волта (фаза и нула) към двата останали края.

Как би работила такава верига? Когато фазата се приложи към проводника, тя преминава през нажежаемата жичка на едната крушка, през усукването към втората крушка. И тогава се среща с нулата.

Защо тази проста връзка почти никога не се използва в апартаменти или къщи? Причината за това е, че тогава лампите ще горят с по-малко от половината светлина.

Тогава напрежението ще се разпредели равномерно върху тях. Например, ако това са обикновени 100-ватови крушки с работно напрежение 220 V, всяка от тях ще има плюс или минус 110 V.

Следователно те ще светят с по-малко от половината от първоначалната си мощност.

Грубо казано, ако свържете паралелно две лампи от по 100 W, ще получите осветително тяло с мощност 200 W. Но ако свържете същата верига последователно, общата мощност на осветителното тяло ще бъде много по-малка от мощността на само една крушка.

От формулата получаваме, че две лампи светят с мощност, равна на общата: P=I*U=69,6W

Ако те са различни, например единият е 60 W, а другият - 40 W, напрежението ще се разпредели по различен начин.

Какво ни дава това в практически смисъл при прилагането на тези схеми?

Една крушка ще гори по-добре и по-ярко, ако има по-високо съпротивление на нажежаемата жичка.

Вземете например крушки с коренно различна мощност - 25 W и 200 W, и ги свържете последователно.

Кой от тях ще свети почти с пълна сила? Този с P=25W.

Как да си направим трансформатор за лампа и електрическа схема

Днес се продават различни трансформатори, така че има определени правила за избор на правилната мощност. Не трябва да вземате твърде мощен трансформатор. Той ще работи почти без натоварване. Ако трансформаторът не е достатъчно мощен, той ще прегрее и ще причини допълнителни повреди.

Можете сами да изчислите мощността на трансформатора. Задачата е по-скоро математическа и може да бъде изпълнена от всеки начинаещ електротехник. Например искате да инсталирате 8 прожектора с напрежение 12 V и мощност 20 W. Общата мощност е 160 вата. Вземете още около 10 % и купете 200-ватова мощност.

Схема 1 изглежда по следния начин: на линията 220 има един бутонен превключвател, като оранжевият и синият проводник са свързани към входа на трансформатора (първични клеми).

При 12-волтовата линия всички лампи са свързани към трансформатора (на вторичните клеми). Свързващите медни проводници трябва винаги да са с едно и също сечение, в противен случай яркостта на крушките ще бъде различна.

Друго условие: проводникът, свързващ трансформатора с халогенните крушки, трябва да е дълъг поне 1,5 м, за предпочитане 3. Ако е твърде къса, тя ще започне да се нагрява и яркостта на крушките ще намалее.

Диаграма № 2 е за свързване на халогенни осветители. Тук можете да постъпите по различен начин. Разделете например шест осветителни тела на две части. Монтирайте понижаващ трансформатор за всеки от тях. Причината за този избор е, че при повреда на едно от захранващите устройства другата част от осветителите ще продължи да работи. Мощността на една група е 105 вата. С малък запас от сигурност това означава, че са необходими два 150-ватови трансформатора.

Съвет! Захранвайте всеки понижаващ трансформатор със собствени проводници и ги свържете в разклонителна кутия. Оставете точките на свързване свободно достъпни.

Правила за избор на понижаващо оборудване

При избора на трансформатор за халогенни халогенни източници на светлина, има много фактори, които трябва да се вземат предвид. Има две важни характеристики, с които трябва да се започне: изходното напрежение на устройството и неговата номинална мощност. Първото трябва да е строго свързано с работното напрежение на лампите, свързани към устройството. Вторият определя общата мощност на светлинните източници, които трансформаторът ще използва.

Трансформаторът винаги е етикетиран върху корпуса, за да се предостави пълна информация за устройството.

За да се определи точно необходимата мощност, е препоръчително да се направи просто изчисление. За целта съберете мощностите на всички светлинни източници, които ще бъдат свързани към понижаващото устройство. Към тази цифра добавете 20% от "резерва", необходим за правилната работа на устройството.

Това се илюстрира с пример. Във всекидневната трябва да се монтират три групи халогенни лампи, всяка от които по седем броя. Те са 12-волтови прожектори с мощност 30 вата. За всяка група са необходими по три трансформатора. Нека изберем правилния. Нека започнем с изчисляване на номиналната мощност.

Нека изчислим и получим, че общата мощност на групата е 210 W. Като вземем предвид необходимия резерв, получаваме 241 вата. Затова всяка група се нуждае от трансформатор с изходно напрежение 12 V и номинална мощност 240 W.

За тези характеристики са подходящи както електромагнитни, така и импулсни устройства.

При избора на последните трябва да се обърне специално внимание на номиналната мощност. Това трябва да бъде представено с две цифри

Първата показва минималната работна мощност. Трябва да знаете, че общата мощност на лампите трябва да е по-голяма от тази стойност, в противен случай устройството няма да работи.

И една кратка бележка от експертите относно избора на мощност. Те ви предупреждават, че мощността на трансформатора, която е посочена в техническата документация, е максимална. Това означава, че в нормално състояние той ще осигури около 25-30% по-малко. Ето защо е необходимо да има така нареченият "резерв" от енергия. Защото ако принудите устройството да работи с максималния си капацитет, то няма да издържи дълго.

За халогенните осветители е важно да се избере правилната мощност на понижаващия трансформатор, за да се осигури дълъг експлоатационен живот. Трансформаторът трябва да има определен резерв, за да се гарантира, че той не работи с пълния си капацитет. Друг важен детайл се отнася до размера на избрания трансформатор и мястото, където трябва да бъде разположен.

Колкото по-мощно е устройството, толкова по-масивно е то. Това е особено характерно за електромагнитните устройства. Препоръчително е веднага да намерите подходящо място за него. Ако има няколко осветителни тела, потребителите често предпочитат да ги разделят на групи и да инсталират отделен трансформатор за всяка от тях.

Друг важен аспект е размерът на избрания трансформатор и неговото местоположение. Колкото по-мощно е устройството, толкова по-масивно е то. Това е особено характерно за електромагнитните устройства. Препоръчително е още от самото начало да се намери подходящо място. Ако има повече от едно осветително тяло, потребителите често предпочитат да ги разделят на групи и да инсталират отделен трансформатор за всяка от тях.

Причината за това е много проста. На първо място, ако устройството за понижаване на напрежението откаже, останалите групи осветление ще работят нормално. На второ място, всеки трансформатор, инсталиран в такива групи, ще има по-малък капацитет от общия трансформатор, който би трябвало да бъде захранен за всички лампи. Следователно разходите за него ще бъдат значително по-ниски.

Какви трансформатори има

Трансформаторите са устройства от електромагнитен или електронен тип. Те се различават донякъде по принципа на действие и някои други характеристики. Електромагнитните варианти променят параметрите на стандартното мрежово напрежение в характеристики, подходящи за работа с халогени, докато електронните устройства освен тази работа преобразуват и тока.

Тороидално електромагнитно устройство

Най-простият тороидален трансформатор се състои от две намотки и сърцевина. Последното се нарича още магнитно ядро. Той е изработен от феромагнитен материал, обикновено стомана. Намотките се поставят върху сърцевината. Първичният е свързан към източника на захранване, а вторичният - съответно към консуматора. Няма електрическа връзка между вторичната и първичната намотка.

Въпреки ниската си цена и експлоатационна надеждност, днес тороидалните електромагнитни трансформатори рядко се използват за свързване на халогенни лампи.

Следователно енергията между тях се предава само по електромагнитен път. Използва се магнитна жица, за да се увеличи индуктивната връзка между намотките. Когато към клемата, свързана с първата намотка, се подаде променлив ток, той формира променлив магнитен поток в сърцевината. Последната се свързва с двете намотки и предизвиква в тях електродвижеща сила или ЕМП.

Той произвежда променлив ток във вторичната намотка с напрежение, различно от това в първичната намотка. В зависимост от броя на намотките се определят видът на трансформатора, който може да бъде повишаващ или понижаващ, и коефициентът на трансформация. За халогенни лампи винаги се използват само понижаващи устройства.

Счита се, че предимствата на устройствата за навиване са следните

• Висока експлоатационна надеждност.
• Лесно свързване.
• Ниски разходи.

Тороидалните трансформатори обаче могат да се намерят и в съвременните халогенни вериги на халогенни лампи са сравнително редки. Това се дължи на факта, че поради конструктивните си особености тези устройства имат доста внушителни размери и тегло. Затова е трудно да ги прикриете, когато монтирате мебели или таванни лампи например.

Може би основният недостатък на тороидалните електромагнитни трансформатори е тяхната масивност и значителни размери. Те са изключително трудни за прикриване, ако е необходим скрит монтаж.

Други недостатъци на този тип устройства са нагряването по време на работа и чувствителността към възможни промени в мрежовото напрежение, което се отразява негативно на експлоатационния живот на халогените. Освен това намотките на трансформаторите могат да бръмчат по време на работа, което не винаги е приемливо. Затова устройствата се използват предимно в нежилищни помещения или промишлени сгради.

Импулс или електронно устройство

Трансформаторът се състои от магнитна сърцевина или сърцевини и две намотки. В зависимост от формата на сърцевината и начина, по който са разположени намотките върху нея, има четири вида трансформатори: прътови, тороидални, бронирани и бронирани струни. Броят на вторичните и първичните намотки също може да варира. Чрез промяна на съотношенията им се получават понижаващи и повишаващи устройства.

Импулсният трансформатор е оборудван не само с намотка, но и с електронни компоненти. Това дава възможност за интегриране на защита от прегряване, защита от плавен старт и други.

Принципът на работа на импулсния трансформатор е малко по-различен. Първичната намотка се захранва с кратки униполярни импулси, така че сърцевината да бъде постоянно намагнитизирана. Импулсите на първичната намотка се характеризират с кратковременни правоъгълни сигнали. Те генерират индуктивност със същите характерни понижения.

Те от своя страна създават импулси върху вторичната намотка. Тази характеристика дава на електронните трансформатори редица предимства:

• Ниско тегло и компактен размер.
• Високо ниво на ефективност.
• Възможност за вграждане на допълнителна защита.
• Разширен диапазон на работното напрежение.
• Без топлина или шум по време на работа.
• Възможност за регулиране на изходното напрежение.

Недостатъците са регулираното минимално натоварване и доста високата цена. Последното се дължи на някои сложности в производствения процес на такива устройства.

Шофьор

Използването на драйвера вместо трансформаторния блок поради особеностите на светодиода, като неразделен елемент от съвременното осветително оборудване. Работата е там, че всеки светодиод е нелинеен товар, чиито електрически параметри се променят в зависимост от условията на работа.

Фигура 3. Волт-амперната характеристика на светодиода

Както можете да видите, дори при малки колебания в напрежението ще има значителна промяна в интензитета на тока. Тези колебания са особено забележими при мощните светодиоди. При работа се наблюдава и температурна зависимост, така че спадът на напрежение намалява, а токът се увеличава със загряването на елемента. Това оказва много неблагоприятно въздействие върху работата на светодиода и води до по-бързата му повреда. Той не може да се свързва директно от мрежовия токоизправител, за което се използват драйверите.

Характерно за драйвера за светодиоди е, че той извежда един и същ ток от изходния филтър, независимо от големината на входното напрежение. В структурно отношение модерните LED драйвери могат да бъдат направени с транзистори или на базата на чип. Вторият вариант става все по-популярен поради по-добрите характеристики на водача и по-простия контрол на работните параметри.

По-долу е показан пример за схема на драйвер:

Фигура 4. Пример за схема на драйвера

Тук на входа на мрежовия токоизправител VDS1 се подава променлива стойност, след което изправеното напрежение се подава към драйвера през изглаждащия кондензатор C1 и полуширочините R1 до R2 към чипа BP9022. Последният генерира поредица от ШИМ импулси и ги предава чрез трансформатор към изходния изправител D2 и изходния филтър R3 - C3, използвани за стабилизиране на изходните параметри. Благодарение на въвеждането на допълнителни резистори в захранващата верига на чипа този драйвер може да регулира стойността на изходната мощност и да контролира интензивността на светлинния поток.

Конструкция и принцип на действие

Електронните и електромагнитните модели на трансформатори се различават както по своята конструкция, така и по принципа на действие, поради което трябва да се разглеждат отделно:

Електромагнитен трансформатор.

Както беше посочено по-горе, основата на тази конструкция е тороидална сърцевина, изработена от електрическа стомана, върху която са навити първичната и вторичната намотка. Между намотките няма електрически контакт, а връзката между тях се осъществява посредством електромагнитно поле, чийто ефект се дължи на явлението електромагнитна индукция. Схема на понижаващ електромагнитен трансформатор е показана на фигурата по-долу, където:

• първичната намотка е свързана към захранваща мрежа с напрежение 220 V (U1 на схемата) и в нея протича електрически ток "i1";
• Когато към първичната намотка се подаде напрежение, в сърцевината се създава електродвижеща сила (ЕДН);
• ЕМП създава потенциална разлика във вторичната намотка (U2 на схемата) и като следствие - наличие на електрически ток "i2" със свързан товар (Zn на схемата).

Електронна и принципна схема на тороидален трансформатор

Напрежението на вторичната намотка се създава чрез навиване на определен брой навивки на проводника около сърцевината на устройството.

Трансформаторът е електронен.

Тези модели са оборудвани с електронни компоненти, които се използват за преобразуване на напрежението. На схемата по-долу мрежовото напрежение се подава към ВХОДА и след това се преобразува с помощта на диоден мост в постоянен ток, с който работят електронните компоненти на уреда.

Управляващият трансформатор е навит на феритен пръстен (намотки I, II и III) и именно тази намотка управлява работата на транзисторите и осигурява връзката с изходния трансформатор, който подава трансформираното напрежение на изхода на устройството (OUTPUT). Освен това във веригата има кондензатори, които осигуряват необходимата форма на изходното напрежение.

Електронен трансформатор 220 към 12 волта схема

Тази схема на електронен трансформатор може да се използва за свързване на халогенни лампи и други светлинни източници, работещи с напрежение 12 V.

Полезни съвети

При свързването на халогенни лампи трябва да спазвате някои полезни съвети:

• Често осветителните тела се произвеждат с нестандартни маркировки на проводниците. Това се взема предвид при свързването на фазата и неутралата. Неправилното свързване ще доведе до проблеми.
• Специални LED лампи трябва да се използват и при инсталиране на осветителни тела чрез димер.
• Окабеляването трябва да е заземено.
• Изходният проводник не трябва да е по-дълъг от 2 метра, в противен случай ще се загуби ток и лампите ще светят много по-слабо.
• Трансформаторът не трябва да се прегрява, затова трябва да се поставя на не повече от 20 см от самия светлинен модул.

• Ако трансформаторът е поставен в малка кухина, натоварването трябва да се намали до 75 %.
• Монтажът на прожекторите се извършва след пълното завършване на повърхностите.
• Монтажът на халогенните прожектори може да се извърши самостоятелно, като се спазват правилата за монтаж.
• Ако осветителното тяло е квадратно, първо изрежете кръг с корона и след това подрежете ъглите (при пластмасови, окачени тавани от гипсокартон).
• При инсталиране в банята трябва да се използва 12 V трансформатор. Това напрежение няма да навреди на хората.

Моля, вижте видеото с инструкции:

Електрическа схема за понижаващ трансформатор

Как да свържете трансформатор 220 към 12 волта, много хора се интересуват от това. Лесно е да се направи. Маркировките в точките на свързване показват процедурата. Клемите на панела за свързване са обозначени с латински букви. Клемите, към които е свързан нулевият проводник, са обозначени като N или 0. Фазата на захранване е обозначена като L или 220. Изходните клеми са обозначени с 12 или 110. Остава да се избегне смесването на клемите и да се отговори на въпроса как да се свърже понижаващ трансформатор 220 с практически действия.

Фабрично маркираните клеми осигуряват безопасно свързване от лице, което не е запознато с подобни операции. Внесените трансформатори подлежат на национално сертифициране и не са опасни при експлоатация. 12-волтовият продукт се свързва на принципа, описан по-горе.

Вече е ясно как се свързва фабрично произведен понижаващ трансформатор. По-трудно е да се вземе решение за домашно устройство. Трудностите възникват, когато забравите да маркирате клемите при инсталирането на устройството.

За да направите връзката без грешки, е важно да се научите да определяте визуално дебелината на проводниците. Първичната намотка е изработена от проводник с по-малко сечение от крайната намотка.

Електрическата схема е проста.

Необходимо е да се научи правилото, че е възможно да се получи нарастващо електрическо напрежение, като устройството се свърже в обратен ред (огледален вариант).

Принципът на понижаващия трансформатор е лесен за разбиране. Емпирично и теоретично е установено, че свързването на електронните нива в двете намотки трябва да се оценява като разликата между магнитния поток, който създава контакт с двете намотки, и електронния поток, който възниква в намотката с по-малък брой навивки. При свързване на крайната намотка се установява, че във веригата се появява ток. С други думи, произвежда се електроенергия.

Именно тук се случва електротехническият сблъсък. Изчислено е, че енергията, подадена от генератора към първичната намотка, е равна на енергията, насочена към създадената верига. Това се случва, когато между намотките няма метален, галваничен контакт. Енергията се пренася чрез създаване на мощен магнитен поток, който има променливи характеристики.

В електротехниката има термин "разсейване". Магнитният поток губи мощност по пътя си. А това не е добре. Това е преодоляно чрез конструктивна особеност на трансформаторите. Проектираните конструкции на металните магнитни пътища не позволяват разсейване на магнитния поток през веригата. В резултат на това магнитните потоци на първата намотка са равни или почти равни на тези на втората намотка.

Как работят

Всички светлинни елементи с нажежаема жичка са структурно еднакви и се състоят от основа, тяло с нажежаема жичка и стъклена крушка. Но халогенните лампи се различават по съдържанието на йод или бром.

Тяхната функция е следната. Атомите на волфрама в нажежаемата жичка се освобождават и реагират с халогените йод или бром (това предотвратява утаяването им в крушката), създавайки поток от светлина. Зареждането с газ значително удължава живота на източника.

След това процесът е обратен - високата температура кара новите съединения да се разпаднат на съставните си части. Волфрамът се освобождава върху или близо до повърхността на тялото на нишката.

Този принцип прави светлинния поток по-интензивен и удължава живота на халогенната лампа (12-волтова или по-мощна - няма значение, твърдението важи за всички видове).

Предназначение на баласта

Задължителни електрически характеристики на осветително тяло за дневна светлина

1. Консумация на ток.
2. Начално напрежение.
3. Честота на тока.
4. Коефициент на амплитуда на тока.
5. Ниво на яркост.

Дроселът осигурява високо първоначално напрежение, за да започне разрядът на нажежаемата жичка, и след това бързо ограничава тока, за да поддържа безопасно правилното ниво на напрежение.

Основните функции на баластния трансформатор са разгледани по-долу.

Безопасност

Баластът регулира променливотоковото захранване на електродите. Когато променливият ток преминава през дросела, напрежението се увеличава. В същото време токът е ограничен, като по този начин се предотвратяват къси съединения, които разрушават луминесцентното осветително тяло.

Нагряване на катодите

За да се задейства осветителното тяло, е необходим взрив на високо напрежение: тогава се отваря пролуката между електродите и дъгата се запалва. Колкото по-студена е лампата, толкова по-високо е необходимото напрежение. Напрежението "прокарва" тока през аргона. Но газът има съпротивление, което е толкова по-голямо, колкото по-студен е газът. Затова е необходимо да се създаде по-високо напрежение при възможно най-ниска температура.

Това изисква прилагането на една от двете вериги:

• С пусков превключвател (стартер), съдържащ малка 1 ватова неонова или аргонова лампа. Това нагрява биметалната лента в стартера и улеснява инициирането на газовия разряд;
• волфрамови електроди, през които се пропуска ток. Това нагрява електродите и йонизира газа в тръбата.

Осигуряване на високо ниво на напрежение

Когато веригата се прекъсне, магнитното поле се прекъсва, импулс с високо напрежение се изпраща през осветителното тяло и се предизвиква разряд. Използват се следните схеми за високо напрежение:

1. Предварително загряване. В този случай електродите се нагряват преди началото на разряда. Стартерният превключвател се затваря, което позволява протичането на ток през всеки електрод. Стартерният ключ бързо се охлажда, отваря ключа и пуска захранващото напрежение към дъговата тръба, което води до разряд. По време на работа към електродите не се подава спомагателно захранване.
2. Бърз старт. Електродите се нагряват непрекъснато, така че баластният трансформатор включва две специални вторични намотки, които поддържат ниско напрежение на електродите.
3. Моментно стартиране. Електродите не се нагряват преди стартиране. При устройствата за мигновен пуск трансформаторът осигурява сравнително високо пусково напрежение. В резултат на това разрядът лесно се възбужда между "студени" електроди.

Ограничаване на електрическия ток

Това е необходимо, ако натоварването (напр. дъгов разряд) е съпроводено с падане на напрежението върху клемите при увеличаване на тока.

Стабилизиране на процеса

За луминесцентните осветители има две изисквания:

• За да се задейства източникът на светлина, е необходимо високо напрежение, което да създаде дъга в живачните пари;
• Веднага щом лампата се задейства, газът оказва намаляващо съпротивление.

Тези изисквания варират в зависимост от мощността на източника.