Transformator für Halogenlampen: Warum wird er benötigt, Funktionsprinzip und Anschlussregeln
Halogenlampen können als verbesserte Version der üblichen Glühlampen angesehen werden.Sie funktionieren auf die gleiche Weise, sind aber aufgrund einiger Eigenschaften von Halogenen sparsamer, langlebiger und erzeugen ein für das Auge angenehmes, aber gleichzeitig helles Licht.
Hersteller bieten zwei Optionen für Halogenbeleuchtungsgeräte an: Hoch- und Niedervolt. Damit Letzteres ordnungsgemäß funktioniert, ist ein Transformator für Halogenlampen erforderlich. Wir erklären Ihnen, wie Sie das angegebene Gerät auswählen und richtig anschließen.
Der Inhalt des Artikels:
Warum braucht ein Halogen einen Transformator?
Halogenlampen konkurrieren erfolgreich mit LEDs. Trotz der besseren Leistungseigenschaften der letzteren gewinnen häufig Halogene, was durch ihre geringeren Kosten und damit die Verfügbarkeit sowie einige Eigenschaften des Lichtstrahls von LEDs erklärt wird, die die Augen ermüden können.
Der wichtigste „Trumpf“ von LEDs ist der Betrieb ohne Heizung, was ihren breiten Einsatz ermöglicht. Den gleichen Vorteil haben Halogenlampen, allerdings nur für Niedervoltlampen. Sie können in Bereichen installiert werden, die empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren. Zum Beispiel bei in die Decke eingebauten Lampen.
Sie müssen jedoch verstehen, dass Niedervolt-Halogenlampen nur mit Transformatoren betrieben werden können. Letztere sind notwendig, um die Netzspannung auf einen für die Lampe akzeptablen Wert umzuwandeln. Normalerweise sind dies 12 V.
Darüber hinaus schützt der Transformator die Lichtquelle vor Spannungsspitzen, Überhitzung und Kurzschlüssen und kann auch ein reibungsloses Einschalten der Beleuchtung ermöglichen. Man muss zugeben, dass Lampen mit Transformator im Durchschnitt deutlich länger halten. Obwohl viel von ihrer Qualität abhängt.
Welche Arten von Transformatoren gibt es?
Transformatoren sind Geräte elektromagnetischer oder elektronischer Art. Sie unterscheiden sich etwas im Funktionsprinzip und einigen anderen Eigenschaften.
Elektromagnetische Optionen ändern die Parameter der Standard-Netzspannung in betriebsgerechte Eigenschaften NiederspannungshalogenElektronische Geräte führen neben der angegebenen Arbeit auch eine Stromumwandlung durch.
Toroidales elektromagnetisches Gerät
Der einfachste Ringkerntransformator besteht aus zwei Wicklungen und einem Kern. Letzteres wird auch als magnetischer Kreis bezeichnet. Es besteht aus einem ferromagnetischen Material, normalerweise Stahl. Die Wicklungen werden auf den Stab gelegt.
Der Primärteil ist mit der Energiequelle verbunden, der Sekundärteil jeweils mit dem Verbraucher. Es besteht keine elektrische Verbindung zwischen Sekundär- und Primärwicklung.
Somit erfolgt die Energieübertragung zwischen ihnen ausschließlich elektromagnetisch. Um die induktive Kopplung zwischen den Wicklungen zu erhöhen, wird ein Magnetkreis verwendet.Wenn Wechselstrom an den mit der ersten Wicklung verbundenen Anschluss angelegt wird, erzeugt er einen magnetischen Wechselfluss im Inneren des Kerns.
Letzterer greift in beide Wicklungen ein und induziert in ihnen eine elektromotorische Kraft oder EMK. Unter seinem Einfluss entsteht in der Sekundärwicklung ein Wechselstrom mit einer anderen Spannung als in der Primärwicklung.
Abhängig von der Anzahl der Windungen wird der Typ des Transformators bestimmt, der ein Aufwärts- oder Abwärtstransformator sein kann, und das Übersetzungsverhältnis. Bei Halogenlampen kommen immer nur Step-Down-Geräte zum Einsatz.
Die Vorteile von Wickelgeräten sind:
- Hohe Betriebssicherheit.
- Einfach anzuschließen.
- Niedrige Kosten.
In modernen Schaltungen sind jedoch Ringkerntransformatoren zu finden Halogenlampen sehr selten. Dies liegt daran, dass solche Geräte aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale durchaus beeindruckende Abmessungen und Gewicht aufweisen. Daher ist es schwierig, sie beispielsweise bei der Anordnung von Möbeln oder Deckenbeleuchtungen zu verbergen.
Zu den Nachteilen derartiger Geräte zählen außerdem die Erwärmung im Betrieb und die Empfindlichkeit gegenüber möglichen Spannungsabfällen im Netz, was sich negativ auf die Lebensdauer von Halogenlampen auswirkt.
Darüber hinaus kann es bei Wicklungstransformatoren während des Betriebs zu Brummgeräuschen kommen, was nicht immer akzeptabel ist. Daher werden die Geräte überwiegend in Nichtwohngebäuden oder in Industriegebäuden eingesetzt.
Puls oder elektronisches Gerät
Der Transformator besteht aus einem Magnetkern bzw. Kern und zwei Wicklungen. Abhängig von der Form des Kerns und der Art der Anordnung der Wicklungen werden vier Arten solcher Geräte unterschieden: Stab-, Ring-, Panzer- und Panzergeräte.
Auch die Windungszahlen der Sekundär- und Primärwicklung können unterschiedlich sein. Durch Variation ihrer Verhältnisse erhält man Abwärts- und Aufwärtstransformatoren.
Das Funktionsprinzip eines Impulstransformators ist etwas anders. An die Primärwicklung werden kurze unipolare Impulse angelegt, wodurch sich der Kern ständig in einem Magnetisierungszustand befindet.
Impulse an der Primärwicklung werden als kurzzeitige Rechtecksignale charakterisiert. Sie erzeugen Induktivitäten mit den gleichen charakteristischen Abfällen.
Sie wiederum erzeugen Impulse auf der Sekundärspule.
Diese Funktion bietet elektronischen Transformatoren eine Reihe von Vorteilen:
- Leicht und kompakt.
- Hohe Effizienz.
- Möglichkeit zum Einbau eines zusätzlichen Schutzes.
- Erweiterter Betriebsspannungsbereich.
- Keine Erwärmung oder Geräusche während des Betriebs.
- Möglichkeit zur Einstellung der Ausgangsspannung.
Zu den Nachteilen zählen die geregelte Mindestlast und der recht hohe Preis. Letzteres ist mit gewissen Schwierigkeiten im Herstellungsprozess solcher Geräte verbunden.
Regeln für die Auswahl von Step-Down-Geräten
Bei der Auswahl eines Transformators für Halogenlichtquellen müssen viele Faktoren berücksichtigt werden.Es lohnt sich, mit zwei wichtigen Merkmalen zu beginnen: der Ausgangsspannung des Geräts und seiner Nennleistung.
Die erste muss unbedingt der Betriebsspannung der an das Gerät angeschlossenen Lampen entsprechen. Die zweite bestimmt die Gesamtleistung der Lichtquellen, mit denen der Transformator arbeitet.
Um die erforderliche Nennleistung genau zu ermitteln, empfiehlt sich eine einfache Berechnung. Dazu müssen Sie die Leistungen aller Lichtquellen addieren, die an das Step-Down-Gerät angeschlossen werden. Zum resultierenden Wert addieren Sie 20 % der „Reserve“, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts erforderlich ist.
Lassen Sie uns dies anhand eines konkreten Beispiels veranschaulichen. Zur Beleuchtung des Wohnzimmers ist die Installation von drei Gruppen von Halogenlampen geplant: jeweils sieben Stück. Dabei handelt es sich um Punktgeräte mit einer Spannung von 12 V und einer Leistung von 30 W. Für jede Gruppe werden drei Transformatoren benötigt. Lassen Sie uns das Richtige auswählen. Beginnen wir mit der Berechnung der Nennleistung.
Berechnen wir und stellen wir fest, dass die Gesamtleistung der Gruppe 210 W beträgt. Unter Berücksichtigung des benötigten Headrooms kommen wir auf 241 W. Somit benötigen Sie für jede Gruppe einen Transformator, dessen Ausgangsspannung 12 V beträgt, die Nennleistung des Gerätes beträgt 240 W.
Sowohl elektromagnetische als auch gepulste Geräte erfüllen diese Eigenschaften. Bei letzterem ist besonders auf die Nennleistung zu achten. Es muss als zwei Zahlen dargestellt werden. Die erste gibt die minimale Betriebsleistung an.
Sie müssen wissen, dass die Gesamtleistung der Lampen größer als dieser Wert sein muss, sonst funktioniert das Gerät nicht.Und eine kleine Anmerkung von Experten zur Wahl der Leistung. Sie weisen darauf hin, dass die in der technischen Dokumentation angegebene Leistung des Transformators maximal ist.
Das heißt, im Normalzustand wird etwa 25–30 % weniger produziert. Daher ist die sogenannte „Leistungsreserve“ notwendig. Denn wenn man das Gerät dazu zwingt, am Limit zu arbeiten, wird es nicht lange durchhalten.
Eine weitere wichtige Nuance betrifft die Größe des ausgewählten Transformators und seinen Standort. Je leistungsfähiger das Gerät ist, desto massiver ist es. Dies gilt insbesondere für elektromagnetische Einheiten. Es ist ratsam, sofort einen geeigneten Ort für die Installation zu finden.
Bei mehreren Lampen entscheiden sich Anwender oft dafür, diese in Gruppen aufzuteilen und für jede einen eigenen Transformator zu installieren. Das ist ganz einfach erklärt.
Erstens: Wenn das Abschaltgerät ausfällt, funktionieren die verbleibenden Beleuchtungsgruppen normal. Zweitens hat jeder der in solchen Gruppen installierten Transformatoren eine geringere Leistung als der gemeinsame, der für alle Lampen installiert werden müsste. Folglich werden die Kosten spürbar geringer sein.
Zwei Transformator-Anschlussmöglichkeiten
Bevor Sie ein Step-Down-Gerät anschließen, sollten Sie die Anordnung der Lampen vervollständigen, wenn mehr als zwei davon vorhanden sind. Darüber hinaus müssen Sie den Ort für die Installation des Transformators auswählen.
Letzteres erfolgt unter Berücksichtigung folgender Regeln:
- Es muss ein freier Zugang zum Gerät gewährleistet sein, der für dessen Wartung oder Austausch erforderlich ist.
- Befindet sich der Transformator in einem geschlossenen Raum, darf dessen Volumen nicht weniger als 10 Liter betragen. Dies ist notwendig, um die beim Betrieb des Gerätes entstehende Wärme abzuführen.
- Der Abstand vom Gerät zur nächsten Halogenlampe sollte nicht weniger als 250 mm betragen. Dies geschieht, um eine unerwünschte zusätzliche Erwärmung der Lichtquelle zu vermeiden.
Erst nachdem der Standort für Transformator und Lampen festgelegt ist, kann mit der Installation und dem Anschluss begonnen werden.
In diesem Fall sind zwei Hauptoptionen möglich, wobei letztere modifiziert und zum Anschluss nicht nur zweier Lampengruppen, sondern auch drei oder mehr verwendet werden können.
Schaltung von Lampen mit einem Transformator
Diese Option gilt als optimal für vier, maximal fünf Lichtquellen. Wenn mehr Lampen vorhanden sind, teilen Sie diese am besten in Gruppen auf. Halogene werden nur parallel geschaltet. Dies muss bei der Erstellung des Diagramms berücksichtigt werden. Ein weiterer wichtiger Punkt.
Die Lampen müssen so platziert werden, dass der Abstand von jeder Lampe zum Transformator ungefähr gleich ist. Dies ist für den ordnungsgemäßen Betrieb der Geräte erforderlich.
Bei unterschiedlich langen Leitungen leuchten die Lampen unterschiedlich. Der mit einem kürzeren Draht leuchtet heller. Ein Gerät mit einem langen Kabel leuchtet schwach.
Darüber hinaus kann es im letzteren Fall auch zu einer Erwärmung des Drahtes während des Betriebs kommen, was äußerst unerwünscht ist.Experten empfehlen, den Stromkreis so aufzubauen, dass die Länge der einzelnen Drähte, die zu den Lampen führen, 200 mm nicht überschreitet. In diesem Fall muss der Kabelquerschnitt mindestens 1,5 Quadratmeter betragen. mm.
Am Transformatorkörper befinden sich Ausgangs- und Eingangsklemmen. Die primären sind mit N und L oder Eingang gekennzeichnet. Hierbei handelt es sich um einen Eingang auf der 220-V-Seite. Es ist zu beachten, dass der Anschluss hier über einen Ein-Tasten-Schalter erfolgt.
Als nächstes werden die vom Verteilerkasten ausgehenden Neutral- und Phasendrähte in Blau und Orange oder Braun an die entsprechenden Anschlüsse des Transformators angeschlossen. Halogenlampen werden an die sekundären Ausgangsklemmen oder den Ausgang des Abwärtswandlers angeschlossen.
Hierzu werden ausschließlich Kupferdrähte mit gleichem Querschnitt verwendet. Wichtiger Hinweis. Sollten aus irgendeinem Grund nicht genügend Transformatoranschlüsse vorhanden sein, sollten zusätzliche Anschlussklemmen installiert werden. Sie können in jedem Fachgeschäft gekauft werden.
Zwei Lampengruppen mit zwei Transformatoren
Diese Verbindung ist optimal, wenn mehr als fünf Lampen vorhanden sind. Gruppen können aus der gleichen oder unterschiedlichen Anzahl von Lampen bestehen. Das ist nicht wichtig. Die Hauptsache ist, dass der Transformator für jeden richtig ausgewählt wird. Wie bei der oben beschriebenen Option sollten Sie zunächst mit der Ausführung des Diagramms beginnen.
Bei der Standortwahl für Lampen gelten ähnliche Regeln. Das heißt, die Länge aller vom Transformator zu ihnen verlaufenden Drähte sollte ungefähr gleich sein.
Dies kann ziemlich schwierig sein. Dann müssen Sie einige Anpassungen vornehmen. Das müssen Sie für Kupferdrähte mit einem Querschnitt von 1,5 Quadratmetern wissen. Die optimale Länge variiert zwischen 150 und 300 cm. Über eine solche Distanz wird die Energie mit minimalen Verlusten und ohne Störungen übertragen.
Manchmal reicht diese Länge eindeutig nicht aus. In diesem Fall müssen Sie einen Draht mit größerem Querschnitt wählen. Für eine Entfernung von 300 bis 400 cm wird ein Kabel mit einem Querschnitt von bis zu 2,5 Quadratmetern gewählt. mm. Ist mit einer noch größeren Länge zu rechnen, was unerwünscht ist, sollte eine Sonderberechnung durchgeführt und der entsprechende Querschnitt anhand einer Sondertabelle ermittelt werden.
Der Anschluss jedes Transformators und jeder Lampengruppe daran erfolgt ähnlich wie oben beschrieben. Das heißt, der Neutralleiter des Verteilerkastens wird mit den Neutralleiterklemmen der Transformatoren verbunden.
Der Phasenleiter vom Schalter ist mit den Phasenkabeln der Abspanngeräte verbunden. Theoretisch können auf diese Weise mehr als zwei Lampengruppen angeschlossen werden, allerdings verfügt jede von ihnen über einen eigenen Transformator.
Wichtiger Hinweis. Für jedes der Abspanngeräte wird ein eigenes Kabel verlegt und der Anschluss erfolgt ausschließlich innerhalb der Anschlussdose. Einige „Handwerker“ ziehen es vor, die Drähte irgendwo unter der Decke anzuschließen, aber nicht die Anschlussdose zu verwenden.
Dies ist ein schwerwiegender Fehler, der im Widerspruch zur PUE steht, die besagt, dass für Inspektion, Wartung und eventuelle Reparaturen ein freier Zugang zu jedem der Kabelanschlussabschnitte gewährleistet sein muss. Daher ist die einzig richtige Option ein Anschluss in einer Anschlussdose.
Experten betonen, dass es möglich ist, zwischen den Lampen und dem Transformatorausgang einen Verteilerkasten zu platzieren, wenn Sie eine Gruppe bestehend aus einer großen Anzahl von Lampen anschließen möchten. Dies gilt insbesondere dann, wenn am Step-Down-Gerät nicht genügend Anschlüsse vorhanden sind oder Einschränkungen bei der Platzierung bestehen.
Wenn Sie diese Option wählen, müssen Sie wissen, dass ein Niederspannungskreis bei gleicher Leistung mehr Strom durchlässt als ein Hochspannungskreis. Auf dieser Grundlage ist eine genaue Berechnung erforderlich, um den Querschnitt des Drahtes zu bestimmen. Dies erfolgt durch Berechnung des Gesamtstroms.
Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels veranschaulichen. Sieben 12V 35W Lichtquellen müssen über einen Transformator angeschlossen werden. Die Lampen werden parallel zum Verteilerkasten montiert. Es ist notwendig, das herauszufinden Drahtquerschnitt, die zwischen dem Verteiler und dem Ausgang des Blocks gelegt wird.
Dazu multiplizieren Sie zunächst die Anzahl der Glühbirnen mit deren Leistung. Dann dividieren wir den resultierenden Wert durch die Betriebsspannung. Wir erhalten ungefähr 29 A. Dies ist die Stromstärke, die durch die Niederspannungsverkabelung fließt.
Anhand der im PUE dargestellten Tabelle zur Abhängigkeit des Leitungsquerschnitts von der Betriebsspannung ermitteln wir den passenden Leitungsquerschnitt. In unserem Fall werden es mindestens 4 Quadratmeter sein. mm. Wie Sie sehen, ist die Belastung ziemlich groß. Vielleicht ist es sinnvoll, diese Lampengruppe in zwei weitere zu unterteilen.
Bei der Installation von zwei Gruppen von Halogenlampen über einen Transformator können zwei Arten von Schaltern verwendet werden.Wenn Sie ein Einschlüsselmodell installieren, können beide Gruppen nur gleichzeitig ein-/ausgeschaltet werden. Wenn eine separate Steuerung von Gruppen von Beleuchtungsgeräten erforderlich ist, können Sie einen Zwei-Tasten-Schalter installieren.
Empfehlungen von Praktikern
Praktizierende Elektriker stehen häufig vor der Notwendigkeit, Niedervolt-Halogenlampen zu installieren, wenn die Verkabelung bereits installiert ist und erfolgreich betrieben wird. In diesem Fall ist es nicht immer möglich, Lampen parallel an einen Transformator anzuschließen, ohne die Verkabelung grundlegend zu ändern.
Um die Kosten zu minimieren, empfehlen Experten in diesem Fall, jede Lampe mit einem eigenen Transformator zu verbinden. In der Regel handelt es sich dabei um Geräte mit geringer Leistung und Größe.
Wenn dies verschwenderisch erscheint, können Sie anstelle von Niedervolt-Halogenlampen Hochvolt-220-V-Halogenlampen einsetzen. In diesem Fall müssen Sie diese jedoch mit einer Sanftanlaufvorrichtung ausstatten. Wenn es das Design der Lampe zulässt, können Sie optional Halogenlampen durch LEDs der Economy-Klasse ersetzen.
Mit Wahrzeichen Auswahl an Halogenen Für die Installation einer Beleuchtungsanlage finden Sie einen Artikel, der alle Aspekte des Themas ausführlich beleuchtet.
Sehr oft ist eine Regulierung der Beleuchtungsintensität geplant und wird zu diesem Zweck in das Gesamtkonzept integriert Dimmer. Sie müssen wissen, dass die meisten Impulstransformatoren nicht für die Zusammenarbeit mit einem Dimmer ausgelegt sind.
Da sich Letzteres negativ auf die Funktion des elektronischen Konverters auswirkt, verringert sich letztlich die Lebensdauer der angeschlossenen Halogenlampen erheblich.
Aus diesem Grund ist ein elektromagnetischer Ringkerntransformator die beste Option für den Einsatz in Verbindung mit einem Dimmer. Und noch eine Anmerkung.
Elektriker empfehlen dringend, die Wartung bereits installierter Step-Down-Geräte nicht zu vergessen. Optimal ist es, alle sechs Monate eine Routineinspektion durchzuführen, um deren Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Bei festgestellten Problemen werden die Geräte repariert oder ausgetauscht.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Video Nr. 1. Lernen wir uns kennen – Osram-Transformatoren:
Video Nr. 2. So schließen Sie einen Transformator richtig an:
Video Nr. 3. Alles, was Sie über Transformatoren für Halogenlichtquellen wissen müssen:
Eine praktische Lösung für die Einbaubeleuchtung sind Niedervolt-Halogenlampen. Sie gelten als preisgünstiges Analogon zu LEDs und sind ihnen in der Qualität des emittierten Lichts deutlich überlegen.
Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung von Niederspannungshalogenen besteht in der Notwendigkeit, einen Abwärtstransformator anzuschließen. Wenn jedoch alles richtig gemacht wird, halten die Beleuchtungskörper lange und problemlos.
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