Як вибрати перетин дроту для мереж освітлення 12 вольт

У розмовах з покупцями при обговоренні галогенного освітлення на 12 вольт чомусь дуже часто мелькає слово "слаботочка", що характеризує відповідне ставлення до вибору проводів - що є під рукою, то і використовуємо, напруга адже безпечне.

Напруга 12 вольт, дійсно безпечне, в тому сенсі, що дотик до оголеного проводу з такою напругою просто не відчувається, але ось струми в таких ланцюгах проходять досить великі (див. основні моменти використання безпечної напруги в побуті ).

Розглянемо для прикладу харчування звичайної галогенною лампи потужністю 50 W, ток в первинному колі трансформатора I = 50W / 220V = 0.23A (або, точніше, трохи більше з урахуванням ККД трансформатора), при цьому у вторинній ланцюга 12 V тече струм I = 50W / 12V = 4.2 A, що вже в 18 разів більше. Якщо не врахувати цей факт, можна зіткнутися з дуже неприємними несподіванками.

Одного разу до мене за консультацією зайшов чоловік і розповів, що він зробив у своєму будинку галогенное освітлення, використав надійний індукційний трансформатор 1000W при навантаженні 900W, провів від монтажної коробки окремий провід до кожної лампі, але в момент включення дроти просто загорілися, причому ті дроти, які вели від виходу трансформатора до монтажної коробки.

На питання про перетині прокладених проводів - відповідь: "Звичайне перетин, як скрізь - 1,5 мм 2". У стаціонарному режимі з цього проводу повинен був текти струм I = 900W / 12V = 75A, а при включенні і того більше. Перетин мідного дроту в таких умовах має бути не менше 16 мм 2. Звідси висновок: важливо не забувати про підвищених токах в ланцюгах 12 вольт і відповідно вибирати дроти. Цього, втім, іноді буває зовсім недостатньо.

Дуже часто доводиться стикатися зі скаргами на те, що при використанні трансформаторів великої потужності (в даному випадку вже 200W є великою потужністю), що живлять кілька ламп, яскравість світіння ламп помітно зменшується зі збільшенням відстані від трансформатора. Спроби впоратися з цією проблемою шляхом збільшення потужності трансформатора, природно, не призводять до покращення ситуації, тим більше не допомагає збільшення потужності використовуваних ламп. Справа в тому, що причиною даного явища є банальне падіння напруги на проводах відповідно до закону Ома.

Проілюструємо сказане на конкретному прикладі:

Припустимо, треба живити групу з трьох ламп по 50W кожна, розташовану на відстані L від трансформатора, як показано на малюнку:

Еквівалентна схема має вигляд:

Опір кожної лампи Rl = U2 / P = 2.88 Ом, а опір проводу довжиною L і перетином S

де ρ - питомий опір, в даному випадку міді (0,0173 Ом мм2 / М).

Якщо на виході трансформатора підтримується напруга U0 = 12 V, то струм через кожну лампу

а потужність, що виділяється в лампі

Користуючись цими формулами, легко розрахувати залежність потужності від довжини проводу. Результати розрахунків наведені в таблиці (якщо натиснути на картинку, то завантажиться таблиця в більшому форматі):

Як видно з таблиці, потужність досить швидко падає зі збільшенням довжини проводів, ще більш наочно це видно на графіках:

Рис.3. Втрата потужності ламп в залежності від довжини живлять проводів

Уникнути помітною нерівномірності світлового потоку ламп можна не тільки за рахунок застосування дроти великого перерізу, а й розділяючи лампи на групи, що живляться окремими проводами, в межі запітивая кожну лампу своїм проводом. У будь-якому випадку, купуючи освітлювальне обладнання корисно попросити продавця дати точні рекомендації по вибору перетину проводів і схемою монтажу.

Конкретні рекомендації щодо вибору перетину дроту в ланцюзі освітлення 12 В при використанні електронних та індукційних трансформаторів можна знайти у відповідних таблицях.

Таблиці для вибору перетину проводів в низьковольтних ланцюгах освітлення

Як показано раніше, з аналізу втрат потужності в мережах освітлення 12 В, перетин проводів для галогенного освітлення 12 вольт слід вибирати з урахуванням сумарної потужності ламп, що підключаються до трансформатора, і довжини цих проводів.

Підхід до визначення перетину проводів залежить від того, яке джерело використовується для живлення ланцюга: електронний або індукційний. Допустима довжина проводів у вторинному ланцюзі електронних блоків живлення, як правило, не може перевищувати 2 метрів (в дуже рідкісних випадках для трансформаторів великої потужності допускається довжина до 3 метрів). В цьому випадку слід використовувати провід з перетином зазначеним в документації на трансформатор. Якщо такі дані відсутні можна орієнтовно скористатися даними з таблиці:

Таблиця перетинів мідних проводів в ланцюзі освітлення 12 В довжиною до 2 метрів (для електронних блоків живлення). Якщо натиснути на картинку, то завантажиться таблиця в більшому форматі.

При використанні індукційних трансформаторів довжина проводу у вторинному ланцюзі обмежена тільки падінням напруги на проводах і, отже, може бути значно більшою, ніж у електронних (імпульсних) блоків живлення , За умови компенсації за рахунок збільшення перетину дроту.

Нижче наведена таблиця для вибору перетину проводів в залежності від сумарної потужності ламп, що підключаються до вторинної обмотки індукційного трансформатора і довжини цих проводів. Слід мати на увазі, що лампи можуть бути розділені на групи, що підключаються кожна своїм проводом, в цьому випадку перетин групового проводу визначається по таблиці для кожної групи окремо. У межі можливе підключення кожної лампи своїм проводом.

Таблиця перетинів мідних проводів в ланцюзі освітлення 12 В (для індукційних трансформаторів).