Transformator za halogenske žarnice: čemu služi, princip delovanja in pravila priključitve

Halogenske žarnice lahko štejemo za izboljšano različico vsem znanih žarnic z žarilno nitko. Delujejo enako, vendar so zaradi nekaterih značilnosti halogenk bolj ekonomične, trpežne in dajejo prijetno za oko, a hkrati svetlo svetlobo.

Proizvajalci ponujajo dve različici halogenskih svetlobnih naprav: visokonapetostne in nizkonapetostne. Da bi druge delovale pravilno, je potreben transformator za halogenske žarnice. Povedali vam bomo, kako izbrati in pravilno priključiti omenjeno napravo.

Zakaj halogenka potrebuje transformator?

Halogenske žarnice uspešno tekmujejo s svetlečimi diodami. Kljub boljšim obratovalnim lastnostim slednjih pogosto zmagajo prav halogenke, kar je posledica njihove nižje cene in s tem dostopnosti, pa tudi nekaterih značilnosti svetlobnega snopa svetlečih diod, zaradi katerega se lahko oči utrudijo.

Glavni adut svetlečih diod je delo brez segrevanja, kar omogoča njihovo široko uporabo. Enako prednost imajo tudi halogenke, vendar le nizkonapetostne žarnice. Lahko jih namestimo na območjih, občutljivih na visoke temperature. Na primer v svetilih, vgrajenih v strop.

Vendar je treba razumeti, da lahko halogenske žarnice znižane napetosti delujejo le s transformatorji. Slednji so potrebni za pretvorbo omrežne napetosti na vrednost, ki je sprejemljiva za žarnico. Običajno je to 12 V.

Poleg tega transformator ščiti vir svetlobe pred napetostnimi sunki, pregrevanjem in kratkim stikom, prav tako pa lahko omogoča postopen vklop osvetlitve. Treba je priznati, da v povprečju žarnice s transformatorji delujejo veliko dlje. Čeprav je veliko odvisno od njihove kakovosti.

Halogenske žarnice nizkonapetostnega tipa ne morejo delovati z omrežno napetostjo 220 V, zato jih je treba priključiti samo prek padalnega transformatorja

Kakšni transformatorji obstajajo?

Transformatorji se imenujejo naprave elektromagnetnega ali elektronskega tipa. Nekoliko se razlikujejo po načelu delovanja in nekaterih drugih značilnostih.

Elektromagnetne različice spreminjajo parametre standardne omrežne napetosti v značilnosti, primerne za delovanje nizkonapetostnih halogenskih sijalk, elektronske naprave pa poleg navedenega opravljajo še pretvorbo toka.

Toroidna elektromagnetna naprava

Najenostavnejši toroidni transformator je sestavljen iz dveh navitij in jedra. Slednje imenujemo tudi magnetno jedro. Izdelujejo ga iz feromagnetnega materiala, običajno iz jekla. Navitji sta nameščeni na palici.

Primarno navitje je priključeno na vir energije, sekundarno pa na porabnika. Električna povezava med sekundarnim in primarnim navitjem ne obstaja.

Kljub nizki ceni in zanesljivosti pri obratovanju se toroidni elektromagnetni transformator danes redko uporablja pri priključitvi halogenskih sijalk.

Tako se moč med njima prenaša le po elektromagnetni poti. Za povečanje induktivne povezave med navitjema se uporablja magnetno jedro. Ko na sponko, povezano s prvim navitjem, priključimo izmenični tok, ta v jedru ustvarja magnetni tok izmeničnega tipa.

Slednji se sklapa z obema navitjema in v njima inducira elektromotorno silo ali EMS. Pod njenim vplivom se v sekundarnem navitju ustvarja izmenični tok z napetostjo, ki je drugačna od tiste v primarnem navitju.

Glede na število ovojev se določi vrsta transformatorja, ki je lahko napetostno poviševalni ali napetostno zniževalni, ter prestavno razmerje. Za halogenske sijalke se vedno uporabljajo samo napetostno zniževalne naprave.

Prednosti navitijskih naprav so:

• Visoka zanesljivost pri delovanju.
• Preprostost pri priključitvi.
• Nizka cena.

Kljub temu pa toroidne transformatorje v sodobnih shemah s halogenskimi sijalkami najdemo precej redko. To je zato, ker imajo takšne naprave zaradi konstrukcijskih značilnosti precej impozantne dimenzije in maso. Zato jih je težko prikriti pri urejanju pohištvene ali stropne razsvetljave, na primer.

Glavna pomanjkljivost toroidnih elektromagnetnih transformatorjev – masivnost in znatne dimenzije. Izredno težko jih je prikriti, če je potrebna skrita namestitev.

K slabostim naprav te vrste lahko prištejemo še segrevanje med delovanjem in občutljivost na možna nihanja napetosti v omrežju, kar negativno vpliva na življenjsko dobo halogenskih sijalk.

Poleg tega lahko navitijski transformatorji med delovanjem brnijo, kar ni vedno sprejemljivo. Zato se naprave večinoma uporabljajo v nestanovanjskih prostorih ali v proizvodnih stavbah.

Impulzna ali elektronska naprava

Transformator je sestavljen iz magnetnega jedra ali sredice in dveh navitij. Glede na obliko jedra in način namestitve navitij ločimo štiri vrste teh naprav: jedrni, toroidni, oklepni in oklepno-jedrni.

Različno je lahko tudi število ovojev sekundarnega in primarnega navitja. S spreminjanjem njihovega razmerja dobimo padalne in dvižne naprave.

V konstrukciji impulznega transformatorja niso prisotna le navitja z jedrom, ampak tudi elektronski del. Zahvaljujoč temu je vanj mogoče vgraditi sisteme za zaščito pred pregrevanjem, postopen vklop in druge.

Načelo delovanja impulznega transformatorja je nekoliko drugačno. Na primarno navitje se dovajajo kratki unipolarni impulzi, zaradi česar je jedro nenehno v stanju magnetenja.

Impulzi na primarnem navitju so značilni kot kratkotrajni signali pravokotne oblike. Ustvarjajo induktivnost s podobnimi značilnimi prehodi.

Ti pa ustvarjajo impulze na sekundarni tuljavi.

Ta značilnost daje elektronskim transformatorjem celo vrsto prednosti:

• Majhna teža in kompaktnost.
• Visoka raven izkoristka.
• Možnost vgradnje dodatne zaščite.
• Razširjeno delovno območje napetosti.
• Odsotnost segrevanja in hrupa med delovanjem.
• Možnost prilagajanja izhodne napetosti.

Med pomanjkljivostmi je treba omeniti predpisano minimalno obremenitev in precej visoko ceno. Slednje je povezano z določenimi zapleti v procesu izdelave takih naprav.

Pravila za izbiro padalne opreme

Pri izbiri transformatorja za halogenske svetlobne vire je treba upoštevati številne dejavnike. Začeti je treba z dvema najpomembnejšima značilnostma: izhodno napetostjo naprave in njeno nazivno močjo.

Prva mora strogo ustrezati vrednosti delovne napetosti priključenih žarnic. Druga pa določa skupno moč svetlobnih virov, s katerimi bo transformator deloval.

Na ohišju transformatorja je vedno oznaka, s preučitvijo katere lahko dobite popolne informacije o napravi.

Za natančno določitev potrebne nazivne moči je priporočljivo izvesti preprost izračun. Za to morate sešteti moči vseh svetlobnih virov, ki bodo priključeni na reducirno napravo. Dobljeni vrednosti je treba dodati 20 % »rezerve«, potrebne za pravilno delovanje naprave.

Ponazorimo s konkretnim primerom. Za osvetlitev dnevne sobe je načrtovana namestitev treh skupin halogenskih svetilk: po sedem kosov v vsaki. To so točkovne naprave z napetostjo 12 V in močjo 30 W. Potrebovali bomo tri transformatorje za vsako skupino. Izberimo ustreznega. Začnimo z izračunom nazivne moči.

Izračunamo in ugotovimo, da je skupna moč skupine 210 W. Ob upoštevanju zahtevane rezerve dobimo 241 W. Tako bo za vsako skupino potreben transformator, katerega izhodna napetost je 12 V, nazivna moč naprave pa 240 W.

Tem značilnostim ustrezajo tako elektromagnetne kot impulzne naprave. Če se odločimo za slednje, je treba posebno pozornost posvetiti nazivni moči. Ta mora biti podana v obliki dveh številk. Prva označuje minimalno delovno moč.

Vedeti je treba, da mora biti skupna moč svetilk večja od te vrednosti, sicer naprava ne bo delovala. In majhna opomba strokovnjakov glede izbire moči. Opozarjajo, da je moč transformatorja, navedena v tehnični dokumentaciji, največja.

To pomeni, da bo v normalnem stanju oddajal približno 25-30 % manj. Zato je potrebna tako imenovana »rezerva« moči. Kajti če napravo prisilimo, da deluje na robu svojih zmogljivosti, ne bo dolgo zdržala.

Za dolgotrajno uporabo halogenskih svetilk je zelo pomembno pravilno izbrati moč padajočega transformatorja. Pri tem mora imeti nekaj “rezerve”, da naprava ne deluje na robu svojih zmogljivosti.

Še en pomemben odtenek zadeva velikost izbranega transformatorja in mesto njegove namestitve. Čim močnejša je naprava, tem večja je. To je še posebej pomembno za elektromagnetne enote. Priporočljivo je takoj najti primerno mesto za njegovo namestitev.

Če je svetilk več, uporabniki raje razdelijo v skupine in za vsako namestijo ločen transformator. To je zelo preprosto razložiti.

Prvič, če padajoča naprava odpove, bodo ostale osvetljevalne skupine normalno delovale. Drugič, vsak transformator, nameščen v takih skupinah, bo imel manjšo moč kot skupni, ki bi ga bilo treba namestiti za vse svetilke. Posledično bo njegova cena občutno nižja.

Dve možnosti priklopa transformatorja

Pred priključitvijo padajoče naprave je treba izdelati shemo razporeditve svetilk, če jih je več kot dve. Poleg tega je treba izbrati mesto namestitve transformatorja.

Slednje se naredi ob upoštevanju naslednjih pravil:

• Zagotovljen mora biti prost dostop do naprave, kar je potrebno za njeno vzdrževanje ali zamenjavo.
• Če bo transformator nameščen v zaprtem prostoru, njegova prostornina ne sme biti manjša od 10 l. To je potrebno za odvajanje toplote, ki nastaja med delovanjem naprave.
• Razdalja od naprave do najbližje halogenske svetilke ne sme biti manjša od 250 mm. To se naredi, da bi se izognili neželenemu dodatnemu segrevanju svetlobnega vira.

Šele ko je določeno mesto za transformator in za svetilke, lahko začnete z montažo in priključitvijo.

Pomembna je pravilna izbira mesta za namestitev padajočega transformatorja. Če bo nameščen v zaprtem prostoru, mora biti prostornina slednjega zadostna za odvajanje toplote, ki nastaja med delovanjem naprave.

V tem primeru sta možni dve osnovni možnosti, pri čemer je slednjo mogoče prilagoditi in uporabiti za priključitev ne le dveh skupin svetilk, ampak tudi treh ali več.

Veriga svetil z enim transformatorjem

Takšna možnost velja za optimalno za štiri, največ pet svetlobnih virov. Če je svetilk več, jih je najbolje razdeliti v skupine. Halogenske svetilke se priključijo samo vzporedno. To je treba upoštevati pri sestavljanju sheme. Še en pomemben odtenek.

Svetilke je treba namestiti tako, da je razdalja od vsake do transformatorja približno enaka. To je potrebno za pravilno delovanje naprav.

Če so napeljave različnih dolžin, bodo svetilke gorele neenakomerno. Tista s krajšim kablom bo svetila svetleje. Naprava z dolgim kablom bo gorela medlo.

Poleg tega je v slednjem primeru med delovanjem možno tudi segrevanje kabla, kar je zelo nezaželeno. Strokovnjaki priporočajo, da shemo sestavite tako, da dolžina vsakega kabla, ki vodi do svetilk, ne presega 200 mm. Pri tem mora biti presek kabla najmanj 1,5 kvadratnega mm.

Na ta način se priključi manjše število svetilk. Optimalno je povezati največ pet, sicer bo treba namestiti transformator velike moči.

Na ohišju transformatorja so priključki za izhod in vhod. Primarni so označeni kot N in L ali Input. To je vhod, ki se nahaja na strani 220 V. Ne pozabite, da se priključek izvede prek enostavnega stikala.

Nato se ničelni in fazni vodnik, ki odhajata iz razdelilne omarice, modre in oranžne ali rjave barve, povežeta z ustreznimi sponkami transformatorja. Na sekundarne sponke Output ali izhod padajoče naprave se priključijo halogenske svetilke.

Za to se uporabljajo le bakreni vodniki z enakim presekom. Pomembna opomba. Če iz kakršnega koli razloga primanjkuje sponk na transformatorju, je treba namestiti dodatne sponke. Te lahko kupite v kateri koli specializirani trgovini.

Dve skupini žarnic z dvema transformatorjema

Takšna povezava je optimalna, če je svetilk več kot pet. Skupine so lahko sestavljene iz enakega števila žarnic ali različnega. To ni pomembno. Bistveno je, da je za vsako skupino pravilno izbran transformator. Kot v zgoraj opisanem primeru morate začeti z izdelavo sheme.

Pri izbiri mesta namestitve svetilk veljajo enaka pravila. To pomeni, da mora biti dolžina vseh kablov, ki vodijo od transformatorja do svetilk, približno enaka.

Tako se priključita dve skupini halogenskih svetilk. Vsaka uporablja svoj transformator, vendar je stikalo skupno za obe.

To je lahko precej težko. Potem boste morali narediti nekaj prilagoditev. Vedeti morate, da je za bakrene žice s prerezom 1,5 kvadratnih mm, ki jih v tem primeru priporočajo, optimalna dolžina med 150 in 300 cm. Na to razdaljo se bo energija prenašala z minimalnimi izgubami in brez motenj.

Včasih ta dolžina očitno ni dovolj. V tem primeru boste morali izbrati kabel večjega prereza. Za razdaljo od 300 do 400 cm izberite kabel s presekom do 2,5 kvadratnih mm. Če je predvidena še večja dolžina, kar ni zaželeno, morate opraviti poseben izračun in določiti ustrezen presek s pomočjo posebne tabele.

Priključitev vsakega transformatorja in skupin svetilk nanj poteka podobno kot zgoraj opisani način. To pomeni, da se ničelni vodnik iz razdelilne omarice poveže z ničelnimi sponkami transformatorjev.

Fazni vodnik s stikala se poveže s faznimi kabli naprav za zniževanje napetosti. Teoretično lahko na ta način priključite tudi več kot dve skupini svetilk, vendar mora imeti vsaka svoj transformator.

Pomembna opomba. Za vsako napravo za zniževanje napetosti se položi ločen kabel, pri čemer se povežejo izključno znotraj razdelilne omarice. Nekateri 'mojstri' raje povežejo žice nekje pod stropom, ne da bi uporabili razdelilno omarico.

To je resna napaka, ki je v nasprotju s PUE, kjer piše, da mora biti do vsakega izvedenega mesta povezave kablov zagotovljen prost dostop za pregled, vzdrževanje in morebitna popravila. Zato je edina pravilna možnost povezava v razdelilni omarici.

Pri ustvarjanju halogenske podsvetljave z velikim številom svetilk je pomembno pravilno izračunati število svetlobnih skupin in mesto namestitve transformatorja za vsako od njih.

Strokovnjaki poudarjajo, da če se predvideva priključitev skupine, ki jo sestavlja veliko število svetilk, je možna namestitev razdelilne omarice med svetilke in izhod transformatorja. To je še posebej pomembno pri pomanjkanju sponk na napravi za zniževanje napetosti ali pri omejitvah njene namestitve.

Pri izbiri takšne možnosti je treba vedeti, da pri enaki moči nizkonapetostno vezje prepušča večji tok kot visokonapetostno. Na podlagi tega je potreben natančen izračun za določitev preseka žice. Ta se opravi z izračunom skupne jakosti toka.

Ponazorimo s primerom. Sedem 12 V svetlobnih virov z močjo 35 W mora biti priključenih prek transformatorja. Svetilke se montirajo prek razdelilne omarice vzporedno. Potrebno je izvedeti presek žice, ki bo položen med razdelilnikom in izhodom bloka.

Za to najprej pomnožimo število žarnic z njihovo močjo. Nato dobljeno vrednost delimo z delovno napetostjo. Dobimo približno 29 A. To je jakost toka, ki bo tekel skozi nizkonapetostno napeljavo.

Z uporabo tabele iz PUE, ki prikazuje odvisnost preseka napeljave od delovne napetosti, določimo ustrezno velikost žice. V našem primeru bo to vsaj 4 mm². Kot je razvidno, je obremenitev precej velika. Morda bi bilo smiselno to skupino svetilk razdeliti še na dve.

Če pri priključitvi dveh skupin halogenskih svetilk namestimo dvostransko stikalo, lahko pridobimo možnost upravljanja vsake posebej.

Pri montaži dveh skupin halogenskih žarnic prek transformatorja lahko uporabimo dve vrsti stikal. Če namestimo enostranski model, se lahko obe skupini vklapljata/izklapljata samo hkrati. Če pa je potrebno ločeno upravljanje skupin svetlobnih teles, lahko namestimo dvostransko stikalo.

Priporočila praktikov

Praktični električarji se pogosto srečujejo s potrebo po montaži nizkonapetostnih halogenskih svetilk, ko je napeljava že položena in uspešno deluje. V takšnem primeru je velikokrat nemogoče izvesti vzporedno priključitev svetilk na transformator brez korenitega predelovanja napeljave.

Da bi zmanjšali stroške, strokovnjaki v tem primeru priporočajo, da vsako svetilko povežemo z lastnim transformatorjem. Praviloma bodo to naprave majhne moči in velikosti.

Če se to zdi zapravljivost, lahko v svetilke namestimo namesto nizkonapetostnih visokonapetostne halogenske žarnice na 220 V. Vendar jih bo v tem primeru treba opremiti z napravo za mehak zagon. Ali pa kot možnost, če to omogoča konstrukcija svetilke, lahko zamenjamo halogenske žarnice z varčnimi LED diodami.

S smernicami izbire halogenskih svetilk za ureditev sistema razsvetljave seznani članek, ki podrobno obravnava vse vidike vprašanja.

Možnost regulacije jakosti osvetlitve privablja mnoge. Večina elektronskih transformatorjev je opremljena z možnostjo znižanja vhodne napetosti, kar omogoča regulacijo svetilnosti halogenske osvetlitve.

Zelo pogosto se načrtuje regulacija jakosti osvetlitve, za kar se v splošno shemo doda dimmer. Vedeti je treba, da večina impulznih transformatorjev ni zasnovana za skupno delo z dimmerjem.

Ker slednji negativno vpliva na delovanje elektronskega pretvornika, to na koncu občutno skrajša življenjsko dobo priključenih halogenskih žarnic.

Zato je optimalna možnost za delo v paru z dimmerjem toroidni elektromagnetni transformator. In še ena pripomba.

Električarji vztrajno priporočajo, da ne pozabite na vzdrževanje že nameščenih padalnih naprav. Optimalno je enkrat na šest mesecev izvesti njihov načrtovani pregled s preverjanjem delovanja. Ob odkritju težav se naprave popravijo ali zamenjajo.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Spoznajmo se – transformatorji Osram:

Video #2. Kako pravilno priključiti transformator:

Video #3. Vse, kar morate vedeti o transformatorjih za svetlobne vire halogenskega tipa:

Nizkonapetostne halogenske žarnice so praktična rešitev za ureditev vgrajene osvetlitve. Veljajo za cenovno ugoden analog LED, saj jih močno presegajo v kakovosti oddane svetlobe.

Glavna težava uporabe nizkonapetostnih halogenk je v potrebi po priključitvi padalnega transformatorja. Vendar, če vse naredite pravilno, bodo svetlobne naprave služile dolgo in brez težav.

Imate izkušnje s priključitvijo transformatorja za delovanje nizkomočne halogenske žarnice? Poznate tehnološke podrobnosti, ki bodo koristile obiskovalcem spletne strani? Pišite, prosimo, komentarje, delite koristne informacije, objavite fotografije v spodnjem bloku.