Transformátor pro halogenové žárovky: k čemu je potřeba, princip činnosti a pravidla připojení

Halogenové žárovky lze považovat za vylepšenou variantu všem známých žárovek. Fungují stejně, ale díky některým vlastnostem halogenových žárovek jsou úspornější, odolnější a poskytují příjemný pro oko, ale přitom jasný světlo.

Výrobci nabízejí dvě varianty halogenových osvětlovacích zařízení: vysokonapěťová a nízkonapěťová. Aby ta druhá fungovala správně, je zapotřebí transformátor pro halogenové žárovky. Řekneme vám, jak toto zařízení vybrat a správně připojit.

Proč halogenová žárovka potřebuje transformátor?

Halogenové žárovky úspěšně konkurují LED. Navzdory lepším provozním vlastnostem těch druhých často vítězí právě halogenky, což je vysvětlováno jejich nižší cenou a tím i dostupností, a také některými vlastnostmi světelného paprsku LED, od kterého se mohou unavit oči.

Hlavní trumf LED – provoz bez zahřívání, což umožňuje jejich široké použití. Stejnou výhodu mají i halogenky, ale pouze u nízkonapěťových žárovek. Lze je instalovat na místech citlivých na vysokou teplotu. Například v zapuštěných stropních svítidlech.

Ale přitom je třeba chápat, že halogenové žárovky sníženého napětí mohou fungovat pouze s transformátory. Ty jsou nezbytné pro přeměnu síťového napětí na hodnotu přijatelnou pro žárovku. Obvykle je to 12 V.

Kromě toho transformátor chrání zdroj světla před napěťovými špičkami, přehřátím a zkratem, a také může zajistit možnost plynulého zapínání osvětlení. Je třeba přiznat, že v průměru žárovky s transformátory vydrží mnohem déle. I když hodně závisí na jejich kvalitě.

Halogenové žárovky nízkonapěťového typu nejsou schopny pracovat ze síťového napětí 220 V, proto je nutné je připojovat pouze přes snižovací transformátor.

Jaké existují transformátory?

Transformátory se nazývají zařízení elektromagnetického nebo elektronického typu. Poněkud se liší principem činnosti a některými dalšími charakteristikami.

Elektromagnetické varianty mění parametry standardního síťového napětí na charakteristiky vhodné pro provoz nízkonapěťových halogenových žárovek, elektronická zařízení kromě uvedené práce provádějí také přeměnu proudu.

Toroidální elektromagnetické zařízení

Nejjednodušší toroidní transformátor se skládá ze dvou vinutí a jádra. To se také nazývá magnetický obvod. Je vyroben z feromagnetického materiálu, obvykle oceli. Vinutí jsou umístěna na tyči.

Primární vinutí je připojeno ke zdroji energie, sekundární vinutí k spotřebiči. Elektrické spojení mezi sekundárním a primárním vinutím neexistuje.

Navzdory nízké ceně a spolehlivosti v provozu se toroidní elektromagnetický transformátor dnes při připojování halogenových žárovek používá jen zřídka

Výkon se mezi nimi tedy přenáší pouze elektromagnetickou cestou. Pro zvýšení indukční vazby mezi vinutími se používá magnetický obvod. Při přivedení střídavého proudu na svorku spojenou s prvním vinutím vytvoří uvnitř jádra magnetický tok střídavého typu.

Ten se spojuje s oběma vinutími a indukuje v nich elektromotorickou sílu neboli EMS. Pod jejím vlivem vzniká v sekundárním vinutí střídavý proud s napětím odlišným od toho, které bylo v primárním vinutí.

V závislosti na počtu závitů se stanoví typ transformátoru, který může být zvyšující nebo snižující, a transformační poměr. Pro halogenové žárovky se vždy používají pouze snižující transformátory.

Za výhody vinutých zařízení se považují:

• Vysoká provozní spolehlivost.
• Jednoduché připojení.
• Nízká cena.

Přesto se toroidní transformátory v moderních zapojeních s halogenovými žárovkami vyskytují jen velmi zřídka. Je to dáno tím, že díky konstrukčním vlastnostem mají tato zařízení poměrně impozantní rozměry a hmotnost. Proto je obtížné je zamaskovat při zařizování nábytkového nebo stropního osvětlení například.

Snad hlavní nevýhodou toroidních elektromagnetických transformátorů – je objemnost a značné rozměry. Je velmi obtížné je zamaskovat, pokud je nutná skrytá instalace

K nevýhodám zařízení tohoto typu lze také připočítat zahřívání během provozu a citlivost na možné kolísání napětí v síti, což negativně ovlivňuje životnost halogenových žárovek.

Kromě toho mohou vinuté transformátory při provozu hučet, což není vždy přijatelné. Proto se zařízení používají převážně v neobytných prostorách nebo v průmyslových budovách.

Impulzní nebo elektronické zařízení

Transformátor se skládá z magnetického obvodu neboli jádra a dvou vinutí. Podle tvaru jádra a způsobu umístění vinutí na něm se rozlišují čtyři typy takových zařízení: tyčový, toroidní, pancéřový a pancéřovo-tyčový.

Různý může být i počet závitů sekundárního a primárního vinutí. Měněním jejich poměru se získávají snižující a zvyšující zařízení.

V konstrukci impulzního transformátoru nejsou přítomna pouze vinutí s jádrem, ale také elektronická výplň. Díky tomu do něj lze zabudovat systémy ochrany proti přehřátí, pozvolného zapínání a další.

Princip práce transformátoru impulzního typu se poněkud liší. Na primární vinutí jsou přiváděny krátké jednopolární impulsy, díky čemuž je jádro neustále ve stavu zmagnetizování.

Impulsy na primárním vinutí jsou charakterizovány jako krátkodobé signály obdélníkového tvaru. Generují indukčnost se stejnými charakteristickými poklesy.

Ty zase vytvářejí impulsy na sekundární cívce.

Tato vlastnost dává elektronickým transformátorům celou řadu výhod:

• Malá hmotnost a kompaktnost.
• Vysoká úroveň účinnosti.
• Možnost zabudovat dodatečnou ochranu.
• Rozšířený pracovní rozsah napětí.
• Absence zahřívání a hluku při provozu.
• Možnost korekce výstupního napětí.

Z nedostatků je třeba zmínit regulovanou minimální zátěž a poměrně vysokou cenu. To poslední souvisí s určitými obtížemi v procesu výroby takových zařízení.

Pravidla výběru snižovacího zařízení

Při výběru transformátoru pro světelné zdroje halogenového typu je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů. Začít je vhodné dvěma nejdůležitějšími charakteristikami: výstupním napětím zařízení a jeho jmenovitým výkonem.

První musí přesně odpovídat velikosti pracovního napětí žárovek připojených k zařízení. Druhá pak určuje celkový výkon světelných zdrojů, se kterými bude transformátor pracovat.

Na tělese transformátoru je vždy přítomno značení, po jehož prostudování lze získat úplné informace o zařízení.

Pro přesné určení potřebného jmenovitého výkonu je vhodné provést jednoduchý výpočet. K tomu je třeba sečíst výkony všech světelných zdrojů, které budou připojeny ke snižujícímu zařízení. K získané hodnotě je třeba přičíst 20% „rezervy“, potřebné pro správnou funkci zařízení.

Pro ilustraci uveďme konkrétní příklad. Pro osvětlení obývacího pokoje se plánuje instalovat tři skupiny halogenových žárovek: po sedmi kusech v každé. Jedná se o bodová svítidla s napětím 12 V a výkonem 30 W. Budou potřeba tři transformátory pro každou skupinu. Vybereme vhodný. Začneme výpočtem jmenovitého výkonu.

Vypočítáme a zjistíme, že celkový výkon skupiny je 210 W. S ohledem na požadovanou rezervu dostáváme 241 W. Pro každou skupinu tedy bude potřeba transformátor s výstupním napětím 12 V a jmenovitým výkonem 240 W.

Pro tyto parametry jsou vhodná jak elektromagnetická, tak pulzní zařízení. Pokud se rozhodnete pro poslední, je třeba věnovat zvláštní pozornost jmenovitému výkonu. Měl by být uveden ve formě dvou čísel. První označuje minimální pracovní výkon.

Je třeba vědět, že celkový výkon žárovek musí být vyšší než tato hodnota, jinak zařízení nebude fungovat. A malá poznámka od odborníků týkající se výběru výkonu. Varují, že výkon transformátoru uvedený v technické dokumentaci je maximální.

To znamená, že v normálním stavu bude dodávat o 25–30 % méně. Proto je tzv. rezerva výkonu nezbytná. Pokud totiž donutíte zařízení pracovat na hranici svých možností, dlouho nevydrží.

Pro dlouhodobý provoz halogenových svítidel je velmi důležité správně zvolit výkon snižujícího transformátoru. Přitom by měl mít určitou “rezervu”, aby zařízení nepracovalo na hranici svých možností.

Další důležitý aspekt se týká rozměrů zvoleného transformátoru a místa jeho umístění. Čím výkonnější zařízení, tím je objemnější. To platí zejména pro elektromagnetické agregáty. Je vhodné ihned najít vhodné místo pro jeho instalaci.

Pokud je svítidel několik, uživatelé častěji dávají přednost rozdělení do skupin a instalaci samostatného transformátoru pro každou skupinu. Vysvětluje se to velmi jednoduše.

Za prvé, při poruše snižujícího zařízení budou ostatní osvětlovací skupiny normálně fungovat. Za druhé, každý transformátor instalovaný v takových skupinách bude mít nižší výkon než společný, který by bylo nutné použít pro všechny žárovky. Jeho cena tak bude výrazně nižší.

Dvě možnosti připojení transformátoru

Před připojením snižujícího zařízení byste měli provést schéma rozmístění svítidel, pokud je jich více než dvě. Kromě toho je třeba zvolit místo montáže transformátoru.

To se provádí s ohledem na následující pravidla:

• Musí být zajištěn volný přístup k zařízení, což je nezbytné pro jeho údržbu nebo výměnu.
• Pokud bude transformátor umístěn uvnitř uzavřeného prostoru, jeho objem nesmí být menší než 10 litrů. To je nutné pro odvod tepla vznikajícího při provozu zařízení.
• Vzdálenost od zařízení k nejbližší halogenové žárovce by neměla být menší než 250 mm. Děje se tak, aby se zabránilo nežádoucímu dodatečnému zahřívání zdroje světla.

Teprve poté, co určíte místo pro transformátor a pro žárovky, můžete přistoupit k montáži a připojení.

Důležitý je správný výběr místa pro instalaci snižovacího transformátoru. Pokud bude namontován v uzavřeném prostoru, musí být objem tohoto prostoru dostatečný pro odvod tepla vznikajícího při provozu zařízení.

V tomto případě jsou možné dvě základní varianty, přičemž poslední může být modifikována a použita pro připojení nejen dvou skupin svítidel, ale i tří a více.

Obvod svítidel s jedním transformátorem

Tato varianta je považována za optimální pro čtyři, maximálně pět zdrojů světla. Pokud je žárovek více, nejlépe je rozdělte do skupin. Halogenové žárovky připojujte pouze paralelně. To zohledněte při sestavování schématu. Další důležitý detail.

Je nutné umístit žárovky tak, aby vzdálenost od každé z nich k transformátoru byla přibližně stejná. Je to nezbytné pro správnou funkci zařízení.

Při různých délkách vedení budou žárovky svítit nestejně. Ta s kratším vodičem bude svítit jasněji. Zařízení s dlouhým kabelem bude svítit tlumeně.

Kromě toho v posledním případě může během provozu docházet také k zahřívání vodiče, což je krajně nežádoucí. Odborníci doporučují sestavit schéma tak, aby délka každého z vodičů vedoucích k žárovkám nepřesahovala 200 mm. Průřez kabelu by přitom neměl být menší než 1,5 mm².

Tímto způsobem připojíte malé množství žárovek. Optimálně připojte nejvýše pět, jinak budete muset instalovat transformátor velkého výkonu.

Na těle transformátoru jsou svorky výstupu a vstupu. Primární jsou označeny jako N a L nebo Input. To je vstup na straně 220 V. Pamatujte, že zde se připojení provádí přes jednoklíčový vypínač.

Dále nulový a fázový vodič modré a oranžové nebo hnědé barvy vycházející z rozvodné krabice připojte k příslušným svorkám transformátoru. K sekundárním svorkám Output nebo výstup snižovacího zařízení připojte halogenové žárovky.

K tomu používejte pouze měděné vodiče se stejným průřezem. Důležitá poznámka. Pokud z nějakého důvodu svorky transformátoru nestačí, nainstalujte další svorkovnice. Lze je zakoupit v každém specializovaném obchodě.

Dvě skupiny žárovek se dvěma transformátory

Takové zapojení je optimální, pokud je svítidel více než pět. Skupiny mohou sestávat ze stejného nebo různého počtu žárovek. To není důležité. Hlavní je, aby pro každou byl správně vybrán transformátor. Stejně jako v popsané výše uvedené variantě je třeba začít s vytvořením schématu.

Při výběru místa pro umístění žárovek platí podobná pravidla. To znamená, že délka všech vodičů vedoucích od transformátoru k nim by měla být přibližně stejná.

Takto se zapojují dvě skupiny halogenových svítidel. Pro každou z nich se používá vlastní transformátor, ale vypínač je společný pro obě.

To může být poměrně obtížné. Pak bude nutné provést některé úpravy. Je třeba vědět, že pro měděné vodiče o průřezu 1,5 mm², právě ty se v tomto případě doporučují, se optimální délka pohybuje od 150 do 300 cm. Na takovou vzdálenost bude energie přenášena s minimálními ztrátami a bez vzniku rušení.

Někdy tato délka zjevně nestačí. V tomto případě bude nutné zvolit vodič s větším průřezem. Pro vzdálenost od 300 do 400 cm se volí kabel o průřezu do 2,5 mm². Pokud se předpokládá ještě větší délka, což je nežádoucí, je třeba provést speciální výpočet a určit vhodný průřez podle speciální tabulky.

Zapojení každého transformátoru a skupin žárovek k němu se provádí obdobně jako výše popsaným způsobem. To znamená, že nulový vodič z rozvodné krabice se připojí k nulovým svorkám transformátorů.

Fázový vodič z vypínače se spojí s fázovými kabely snižovacích zařízení. Teoreticky lze tímto způsobem zapojit i více než dvě skupiny svítidel, ale pro každou z nich se instaluje vlastní transformátor.

Důležitá poznámka. Pro každé ze snižovacích zařízení se pokládá samostatný kabel, přičemž se spojují výhradně uvnitř rozvodné krabice. Někteří 'šikulové' dávají přednost spojení vodičů někde pod stropem, ale nepoužívají rozvodnou krabici.

To je vážná chyba, odporující PUE, kde je napsáno, že ke každému provedenému úseku spojení kabelů musí být zajištěn volný přístup pro kontrolu, údržbu a případnou opravu. Proto jediný správný způsob je spojení v rozvodné krabici.

Při vytváření halogenového osvětlení s velkým počtem žárovek je důležité správně vypočítat počet světelných skupin a umístění transformátorů pro každou z nich.

Odborníci zdůrazňují, že pokud se předpokládá připojení skupiny s velkým počtem žárovek, je možná varianta s umístěním rozvodné krabice mezi svítidly a výstupem transformátoru. To je zvláště aktuální při nedostatku svorek na snižujícím zařízení nebo při omezeních jeho umístění.

Při volbě této varianty je třeba vědět, že při stejném výkonu prochází nízkonapěťovým obvodem větší proud než vysokonapěťovým. Na základě toho je nutný přesný výpočet pro určení průřezu vodiče. Provádí se výpočtem celkové síly proudu.

Ilustrujeme příkladem. Sedm 12V světelných zdrojů o výkonu 35 W má být připojeno přes transformátor. Žárovky se montují přes rozvodnou krabici paralelně. Je třeba zjistit průřez vodiče, který bude veden mezi rozvaděčem a výstupem jednotky.

Nejprve vynásobíme počet žárovek jejich výkonem. Poté získanou hodnotu vydělíme pracovním napětím. Získáme přibližně 29 A. To je síla proudu, který bude procházet nízkonapěťovým vedením.

Pomocí tabulky závislosti průřezu vedení na pracovním napětí uvedené v PUE určíme vhodnou velikost vodiče. V našem případě to bude alespoň 4 mm². Jak je vidět, zatížení je poměrně velké. Možná má smysl rozdělit tuto skupinu žárovek na dvě.

Pokud při připojení dvou skupin halogenových žárovek použijete dvouklávesový vypínač, lze získat možnost ovládat každou z nich samostatně

Při montáži dvou skupin halogenových žárovek přes transformátor lze použít dva typy vypínačů. Pokud použijete jednoklávesový model, obě skupiny se mohou zapínat/vypínat pouze současně. Pokud je požadováno samostatné ovládání skupin světelných zařízení, lze použít dvouklávesový vypínač.

Doporučení odborníků z praxe

Praktikující elektrikáři se často setkávají s potřebou montáže nízkonapěťových halogenových žárovek, když je vedení již provedeno a úspěšně provozováno. V takovém případě není zdaleka vždy možné provést paralelní připojení žárovek k transformátoru bez zásadní úpravy vedení.

Aby minimalizovali náklady, odborníci v tomto případě doporučují připojit každé svítidlo k vlastnímu transformátoru. Zpravidla se bude jednat o zařízení s malým výkonem a rozměry.

Pokud se to zdá být plýtváním, lze do svítidel namísto nízkonapěťových instalovat vysokonapěťové halogenové žárovky na 220 V. V tomto případě je však nutné je vybavit zařízením pro pozvolný rozběh. Nebo jako alternativa, pokud to konstrukce svítidla umožňuje, lze halogenové žárovky nahradit ekonomickými LED diodami.

S orientačními body výběru halogenových žárovek pro uspořádání osvětlovací soustavy seznámí článek, který podrobně rozebírá všechny stránky otázky.

Možnost regulovat intenzitu osvětlení láká mnohé. Většina elektronických transformátorů je doplněna možností snížení napětí na vstupu, což umožňuje regulovat jas halogenového osvětlení.

Velmi často se plánuje regulace intenzity osvětlení, pro což se do celkového schématu přidává stmívač. Je třeba vědět, že většina impulsních transformátorů není určena pro spolupráci se stmívačem.

Protože stmívač negativně ovlivňuje fungování elektronického měniče, to nakonec znatelně zkracuje životnost připojených halogenových žárovek.

Z tohoto důvodu je optimální variantou pro práci ve dvojici se stmívačem toroidní elektromagnetický transformátor. A ještě jedna poznámka.

Elektrikáři důrazně doporučují nezapomínat na údržbu již instalovaných snižovacích zařízení. Optimálně jednou za šest měsíců provádět jejich plánovanou prohlídku s kontrolou funkčnosti. Při zjištění problémů se zařízení opravují nebo vyměňují.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Seznamte se – transformátory Osram:

Video #2. Jak správně připojit transformátor:

Video #3. Vše, co je třeba vědět o transformátorech pro světelné zdroje halogenového typu:

Nízkonapěťové halogenové žárovky – praktické řešení pro zařízení vestavěného osvětlení. Jsou považovány za levnější alternativu k LED, přičemž výrazně převyšují kvalitu vyzařovaného světla.

Hlavní obtížnost použití nízkonapěťových halogenových žárovek spočívá v nutnosti připojení snižovacího transformátoru. Pokud se však vše udělá správně, osvětlovací zařízení budou sloužit dlouho a bez problémů.

Máte zkušenost s připojením transformátoru pro provoz nízkovýkonné halogenové žárovky? Znáte technologické nuance, které by se hodily návštěvníkům webu? Pište prosím komentáře, sdílejte užitečné informace, publikujte fotografie v níže uvedeném bloku.