Виды и устройство трансформаторов

Понижающая аппаратура для галогенных осветительных элементов существует в двух вариантах:

• электромагнитный;
• электронный.

Первый из названных трансформаторов называется еще тороидальным ввиду особенностей конструкции: основа первичной и вторичной обмоток – сердечник в форме тороида. Принцип работы данного варианта базируется на электромагнитной связи двух катушек. На вход подается напряжение 220 вольт, в результате преобразования трансформатор для галогенных ламп выдает пониженное напряжение 12 вольт.

Такой вариант на рынке уже давно, а до сих пор используется благодаря надежности и приемлемой стоимости. Только вес тороидального трансформатора составляет порядка 3,5 кг, что значительно усложняет задачу по обустройству системы освещения с применением встроенных галогенных светильников. Еще один минус – высокая чувствительность к резким скачкам напряжения.

Электронный (второе название импульсный) аналог во многом превосходит рассмотренный выше аппарат. Его преимущества:

• стабильность напряжения на выходе (6В, 12В, 24В);
• высокий коэффициент мощности;
• защита от перепадов напряжения;
• плавный старт;
• небольшие размеры устройства.

Все эти свойства позволяют эксплуатировать электронный аналог намного дольше. По сходному принципу действует блок питания/драйвер и для светодиодных ламп. Электронный трансформатор отличается несложной конструкцией, в его основе – двухтактный автогенератор.

Все элементы помещены в корпус, для соединения с питающим источником 220 вольт предусмотрено два вывода, столько же – для соединения с галогенной лампой (напряжение 12 вольт).

Электронный трансформатор содержит в себе ферритовый сердечник, транзисторы (схема полумоста), диоды. Устройство данного варианта конструкции несколько сложнее, но зато результатом является стабильное напряжение 12 вольт и более продолжительный срок службы источника света.

Если подбирается электромагнитный или же электронный вариант понижающего блока, решающими будут следующие параметры:

1. Мощность – позволяет установить определенное количество осветительных элементов. Это расчетная величина. Соответственно, трансформаторы для галогенных ламп должны подбираться на основании соответствия совокупной мощности источников света и величины выдерживаемой понижающим аппаратом нагрузки. Рекомендуется приобретать вариант с запасом по мощности (10-15%), однако, нельзя и слишком усердствовать в стремлении обезопасить себя, так как данного вида понижающие блоки имеют минимальный предел нагрузки. Если общая мощность лампочек хоть немного ниже данного параметра, включение запрещено производить.
2. Напряжение. Существуют разные варианты конструкций: 6, 12, 24 вольт. Эти значения получают благодаря преобразованию сетевого напряжения 220 В.

Оба данных параметра являются ключевыми и при выборе светодиодных аналогов. Как видно, способ подключения этих лампочек и галогенных источников света во многом сходится. Чтобы получить расчетное значение мощности трансформатора, необходимо в точности знать, сколько лампочек будет подключено. В этом поможет схема. Нужно умножить общее количество источников света на величину нагрузки одной из них. К полученному значению добавляется не более 15% (запас).

В ситуациях, когда планируется подключать разные по мощности группы галогенных осветительных элементов (12В), проще и экономичнее приобрести несколько понижающих блоков. Дело в том, что габариты и параметры трансформатора определяют его ценовую категорию.

Решающий плюс такого решения заключается в возможности организовать несколько автономных осветительных систем. Если один из трансформаторов сгорит, часть светильников будет продолжать работать. По аналогичному принципу следует проектировать и освещение с источниками света на 220В.

Многие производители, которые изготавливают светотехническую продукцию (лампы, светильники), выпускают и понижающие блоки. Сегодня чаще применяются импульсные, они же электронные, исполнения. Одни из таких производителей: Philips, Osram. Обе компании занимаются изготовлением также и светодиодных аналогов (12В, 220В).

Особенность трансформаторов марки Philips – трехуровневая защита (от к. з., перегрева, скачков напряжения). Некоторые из понижающих блоков, например, от производителя Osram легко можно использовать при скрытой установке осветительных приборов.

Есть и другие марки: Vossloh Schwabe, Comtech. Главное преимущество трансформаторов первого из названных вариантов заключается в том, какой тип материала используется при изготовлении корпуса – полиамид, благодаря чему аппарат может устанавливаться на поверхности, подверженной интенсивному нагреву.

Исполнения марки Feron предлагаются по намного более привлекательной цене, только это чуть ли не единственный их плюс, что объясняется нестабильной работой с рядом проблем: мерцание, существенное падение напряжения.

 

Продукция от компании Comtech

Кроме того, продукция данной марки не всегда характеризуется идеальным качеством сборки. Есть и другие производители, отмеченные пользователями: Italmac, Relko, 55-TASCHIBRA. Если же стоит задача получить наиболее приемлемый вариант, исходя из соотношения «цена/качество», лучшими считаются немецкие трансформаторы.

Данное условие подключения позволяет организовать эффективную систему освещения, которая, помимо прочего, способна работать довольно продолжительный отрезок времени. Схема подключения, как и сам процесс монтажа, не отличается сложностью: необходимо соединить трансформатор с выключателем и питающим источником, а, с другой стороны, аппарат подключается к галогенной лампе.

Схема электронного трансформатора

В зависимости от конструкции и производителя внутри находится кольцевой с двумя обмотками или ш-образный сердечник из феррита. Первый тип с кольцевым сердечником проще переделать под свои нужды (из преобразователей делают ИБП и блоки питания для других электронных устройств) В роли силовой части прибора выступают биполярные транзисторы, включенные по схеме полумоста. Их рабочая частота в противофазе составляет 30-35 кГц.

Конструкцию дополняют транзисторы, через которые перекачивается вся мощность. Установленные в трансформаторе диоды используются для защиты транзисторов от обратного напряжения.

В современные осветительные приборы нередко заранее встраиваются преобразователи, их также монтируют в мебель, под потолки и за гипсокартонные плиты, что обеспечивает небольшую удаленность от ламп. В данном случае становятся очевидными преимущества именно электронных преобразователей, которые имеют небольшой вес и скромные размеры, обеспечивают постоянное напряжение, что не дает светильникам быстрее выходить из строя и терять свои качества.

При подборе оборудования для светодиодной подсветки или светодиодного освещения, неизбежно возникает задача выбора блока питания для системы. Специалисты по светодиодному оборудованию всегда предлагают использовать специализированные блоки питания.

У человека, столкнувшегося с этим оборудованием в первый раз, как правило, возникает вполне естественный вопрос – почему нельзя применить электронный трансформатор для галогенных ламп? Он, при одинаковой мощности, имеет меньший размер, меньшую цену, да и выходное напряжение у него тоже 12 вольт.

Те, кто просто хочет получить ответ на этот вопрос, не вникая в подробности, может сразу перейти к выводам в конце статьи.

Для тех же, кто хочет подробнее разобраться в вопросе – немного теории.

Для начала хочется отметить, что практически все современные источники питания – это импульсные преобразователи.

Принципиальное отличие их от применявшихся ранее аналоговых (или линейных) источников питания заключается в том, что преобразование напряжения в них осуществляется не на частоте питающей электросети (50Гц), а на значительно более высокой частоте (обычно в диапазоне 30000-50000 Гц).

Благодаря переходу на такие частоты удалось значительно уменьшить размеры и вес источников питания, а также значительно повысить их КПД, который в современных моделях достигает 95%.

Рассмотрим структурную схему обычного электронного трансформатора для питания галогенных ламп (рис. 1).

Рис.1 Структурная схема электронного трансформатора, предназначенного для питания галогенных ламп.

Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В (Рис.2а) подается на входной выпрямитель, представляющий из себя, как правило, диодный мост. На выходе выпрямителя (Рис.2б) мы получаем импульсы напряжения одной полярности и удвоенной частоты – 100Гц.

Рис.2 Формы напряжения на входе (а) и выходе (б) выпрямителя.

Очень важно для нашего случая обратить внимание на то, что генерация в подобной схеме возникает не всегда, а только при условии, что нагрузка электронного трансформатора находится в определённых пределах, например, от 30 до 300 Ватт.

Галогенная лампа схема подключения через трансформатор

В процессе монтирования освещения с использованием электронного трансформатора очень важно подобрать подходящую мощность. Выбрав недостаточно мощный преобразователь, мы подвергаем лампы большой нагрузке, они могут скорее выйти из строя, также появляется риск для всей системы. В обратном случае устройство также имеет негативное влияние на осветительные приборы.

Прежде всего, стоит проверить максимальную мощность трансформатора. Иногда советуют от этого числа отнять 30%, хотя стандартом для коэффициента надежности являются 10-15%. Например, четыре 12 В лампы с показателем в 40 Вт в сумме дают 160 Вт, а с коэффициентом запаса мы получаем 184 Вт. Чтобы обеспечить их правильным преобразователем, необходимо выбрать устройство с наиболее близкой мощностью из числа стандартных моделей (от 50 до 400 Вт), в нашем случаи мы получаем трансформатор в 200 Вт.

Инструкции к трансформаторам обязательно содержат несколько основных правил:

• преобразователь и лампа должны соединяться кабелем не длиннее полтора метров (с сечением от 1 кв мм, в противном случае яркость лампы будет недостаточной, свет неравномерным и провод будет нагреваться);
• для подключения 2-х и более светильников нужно всегда использовать схему «звезда» (к каждой лампе подключается отдельный кабель, все они должны быть одинаковой длины);
• сечение кабеля необходимо увеличивать пропорционально длине (если ее нужно сделать более 1,5 метров);
• расстояние до лампы должно составлять не менее 20 см;
• правильно просчитать мощность ламп и их соответствие трансформатору.

Схем подключения может быть несколько. Первая, самая простая, поскольку для нее используется выключатель с одной клавишей и один трансформатор. Проводники подключаются на первичные клеммы «входа» трансформатора L и N. Чтобы закрепить лампы от стороны 12 В на вторичные клеммы преобразователя на «выходе» используют дополнительные медные провода (с сечением минимум 1,2 кв мм). Светильники при этом обязательно устанавливают параллельно.

Второй вариант предполагает деление ламп на две равные части, после чего они подключаются к двум отдельным трансформаторам. В нашем примере были 4 лампы по 40 В, мощность двух из них составляет 80 Вт, с коэффициентом запаса – 90 Вт, поэтому взять нужно трансформатор на 105 Вт. Лучше каждый трансформатор питать через отдельные провода.

Схема подключения 2-х и более галогенных ламп к трансформатору

В случае, когда уже сделан окончательный вариант проводки, каждую лампочку можно запитать отдельно. Это поможет сэкономить деньги и оставит систему в рабочем состоянии, если один трансформатор сломается. Также необходимо помнить о том, что преобразователи нагреваются, поэтому их устанавливают на безопасных поверхностях, которые не плавятся и не воспламеняются.

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Речь в сегодняшней статье пойдет о расчете и выборе понижающего трансформатора для галогенных ламп, а также о схемах его подключения.

Галогенные лампы нашли широкое применение для освещения разного вида помещений. Они обладают идеальной цветопередачей и имеют постоянную яркость на протяжении всего периода работы. Срок службы таких ламп в 3-4 раза дольше (до 2-4 тыс. часов), чем у ламп накаливания.

Всего существует два типа галогенных ламп:

• на переменное напряжение 220 (В)
• на переменное напряжение 6, 12 и 24 (В)

Первый тип ламп включаются в сеть 220 (В) напрямую (непосредственно) без применения каких-либо понижающих трансформаторов.

Вот фотография галогенной лампы JCDR на 220 (В) мощностью 35 (Вт) с цоколем GU5.3 (значение 5.3 — это расстояние между выводами в миллиметрах).

Вот еще пример «галогенки» ЭРА на 220 (В) мощностью 35 (Вт) с цоколем GY6.35.

Напомню Вам, что применение ламп на 6, 12 или 24 (В) обеспечивает дополнительную электробезопасность. Почитайте статью про требования к светильникам и розеткам, установленных в ванной комнате или в помещении парилки.

Читать далее: Панорамные окна: в частном доме и квартире, плюсы и минусы

Трансформатор с любым принципом действия используется для понижения напряжения до заданных значений, указанных на . Существует два типа понижающих устройств:

1. электромагнитные трансформаторы (классические обмоточные устройства, работающие по принципу электромагнитной индукции);
2. электронные трансформаторы (устройства изменяющие напряжение при помощи транзисторных схем).

Электромагнитные
устройства в современных или квартире используются редко. Это связано с тем, что трансформаторы такого типа имеют большую массу и размеры по сравнению с электронными понижающими приборами, из-за этого их проблематично размещать в различных нишах, например, потолочных.

Часто галогеновая подсветка монтируется в предметах кухонной мебели, в этом случае обмоточные устройства очень тяжело разместить так, чтобы его не было видно.

Достоинства
: надежность, стойкость к перепадам в сети.

Недостатки
: масса, габариты, может издавать слабый гул, при перепадах входящего напряжения пропорционально изменяет его параметры на выходных клеммах, то есть не удастся убрать пульсацию света.

Электронные
трансформаторы для питания галогенных ламп имеют в своей конструкции полупроводниковые элементы, с помощью которых понижается напряжение до нужных значений. Причем такие приборы позволяют получать стабильное напряжение на выходе при больших колебаниях входящего напряжения.

Трансформатор для галогенных ламп. Разновидности, выбор, схема подключения

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.

Они одинаково широко используются как для обеспечения освещения в общественных зданиях, так и для работы в домашних условиях. Продукция отдельных компаний даже подразделяется на категории в зависимости от того или иного ее назначения.

К примеру, стоимость профессиональной аппаратуры оказывается существенно дороже бытовой. Кроме того, наличие конструктивных особенностей различных галогенных ламп определяет их принадлежность к тому или иному виду:

1. — линейным;
2. — капсульным;
3. — лампы с рефлектором;
4. — лампы с бытовым патроном.

В целях экономии и повышения безопасности эксплуатации электроэнергии нередко обращаются к задействованию схем освещения, использующих намного меньшие показатели напряжения в сравнении с традиционными 220В.

Подключение галогенных ламп малого напряжения осуществляется через специальные источники питания на 6, 12 и 24В.

Примечательно, что низковольтные галогенные лампы на практике оказываются столь же яркими, как и обычные, в то время как потребление энергии сокращается на порядок. Кроме того, невысокое напряжение выступает дополнительной гарантией безопасности человека.

Часто такие лампы из соображений безопасности устанавливаются в ванных комнатах. Впрочем, низковольтные галогенные лампы также используются и во встроенных светильниках подвесных потолков, ввиду того, что небольшие размеры современных электронных трансформаторов позволяют осуществлять их монтаж прямо на каркас таких потолков.

Единственным ограничением для работы таких ламп является необходимость установки специального понижающего трансформатора.

Рис 1. Подключение галогенных светильников через трансформатора

Таким образом, когда для освещения используется низковольтная галогенная лампа, схема подключения к сети подразумевает наличие понижающего трансформатора на 12В.

Если взять для сравнения светодиоды с люминесцентными экономными лампами, то превосходство и в этом случае будет на их стороне. К тому же, срок службы данных лампочек существенно больше. Экологическая составляющая светодиодных источников света и здесь будет на первом месте.

Светодиодные лампы нового поколения оснащены самыми лучшими свойствами и характеристиками, в сравнении с другими, имеющимися на рынке на сегодняшний момент.

Проводить кабеля для подключения точечных светильников нужно перед монтажем потолочного покрытия

Единственным недостатком, свойственным светодиодным лампам, сегодня можно назвать только высокую цену на такие изделия. За качественные светодиодные софиты придется заплатить дороже, чем за обычный источник света. Однако, тенденция к снижению стоимости дает надежду на то, что вскоре все смогут себе позволить более экономно расходовать энергоресурс, применять понижающий ее потребление способ освещения пространства.

Новые светодиоды обладают многими достоинствами:

• Экономичность;
• Качество;
• Долгий срок службы;
• Привлекательный вид;
• Отсутствие плохого влияния на окружающую среду и человека;
• Компактность;
• Отсутствие в них нагара;
• Простота установки.

Светодиодные лампы имеют самые лучшие характеристики среди других популярных дамп на рынке на сегодняшний момент.

Строение светодиодного источника света довольно просто. Он включает в себя несколько светодиодов, а также корпус с необходимым отражателем. Для того, чтобы светодиоды охлаждать, в лампе присутствует радиатор. В нем, в месте соприкосновения со светодиодом, находится слой термопасты, которая улучшает контакт.

Общая мощность светильника всегда равна сумме мощности, равной всем входящим в нее светодиодам.

При подключении светодиодной лампы стоит отключить напряжение

Светодиодов может иметься и совсем мало (один), и даже несколько десятков. Все они включены в общую электрическую схему, и подчиняются специально собранной цепи, подключенной через один блок питания. Новая светодиодная лампа обычной мощностью в 220 В состоит из более чем одного светодиода, которые защищены светорассеивателем или специальной пластиковой колбой. К патрону всегда подключена схема преобразования тока. Теплоотводящий радиатор установлен под светодиодом.

Для действия светодиодов необходим постоянный ток. Покупая светильник для применения его в обычной квартире, на даче, или доме с рабочим обычным напряжением сети 220В, ищите светодиодную лампу, где на упаковке будет указана мощность именно 220 В. Данная пометка означает, что схема необходимого для работы лампы блока питания, уже есть в лампе от завода-изготовителя, и прибор можно подключать напрямую к выключателю вашей электросети согласно имеющейся схемы подключения светильника (люстры).

В случае, если же на упаковке со светодиодной лампой указано значение 24 или 12 вольт, это значит, что для того, чтобы она нормально работала, нужен преобразователь напряжения. Тогда возможно использовать стандартный заводской специальный блок питания, который можно найти в специализированных отделах. Данный блок прослужит долго, он надежен и безопасен.

Все необходимые для подключения данные можно увидеть на упаковке лампы или в инструкции. Особую роль играет мощность устройства. Она должна быть, лучше всего, с запасом приблизительно в 20%. Чтобы правильно ее рассчитать, а затем полученные Амперы умножьте на рабочее напряжение. Так вы получите число, которое составляет потребляемую мощность необходимого вам светодиодного светильника.

Обратите внимание, что перед включением лампы обязательно следует убедиться, что блок питания не подключен к электросети. В противном случае поломки не избежать. Подключайте светильник к источнику питания параллельно, обязательно соблюдая полярность.

Трансформатор – это устройство, представляющее собой сердечник с имеющимися двумя обмотками. В обязательном порядке на них должно присутствовать одинаковое количество витков. Сам же сердечник должен набираться из электротехнической стали.

На входе прибора подаётся напряжение, а в самой обмотке появляется необходимая электродвижущая сила, создающая магнитное поле. Сквозь него проходят витки первой из катушек. Благодаря этому возникает сила самоиндукции. Другая катушка генерирует напряжение, отличающееся от первого на столько раз, именно на сколько будет отличаться количество витков в обеих катушках.

Для монтажа встраиваемых спотов потребуется отвертка, дрель и крепежные детали

Действие трансформатора осуществляется следующим образом:

• Ток проходит по одной из катушек, создающей магнитное поле;
• Все силовые полосы замыкаются возле проводников катушек;
• Некоторые из данных силовых линий должны замкнуться возле проводников второй катушки.

Чем дальше находятся обмотки друг от друга на расстоянии, тем меньшая получается между ними электромагнитная связь. Через первую катушку проходит ток переменный и значит, создающееся магнитное поле тоже будет переменным. А значит меняться по закону и во времени. Из-за изменений тока в первом приборе, в обе катушки будет поступать магнитный поток, изменяющий величину и направление.

В связи с этим будет происходить индукция переменной движущей силы. Если концы второй катушки соединить с приёмниками электроэнергии, тогда в цепочке приёмников образуется ток. К первой катушке от генератора сможет поступать энергия, равная той, которая отдается в цепочку второй. Данная энергия поступает посредством обычного переменного магнитного потока.

Несмотря на то, что на первый взгляд данный прибор кажется довольно сложным, его без труда можно собрать самостоятельно. Необходимо всего лишь выполнить такие шаги:

• Рассчитать характеристики и количество необходимых витков на обмотках катушках;
• Полученное число умножаем на 220;
• Изготовить из жестяных банок сердечник;
• Обжечь эти заготовки в печи на огне;
• Покрыть лаком и с одной стороны наклеить полоски бумаги.
• Из толстого картона изготовить основу для катушки.
• В готовую катушку нужно вставить железные полоски, которые должны войти, приблизительно на половину всей своей длины.
• Обтянуть этими полосками основу
• Соединить концы;

Чтобы изготовить трансформатор для светодиодной лампы, нужно иметь соответствующий опыт

Возле сердечника и каркаса обязательно нужно оставить небольшое расстояние. Для понижающего устройства основание лучше всего изготовить из обычной доски до 50 мм толщиной. Крепить детали нужно при помощи больших скобок из металла, при чем так, чтобы скобки огибали всю нижнюю часть сердечника. На последнем шагу концы обмоток выводятся и закрепляются с контактами.

Производители

Большинство производителей предоставляют трансформаторы с обязательной защитой от перегрева и короткого замыкания (Feron, Comtech, Osram, VosslohSchwabe и др.). Иногда компании расширяют функционалы преобразователей. Например, продукция Philips, соответствующая международным стандартам IECи ENEC, обладает тремя уровнями защиты (от перегрева, перепадов напряжения и короткого замыкания), долгим сроком службы до 50000 часов. Также компания выпускает диммируемые трансформаторы для галогенных ламп.

Одними из самых надежных считаются устройства немецкой торговой марки Osram, которые без боязни можно монтировать под подвесные потолки. Тем не менее, они являются более дорогими, чем их китайские аналоги, производимые компанией Feron.

Таким образом, в соотношении цена/качество обычно лучшими оказываются товары из Германии. Все же, при условии правильной установки трансформатора, значительно увеличивается срок работы устройства и подключенных к нему ламп и можно подобрать более дешевые и удобные для ремонта варианты.

Технические характеристики

Вольтаж галогенок бывает не только 220 и 12 вольт. В продаже можно найти лампочки на 24 и даже на 6 вольт. Мощность тоже может быть различной – 5, 10, 20 ватт. Галогеновые лампы от 220 В включаются прямо в сеть. Тем, которые работают от 12 В, необходимы специальные устройства, преобразующие ток из сети для 12 вольт, – так называемые трансформаторы или специальные блоки питания.

Двенадцативольтовые галогенки работают очень хорошо. Раньше, в 90-е годы, применялся трансформатор больших размеров на 50 Гц, который обеспечивал работу только одной галогеновой лампы. В современном освещении применяются импульсные высокочастотные преобразователи. По размерам очень маленькие, но могут потянуть 2 – 3 лампы одновременно.

Читать далее: Сколько метров в рулоне обоев как посчитать квадратуру

На современном рынке встречаются как дорогие, так и дешевые блоки питания. В процентном соотношении дорогих продается около 5 %, а дешевки намного больше. Хотя, в принципе, дороговизна – это еще не гарантия надежности. В крутых преобразователях, к сожалению, не используются высококачественные детали, а лишь применяются хитроумные схемные «навороты», способствующие нормальной работе блока питания хотя бы в течение гарантийного срока. Как только он заканчивается, устройство сгорает.

Классификация и принцип работы

Трансформаторы бывают электромагнитными и электронными (импульсными). Электромагнитные доступны по цене, надежны, их можно сделать при желании своими руками. У них есть и свои минусы – приличный вес, большие габаритные размеры, повышение температуры при длительной работе. А перепады напряжения значительно сокращают срок работы галогеновых ламп.

Электронные трансформаторы весят намного меньше, у них стабильное напряжение на выходе, они сильно не нагреваются, могут иметь защиту от КЗ и плавный пуск, увеличивающий срок эксплуатации лампы.

назнаяение виды и правила подключения

Галогенные лампы можно считать усовершенствованным вариантом привычных всем приборов накаливания. Работают они одинаково, но в силу некоторых особенностей галогенок они более экономичны, долговечны и дают приятный для глаза, но при этом яркий свет.

Производители предлагают два варианта таких устройств – высоко и низкоковольтные. Чтобы последние работали корректно, требуется трансформатор для галогенных ламп.

Галогенные лампы успешно конкурируют со светодиодами. Несмотря на лучшие эксплуатационные характеристики последних часто выигрывают именно галогенки, что объясняется их меньшей стоимостью и, соответственно, доступностью, а так же некоторыми особенностями светового пучка светодиодов, от которого могут уставать глаза.

Главный «козырь» светодиодов – работа без нагрева, что дает возможность их широкого использования. Такое же преимущество есть и у галогенок, но только у низковольтных ламп. Их можно устанавливать на участках, чувствительных к высокой температуре. Например, во встроенных в потолок светильниках. Но при этом нужно понимать, что галогенные лампы пониженного напряжения смогут работать только с трансформаторами.

Последние необходимы для преобразования сетевого напряжения до приемлемого для лампы показателя. Обычно это 12 В. Помимо этого трансформатор защищает источник света от скачков напряжения, перегрева и короткого замыкания, а так же может обеспечивать возможность плавного включения освещения. Надо признать, что в среднем лампы с трансформаторами служат намного дольше. Правда, это во многом зависит от их качества.

Галогенные лампы низковольтного типа не способны работать от сетевого напряжения в 220 В, поэтому их необходимо подключать только через понижающий трансформатор

Трансформаторами называют устройства электромагнитного или электронного типа. Они несколько отличаются принципом работы и некоторыми другими характеристиками. Электромагнитные варианты изменяют параметры стандартного сетевого напряжения на характеристики, пригодные для работы галогенок, электронные устройства кроме указанной работы выполняют еще преобразование тока.

Трансформаторы для галогеновых ламп

Разбор будет проведен на примере блока питания фирмы «Ферон Герман Технолоджи». На выходе этот трансформатор имеет ни много ни мало – 5 ампер. Для такой небольшой коробочки значение потрясающее. Корпус сделан герметичным способом, с отсутствием всякого рода вентиляции. Наверное, поэтому некоторые экземпляры таких блоков питания плавятся от высокой температуры.

Схема преобразователя в первом варианте очень простая. Настолько минимален набор всех деталей, что вряд ли из нее можно что-то выкинуть. При перечислении видим:

• мост из диодов;
• RC цепь с динистором, чтобы запустился генератор;
• генератор, собранный на полумостовой схеме;
• трансформатор, понижающий входное напряжение;
• низкоомный резистор, который служит в качестве предохранителя.

При большом перепаде напряжения такой преобразователь на 100% «сдохнет», приняв весь «удар» на себя. Все выполнено из довольно дешевого набора деталей. Лишь к трансформаторам нет никаких нареканий, потому что они сделаны на совесть.

Второй вариант выглядит очень слабым и недоработанным. В эмиттерные цепи вставлены резисторы R5 и R6 для ограничения тока. При этом совершенно не продумана блокировка транзисторов в случае резкого повышения тока (ее просто нет!). Сомнение вызывает электрическая цепь (на схеме она красным цветом).

Фирма «Ферон Герман Технолоджи» выпускает галогеновые лампы мощностью до 60 ватт. Сила тока блока питания на выходе получается 5 ампер. Это многовато для такой лампочки.

При снятии крышки обратите особое внимание на размеры радиатора. Для выходных 5 ампер они очень маленькие.

Подключение понижающего блока

Здесь стоит отметить, что для нити накаливания, которая является источником света в галогенных лампах, не имеет значение формы питающего напряжение. Для ламп накаливания важно только действующее напряжение – т.е. величина напряжения, усреднённая за период времени.

Рис.3 Осциллограммы на выходе электронного трансформатора, предназначенного для питания галогенных ламп.

Из осциллограммы Рис.3а видно, что импульсы на выходе электронного трансформатора следуют с частотой 55000 Гц, имеют очень крутые фронты и амплитудное значение 17 вольт. По осциллограмме на Рис.3б можно заметить, что почти 20% времени напряжение на выходе электронного трансформатора вообще равно нулю (горизонтальные участки между всплесками напряжения).

Что же произойдёт, если такое напряжение подать, например, на светодиодную лампу? В любую светодиодную лампу всегда встроен собственный драйвер для обеспечения оптимального режима работы светодиодов. Этот драйвер будет пытаться сгладить скачки напряжения, но гарантировать долгую надежную работу в этом случае невозможно.

Что касается светодиодной ленты – то для её питания вообще требуется постоянное напряжение.

Рис.4 Структурная схема блока питания постоянного тока со стабилизированным выходным напряжением, предназначенного для питания светодиодного оборудования.

Первый блок – уже знакомый нам входной выпрямитель, который не имеет никаких отличий от выпрямителя, рассмотренного нами выше. С его выхода напряжение (см. Рис.2б) подается на сглаживающий фильтр, после которого приобретает форму, показанную сплошной линией на Рис.5.

Рис.5 Форма напряжения на выходе сглаживающего фильтра.

Как видно из рисунка, пульсации на выходе фильтра почти отсутствуют и форма напряжения близка к прямой линии.

Это напряжение подаётся на силовые транзисторные ключи, к выходу которых, как и в случае с электронным трансформатором, подключен понижающий трансформатор. Отличие заключается в том, что работой ключей управляет специализированная микросхема, в состав которой входит задающий генератор, ШИМ контроллер и различные цепи управления.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом.

Когда выходное напряжение, под влиянием внешних факторов, повышается, сигнал ошибки передаётся с выхода блока питания на контроллер ШИМ, ширина импульсов уменьшается, и выходное напряжение снижается, приходя в норму.

При понижении выходного напряжения аналогичным образом происходит увеличение ширины коммутирующих импульсов. Благодаря такой работе, выходное напряжение всегда поддерживается в заданном диапазоне.

Поскольку режим работы задающего генератора в данной схеме не зависит от внешних воздействий, а также благодаря цепям стабилизации, выходное напряжение остаётся постоянным во всём диапазоне допустимой мощности нагрузки, например, от 0 до 100 Вт.

После понижающего трансформатора высокочастотные разнополярные импульсы поступают на выпрямитель, где преобразуются в импульсы одной полярности. Выходной фильтр сглаживает импульсы после выпрямления и превращает их в постоянное напряжение с низким уровнем пульсаций.

Благодаря рассмотренным мерам стабилизации и фильтрации, нестабильность постоянного напряжение на выходе блока питания обычно не превышает 3% от номинального, а напряжение пульсаций имеет величину не более 0,1 вольта.

Также немаловажное положительное влияние выходного фильтра — значительное снижение уровня электромагнитных помех, излучаемых блоком питания и в особенности помех, излучаемых проводами, подключенными к его выходу.

Выводы

1. Значение 12 вольт, указанное в паспорте электронного трансформатора – это действующее (усредненное) напряжение. Реально в выходном напряжении могут присутствовать короткие импульсы, амплитудой до 40 вольт.

2. Напряжение на выходе электронного трансформатора высокочастотное и невыпрямленное. Оно содержит импульсы разной полярности, как положительной, так и отрицательной.

3. Выходное действующее напряжение электронных трансформаторов нестабильно, зависит от входного напряжения питающей сети, от мощности подключенной нагрузки, от температуры окружающей среды и может лежать в пределах 11-16 вольт.

Первые три пункта неминуемо приведут к преждевременному выходу светодиодного оборудования из строя. В некоторых случаях оборудование может выйти из строя уже при первом включении. Такая поломка не будет являться гарантийным случаем.

При замене галогеновых ламп на светодиодные в уже существующих системах, помимо первых трех пунктов, необходимо учитывать и четвёртый.

Потребляемая мощность светодиодных ламп в 10 раз меньше мощности галогеновых. При недостаточной нагрузке электронный трансформатор может не включиться совсем или будет периодически включаться и выключаться.

При такой замене ламп в любом случае рекомендуется заменять и источник питания.

По способу монтажа галогенные лампочки сходны с некоторыми исполнениями светодиодных аналогов, также рассчитанных на напряжение 12 вольт: к источнику питания 220 вольт подключается трансформатор с соответствующими контактами, один из выводов соединяется с выключателем; с другой стороны устройства производится подключение к лампе (12 вольт).

Подключение должно выполняться с учетом ряда правил:

• нельзя касаться колбы источника света, что приведет к перегоранию, поэтому всей действия нужно выполнять в перчатках, не оставляющих волокон, или посредством салфетки;
• если схема включает в себя трансформатор, не следует использовать диммирующие устройства;
• в случае, когда подключение выполняется при помощи неоправданно длинного кабеля, интенсивность светового потока может быть заметно ниже, так как при этом теряется электрический импульс.

Эти правила дают возможность продлить срок службы лампы. Для сравнения, при установке светодиодных аналогов (220 или 12 вольт) требования не столь жесткие ввиду отличий в конструкции.

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/video/bkv4jdnUNWc

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.