Transformator för halogenlampor: varför behövs, funktionsprincip och anslutningsregler

Halogenlampor kan betraktas som en förbättrad version av de välbekanta glödlamporna. De fungerar på samma sätt, men på grund av vissa egenskaper hos halogenlampor är de mer ekonomiska, hållbara och ger ett behagligt men samtidigt starkt ljus.

Tillverkarna erbjuder två varianter av halogenlampor: högspännings- och lågspänningslampor. För att de senare ska fungera korrekt krävs en transformator för halogenlampor. Vi berättar om hur man väljer och ansluter enheten på rätt sätt.

Varför behöver halogenlampor en transformator?

Halogenlampor konkurrerar framgångsrikt med LED-lampor. Trots de senares bättre prestanda vinner ofta halogenlamporna, vilket förklaras av deras lägre pris och därmed tillgänglighet, samt vissa egenskaper hos LED-ljusstrålen som kan trötta ut ögonen.

LED-lampornas främsta trumf är att de fungerar utan uppvärmning, vilket gör att de kan användas brett. Samma fördel finns hos halogenlampor, men endast hos lågspänningslampor. De kan installeras på platser som är känsliga för hög temperatur. Till exempel i infällda taklampor.

Men man måste förstå att lågspänningshalogenlampor endast kan fungera med transformatorer. Dessa behövs för att omvandla nätspänningen till en för lampan acceptabel nivå. Vanligtvis är det 12 V.

Dessutom skyddar transformatorn ljuskällan mot spänningsspikar, överhettning och kortslutning, och kan också möjliggöra mjuk tändning av belysningen. Man måste erkänna att lampor med transformatorer i genomsnitt håller mycket längre. Även om mycket beror på deras kvalitet.

Halogenlampor av lågspänningstyp kan inte fungera på nätspänning 220 V, därför måste de endast anslutas via en nedspänningstransformator

Vilka typer av transformatorer finns det?

Transformatorer kallas enheter av elektromagnetisk eller elektronisk typ. De skiljer sig något i funktionsprincip och vissa andra egenskaper.

Elektromagnetiska varianter omvandlar standardnätspänningens parametrar till egenskaper som är lämpliga för arbete med lågvoltshalogenlampor, elektroniska enheter utför förutom nämnda arbete även strömomvandling.

Toroidformad elektromagnetisk transformator

Den enklaste toroidformade transformatorn består av två lindningar och en kärna. Den senare kallas även magnetledare. Den tillverkas av ferromagnetiskt material, vanligtvis stål. Lindningarna placeras på kärnan.

Primärlindningen är ansluten till energikällan, sekundärlindningen i sin tur till förbrukaren. Elektrisk förbindelse mellan sekundär- och primärlindning saknas.

Trots låg kostnad och driftsäkerhet används den toroidformade elektromagnetiska transformatorn idag sällan vid anslutning av halogenlampor.

Sålunda överförs effekten mellan dem endast elektromagnetiskt. För att öka den induktiva kopplingen mellan lindningarna används en magnetledare. När växelström läggs på den terminal som är ansluten till primärlindningen, skapar den ett magnetiskt flöde av växlande typ inuti kärnan.

Det senare kopplar till båda lindningarna och inducerar en elektromotorisk kraft (EMK) i dem. Under dess inverkan skapas i sekundärlindningen en växelström med en spänning som skiljer sig från den i primärlindningen.

Beroende på antalet varv bestäms transformatortypen, som kan vara stegande eller nedtrappande, samt omsättningsförhållandet. För halogenlampor används alltid endast nedtrappande apparater.

Fördelarna med lindningsenheter anses vara:

• Hög driftsäkerhet.
• Enkel anslutning.
• Låg kostnad.

Icke desto mindre kan toroidformade transformatorer ses i moderna kretsar med halogenlampor ganska sällan. Detta förklaras av att sådana enheter på grund av konstruktionsegenskaper har ganska imponerande dimensioner och vikt. Därför är de svåra att dölja vid inredning av möbel- eller takbelysning, till exempel.

Förmodligen den största nackdelen med toroidformade elektromagnetiska transformatorer – massivitet och stora dimensioner. De är extremt svåra att dölja om dold installation krävs.

Till nackdelarna med enheter av denna typ kan också räknas uppvärmning under drift och känslighet för eventuella spänningsvariationer i nätet, vilket påverkar halogenlampornas livslängd negativt.

Dessutom kan lindningstransformatorer surra under drift, vilket inte alltid är acceptabelt. Därför används enheterna mestadels i icke-bostadslokaler eller i industribyggnader.

Puls- eller elektronisk transformator

Transformatorn består av en magnetkärna eller ett mittben och två lindningar. Beroende på kärnans form och sättet lindningarna placeras på den finns det fyra varianter av sådana anordningar: stångkärna, toroidal, mantel- och mantelstångkärna.

Antalet lindningsvarv i sekundär- och primärlindning kan också varieras. Genom att variera deras förhållande får man ned- och upptransformatorer.

I en pulstransformators konstruktion finns inte bara lindningar med kärna, utan även elektroniska komponenter. Tack vare detta kan man integrera skyddssystem mot överhettning, mjukstart och andra funktioner.

Arbetsprincipen för en pulstransformator skiljer sig något. På primärlindningen läggs korta enkelpolära pulser, vilket gör att kärnan ständigt är i ett magnetiseringstillstånd.

Pulserna på primärlindningen karakteriseras som kortvariga fyrkantssignaler. De genererar induktans med samma karakteristiska övergångar.

De i sin tur skapar pulser på sekundärspolen.

Denna egenskap ger elektroniska transformatorer en rad fördelar:

• Liten vikt och kompakthet.
• Hög verkningsgrad.
• Möjlighet att integrera extra skydd.
• Utökat arbetsspänningsområde.
• Ingen uppvärmning eller buller vid drift.
• Möjlighet att justera utspänningen.

Bland nackdelarna kan nämnas en reglerad minimibelastning och ett relativt högt pris. Det senare beror på vissa svårigheter i tillverkningsprocessen för sådana anordningar.

Regler för val av nedspänningstransformator

När man väljer en transformator för halogenlampor måste man ta hänsyn till många faktorer. Börja med två viktigaste egenskaper: enhetens utspänning och dess märkeffekt.

Den första måste exakt motsvara driftspänningen för de lampor som är anslutna till enheten. Den andra bestämmer den totala effekten för ljuskällorna som transformatorn ska arbeta med.

På transformatorns hölje finns alltid en märkning, genom att studera den kan man få fullständig information om enheten.

För en exakt bestämning av den erforderliga märkeffekten är det lämpligt att göra en enkel beräkning. För detta måste man summera effekterna av alla ljuskällor som ska anslutas till nedtransformatorn. Till det erhållna värdet lägger man till 20 % 'marginal' som krävs för korrekt drift av enheten.

Låt oss illustrera med ett konkret exempel. För belysning av vardagsrummet planerar man att installera tre grupper av halogenlampor: sju stycken i varje. Det är infällda lampor med spänning 12 V och effekt 30 W. Det kommer att behövas tre transformatorer för varje grupp. Vi väljer en lämplig. Låt oss börja med att beräkna märkeffekten.

Vi räknar och får att gruppens totala effekt är 210 W. Med hänsyn till erforderlig marginal får vi 241 W. Således behövs för varje grupp en transformator med utspänning 12 V och märkeffekt 240 W.

För dessa specifikationer lämpar sig både elektromagnetiska och switchade enheter. Om man väljer den senare, måste man särskilt uppmärksamma märkeffekten. Den ska anges som två siffror. Den första anger minsta drifteffekt.

Man måste veta att den totala lampornas effekt måste vara större än detta värde, annars kommer enheten inte att fungera. Och en liten kommentar från experterna gällande val av effekt. De varnar för att transformatorns effekt som anges i den tekniska dokumentationen är den maximala.

Det vill säga, under normala förhållanden kommer den att avge ungefär 25–30 % mindre. Därför är en så kallad effektreserv nödvändig. För om man tvingar enheten att arbeta på gränsen av sin kapacitet kommer den inte att hålla länge.

För långvarig drift av halogenarmaturer är det mycket viktigt att välja effekten på nedtransformatorn korrekt. Den bör ha en viss “marginal” så att enheten inte arbetar på gränsen av sin kapacitet

Ännu en viktig detalj gäller den valda transformatorns storlek och dess placering. Ju kraftfullare enhet, desto större. Detta är särskilt relevant för elektromagnetiska aggregat. Det är lämpligt att omedelbart hitta en lämplig installationsplats.

Om det finns flera armaturer föredrar användarna oftast att dela in dem i grupper och installera en separat transformator för varje. Detta förklaras mycket enkelt.

För det första, om nedtransformatorn går sönder kommer de andra belysningsgrupperna att fungera normalt. För det andra, varje transformator som installeras i sådana grupper kommer att ha lägre effekt än den gemensamma transformator som annars skulle behövas för alla lampor. Följaktligen blir dess kostnad betydligt lägre.

Två sätt att ansluta transformatorn

Innan du ansluter nedtransformatorn bör du göra en plan över armaturernas placering om det finns fler än två. Dessutom måste du välja en plats för montering av transformatorn.

Detta görs med hänsyn till följande regler:

• Fri åtkomst till enheten måste säkerställas, vilket är nödvändigt för service eller utbyte.
• Om transformatorn befinner sig i ett slutet utrymme får volymen inte vara mindre än 10 liter. Detta är nödvändigt för att avleda värme som genereras under drift.
• Avståndet från enheten till närmaste halogenlampa får inte vara mindre än 250 mm. Detta görs för att undvika oönskad extra uppvärmning av ljuskällan.

Först när platsen för transformatorn och lamporna har bestämts kan man påbörja montering och anslutning.

Det är viktigt att välja rätt plats för installationen av nedtransformatorn. Om den monteras i ett slutet utrymme måste volymen vara tillräcklig för att avleda den värme som alstras under drift.

I detta fall finns två huvudalternativ, varav det senare kan modifieras och användas för att ansluta inte bara två grupper av armaturer utan även tre eller fler.

Lampkrets med en transformator

Detta alternativ anses optimalt för fyra, högst fem ljuskällor. Om det finns fler lampor är det bäst att dela upp dem i grupper. Halogenlampor ansluts endast parallellt. Detta måste beaktas vid schemaläggningen. En annan viktig detalj.

Lamporna måste placeras så att avståndet från varje lampa till transformatorn är ungefär lika. Detta är nödvändigt för korrekt funktion.

Om ledningarna har olika längd kommer lamporna att lysa olika. Den med kortare sladd lyser starkare. Lampan med lång kabel kommer att lysa svagt.

Dessutom kan ledningen i det senare fallet bli varm under drift, vilket är mycket oönskat. Experter rekommenderar att du bygger schemat så att längden på varje ledning till lamporna inte överstiger 200 mm. Kabeltvärsnittet bör vara minst 1,5 mm².

På detta sätt ansluts ett mindre antal lampor. Optimalt att koppla högst fem, annars måste man installera en transformator med hög effekt.

På transformatorns hölje finns utgångs- och ingångsklämmor. Primärklämmorna är märkta N och L eller Input. Detta är ingången på 220 V-sidan. Kom ihåg att anslutningen här görs via en enkelströmbrytare.

Därefter ansluts noll- och fasledarna (blå och orange eller brun) som går från kopplingsdosan till transformatorns motsvarande klämmor. Till sekundärklämmorna Output eller utgång på nedtransformatorn ansluts halogenlamporna.

För detta används endast koppartrådar med samma tvärsnitt. Viktig anmärkning: om transformatorns klämmor av någon anledning inte räcker till, bör du installera extra klemplåtar. De kan köpas i vilken specialaffär som helst.

Två grupper av lampor med två transformatorer

En sådan anslutning är optimal om det finns fler än fem lampor. Grupperna kan bestå av samma antal lampor eller olika. Det spelar ingen roll. Det viktigaste är att rätt transformator väljs för varje grupp. Som i det ovan beskrivna alternativet, bör du börja med att göra ett schema.

När du väljer placering av lamporna gäller samma regler. Det vill säga, längden på alla kablar från transformatorn till lamporna bör vara ungefär lika.

Så här ansluts två grupper halogenlampor. Varje grupp använder sin egen transformator, men strömbrytaren är gemensam för båda.

Det kan vara ganska svårt att göra. Då behöver du göra vissa justeringar. Du bör veta att för kopparkablar med tvärsnitt 1,5 mm², vilket rekommenderas i detta fall, är den optimala längden mellan 150 och 300 cm. På det avståndet överförs energi med minimala förluster och utan störningar.

Ibland är den längden uppenbarligen otillräcklig. I så fall måste du välja en kabel med större tvärsnitt. För avstånd mellan 300 och 400 cm väljer du en kabel med tvärsnitt upp till 2,5 mm². Om en ännu längre längd planeras, vilket inte är önskvärt, bör du göra en speciell beräkning och bestämma lämpligt tvärsnitt med hjälp av en speciell tabell.

Anslutningen av varje transformator och lampgrupper till den görs på samma sätt som beskrivits ovan. Det vill säga, nolledaren från kopplingsdosan ansluts till transformatorernas nollterminaler.

Fasledaren från strömbrytaren ansluts till fasledarna på transformatorerna. Teoretiskt sett kan du ansluta fler än två grupper på detta sätt, men varje grupp måste ha sin egen transformator.

Viktigt: För varje transformator dras en separat kabel, och de ansluts endast inuti kopplingsdosan. Vissa 'hemmafixare' föredrar att ansluta kablarna någonstans under taket utan att använda kopplingsdosan.

Det är ett allvarligt fel som strider mot elsäkerhetsreglerna, där det står att varje kabelskarv måste vara åtkomlig för inspektion, underhåll och eventuell reparation. Därför är det enda korrekta alternativet att ansluta i kopplingsdosan.

När du skapar en halogenbelysning med många lampor är det viktigt att noggrant beräkna antalet belysningsgrupper och placeringen av transformatorer för varje grupp.

Specialister betonar att om en grupp med ett stort antal lampor ska anslutas, finns det möjlighet att placera en kopplingsdosa mellan armaturerna och transformatorns utgång. Detta är särskilt relevant om det saknas anslutningar på nedtrappningsenheten eller om dess placering är begränsad.

Om du väljer detta alternativ bör du veta att vid samma effekt leder en lågspänningskrets en högre ström än en högspänningskrets. Därför krävs en noggrann beräkning för att bestämma ledningens tvärsnittsarea. Detta görs genom att beräkna den totala strömstyrkan.

Låt oss illustrera med ett exempel. Sju 12 V ljuskällor med 35 W effekt ska anslutas via en transformator. Lamporna monteras parallellt via en kopplingsdosa. Du måste ta reda på ledningens tvärsnittsarea som ska dras mellan fördelaren och blockets utgång.

För att göra detta multiplicerar du först antalet lampor med deras effekt. Sedan dividerar du det resulterande värdet med driftspänningen. Du får ungefär 29 A. Detta är strömstyrkan som kommer att gå genom lågspänningsledningarna.

Med hjälp av tabellen i PUE som visar sambandet mellan ledningens tvärsnitt och driftspänning bestämmer du lämplig ledningsstorlek. I vårt fall blir det minst 4 mm². Som du ser är belastningen ganska stor. Kanske är det vettigt att dela upp denna lampgrupp i ytterligare två.

Om du ansluter två grupper av halogenlampor med en tvåknappsströmbrytare kan du styra varje grupp separat.

Vid montering av två grupper av halogenlampor via transformator kan du använda två typer av strömbrytare. Om du väljer en enknappsmodell kan båda grupperna endast tändas/släckas samtidigt. Om du däremot vill styra grupperna separat kan du använda en tvåknappsströmbrytare.

Rekommendationer från praktiker

Praktiserande elektriker möter ofta behovet av att installera lågspänningshalogenlampor när ledningarna redan är dragna och fungerar. I sådana fall är det inte alltid möjligt att parallellansluta lamporna till transformatorn utan omfattande omdragning.

För att minimera kostnaderna rekommenderar specialister att i sådana fall ansluta varje armatur till en egen transformator. Det kommer oftast att vara enheter med låg effekt och små dimensioner.

Om detta verkar slösaktigt kan du istället installera högspänningshalogenlampor på 220 V i armaturerna. Men då måste du förse dem med en mjukstartare. Eller som ett alternativ, om armaturens konstruktion tillåter, kan du byta ut halogenlamporna mot ekonomiska LED-lampor.

Artikeln som noggrant går igenom alla aspekter av frågan ger vägledning om val av halogenlampor för belysningssystem.

Möjligheten att justera ljusstyrkan lockar många. De flesta elektroniska transformatorer kompletteras med möjligheten att minska inspänningen, vilket gör det möjligt att justera ljusstyrkan på halogenbelysning.

Mycket ofta planeras justering av ljusstyrkan, för vilket en dimmer läggs till den allmänna kretsen. Man måste veta att de flesta pulstransformatorer inte är konstruerade för samarbete med en dimmer.

Eftersom den senare påverkar den elektroniska omvandlarens funktion negativt, minskar det i slutändan livslängden på de anslutna halogenlamporna avsevärt.

Av denna anledning är det optimala alternativet för arbete tillsammans med en dimmer en toroidal elektromagnetisk transformator. Och ännu en anmärkning.

Elektriker rekommenderar starkt att inte glömma underhållet av redan installerade nedtransformatorer. Optimalt är att genomföra en planerad inspektion med funktionskontroll var sjätte månad. Om problem upptäcks repareras eller byts enheterna ut.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Låt oss bekanta oss – transformatorer från Osram:

Video #2. Hur man korrekt ansluter en transformator:

Video #3. Allt du behöver veta om transformatorer för halogenljuskällor:

Lågvoltshalogenlampor är en praktisk lösning för inbyggd belysning. De anses vara ett budgetalternativ till lysdioder och överträffar dem avsevärt i kvaliteten på det utstrålade ljuset.

Den största svårigheten med att använda lågvoltshalogenlampor är behovet av att ansluta en nedtransformator. Men om allt görs rätt kommer belysningsarmaturerna att hålla länge och problemfritt.

Har du erfarenhet av att ansluta en transformator för en lågeffekts halogenlampa? Känner du till tekniska detaljer som kan vara användbara för webbplatsens besökare? Skriv gärna kommentarer, dela användbar information, publicera foton i blocket nedan.