Trasformatore per lampade alogene: perché è necessario, principio di funzionamento e regole di connessione
Le lampade alogene possono essere considerate una versione migliorata delle solite lampade a incandescenza.Funzionano allo stesso modo, ma grazie ad alcune caratteristiche delle alogene sono più economiche, durevoli e producono una luce piacevole alla vista, ma allo stesso tempo brillante.
I produttori offrono due opzioni per i dispositivi di illuminazione alogene: ad alta e bassa tensione. Per il corretto funzionamento di quest'ultima è necessario un trasformatore per lampade alogene. Ti diremo come selezionare e connettere correttamente il dispositivo specificato.
Il contenuto dell'articolo:
Perché una lampada alogena ha bisogno di un trasformatore?
Le lampade alogene competono con successo con i LED. Nonostante le migliori caratteristiche prestazionali di questi ultimi, spesso sono gli alogeni a vincere, il che si spiega con il loro costo inferiore e, di conseguenza, con la disponibilità, nonché con alcune caratteristiche del fascio luminoso dei LED, che possono affaticare gli occhi.
La principale “carta vincente” dei LED è il funzionamento senza riscaldamento, che ne consente un ampio utilizzo. Le lampade alogene hanno lo stesso vantaggio, ma solo per le lampade a bassa tensione. Possono essere installati in aree sensibili alle alte temperature. Ad esempio, nelle lampade integrate nel soffitto.
Ma devi capire che le lampade alogene a bassa tensione possono funzionare solo con trasformatori. Questi ultimi sono necessari per convertire la tensione di rete ad un valore accettabile per la lampada. Di solito è 12 V.
Inoltre, il trasformatore protegge la sorgente luminosa da sbalzi di tensione, surriscaldamento e cortocircuiti e può anche fornire la possibilità di accendere senza problemi l'illuminazione. Bisogna ammettere che, in media, le lampade con trasformatore durano molto più a lungo. Anche se molto dipende dalla loro qualità.
Che tipi di trasformatori esistono?
I trasformatori sono dispositivi di tipo elettromagnetico o elettronico. Differiscono in qualche modo nel principio di funzionamento e in alcune altre caratteristiche.
Le opzioni elettromagnetiche modificano i parametri della tensione di rete standard in caratteristiche adatte al funzionamento alogeni a bassa tensione, i dispositivi elettronici, oltre al lavoro specificato, eseguono anche la conversione di corrente.
Dispositivo elettromagnetico toroidale
Il trasformatore toroidale più semplice è assemblato da due avvolgimenti e un nucleo. Quest'ultimo è anche chiamato circuito magnetico. È costituito da un materiale ferromagnetico, solitamente acciaio. Gli avvolgimenti sono posizionati sull'asta.
Il primario è collegato alla fonte di energia, il secondario, rispettivamente, al consumatore. Non esiste alcun collegamento elettrico tra l'avvolgimento secondario e quello primario.
Pertanto, la potenza viene trasferita tra loro solo elettromagneticamente. Per aumentare l'accoppiamento induttivo tra gli avvolgimenti viene utilizzato un circuito magnetico.Quando viene applicata corrente alternata al terminale collegato al primo avvolgimento, si produce un tipo di flusso magnetico alternato all'interno del nucleo.
Quest'ultimo si ingrana con entrambi gli avvolgimenti e induce in essi una forza elettromotrice o fem. Sotto la sua influenza, nell'avvolgimento secondario viene creata una corrente alternata con una tensione diversa da quella presente nell'avvolgimento primario.
In base al numero di spire si determina il tipo di trasformatore, che può essere step-up o step-down, ed il rapporto di trasformazione. Per le lampade alogene vengono sempre utilizzati solo dispositivi step-down.
I vantaggi dei dispositivi di avvolgimento sono:
- Elevata affidabilità operativa.
- Facile da connettere.
- Basso costo.
Tuttavia, i trasformatori toroidali possono essere trovati nei circuiti moderni con lampade alogene abbastanza raro. Ciò è spiegato dal fatto che, a causa delle loro caratteristiche di progettazione, tali dispositivi hanno dimensioni e peso piuttosto impressionanti. Pertanto è difficile mascherarli, ad esempio, quando si sistemano i mobili o si illumina l'illuminazione del soffitto.
Inoltre, gli svantaggi di dispositivi di questo tipo includono il riscaldamento durante il funzionamento e la sensibilità a possibili cadute di tensione nella rete, che influiscono negativamente sulla durata delle lampade alogene.
Inoltre, i trasformatori degli avvolgimenti possono ronzare durante il funzionamento; ciò non è sempre accettabile. Pertanto, i dispositivi vengono utilizzati principalmente in locali non residenziali o in edifici industriali.
Dispositivo a impulsi o elettronico
Il trasformatore è costituito da un nucleo magnetico o nucleo e due avvolgimenti. A seconda della forma del nucleo e del metodo di posizionamento degli avvolgimenti su di esso, si distinguono quattro tipi di tali dispositivi: asta, toroidale, corazzato e corazzato.
Anche il numero di spire dell'avvolgimento secondario e primario può essere diverso. Variando i loro rapporti si ottengono dispositivi step-down e step-up.
Il principio di funzionamento di un trasformatore di tipo a impulsi è leggermente diverso. Brevi impulsi unipolari vengono applicati all'avvolgimento primario, grazie al quale il nucleo è costantemente in uno stato di magnetizzazione.
Gli impulsi sull'avvolgimento primario sono caratterizzati come segnali rettangolari a breve termine. Generano induttanza con le stesse gocce caratteristiche.
A loro volta creano impulsi sulla bobina secondaria.
Questa caratteristica offre ai trasformatori elettronici una serie di vantaggi:
- Leggero e compatto.
- Alto livello di efficienza.
- Possibilità di integrare una protezione aggiuntiva.
- Intervallo di tensione operativa esteso.
- Nessun riscaldamento o rumore durante il funzionamento.
- Possibilità di regolare la tensione di uscita.
Tra gli svantaggi vale la pena notare il carico minimo regolamentato e il prezzo piuttosto elevato. Quest'ultimo è associato ad alcune difficoltà nel processo di fabbricazione di tali dispositivi.
Regole per la scelta dell'attrezzatura step-down
Quando si sceglie un trasformatore per sorgenti luminose alogene, è necessario tenere conto di molti fattori.Vale la pena iniziare con due caratteristiche importanti: la tensione di uscita del dispositivo e la sua potenza nominale.
Il primo deve corrispondere rigorosamente alla tensione di esercizio delle lampade collegate al dispositivo. Il secondo determina la potenza totale delle sorgenti luminose con cui funzionerà il trasformatore.
Per determinare con precisione la potenza nominale richiesta, è consigliabile effettuare un semplice calcolo. Per fare ciò è necessario sommare le potenze di tutte le sorgenti luminose che verranno collegate al dispositivo step-down. Al valore risultante aggiungere il 20% della “riserva” necessaria per il corretto funzionamento del dispositivo.
Illustriamolo con un esempio specifico. Per illuminare il soggiorno è prevista l'installazione di tre gruppi di lampade alogene: sette pezzi ciascuno. Si tratta di dispositivi puntiformi con una tensione di 12 V e una potenza di 30 W. Saranno necessari tre trasformatori per ciascun gruppo. Scegliamo quello giusto. Cominciamo calcolando la potenza nominale.
Calcoliamo e troviamo che la potenza totale del gruppo è di 210 W. Tenendo conto dell'headroom richiesto, otteniamo 241 W. Pertanto, per ciascun gruppo sarà necessario un trasformatore, la cui tensione di uscita è di 12 V, la potenza nominale del dispositivo è di 240 W.
Sia i dispositivi elettromagnetici che quelli pulsati soddisfano queste caratteristiche. Quando si sceglie quest'ultimo, è necessario prestare particolare attenzione alla potenza nominale. Deve essere presentato come due numeri. Il primo indica la potenza operativa minima.
Devi sapere che la potenza totale delle lampade deve essere maggiore di questo valore, altrimenti il dispositivo non funzionerà.E una piccola nota degli esperti riguardo la scelta del potere. Avvertono che la potenza del trasformatore, indicata nella documentazione tecnica, è la massima.
Cioè, in condizioni normali produrrà circa il 25-30% in meno. Pertanto è necessaria la cosiddetta “riserva” di potere. Perché se costringi il dispositivo a funzionare al limite, non durerà a lungo.
Un'altra sfumatura importante riguarda la dimensione del trasformatore selezionato e la sua posizione. Più il dispositivo è potente, più è massiccio. Ciò è particolarmente vero per le unità elettromagnetiche. Si consiglia di trovare immediatamente un luogo adatto per la sua installazione.
Se sono presenti più lampade, spesso gli utenti preferiscono dividerle in gruppi e installare per ciascuno un trasformatore separato. Questo è spiegato in modo molto semplice.
Innanzitutto, se il dispositivo step-down si guasta, i restanti gruppi di illuminazione funzioneranno normalmente. In secondo luogo, ciascuno dei trasformatori installati in tali gruppi avrà una potenza inferiore a quella comune che dovrebbe essere installata per tutte le lampade. Di conseguenza, il suo costo sarà notevolmente inferiore.
Due opzioni di connessione del trasformatore
Prima di collegare un dispositivo abbassatore è opportuno completare la disposizione delle lampade se sono più di due. Inoltre, è necessario selezionare la posizione in cui installare il trasformatore.
Quest'ultimo viene effettuato tenendo conto delle seguenti regole:
- Deve essere garantito il libero accesso al dispositivo, necessario per la sua manutenzione o sostituzione.
- Se il trasformatore è posto all'interno di un locale chiuso, il volume di quest'ultimo non può essere inferiore a 10 litri. Ciò è necessario per rimuovere il calore generato durante il funzionamento del dispositivo.
- La distanza tra il dispositivo e la lampada alogena più vicina non deve essere inferiore a 250 mm. Questo viene fatto per evitare un riscaldamento aggiuntivo indesiderato della sorgente luminosa.
Solo dopo aver determinato la posizione del trasformatore e delle lampade è possibile iniziare l'installazione e il collegamento.
In questo caso sono possibili due opzioni principali, e quest'ultima può essere modificata e utilizzata per collegare non solo due gruppi di lampade, ma anche tre o più.
Circuito di lampade con un trasformatore
Questa opzione è considerata ottimale per quattro, massimo cinque sorgenti luminose. Se le lampade sono più, è meglio dividerle in gruppi. Gli alogeni sono collegati solo in parallelo. Questo deve essere preso in considerazione durante la stesura del diagramma. Un altro punto importante.
È necessario posizionare le lampade in modo che la distanza tra ciascuna di esse e il trasformatore sia approssimativamente la stessa. Ciò è necessario per il corretto funzionamento dei dispositivi.
Se sono presenti cavi di diversa lunghezza, le lampade si illumineranno in modo diverso. Quello con un filo più corto brillerà di più. Un dispositivo con un cavo lungo si illuminerà debolmente.
Inoltre, in quest'ultimo caso, il filo potrebbe surriscaldarsi durante il funzionamento, il che è estremamente indesiderabile.Gli esperti consigliano di costruire il circuito in modo che la lunghezza di ciascuno dei fili che portano alle lampade non superi i 200 mm. In questo caso la sezione del cavo deve essere di almeno 1,5 mq. mm.
Sul corpo del trasformatore sono presenti i terminali di uscita e di ingresso. Quelli primari sono etichettati N e L o Input. Questo è un ingresso situato sul lato 220 V. Va ricordato che il collegamento qui viene effettuato tramite un interruttore a chiave singola.
Successivamente, i fili neutro e di fase blu, arancione o marrone che si estendono dalla scatola di distribuzione vengono collegati ai terminali corrispondenti del trasformatore. Le lampade alogene sono collegate ai terminali di uscita secondari o all'uscita del dispositivo step-down.
A tale scopo vengono utilizzati solo fili di rame con la stessa sezione trasversale. Nota importante. Se per qualche motivo non ci sono abbastanza terminali del trasformatore, è necessario installare morsetti aggiuntivi. Possono essere acquistati in qualsiasi negozio specializzato.
Due gruppi di lampade con due trasformatori
Questo collegamento è ottimale se sono presenti più di cinque lampade. I gruppi possono essere formati dallo stesso numero di lampade oppure da lampade diverse. Non importa. La cosa principale è che il trasformatore sia selezionato correttamente per ciascuno. Come nell'opzione sopra descritta, dovresti iniziare eseguendo il diagramma.
Quando si sceglie una posizione per le lampade, si applicano regole simili. Cioè, la lunghezza di tutti i fili che si estendono a loro dal trasformatore dovrebbe essere approssimativamente la stessa.
Questo può essere abbastanza difficile da fare. Quindi dovrai apportare alcune modifiche. Devi saperlo per fili di rame con una sezione trasversale di 1,5 metri quadrati. mm, che è quello che si consiglia di utilizzare in questo caso, la lunghezza ottimale varia da 150 a 300 cm Su tale distanza l'energia verrà trasmessa con perdite minime e senza interferenze.
A volte questa lunghezza chiaramente non è sufficiente. In questo caso, dovrai scegliere un filo con una sezione trasversale maggiore. Per una distanza compresa tra 300 e 400 cm, viene selezionato un cavo con una sezione trasversale fino a 2,5 metri quadrati. mm. Se è prevista una lunghezza ancora maggiore, cosa indesiderabile, è necessario eseguire un calcolo speciale e determinare la sezione trasversale appropriata utilizzando una tabella speciale.
Il collegamento di ciascuno dei trasformatori e dei gruppi di lampade ad esso viene eseguito in modo simile al metodo sopra descritto. Cioè, il nucleo neutro della scatola di distribuzione è collegato ai terminali neutri dei trasformatori.
Il conduttore di fase dell'interruttore è collegato ai cavi di fase dei dispositivi step-down. Teoricamente è possibile collegare più di due gruppi di lampade in questo modo, ma ciascuno di essi ha il proprio trasformatore.
Nota importante. Per ciascuno dei dispositivi abbassatori viene posato un cavo separato e questi vengono collegati esclusivamente all'interno della scatola di giunzione. Alcuni "artigiani" preferiscono collegare i fili da qualche parte sotto il soffitto, ma non utilizzare la scatola di giunzione.
Si tratta di un grave errore che contraddice la PUE, secondo la quale deve essere garantito il libero accesso a ciascuna delle sezioni di collegamento dei cavi per l'ispezione, la manutenzione e le eventuali riparazioni. Pertanto l'unica opzione corretta è il collegamento in una scatola di giunzione.
Gli esperti sottolineano che se si intende collegare un gruppo composto da un gran numero di lampade, è possibile posizionare una scatola di distribuzione tra le lampade e l'uscita del trasformatore. Ciò è particolarmente vero se non ci sono abbastanza terminali sul dispositivo step-down o se ci sono restrizioni sul suo posizionamento.
Quando si sceglie questa opzione, è necessario sapere che a parità di potenza un circuito a bassa tensione fa passare più corrente di un circuito ad alta tensione. Sulla base di ciò, è necessario un calcolo accurato per determinare la sezione trasversale del filo. Questo viene fatto calcolando la corrente totale.
Illustriamo con un esempio. Sette sorgenti luminose da 12V 35W devono essere collegate tramite un trasformatore. Le lampade sono montate parallelamente alla scatola di distribuzione. Necessario scoprirlo sezione trasversale del filo, che verrà posto tra il distributore e l'uscita del blocco.
Per fare ciò, moltiplica prima il numero di lampadine per la loro potenza. Quindi dividiamo il valore risultante per la tensione operativa. Otteniamo circa 29 A. Questa è la corrente che passerà attraverso il cablaggio a bassa tensione.
Utilizzando la tabella della dipendenza della sezione trasversale del cablaggio dalla tensione operativa presentata nel PUE, determiniamo la dimensione del cavo appropriata. Nel nostro caso saranno almeno 4 mq. mm. Come puoi vedere, il carico è piuttosto grande. Forse ha senso dividere questo gruppo di lampade in altri due.
Quando si installano due gruppi di lampadine alogene tramite un trasformatore, è possibile utilizzare due tipi di interruttori.Se installi un modello a chiave singola, entrambi i gruppi possono essere attivati/disattivati solo contemporaneamente. Se è necessario il controllo separato di gruppi di dispositivi di illuminazione, è possibile installare un interruttore a due tasti.
Raccomandazioni dei professionisti
Gli elettricisti professionisti si trovano spesso di fronte alla necessità di installare alogeni a bassa tensione quando il cablaggio è già stato installato e viene utilizzato con successo. In questo caso non sempre è possibile collegare in parallelo le lampade ad un trasformatore senza alterare radicalmente il cablaggio.
Per ridurre al minimo i costi, gli esperti consigliano in questo caso di collegare ciascuna lampada con il proprio trasformatore. Di norma, si tratterà di dispositivi di piccola potenza e dimensioni.
Se questo ti sembra uno spreco, puoi sostituire le lampade a bassa tensione con lampade alogene ad alto voltaggio da 220 V. Ma in questo caso dovrai dotarle di un dispositivo di avvio graduale. Oppure, come opzione, se il design della lampada lo consente, è possibile sostituire le lampade alogene con LED di classe economica.
Con punti di riferimento selezione degli alogeni per l'installazione di un impianto di illuminazione troverete un articolo che approfondisce tutti gli aspetti della questione.
Molto spesso si prevede di regolare l'intensità dell'illuminazione, per questo scopo viene aggiunta allo schema generale Dimmer. Devi sapere che la maggior parte dei trasformatori di impulsi non sono progettati per funzionare insieme a un dimmer.
Poiché quest'ultimo influisce negativamente sul funzionamento del convertitore elettronico, ciò riduce in definitiva notevolmente la durata delle lampade alogene collegate.
Per questo motivo, la soluzione migliore per lavorare in combinazione con un dimmer è un trasformatore elettromagnetico toroidale. E ancora una nota.
Gli elettricisti raccomandano vivamente di non dimenticare la manutenzione dei dispositivi step-down già installati. È ottimale effettuarne un'ispezione di routine ogni sei mesi per verificarne la funzionalità. Se vengono identificati problemi, i dispositivi vengono riparati o sostituiti.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Video n.1. Facciamo conoscenza - Trasformatori Osram:
Video n.2. Come collegare correttamente un trasformatore:
Video n.3. Tutto quello che devi sapere sui trasformatori per sorgenti luminose alogene:
Le lampade alogene a bassa tensione sono una soluzione pratica per l'illuminazione ad incasso. Sono considerati un analogo economico dei LED, significativamente superiori a loro nella qualità della luce emessa.
La principale difficoltà nell'utilizzo di alogeni a bassa tensione è la necessità di collegare un trasformatore step-down. Tuttavia, se tutto viene eseguito correttamente, i corpi illuminanti dureranno a lungo e senza problemi.
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