Transformátor pre halogénové žiarovky: na čo je potrebný, princíp činnosti a pravidlá pripojenia

Halogénové žiarovky možno považovať za vylepšenú verziu bežných žiaroviek. Fungujú rovnako, ale vďaka niektorým vlastnostiam halogénok sú úspornejšie, trvácnejšie a poskytujú príjemné pre oko, ale zároveň jasné svetlo.

Výrobcovia ponúkajú dva varianty halogénových svetelných zariadení: vysokonapäťové a nízkonapäťové. Aby druhé fungovali správne, je potrebný transformátor pre halogénové žiarovky. Povieme Vám, ako vybrať a správne pripojiť uvedené zariadenie.

Prečo halogénka potrebuje transformátor?

Halogénové žiarovky úspešne konkurujú LED diódam. Napriek lepším prevádzkovým vlastnostiam tých druhých často vyhrávajú práve halogénky, čo sa vysvetľuje ich nižšou cenou a teda dostupnosťou, ako aj niektorými vlastnosťami svetelného lúča LED diód, od ktorého môžu unavovať oči.

Hlavné eso LED diód – práca bez zahrievania, čo umožňuje ich široké využitie. Rovnakú výhodu majú aj halogénky, ale len nízkonapäťové žiarovky. Tie možno inštalovať na miestach citlivých na vysokú teplotu. Napríklad do vstavaných stropných svietidiel.

Zároveň však treba pochopiť, že halogénové žiarovky so zníženým napätím môžu fungovať len s transformátormi. Tie sú potrebné na transformáciu sieťového napätia na hodnotu prijateľnú pre žiarovku. Zvyčajne je to 12 V.

Okrem toho transformátor chráni zdroj svetla pred prepätím, prehriatím a skratom, a tiež môže zabezpečiť možnosť plynulého zapínania osvetlenia. Treba uznať, že v priemere žiarovky s transformátormi vydržia oveľa dlhšie. Aj keď veľa závisí od ich kvality.

Halogénové žiarovky nízkonapäťového typu nie sú schopné pracovať zo sieťového napätia 220 V, preto ich treba pripájať iba cez znižovací transformátor.

Aké transformátory existujú?

Transformátormi nazývame zariadenia elektromagnetického alebo elektronického typu. Trochu sa líšia princípom činnosti a niektorými ďalšími vlastnosťami.

Elektromagnetické varianty menia parametre štandardného sieťového napätia na charakteristiky vhodné pre prácu nízkovoltových halogénok, elektronické zariadenia okrem uvedenej práce vykonávajú aj transformáciu prúdu.

Toroidálne elektromagnetické zariadenie

Najjednoduchší toroidálny transformátor je zostavený z dvoch vinutí a jadra. To posledné sa nazýva aj magnetické jadro. Vyrába sa z feromagnetického materiálu, zvyčajne je to oceľ. Vinutia sú umiestnené na tyči.

Primárne vinutie je pripojené k zdroju energie, sekundárne vinutie k spotrebiteľu. Elektrické spojenie medzi sekundárnym a primárnym vinutím chýba.

Napriek nízkej cene a spoľahlivosti v prevádzke sa toroidálny elektromagnetický transformátor dnes len zriedka používa pri pripájaní halogénových žiaroviek.

Takto sa výkon medzi nimi prenáša len elektromagnetickou cestou. Na zvýšenie indukčnej väzby medzi vinutiami sa používa magnetické jadro. Pri privedení striedavého prúdu na svorku spojenú s prvým vinutím vytvára vnútri jadra magnetický tok striedavého typu.

Ten sa spája s oboma vinutiami a indukuje v nich elektromotorickú silu alebo EMS. Pod jej vplyvom sa v sekundárnom vinutí vytvára striedavý prúd s napätím odlišným od toho, ktoré bolo v primárnom.

V závislosti od počtu závitov sa určuje typ transformátora, ktorý môže byť zvyšujúci alebo znižujúci, a transformačný pomer. Pre halogénové žiarovky sa vždy používajú len znižujúce prístroje.

Medzi výhody vinutých zariadení patria:

• Vysoká spoľahlivosť v prevádzke.
• Jednoduchosť pripojenia.
• Nízka cena.

Napriek tomu sa toroidálne transformátory dajú v moderných schémach s halogénovými žiarovkami stretnúť len zriedka. Vysvetľuje sa to tým, že vzhľadom na konštrukčné vlastnosti majú takéto zariadenia dosť veľké rozmery a hmotnosť. Preto je ťažké ich zamaskovať pri zariaďovaní nábytkového alebo stropného podsvietenia, napríklad.

Azda hlavnou nevýhodou toroidálnych elektromagnetických transformátorov – masívnosť a značné rozmery. Je mimoriadne ťažké ich zamaskovať, ak je potrebná skrytá inštalácia.

K mínusom zariadení tohto typu možno tiež priradiť zahrievanie počas fungovania a citlivosť na možné výkyvy napätia v sieti, čo negatívne ovplyvňuje životnosť halogénok.

Okrem toho môžu vinuté transformátory počas práce hučať, to nie je vždy prijateľné. Preto sa zariadenia používajú väčšinou v nebytových priestoroch alebo v priemyselných budovách.

Impulzné alebo elektronické zariadenie

Transformátor sa skladá z magnetického obvodu alebo jadra a dvoch vinutí. V závislosti od tvaru jadra a spôsobu umiestnenia vinutí na ňom rozlišujeme štyri druhy takýchto zariadení: tyčový, toroidný, pancierový a pancierovo-tyčový.

Rôzny môže byť aj počet závitov sekundárneho a primárneho vinutia. Variovaním ich pomerov získavame znižovacie a zvyšovacie zariadenia.

V konštrukcii impulzného transformátora sú prítomné nielen vinutia s jadrom, ale aj elektronická výplň. Vďaka tomu je možné do neho zabudovať systémy ochrany proti prehriatiu, plynulého spustenia a ďalšie.

Princíp činnosti transformátora impulzného typu je trochu odlišný. Na primárne vinutie sú privádzané krátke jednopolárne impulzy, vďaka čomu je jadro neustále v stave magnetizácie.

Impulzy na primárnom vinutí sú charakterizované ako krátkodobé signály obdĺžnikového tvaru. Generujú indukčnosť s rovnakými charakteristickými výkyvmi.

Tieto zase vytvárajú impulzy na sekundárnej cievke.

Táto vlastnosť dáva elektronickým transformátorom celý rad výhod:

• Malá hmotnosť a kompaktnosť.
• Vysoká úroveň účinnosti.
• Možnosť zabudovať dodatočnú ochranu.
• Rozšírený pracovný rozsah napätia.
• Absencia zahrievania a hluku počas prevádzky.
• Možnosť úpravy výstupného napätia.

Z nevýhod treba spomenúť regulovanú minimálnu záťaž a pomerne vysokú cenu. Posledné súvisí s určitými ťažkosťami v procese výroby takýchto zariadení.

Pravidlá výberu znižovacieho zariadenia

Pri výbere transformátora pre halogénové svetelné zdroje je potrebné zohľadniť mnoho faktorov. Začať treba dvomi najdôležitejšími charakteristikami: výstupným napätím zariadenia a jeho menovitým výkonom.

Prvá musí presne zodpovedať hodnote pracovného napätia žiaroviek pripojených k zariadeniu. Druhá zase určuje celkový výkon svetelných zdrojov, s ktorými bude transformátor pracovať.

Na kryte transformátora je vždy prítomné označenie, po preštudovaní ktorého možno získať úplné informácie o zariadení.

Pre presné určenie potrebného menovitého výkonu je vhodné vykonať jednoduchý výpočet. Na to je potrebné sčítať výkony všetkých svetelných zdrojov, ktoré budú pripojené k znižovaciemu zariadeniu. K získanej hodnote treba pripočítať 20% „rezervy“, potrebnej na správnu činnosť zariadenia.

Vysvetlíme to na konkrétnom príklade. Na osvetlenie obývačky plánujeme inštalovať tri skupiny halogénových žiaroviek: po sedem kusov v každej. Sú to bodové svietidlá s napätím 12 V a výkonom 30 W. Bude potrebný jeden transformátor pre každú skupinu. Vyberieme vhodný. Začneme výpočtom menovitého výkonu.

Vypočítame a zistíme, že celkový výkon skupiny je 210 W. S ohľadom na požadovanú rezervu dostaneme 241 W. Takže pre každú skupinu bude potrebný transformátor, ktorého výstupné napätie je 12 V a menovitý výkon zariadenia 240 W.

Pod tieto charakteristiky sa hodia elektromagnetické aj impulzné zariadenia. Pri výbere toho druhého je potrebné venovať osobitnú pozornosť menovitému výkonu. Ten by mal byť uvedený v podobe dvoch čísel. Prvé označuje minimálny pracovný výkon.

Treba vedieť, že celkový výkon žiaroviek musí byť väčší ako táto hodnota, inak zariadenie nebude fungovať. A malá poznámka od odborníkov týkajúca sa výberu výkonu. Varujú, že výkon transformátora, ktorý je uvedený v technickej dokumentácii, je maximálny.

To znamená, že v normálnom stave bude dávať približne o 25 – 30 % menej. Preto je takzvaná „rezerva“ výkonu nevyhnutná. Pretože ak prinútime zariadenie pracovať na hranici možností, dlho nevydrží.

Pre dlhodobú prevádzku halogénových svietidiel je veľmi dôležité správne zvoliť výkon znižovacieho transformátora. Pritom by mal mať určitú “rezervu”, aby zariadenie nepracovalo na hranici svojich možností.

Ďalšia dôležitá nuansa sa týka rozmerov vybraného transformátora a miesta jeho umiestnenia. Čím výkonnejšie zariadenie, tým je objemnejšie. Obzvlášť to platí pre elektromagnetické jednotky. Je vhodné hneď nájsť vhodné miesto na jeho inštaláciu.

Ak je svietidiel viac, používatelia častejšie uprednostňujú rozdeliť ich do skupín a pre každú nainštalovať samostatný transformátor. Vysvetľuje sa to veľmi jednoducho.

Po prvé, pri poruche znižovacieho zariadenia budú ostatné osvetľovacie skupiny normálne fungovať. Po druhé, každý z transformátorov nainštalovaných v takýchto skupinách bude mať menší výkon ako spoločný, ktorý by bolo potrebné nainštalovať pre všetky žiarovky. V dôsledku toho bude jeho cena výrazne nižšia.

Dva spôsoby pripojenia transformátora

Pred pripojením znižovacieho zariadenia by sa mal vypracovať plán rozmiestnenia svietidiel, ak je ich viac ako dve. Okrem toho je potrebné vybrať miesto montáže transformátora.

To sa robí s ohľadom na tieto pravidlá:

• Musí byť zabezpečený voľný prístup k zariadeniu, čo je nevyhnutné pre jeho údržbu alebo výmenu.
• Ak bude transformátor umiestnený v uzavretom priestore, objem tohto priestoru nesmie byť menší ako 10 l. Je to nevyhnutné na odvod tepla vznikajúceho počas prevádzky zariadenia.
• Vzdialenosť od zariadenia k najbližšej halogénovej žiarovke nesmie byť menšia ako 250 mm. Robí sa to, aby sa predišlo nežiadúcemu dodatočnému zahrievaniu svetelného zdroja.

Až po určení miesta pre transformátor a pre žiarovky je možné pristúpiť k montáži a pripojeniu.

Dôležitý je správny výber miesta pre inštaláciu znižovacieho transformátora. Ak bude namontovaný v uzavretom priestore, objem tohto priestoru musí byť dostatočný na odvedenie tepla vznikajúceho počas prevádzky zariadenia.

V tomto prípade sú možné dva základné varianty, pričom posledný môže byť modifikovaný a použitý na pripojenie nielen dvoch skupín svietidiel, ale aj troch a viac.

Okruh svietidiel s jedným transformátorom

Takýto variant sa považuje za optimálny pre štyri, maximálne päť svetelných zdrojov. Ak je žiaroviek viac, najlepšie bude rozdeliť ich do skupín. Halogénové žiarovky sa pripájajú iba paralelne. Toto treba zohľadniť pri zostavovaní schémy. Ešte jedna dôležitá nuansa.

Je potrebné umiestniť žiarovky tak, aby vzdialenosť od každej z nich k transformátoru bola približne rovnaká. Je to potrebné pre správnu prevádzku zariadení.

Pri rôznej dĺžke vedenia budú žiarovky svietiť nerovnako. Tá, ktorá má kratší vodič, bude svietiť jasnejšie. Zariadenie s dlhým káblom bude svietiť slabo.

Okrem toho, v poslednom prípade je počas prevádzky možné aj zahrievanie vodiča, čo je veľmi nežiaduce. Odborníci odporúčajú zostaviť schému tak, aby dĺžka každého z vodičov vedúcich k žiarovkám nepresahovala 200 mm. Pritom prierez kábla musí byť aspoň 1,5 mm².

Týmto spôsobom sa pripája malý počet žiaroviek. Optimálne je pripojiť najviac päť, inak bude potrebné inštalovať transformátor s veľkým výkonom.

Na kryte transformátora sú svorky výstupu a vstupu. Primárne sú označené ako N a L alebo Input. Toto je vstup umiestnený na strane 220 V. Treba pamätať, že tu sa pripojenie vykonáva cez jednoklíčový vypínač.

Ďalej sa nulový a fázový vodič (modrej a oranžovej alebo hnedej farby) odchádzajúce z rozvodnej skrinky spoja s príslušnými svorkami transformátora. K sekundárnym svorkám Output alebo výstup znižovacieho zariadenia sa pripájajú halogénové žiarovky.

Na to sa používajú iba medené vodiče s rovnakým prierezom. Dôležitá poznámka. Ak z nejakého dôvodu nie je dostatok svoriek transformátora, treba nainštalovať dodatočné svorky. Je možné ich zakúpiť v každom špecializovanom obchode.

Dve skupiny žiaroviek s dvomi transformátormi

Takéto zapojenie je optimálne, ak je viac ako päť svietidiel. Skupiny môžu pozostávať z rovnakého počtu žiaroviek alebo z rôzneho. To nie je dôležité. Hlavné je, aby bol pre každú správne vybraný transformátor. Rovnako ako v vyššie opísanej možnosti, treba začať s vytvorením schémy.

Pri výbere miesta umiestnenia žiaroviek «platia» podobné pravidlá. To znamená, že dĺžka všetkých vodičov, ktoré k nim vedú od transformátora, by mala byť približne rovnaká.

Takto sa zapájajú dve skupiny halogénových svietidiel. Pre každú z nich sa používa vlastný transformátor, ale vypínač je spoločný pre obe.

To môže byť dosť náročné. Potom bude potrebné vykonať určité úpravy. Je potrebné vedieť, že pre medené vodiče s prierezom 1,5 mm², ktoré sa v tomto prípade odporúčajú používať, optimálna dĺžka sa pohybuje od 150 do 300 cm. Na takúto vzdialenosť bude energia prenášaná s minimálnymi stratami a bez vzniku rušenia.

Niekedy takáto dĺžka zjavne nestačí. V tomto prípade bude potrebné zvoliť vodič s väčším prierezom. Pre vzdialenosť od 300 do 400 cm sa vyberá kábel s prierezom do 2,5 mm². Ak je predpokladaná ešte väčšia dĺžka, čo je nežiaduce, je potrebné vykonať špeciálny výpočet a určiť vhodný prierez podľa špeciálnej tabuľky.

Zapojenie každého z transformátorov a skupín žiaroviek k nemu sa vykonáva analogicky vyššie opísaným spôsobom. To znamená, že nulový vodič z rozvodnej skrinky sa pripája k nulovým svorkám transformátorov.

Fázový vodič z vypínača sa spája s fázovými káblami znižovacích zariadení. Teoreticky je možné takýmto spôsobom zapojiť aj viac ako dve skupiny svietidiel, ale pre každú z nich sa inštaluje vlastný transformátor.

Dôležitá poznámka. Pre každé znižovacie zariadenie sa vedie samostatný kábel, pričom sa spájajú výlučne vnútri rozvodnej skrinky. Niektorí «majstri» uprednostňujú spojiť vodiče niekde pod stropom, ale nepoužiť rozvodnú skrinku.

Toto je vážna chyba, ktorá je v rozpore s PUE, kde je napísané, že ku každému vykonanému úseku spojenia káblov musí byť zabezpečený voľný prístup na kontrolu, údržbu a prípadnú opravu. Preto jediná správna možnosť je spojenie v rozvodnej skrinke.

V procese vytvárania halogénového podsvietenia s veľkým počtom žiaroviek je dôležité správne vypočítať počet osvetľovacích skupín a miesto umiestnenia transformátorov pre každú z nich.

Odborníci zdôrazňujú, že ak sa plánuje pripojenie skupiny pozostávajúcej z veľkého počtu svietidiel, je možná varianta s umiestnením rozvodnej skrinky medzi svietidlá a výstup transformátora. To je obzvlášť dôležité pri nedostatku svoriek na znižovacom zariadení alebo pri obmedzeniach jeho umiestnenia.

Pri výbere takejto možnosti treba vedieť, že pri rovnakom výkone nízkonapäťový obvod prepúšťa väčší prúd ako vysokonapäťový. Z toho vyplýva potreba presného výpočtu na určenie prierezu vodiča. Vykonáva sa výpočtom celkovej intenzity prúdu.

Ilustrujeme príkladom. Sedem 12 V svetelných zdrojov s výkonom 35 W musí byť pripojených cez transformátor. Svietidlá sa montujú cez rozvodnú skrinku paralelne. Treba zistiť prierez vodiča, ktorý bude položený medzi rozvádzačom a výstupom bloku.

Najprv vynásobíme počet žiaroviek ich výkonom. Potom získanú hodnotu vydelíme pracovným napätím. Získame približne 29 A. To je intenzita prúdu, ktorý bude prechádzať nízkonapäťovým vedením.

Pomocou tabuľky závislosti prierezu vedenia od pracovného napätia uvedenej v PUE určíme vhodnú veľkosť vodiča. V našom prípade to bude aspoň 4 mm². Ako vidno, zaťaženie je dosť veľké. Možno má zmysel rozdeliť túto skupinu svietidiel ešte na dve.

Ak pri pripájaní dvoch skupín halogénových svietidiel použijeme dvojklávesový vypínač, získame možnosť ovládať každú z nich samostatne

Pri montáži dvoch skupín halogénových žiaroviek cez transformátor možno použiť dva typy vypínačov. Ak použijeme jednoklávesový model, obe skupiny sa budú dať zapínať/vypínať len súčasne. Ak je potrebné samostatné ovládanie skupín svetelných zariadení, možno použiť dvojklávesový vypínač.

Odporúčania odborníkov z praxe

Praktizujúci elektrikári sa často stretávajú s potrebou montáže nízkonapäťových halogénových žiaroviek, keď je vedenie už položené a úspešne prevádzkované. V takom prípade nie je vždy možné uskutočniť paralelné pripojenie svietidiel k transformátoru bez zásadnej prestavby vedenia.

Aby sa minimalizovali náklady, odborníci odporúčajú v tomto prípade pripojiť každé svietidlo k vlastnému transformátoru. Spravidla to budú zariadenia s malým výkonom a malými rozmermi.

Ak sa to zdá byť plytvaním, možno do svietidiel namiesto nízkonapäťových nainštalovať vysokonapäťové halogénové žiarovky na 220 V. V tom prípade ich však treba vybaviť zariadením na plynulý rozbeh. Alebo ako alternatíva, ak to konštrukcia svietidla umožňuje, možno halogénové žiarovky nahradiť ekonomickými LED diódami.

S orientačnými bodmi výberu halogénových žiaroviek pre zariadenie osvetľovacieho systému vás oboznámi článok, ktorý dôkladne rozoberá všetky stránky problematiky.

Možnosť regulovať intenzitu osvetlenia láka mnohých. Väčšina elektronických transformátorov je doplnená možnosťou zníženia napätia na vstupe, čo umožňuje regulovať jas halogénového osvetlenia.

Veľmi často sa plánuje regulácia intenzity osvetlenia, na čo sa do celkovej schémy pridáva stmievač. Treba vedieť, že väčšina impulzných transformátorov nie je určená na spoločnú prácu so stmievačom.

Keďže posledný negatívne ovplyvňuje fungovanie elektronického meniča, to v konečnom dôsledku výrazne skracuje životnosť pripojených halogénových žiaroviek.

Z tohto dôvodu je optimálnou možnosťou pre prácu v páre so stmievačom toroidný elektromagnetický transformátor. A ešte jedna poznámka.

Elektrári dôrazne odporúčajú nezabúdať na údržbu už nainštalovaných znižovacích zariadení. Optimálne raz za šesť mesiacov vykonať ich plánovanú kontrolu s overením funkčnosti. Pri zistení problémov sa zariadenia opravujú alebo vymieňajú.

Závery a užitočné video k téme

Video #1. Poďme sa zoznámiť – transformátory Osram:

Video #2. Ako správne pripojiť transformátor:

Video #3. Všetko, čo potrebujete vedieť o transformátoroch pre svetelné zdroje halogénového typu:

Nízkovoltové halogénové žiarovky – praktické riešenie pre vybavenie vstavaného osvetlenia. Považujú sa za lacnejší analóg LED diód, výrazne ich prevyšujúce v kvalite vyžarovaného svetla.

Hlavná náročnosť používania nízkovoltových halogéniek spočíva v potrebe pripojenia znižovacieho transformátora. Avšak ak urobíte všetko správne, svietidlá budú slúžiť dlho a bez problémov.

Máte skúsenosti s pripojením transformátora na prácu s nízkopríkonovou halogénovou žiarovkou? Poznáte technologické jemnosti, ktoré by sa hodili návštevníkom stránky? Napíšte, prosím, komentáre, podeľte sa o užitočné informácie, uverejnite fotografie v nižšie uvedenom bloku.