Transformador para lâmpadas halógenas: por que você precisa, o princípio de operação e regras de conexão

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Como você sabe, a conexão paralela de lâmpadas é amplamente utilizada na vida cotidiana. No entanto, um circuito em série também pode ser aplicado e ser útil.

Vamos examinar todas as nuances de ambos os esquemas, erros que podem ser cometidos durante a montagem e dar exemplos de sua implementação prática em casa.

No início, considere a montagem mais simples de duas lâmpadas incandescentes conectadas em série.

• duas lâmpadas parafusadas em soquetes

• dois fios de alimentação saindo dos cartuchos

O que você precisa para conectá-los em série? Não há nada complicado aqui. Basta pegar cada extremidade do fio de cada lâmpada e torcê-los juntos.

Nas duas extremidades restantes, você precisa aplicar uma tensão de 220 volts (fase e zero).

Como funcionaria tal esquema? Quando uma fase é aplicada ao fio, ela passa pelo filamento de uma lâmpada, pela torção ela entra na segunda lâmpada. E então encontra zero.

Por que uma conexão tão simples praticamente não é usada em apartamentos e casas? Isso é explicado pelo fato de que as lâmpadas neste caso queimarão com menos do que o calor total.

Nesse caso, o estresse será distribuído uniformemente entre eles. Por exemplo, se forem lâmpadas comuns de 100 watts com uma tensão de operação de 220 volts, cada uma delas terá mais ou menos 110 volts.

Assim, eles vão brilhar menos da metade de seu poder original.

Grosso modo, se você conectar duas lâmpadas de 100W em paralelo, você terá uma lâmpada de 200W. E se o mesmo circuito for montado em série, a potência total da lâmpada será muito menor que a potência de apenas uma lâmpada.

Com base na fórmula de cálculo, obtemos que duas lâmpadas brilham com potência igual a tudo: P=I*U=69,6W

Se eles diferirem, digamos que um deles seja de 60W e o outro de 40W, então a tensão neles será distribuída de maneira diferente.

O que isso nos dá em um sentido prático na implementação desses esquemas?

Uma lâmpada queimará melhor e mais brilhante, na qual o filamento tem mais resistência.

Tomemos, por exemplo, lâmpadas que são radicalmente diferentes em potência - 25W e 200W e conectem-se em série.

Qual deles vai brilhar quase com intensidade total? Aquele com P=25W.

Cálculo da potência do transformador para lâmpadas e diagrama de conexão

Vários transformadores são vendidos hoje, portanto, existem certas regras para selecionar a potência necessária. Não tome um transformador muito poderoso. Ele funcionará quase ocioso.A falta de energia levará ao superaquecimento e a falhas adicionais do dispositivo.

Você mesmo pode calcular a potência do transformador. O problema é bastante matemático e está ao alcance de qualquer eletricista iniciante. Por exemplo, você precisa instalar 8 halogênios spot com uma tensão de 12 V e uma potência de 20 watts. A potência total neste caso será de 160 watts. Tomamos com uma margem de 10% aproximadamente e adquirimos uma potência de 200 watts.

O esquema nº 1 é mais ou menos assim: há uma chave de grupo único na linha 220, enquanto os fios laranja e azul estão conectados à entrada do transformador (terminais primários).

Na linha de 12 volts, todas as lâmpadas são conectadas a um transformador (aos terminais secundários). Os fios de cobre de conexão devem necessariamente ter a mesma seção transversal, caso contrário, o brilho das lâmpadas será diferente.

Outra condição: o fio que liga o transformador às lâmpadas halógenas deve ter pelo menos 1,5 metros de comprimento, de preferência 3. Se for curto demais, ele começará a esquentar e o brilho das lâmpadas diminuirá.

Esquema nº 2 - para conectar lâmpadas halógenas. Aqui você pode fazer diferente. Quebre, por exemplo, seis lâmpadas em duas partes. Para cada um, instale um transformador abaixador. A correção dessa escolha se deve ao fato de que, se uma das fontes de alimentação quebrar, a segunda parte das luminárias ainda continuará funcionando. A potência de um grupo é de 105 watts. Com um pequeno fator de segurança, entendemos que você precisa comprar dois transformadores de 150 watts.

Adendo! Ligue cada transformador abaixador com seus próprios fios e conecte-os na caixa de junção. Deixe as conexões livres.

Regras para escolher equipamentos abaixadores

Escolhendo um transformador para fontes de luz halógena tipo, há muitos fatores a serem considerados. Vale a pena começar com duas características mais importantes: a tensão de saída do dispositivo e sua potência nominal. O primeiro deve corresponder estritamente à tensão de operação das lâmpadas conectadas ao dispositivo. A segunda determina a potência total das fontes de luz com as quais o transformador irá trabalhar.

Há sempre uma marcação na caixa do transformador, tendo estudado que você pode obter informações completas sobre o dispositivo

Para determinar com precisão a potência nominal necessária, é desejável fazer um cálculo simples. Para fazer isso, você precisa adicionar a potência de todas as fontes de luz que serão conectadas ao dispositivo abaixador. Ao valor obtido, acrescente 20% da “margem” necessária para o correto funcionamento do dispositivo.

Vamos ilustrar com um exemplo específico. Para iluminar a sala de estar, está prevista a instalação de três grupos de lâmpadas halógenas: sete em cada. São dispositivos pontuais com tensão de 12 V e potência de 30 watts. Você precisará de três transformadores para cada grupo. Vamos escolher o certo. Vamos começar com o cálculo da potência nominal.

Calculamos e obtemos que a potência total do grupo é de 210 watts. Levando em conta a margem necessária, obtemos 241 watts. Assim, para cada grupo, é necessário um transformador, cuja tensão de saída é de 12 V, a potência nominal do dispositivo é de 240 W.

Ambos os dispositivos eletromagnéticos e de pulso são adequados para essas características.

Parando sua escolha no último, você precisa prestar atenção especial à potência nominal. Deve ser apresentado como dois dígitos.

O primeiro indica a potência mínima de operação. Você precisa saber que a potência total das lâmpadas deve ser maior que esse valor, caso contrário o dispositivo não funcionará.

E uma pequena nota dos especialistas sobre a escolha do poder. Eles alertam que a potência do transformador, indicada na documentação técnica, é a máxima. Ou seja, no estado normal, ele dará em algum lugar 25-30% menos. Portanto, a chamada "reserva" de poder é necessária. Porque se você forçar o dispositivo a funcionar no limite de suas capacidades, ele não durará muito.

Para a operação de longo prazo de lâmpadas halógenas, é muito importante selecionar corretamente a potência do transformador abaixador. Ao mesmo tempo, deve ter alguma “margem” para que o dispositivo não funcione no limite de suas capacidades. Outra nuance importante diz respeito às dimensões do transformador selecionado e sua localização.

Quanto mais poderoso o dispositivo, mais massivo ele é. Isto é especialmente verdadeiro para unidades eletromagnéticas. É aconselhável encontrar imediatamente um local adequado para sua instalação. Se houver vários equipamentos, os usuários geralmente preferem dividi-los em grupos e instalar um transformador separado para cada

Outra nuance importante diz respeito ao tamanho do transformador selecionado e sua localização. Quanto mais poderoso o dispositivo, mais massivo ele é. Isto é especialmente verdadeiro para unidades eletromagnéticas. É aconselhável encontrar imediatamente um local adequado para sua instalação. Se houver vários equipamentos, os usuários geralmente preferem dividi-los em grupos e instalar um transformador separado para cada um.

Isso é explicado de forma muito simples. Em primeiro lugar, se o dispositivo abaixador falhar, o restante dos grupos de iluminação funcionará normalmente.Em segundo lugar, cada um dos transformadores instalados nesses grupos terá menos potência do que o total que precisaria ser fornecido para todas as lâmpadas. Portanto, seu custo será visivelmente menor.

O que são transformadores

Transformadores são dispositivos do tipo eletromagnético ou eletrônico. Eles diferem um pouco no princípio de operação e em algumas outras características. As opções eletromagnéticas alteram os parâmetros da tensão da rede padrão para características adequadas para a operação de halogênios, dispositivos eletrônicos, além do trabalho especificado, também realizam conversão de corrente.

Dispositivo eletromagnético toroidal

O transformador toroidal mais simples é montado a partir de dois enrolamentos e um núcleo. Este último também é chamado de circuito magnético. É feito de um material ferromagnético, geralmente aço. Os enrolamentos são colocados na haste. O primário está ligado à fonte de energia, o secundário, respectivamente, ao consumidor. Não há conexão elétrica entre os enrolamentos secundário e primário.

Apesar do baixo custo e confiabilidade na operação, o transformador eletromagnético toroidal raramente é usado hoje na conexão de lâmpadas halógenas.

Assim, a energia entre eles é transmitida apenas eletromagneticamente. Para aumentar o acoplamento indutivo entre os enrolamentos, é utilizado um circuito magnético. Quando uma corrente alternada é aplicada ao terminal conectado ao primeiro enrolamento, forma-se um fluxo magnético do tipo alternado dentro do núcleo. O último trava com ambos os enrolamentos e induz uma força eletromotriz ou EMF neles.

Sob sua influência, uma corrente alternada é criada no enrolamento secundário com uma tensão diferente da que estava no primário.Dependendo do número de voltas, é definido o tipo de transformador, que pode ser step-up ou step-down, e a relação de transformação. Para lâmpadas halógenas, apenas dispositivos abaixadores são sempre usados.

As vantagens dos dispositivos de enrolamento são:

• Alta confiabilidade no trabalho.
• Facilidade de conexão.
• Baixo custo.

No entanto, os transformadores toroidais podem ser encontrados em circuitos com lâmpadas halógenas raro o suficiente. Isso se deve ao fato de que, devido aos recursos de design, esses dispositivos têm dimensões e peso bastante impressionantes. Por isso, é difícil disfarçá-los na hora de arrumar os móveis ou a iluminação do teto, por exemplo.

Talvez a principal desvantagem dos transformadores eletromagnéticos toroidais seja a massividade e as dimensões significativas. Eles são extremamente difíceis de disfarçar se for necessária uma instalação oculta.

Além disso, as desvantagens de dispositivos desse tipo incluem aquecimento durante a operação e sensibilidade a possíveis quedas de tensão na rede, o que afeta negativamente a vida útil dos halogênios. Além disso, os transformadores de enrolamento podem zumbir durante a operação, o que nem sempre é aceitável. Portanto, os dispositivos são usados ​​principalmente em instalações não residenciais ou em edifícios industriais.

Pulso ou dispositivo eletrônico

O transformador consiste em um núcleo ou núcleo magnético e dois enrolamentos. Dependendo da forma do núcleo e da maneira como os enrolamentos são colocados nele, distinguem-se quatro tipos de tais dispositivos: haste, toroidal, blindada e haste blindada. O número de voltas dos enrolamentos secundário e primário também pode ser diferente. Variando suas proporções, são obtidos dispositivos abaixadores e elevadores.

No projeto de um transformador de pulso, não existem apenas enrolamentos com núcleo, mas também um enchimento eletrônico. Graças a isso, é possível integrar sistemas de proteção contra superaquecimento, partida suave e outros

O princípio de operação de um transformador do tipo pulso é um pouco diferente. Pulsos unipolares curtos são aplicados ao enrolamento primário, devido ao qual o núcleo está constantemente em estado de magnetização. Os pulsos no enrolamento primário são caracterizados como sinais de onda quadrada de curto prazo. Eles geram indutância com as mesmas gotas características.

Eles, por sua vez, criam impulsos na bobina secundária. Esse recurso oferece aos transformadores eletrônicos uma série de vantagens:

• Peso leve e compacto.
• Alto nível de eficiência.
• Possibilidade de construir proteção adicional.
• Faixa de tensão de operação estendida.
• Sem calor ou ruído durante a operação.
• A capacidade de ajustar a tensão de saída.

Entre as deficiências, destaca-se a carga mínima regulamentada e o preço bastante elevado. Este último está associado a certas dificuldades no processo de fabricação de tais dispositivos.

Condutor

A utilização de um driver em vez de uma unidade transformadora deve-se às peculiaridades do funcionamento do LED, como elemento integrante dos modernos equipamentos de iluminação. O fato é que qualquer LED é uma carga não linear, cujos parâmetros elétricos mudam dependendo das condições de operação.

Arroz. 3. Característica volt-ampere do LED

Como você pode ver, mesmo com pequenas flutuações de tensão, ocorrerá uma mudança significativa na força da corrente. Especialmente claramente, essas diferenças são sentidas por LEDs poderosos.Além disso, há uma dependência da temperatura no trabalho, portanto, a partir do aquecimento do elemento, a queda de tensão diminui e a corrente aumenta. Este modo de operação tem um efeito extremamente negativo no funcionamento do LED, razão pela qual ele falha mais rapidamente. Você não pode conectá-lo diretamente do retificador de rede, para o qual os drivers são usados.

A peculiaridade do driver de LED é que ele produz a mesma corrente do filtro de saída, independentemente do tamanho da tensão aplicada à entrada. Estruturalmente moderno drivers para conectar LEDs pode ser realizado tanto em transistores quanto em baseado em microchip. A segunda opção está ganhando cada vez mais popularidade devido às melhores características do driver, controle mais fácil dos parâmetros de operação.

O seguinte é um exemplo de um diagrama de operação do driver:

Arroz. 4. Exemplo de circuito de driver

Aqui, um valor variável é fornecido à entrada do retificador de tensão de rede VDS1, então a tensão retificada no driver é transmitida através do capacitor de suavização C1 e do meio braço R1 - R2 para o chip BP9022. Este último gera uma série de pulsos PWM e os transmite através de um transformador para o retificador de saída D2 e ​​o filtro de saída R3 - C3, utilizado para estabilizar os parâmetros de saída. Devido à introdução de resistores adicionais no circuito de potência do microcircuito, esse driver pode ajustar a potência de saída e controlar a intensidade do fluxo de luz.

Dispositivo e princípio de operação

Os modelos eletrônicos e eletromagnéticos de transformadores diferem tanto no design quanto no princípio de operação, portanto, devem ser considerados separadamente:

O transformador é eletromagnético.

Como já mencionado acima, a base deste projeto é um núcleo toroidal feito de aço elétrico, no qual são enrolados os enrolamentos primário e secundário. Não há contato elétrico entre os enrolamentos, a conexão entre eles é realizada por meio de um campo eletromagnético, cuja ação se deve ao fenômeno da indução eletromagnética. O diagrama do transformador eletromagnético abaixador é mostrado na figura abaixo, onde:

• o enrolamento primário está conectado a uma rede de 220 volts (U1 no diagrama) e uma corrente elétrica "i1" flui nele;
• quando a tensão é aplicada ao enrolamento primário, uma força eletromotriz (EMF) é formada no núcleo;
• A EMF cria uma diferença de potencial no enrolamento secundário (U2 no diagrama) e, como resultado, a presença de uma corrente elétrica "i2" com uma carga conectada (Zn no diagrama).

Diagrama eletrônico e de circuito de um transformador toroidal

O valor de tensão especificado no enrolamento secundário é criado enrolando um certo número de voltas de fio no núcleo do dispositivo.

O transformador é eletrônico.

O design de tais modelos prevê a presença de componentes eletrônicos, através dos quais é realizada a conversão de tensão. No diagrama abaixo, a tensão da rede elétrica é aplicada na entrada do dispositivo (INPUT), após o que é convertida em constante por meio de uma ponte de diodos, sobre a qual operam os componentes eletrônicos do dispositivo.

O transformador de controle é enrolado em um anel de ferrite (enrolamentos I, II e III), e são seus enrolamentos que controlam o funcionamento dos transistores e também fornecem comunicação com o transformador de saída que emite a tensão convertida para a saída do dispositivo (RESULTADO).Além disso, o circuito contém capacitores que fornecem a forma necessária do sinal de tensão de saída.

Diagrama esquemático de um transformador eletrônico de 220 a 12 Volts

O circuito transformador eletrônico acima pode ser usado para conectar lâmpadas halógenas e outras fontes de luz operando a uma tensão de 12 volts.

Dicas úteis

Ao conectar lâmpadas halógenas, você deve seguir as dicas úteis:

• Muitas vezes, as luminárias são produzidas com marcações de fio não padronizadas. Isso é levado em consideração ao conectar a fase e o zero. A conexão errada causará problemas.
• Ao instalar luminárias através de um dimmer, lâmpadas LED especiais também devem ser usadas.
• A fiação deve ser aterrada.
• O fio de saída não deve ter mais de 2 metros, caso contrário haverá perda de corrente e as lâmpadas brilharão muito mais fracas.
• O transformador não deve superaquecer, para isso eles são instalados a menos de 20 centímetros do próprio dispositivo de iluminação.

• Quando o transformador está localizado em uma pequena cavidade, a carga deve ser reduzida para 75%.
• A instalação dos holofotes é feita após o acabamento completo da superfície.
• A instalação de holofotes de halogênio pode ser feita de forma independente, seguindo as regras de instalação.
• Se a lâmpada for quadrada, primeiro um círculo é cortado com uma coroa e, em seguida, os cantos são cortados (para tetos falsos de plástico, gesso).
• Ao instalar no banheiro, você deve usar um transformador de 12 V. Essa tensão não prejudicará uma pessoa.

Aconselhamos que você assista às instruções em vídeo:

Diagrama de conexão do transformador abaixador

Como conectar um transformador de 220 a 12 volts é de interesse para muitos. Tudo é feito de forma simples.Sugere o algoritmo de marcação de ações nos pontos de conexão. Os terminais de saída no painel de conexão com os fios de contato do aparelho consumidor estão marcados em letras latinas. Os terminais aos quais o fio neutro está conectado são marcados com os símbolos N ou 0. A fase de alimentação é designada L ou 220. Os terminais de saída são marcados com os números 12 ou 110. Resta não confundir os terminais e responder à pergunta de como conectar um transformador abaixador 220 com ações práticas.

A marcação de fábrica dos terminais garante uma conexão segura por uma pessoa que não esteja familiarizada com tais ações. Os transformadores importados passam pelo controle de certificação nacional e não representam perigo durante a operação. Conecte o produto a 12 volts de acordo com o princípio descrito acima.

Agora está claro como um transformador abaixador fabricado na fábrica é conectado. É mais difícil decidir sobre um dispositivo caseiro. Dificuldades surgem quando, durante a instalação do dispositivo, eles esquecem de marcar os terminais

Para fazer a conexão sem erros, é importante aprender a determinar visualmente a espessura dos fios. A bobina primária é feita de fio de seção menor que o enrolamento de ação final

O esquema de conexão é simples.

É necessário aprender a regra segundo a qual é possível obter uma tensão elétrica intensificadora, o dispositivo é conectado na ordem inversa (versão espelho).

O princípio de operação de um transformador abaixador é fácil de entender.Foi estabelecido empiricamente e teoricamente que o acoplamento ao nível dos elétrons em ambas as bobinas deve ser estimado como a diferença entre o efeito do fluxo magnético que cria contato com ambas as bobinas e o fluxo de elétrons que ocorre em um enrolamento com menor número de espiras. . Ao conectar a bobina do terminal, verifica-se que uma corrente aparece no circuito. Ou seja, eles recebem eletricidade.

E aqui há uma colisão elétrica. Calcula-se que a energia fornecida do gerador para a bobina primária é igual à energia direcionada para o circuito criado. E isso acontece quando não há contato metálico, galvânico entre os enrolamentos. A energia é transferida criando um poderoso fluxo magnético com características variáveis.

Na engenharia elétrica existe um termo "dissipação". O fluxo magnético ao longo da rota perde potência. E isso é ruim. O recurso de design do dispositivo do transformador corrige a situação. Os desenhos criados de caminhos magnéticos metálicos não permitem a dispersão do fluxo magnético ao longo do circuito. Como resultado, os fluxos magnéticos da primeira bobina são iguais aos valores da segunda ou quase iguais.

Como eles funcionam

Estruturalmente, todos os elementos de iluminação com filamento são iguais e são constituídos por uma base, um corpo de filamento com filamento e uma lâmpada de vidro. Mas as lâmpadas halógenas diferem no conteúdo de iodo ou bromo.

Seu funcionamento é o seguinte. Os átomos de tungstênio que compõem o filamento são liberados e reagem com halogênios - iodo ou bromo (isso evita que eles se depositem no interior das paredes do frasco), criando um fluxo de luz. O enchimento com gás aumenta significativamente a vida útil da fonte.

Em seguida, ocorre o desenvolvimento inverso do processo - a alta temperatura faz com que novos compostos se decomponham em suas partes constituintes. O tungstênio é liberado sobre ou próximo à superfície do filamento.

Este princípio de funcionamento torna o fluxo luminoso mais intenso e prolonga a vida útil da lâmpada halógena (12 volts ou superior - não importa, a afirmação vale para todos os tipos)

Finalidade do lastro

Características elétricas obrigatórias de uma luminária de luz natural:

1. Corrente consumida.
2. tensão de partida.
3. Frequência atual.
4. Fator de crista atual.
5. Nível de iluminação.

O indutor fornece uma alta tensão inicial para iniciar a descarga incandescente e, em seguida, limita rapidamente a corrente para manter com segurança o nível de tensão desejado.

As principais funções do transformador de lastro são discutidas abaixo.

Segurança

O lastro regula a alimentação CA para os eletrodos. Quando a corrente alternada passa pelo indutor, a tensão aumenta. Ao mesmo tempo, a força da corrente é limitada, o que evita um curto-circuito, o que leva à destruição da lâmpada fluorescente.

Aquecimento catódico

Para que a lâmpada funcione, é necessário um surto de alta tensão: é então que a folga entre os eletrodos se rompe e o arco se acende. Quanto mais fria a lâmpada, maior a tensão necessária. A tensão "empurra" a corrente através do argônio. Mas o gás tem uma resistência, que é maior quanto mais frio for o gás. Portanto, é necessário criar uma tensão mais alta nas temperaturas mais baixas possíveis.

Para fazer isso, você precisa implementar um dos dois esquemas:

• usando um interruptor de partida (starter) contendo uma pequena lâmpada de néon ou argônio com potência de 1 W.Aquece a tira bimetálica no starter e facilita o início de uma descarga de gás;
• eletrodos de tungstênio por onde passa a corrente. Neste caso, os eletrodos aquecem e ionizam o gás no tubo.

Garantindo um alto nível de tensão

Quando o circuito é interrompido, o campo magnético é interrompido, impulso de alta tensão enviado através da lâmpada, e uma descarga é excitada. Os seguintes esquemas de geração de alta tensão são usados:

1. Pré-aquecimento. Neste caso, os eletrodos são aquecidos até que a descarga seja iniciada. A chave de partida fecha, permitindo que a corrente flua através de cada eletrodo. A chave de partida esfria rapidamente, abrindo a chave e iniciando a tensão de alimentação no tubo de arco, resultando em uma descarga. Durante a operação, nenhuma energia auxiliar é fornecida aos eletrodos.
2. Começo rápido. Os eletrodos aquecem constantemente, então o transformador de lastro inclui dois enrolamentos secundários especiais que fornecem uma baixa tensão nos eletrodos.
3. Início instantâneo. Os eletrodos não aquecem antes de iniciar o trabalho. Para partidas instantâneas, o transformador fornece uma tensão de partida relativamente alta. Como resultado, a descarga é facilmente excitada entre os eletrodos "frios".

Limitação atual

A necessidade disso surge quando uma carga (por exemplo, uma descarga de arco) é acompanhada por uma queda de tensão nos terminais quando a corrente aumenta.

Estabilização do processo

Existem dois requisitos para lâmpadas fluorescentes:

• para iniciar a fonte de luz, é necessário um salto de alta tensão para criar um arco no vapor de mercúrio;
• uma vez que a lâmpada é ligada, o gás oferece resistência decrescente.

Esses requisitos variam dependendo da potência da fonte.