Расчет мощности понижающего трансформатора для светодиодных ламп 12в

Особенности выбора трансформатора

В процессе выбора трансформатора для галогенных светильников на 12 вольт обязательно учесть определённые факторы. В первую очередь определяют тип устройства: электронный или электромагнитный адаптер. В последнее время предпочтение отдают электронным преобразователям для галогенных источников света, которые благодаря своей незначительной массе и габаритам могут использоваться в любой сфере электротехники.

Главным параметром понижающего трансформатора вне зависимости от типа устройства является мощность прибора. Из-за того, что в большинстве случаев используется параллельная схема подключения галогенных ламп, то мощностные показатели трансформатора должны приравниваться к суммарной мощности всех осветительных приборов. Например, если подключается две лампы по 40 Вт, то мощность преобразователя составляет 80 Вт плюс запас 10-15%.

Естественно, приобретение трансформатора с чрезмерным мощностным запасом нецелесообразно по той простой причине, что в значительной степени возрастает стоимость прибора. Помимо этого, такое несоответствие приводит к поломке преобразователя, а часто и галогенных ламп. Каждый адаптер имеет минимальные показатели нагрузки, необходимые для стабильной работы прибора.

Выходные параметры напряжения трансформатора должны соответствовать номинальным показателям галогенных ламп. Стандартные источники света выпускаются с номинальными параметрами напряжения 6, 12 и 24 В. Но самую большую популярность получили 12 вольтовые источники света. Если галогенное освещение монтируется в помещениях с высокой влажностью, то нужно приобретать преобразователь, имеющий гальваническую развязку.

Для подключения к адаптеру большого числа осветительных приборов на 12 вольт не всегда целесообразно использовать один дорогой прибор с большими мощностными показателями. Зачастую лучше приобрести несколько бюджетных устройств с меньшей мощностью и использовать их для подключения отдельных групп галогенных источников света.

Такой вариант более практичен, так как в случае выхода из строя одного из нескольких адаптеров гореть не будет только одна группа светильников, в то время как все остальные лампы будут и дальше освещать квартиру. При этом замена одного маломощного прибора для ламп будет значительно дешевле, чем покупка дорогостоящего мощного понижающего трансформатора, так как его цена пропорциональна его мощностным показателям.

Предназначение и классификация трансформаторов

Главное предназначение блока питания или трансформатора заложено в его названии – преобразование сетевого напряжения с 220 вольт до 12В. На практике используются четыре основных вида блоков:

  1. В пластиковых корпусах. Главным их достоинством закономерно является компактность, презентабельный внешний вид и малый вес. Можно также упомянуть и герметичность, но она одновременно приводит к возникновению главного недостатка таких систем – сложности теплообмена. Это прямо ограничивает мощность осветительного прибора, какой можно подключить. На рисунке справа можно видеть блок на 12 вольт,

  2. В алюминиевых корпусах. В сравнении с предыдущим видом, более дорогой и увесистый. Но герметичный металлический корпус напротив не утрудняет, а способствует теплообмену. Такие приборы более прочные, надежные и долговечные. Они устойчивы к негативному влиянию внешней среды, поэтому используются во внешней рекламной продукции,

  3. Открытого типа. Наиболее массовый и дешевый, ввиду своей простоты, вариант трансформатора. Более габаритный, нежели предыдущие модели, к тому же имеет менее презентабельный внешний вид. Также имеют довольно низкий уровень пыле- и влагозащищенности (если они вообще предусмотрены конструкцией),

  4. Компактного типа. Маленький, простой конструктивно и в эксплуатации прибор, где реализован принцип нестационарного монтажа. Мощность их не превышает 60 Вт. Используются для питания лент стандартной длины (не более 5 м). Такой блок очень просто подключить, что является главным его достоинством.

Силовые трансформаторы

Термином «силовой» определяют назначение, связанное с преобразованием высоких мощностей. Вызвано это тем, что большинство бытовых и производственных потребителей электрических сетей нуждаются в питании напряжением 380/220 вольт. Однако доставка его на большие расстояния связана с огромными потерями энергии, которые снижаются за счет использования высоковольтных линий.

Воздушные ЛЭП высокого напряжения соединяют в единую сеть подстанции с силовыми трансформаторами соответствующего класса.

   Силовой трансформатор 110 кВ

А по другим линиям напряжение 6 или 10 кВ подводится к силовым трансформаторам, обеспечивающих питанием 380/220 вольт жилые комплексы и производственные предприятия.

Расчет мощности трансформатора

Для определения мощности требуемого трансформатора необходимо определить:

  1. Мощность одной лампы (светильника);
  2. Количество ламп (светильников);
  3. Схему подключения светильников.

Расчет необходимо начать с разработки схемы электроснабжения конкретного помещения. Для этого рисуется план, на котором указывается количество и мощность светильников. Мощность суммируется, и полученное значение, умножается на К=1,1 (коэффициент запаса), что позволяет избежать перегрузки выбираемого устройства. Полученное значение и есть величина, на которую следует ориентироваться при выборе устройства.

При большом количестве светильников, а также для создания надежности системы освещения, можно светильники разделить на группы. При такой схеме системы освещения мощность каждого отдельно взятого трансформатора снижается.

Трансформаторы для галогенных ламп выпускаются мощностью:60/70/ 105/150/210/250/400 Вт.

Электронный трансформатор для галогенных ламп 12в схема, get 0902

Возьмём для примера стандартный электронный трансформатор маркированный 12V 50Ватт, который используется для питания настольного светильника. Принципиальная схема будет такая:

Схема электронного трансформатора работает следующим образом. Напряжение сети выпрямляется с помощью выпрямительного моста до полусинусоидаьльного с удвоенной частотой. Элемент D6 типа DB3 в документации называется «TRIGGER DIODE”, — это двунаправленный динистор в котором полярность включения значения не имеет и он используется здесь для запуска преобразователя трансформатора. Динистор срабатывает во время каждого цикла, запуская генерацию полумоста. Открытие динистора можно регулировать. Это можно использовать например для функции регулировки яркости подключенной лампы. Частота генерации зависит от размера и магнитной проводимости сердечника трансформатора обратной связи и параметров транзисторов, обычно составляет в пределах 30-50 кГц.

В настоящее время начался выпуск более продвинутых трансформаторов с микросхемой IR2161, которая обеспечивает как простоту конструкции электронного трансформатора и уменьшение числа используемых компонентов, так и высокими характеристиками. Использование этой микросхемы значительно увеличивает технологичность и надежность электронного трансформатора для питания галогенных ламп. Принципиальная схема приведена на рисунке.

Особенности электронного трансформатора на IR2161:Интеллектуальный драйвер полумоста; Защита от короткого замыкания нагрузки с автоматическим перезапуском ;Защита от токовой перегрузки с автоматическим перезапуском ;Качание рабочей частоты для снижения электромагнитных помех ;Микромощный запуск 150 мкА;Возможность использования с фазовыми регуляторами яркости с управлением по переднему и заднему фронтам ;Компенсация сдвига выходного напряжения увеличивает долговечность ламп;Мягкий запуск, исключающий токовые перегрузки ламп.

Входной резистор R1 (0,25ватт) – своеобразный предохранитель. Транзисторы типа MJE13003 прижаты к корпусу через изоляционную прокладку металлической пластинкой. Даже при работе на полную нагрузку транзисторы греются слабо. После выпрямителя сетевого напряжения отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации, поэтому выходное напряжение электронного трансформатора при работе на нагрузку представляет собой прямоугольные колебания 40кГц, модулированные пульсациями сетевого напряжения 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор обратной связи) – на ферритовом кольце, обмотки подключенные к базам транзисторов содержат по пару витков, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера и коллектора силовых транзисторов – один виток одножильного изолированного провода. В ЭТ обычно используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007. Выходной трансформатор на ферритовом Ш-образном сердечнике.

Чтоб задействовать электронный трансформатор в импульсном источнике питания, нужно подключить на выход выпрямительный мост на ВЧ мощных диодах (обычные КД202, Д245 не пойдут) и конденсатор для сглаживания пульсаций. На выходе электронного трансформатора ставят диодный мост на диодах КД213, КД212 или КД2999. Короче нужны диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка десятков килогерц.

Преобразователь электронного трансформатора без нагрузки нормально не работает, поэтому его нужно использовать там, где нагрузка постоянна по току и потребляет достаточный ток для уверенного запуска преобразователя ЭТ. При эксплуатации схемы надо учитывать, что электронные трансформаторы являются источниками электромагнитных помех, поэтому должен ставиться LC фильтр, предотвращающий проникновение помехи в сеть и в нагрузку.

Лично я использовал электронный трансформатор для изготовления импульсного источника питания лампового усилителя. Так-же представляется возможным питать ими мощные УНЧ класса А или светодиодные ленты, которые как раз и предназначены для источников с напряжением 12В и большим выходным током. Естественно подключение такой ленты производится не напрямую, а через токоограничительный резистор или с помощью коррекции выходной мощности электронного трансформатора.

http://go-radio.ru/elektronniy-transformator.htmlhttp://fb.ru/article/239899/shema-elektronnogo-transformatora-dlya-galogennyih-lamp-v-kak-ustroen-elektronnyiy-transformatorhttp://www.radiokot.ru/articles/84/http://master-houses.ru/transformator-dlya-galogennyh-lamp/http://radioskot.ru/publ/bp/skhema_ehlektronnogo_transformatora_dlja_galogennykh_lamp/7-1-0-110

Виды и устройство трансформаторов

Понижающие трансформаторы для люстры предназначены, в первую очередь, для защиты источников света от резких скачков энергии. Используются они в основном для маленьких лампочек, рассчитанных на напряжение от 6 до 24 вольт. На сегодняшний день выпускается два типа:

  • Тороидальный (электромагнитный).
  • Импульсный (электронный).

https://youtube.com/watch?v=OU0utxh-BYo

Электронные девайсы обладают большим количеством положительных качеств, что способствует более широкому распространению. По сути, их единственным недостатком является сравнительно высокая стоимость. В то же время наличие у некоторых моделей дополнительного функционала, например, встроенной защиты от короткого замыкания, способствует увеличению срока эксплуатации.

Именно импульсные девайсы используются в ситуациях, когда лампы необходимо разместить в стенах или мебели. В отличие от тороидальных устройств, импульсные трансформируют энергию благодаря полупроводниковым радиодеталям. Использовать электронный трансформатор для галогенных ламп необязательно, но желательно. Это связано с увеличением срока работы осветительных элементов.

Советы по выбору

Специалисты советуют подходить к выбору блока питания для светодиодных ламп комплексно. Обратившись в специализированный магазин, нужно сначала определиться с типом источника питания. Решив, нужен ли драйвер или блок питания, можно переходить к следующему этапу. Определяется суммарная мощность светодиодов. Блок питания должен не только соответствовать этому значению, но и иметь запас около 20%. Чтобы рассчитать мощность, нужно заглянуть в техпаспорт лампы.

Драйвер должен соответствовать номинальной мощности и току светодиодов. Источник питания, который выдает на выходе 12 вольт не подойдет для осветительного прибора на 48 вольт.

Дальше нужно обратить внимание на показатель защиты корпуса от внешних погодных условий. Нужно решить, для каких целей нужна лампа

Если она будет смонтирована на улице, во влажном или запыленном помещении, класс защиты должен быть высоким. Этот показатель обозначается буквами IP в маркировке. Для домашнего применения можно выбирать блок питания с самым низким классом защиты. Приборы типа IP65 предназначены для уличного монтажа или в помещении ванны, бани или душа. Такой блок питания не боится прямого попадания струи воды на корпус. Стоимость защищенных устройств на порядок выше.

Схема электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В

Электронный трансформатор для галогенных ламп схема

Наиболее простой вариант электронного устройства, который получил широкое распространение на практике, это прибор с полумостовой схемой соединения и положительной обратной связью по току (схема приведена ниже).

Работа трансформатора собранного по этой схеме осуществляется следующим образом:

  • При подаче напряжения на вход устройства происходит заряд конденсаторов С3 и С4;
  • На участке «R5 – C2 – VS1» формируется импульс, служащий для запуска галогенной лампы;
  • На конденсаторе С2 происходит заряд и при достижении напряжения достаточного для порога открывания динистора, последний открывается, после чего напряжение поступает на базу транзистора VT2;
  • Транзистор VT2 открывается и электрический ток подается в схему устройства (участок: конденсаторы С3 и С4 – первичная обмотка Т2 – обмотка III – транзистор VT2 – диодный мост VD1);
  • На обмотке II появляется напряжение, которое поддерживает транзистор VT2 в открытом состоянии;
  • Одновременно обратное напряжение подается на транзистор VT1 с обмотки I (обмотки трансформатора включены в противофазе);
  • Ток, проходящий через обмотку III, приводит к насыщению трансформатора, после чего напряжение на обмотках I и II снижается до нулевых значений;
  • Транзистор VT2 закрывается, трансформатор Т1 выходит из состояния насыщения;
  • На обмотках I и II происходит рост напряжения;
  • Открывается транзистор VT1, электрический ток подается в схему устройства (участок: диодный мост VD1 – обмотка III – первичная обмотка трансформатора Т2 – конденсаторы С3 иС4);
  • Процесс повторяется, в линии потребителя (нагрузке) формируется вторая полуволна напряжения.

Наличие в схеме диода VD4 создает возможность поддерживать конденсатор С2 в разряженном состоянии.

После завершения полупериода выпрямленного напряжения сети, процесс генерации прекращается. При начале следующего полупериода – генерации запускается вновь.

Плюсом электронного трансформатора для питания галогенных ламп является то, что данное электронное устройство не запустится при отсутствии нагрузки (галогенных лампочек).

Существует большое количество разнообразных схем электронных трансформаторов для питания галогенных ламп, которые различаются по мощности подключаемых светильников, выходному напряжению, комплектации и дополнительными усовершенствованиями и защитами.

Расчет мощности трансформатора для ламп и схема подключения

Продаются сегодня различные трансформаторы, поэтому существуют определенные правила подбора необходимой мощности. Не стоит брать трансформатор слишком мощный. Он будет работать практически вхолостую. Недостаток мощности приведет к перегреву и дальнейшему выходу устройства из строя.

Рассчитать мощность трансформатора можно самостоятельно. Задачка скорее математическая и по силам каждому начинающему электрику. Например, необходимо установить 8 точечных галогенок напряжением 12 В и мощностью 20 ватт. Общая мощность при этом составит 160 ватт. Берем с запасом на 10 % примерно и приобретаем мощностью 200 ватт.

Схема №1 выглядит примерно таким образом: на линии 220 стоит одноклавишный выключатель, при этом оранжевый и синий провод подсоединяются ко входу трансформатора (первичные клеммы).

На линии 12 вольт все лампы подключаются к трансформатору (на вторичные клеммы). Соединяющие медные провода обязательно должны иметь одинаковое сечение, иначе яркость у лампочек будет разная.

Еще одно условие: провод, соединяющий трансформатор с галогеновыми лампами, должен быть длиной не менее 1,5 метров, лучше, если 3. Если сделать его слишком коротким, он начнет греться, и яркость лампочек снизится.

Схема №2 – для подключения галогеновых светильников. Здесь можно поступить по-другому. Разбить, к примеру, шесть светильников на две части. Для каждой установить понижающий трансформатор. Правильность такого выбора обусловлена тем, что при поломке одного из блоков питания вторая часть светильников все-таки будет продолжать работать. Мощность одной группы составляет 105 ватт. С небольшим коэффициентом запаса получаем, что приобрести необходимо два трансформатора на 150 ватт.

Совет! Каждый понижающий трансформатор запитайте своими проводами и соедините их в распределительной коробке. Места соединения оставьте в свободном доступе.

Как подключить галогенные лампы и правильно выбрать трансформатор?

Галогеновые лампы значительно превосходят своих предшественников по многим параметрам и характеристикам. Данные лампы имеют очень широкий ассортимент. Они используются везде и во всех сферах деятельности человека.

С равным успехом они применяются как для освещения в общественных зданиях, так и для освещения рабочей зоны в комнате. Некоторые компании при производстве ламп поделили их на сферы применения для удобного изготовления.

Как правило, цена качественной аппаратуры существенно превышает цену бытовой. Лампы определяют к тому или иному виду по конструктивным особенностям:

  1. линейные;
  2. капсульные;
  3. рефлекторные лампы;
  4. бытовые лампы.

Для экономии и безопасного пользования иногда применяют схемы освещения, которые используют намного меньше электроэнергии по сравнению с обычными 220 В.

Как выбрать понижающий трансформатор

В первую очередь необходимо смотреть на его мощность и исполнение. Мощность обязана быть с запасом, то есть больше суммарной потребляемой мощности подключаемых светильников.

Пример. Допустим, имеется 5 лампочек мощностью по 10Вт и 5 лампочек по 15Вт. Суммарная мощность все сети освещения будет 125Вт, прибавим еще 20% и получим 150Вт. Таким образом, нам необходимо купить понижающий трансформатор 220/12В мощностью не менее 150Вт. Посещаем магазин, находим наиболее близкую мощность более 150 и покупаем.

При его монтаже на улице, потребуется устройство пылевлагозащищенного исполнения (лучше в корпусе из нержавеющей стали). Между тем, при большом расстоянии до светильников необходимо располагать трансформатор на улице. Это связано с падением напряжения на кабеле большей длинны.

Для количественной оценки падения напряжения в кабеле можно воспользоваться простой формулой:

W – суммарная мощность всех потребителей, подключенная к данному проводу, Вт;

V – напряжение источника тока, как правило, 12В или 24В;

L – длина провода, м;

S – площадь сечения провода, мм²;

ρ – значение удельного электрического сопротивление, для меди это примерно 0,018 Ом·мм²/м, для алюминия – 0,0295 Ом·мм²/м;

Для количественной оценки падения мощности на проводах можно воспользоваться следующей формулой:

Если эта мощность получится слишком большой, то, единственное верное решение для уменьшения потерь – это увеличить сечение проводника, иначе останется только гадать, что случится раньше – возгорание проводов или выход из строя светильников.

Но в том случае, когда удаленность потребителей до источника питания небольшое, трансформатор целесообразнее поставить в помещении, в непосредственной близости от источника питания 220 В – например, около щитка или в щите (на сегодняшний день производители изготавливают понижающие трансформаторы с креплением на DIN-рейку).

Понижающие трансформаторы на дин рейку легко устанавливаются в распределительные щиты и при этом в зависимости от модели занимают места всего от 2 до 6 модулей. Первичная обмотка у них электрически отделена от вторичной, что обеспечивает дополнительную защиту для людей. Имеется защита от перегрузок, выполненная на тепловое реле.

Базовый принцип работы

Электронное преобразовательное устройство предусмотрено для снижения мощности обычного электротока с 220-ти до 12 В. По сути, оно является двухтактным автогенератором (импульсным блоком питания) с довольно простым устройством. Функционирует по полумостовой обычной схеме, имеет форму коробочки с 4-мя выходящими кабелями: 2-мя на вход (220 В) и столько же на выход (12 В). Корпусная поверхность, как правило, производится из поликарбоната, алюминия, закреплена несколькими болтами.


Преобразовательное устройство в разобранном виде

Внутри такого изделия сердечник из феррита (в виде буквы «ш» или кольца с 2-мя обмотками). Вид конструкции определяется производителем. Второй тип с кольцевым сердечником легче адаптировать под какие-то свои требования (делают питающие блоки для иных электронных приборов). Обычно силовой частью изделия являются биполярные транзисторы. Их частота в противофазе — 30-35 кГц.

Вам это будет интересно Как подключить реле напряжения

Переделка блока питания своими руками

Для работы галогенных ламп начали применяться импульсные источники тока с высокочастотным преобразованием напряжения. При домашнем изготовлении и налаживании довольно часто сгорают дорогостоящие транзисторы. Так как питающее напряжение в первичных цепях достигает 300 вольт, то к изоляции предъявляются очень высокие требования. Все эти трудности вполне можно обойти, если приспособить готовый электронный трансформатор. Он применяется для питания 12-вольтовых галогенок в подсветке (в магазинах), которые запитываются от стандартной электросети.

Существует определенное мнение, что получить самодельный импульсный блок питания – дело нехитрое. Можно лишь добавить выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор и стабилизатор напряжения. На самом деле все обстоит куда сложнее. Если к выпрямителю подключить светодиод, то при включении можно зафиксировать только одно зажигание. Если выключить и включить преобразователь в сеть снова, повторится еще одна вспышка. Чтобы появилось постоянное свечение, необходимо к выпрямителю подвести дополнительную нагрузку, которая, отбирая полезную мощность, превращала бы ее в тепло.

Один из вариантов самостоятельного изготовления импульсного блока питания

Описываемый блок питания вполне можно изготовить из электронного трансформатора мощностью 105 Вт. Практически этот трансформатор напоминает компактный импульсный преобразователь напряжения. Для сборки дополнительно понадобится согласующий трансформатор Т1, сетевой фильтр, выпрямительный мост VD1-VD4, выходной дроссель L2.

Схема двухполярного блока питания

Такой аппарат стабильно функционирует длительное время с усилителем низкой частоты мощностью 2х20 ватт. При 220 В и силе тока 0,1 А выходное напряжение будет 25 В, при увеличении силы тока до 2 ампер напряжение падает до 20 вольт, что считается нормальной работой.

Ток, минуя выключатель и предохранители FU1 и FU2, следует на фильтр, защищающий цепь от помех импульсного преобразователя. Середину конденсаторов С1 и С2 соединяют с экранирующим кожухом блока питания. Потом ток поступает на вход U1, откуда с выходных клемм пониженное напряжение подается на согласующий трансформатор Т1. Переменное напряжение с другой (вторичной обмотки) выпрямляет диодный мост и сглаживает фильтр L2C4C5.

Самостоятельная сборка

Трансформатор Т1 изготавливается самостоятельно. Число витков на вторичной обмотке влияет на выходное напряжение. Сам трансформатор выполнен на кольцевом магнитопроводе К30х18х7 из феррита марки М2000НМ. Первичная обмотка состоит из провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, сложенного вдвое. Вторичная обмотка состоит из 22 витков провода ПЭВ-2, сложенного вдвое. При соединении конца первой полуобмотки с началом второй получаем среднюю точку вторичной обмотки. Дроссель также изготавливаем самостоятельно. Его наматывают на таком же ферритовом кольце, обе обмотки содержат по 20 витков.

Выпрямительные диоды располагаются на радиаторе площадью не менее 50 кв.см

Обратите внимание, что диоды, у которых аноды соединены с минусовым выходом, изолируются от теплоотвода слюдяными прокладками

Сглаживающие конденсаторы С4 и С5 состоят из трех параллельно включенных К50-46 емкостью по 2200 мкФ каждый. Такой способ применяется, чтобы снизить общую индуктивность электролитических конденсаторов.

На входе блока питания лучше будет установить сетевой фильтр, но возможна работа и без него. Для дросселя сетевого фильтра можно использовать ДФ 50 Гц.

Все детали блока питания располагаются навесным монтажом на плате из изоляционного материала. Полученная конструкция помещается в экранирующий кожух из тонкой листовой латуни или луженой жести. В нем не забудьте просверлить отверстия для вентиляции воздуха.

Правильно собранный блок питания не нуждается в налаживании и начинает сразу же работать. Но на всякий случай можно проверить его работоспособность с помощью подключения на выход резистора сопротивлением 240 Ом, мощностью рассеяния 3 Вт.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Профессионал и Ко
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector