Home » Misc » Электронный трансформатор для галогенных ламп

Электронный трансформатор для галогенных ламп


СХЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП

В настоящее время импульсные электронные трансформаторы благодаря малым размерам и весу, низкой цены и широкому асортименту, широко применяются в массовой аппаратуре. Благодаря массовому производству, электронные трансформаторы стоят в несколько раз дешевле обычных индуктивных трансформаторов на железе аналогичной мощности. Хотя электронные трансформаторы разных фирм могут иметь отличающиеся конструкции, схема практически одна и та-же.

   Возьмём для примера стандартный электронный трансформатор маркированный 12V 50 Ватт, который используется для питания настольного светильника. Принципиальная схема будет такая:

   Схема электронного трансформатора работает следующим образом. Напряжение сети выпрямляется с помощью выпрямительного моста до полусинусоидаьльного с удвоенной частотой. Элемент D6 типа DB3 в документации называется "TRIGGER DIODE”, – это двунаправленный динистор в котором полярность включения значения не имеет и он используется здесь для запуска преобразователя трансформатора. Динистор срабатывает во время каждого цикла, запуская генерацию полумоста. Открытие динистора можно регулировать. Это можно использовать например для функции регулировки яркости подключенной лампы. Частота генерации зависит от размера и магнитной проводимости сердечника трансформатора обратной связи и параметров транзисторов, обычно составляет в пределах 30-50 кГц.

   В настоящее время начался выпуск более продвинутых трансформаторов с микросхемой IR2161, которая обеспечивает как простоту конструкции электронного трансформатора и уменьшение числа используемых компонентов, так и высокими характеристиками. Использование этой микросхемы значительно увеличивает технологичность и надежность электронного трансформатора для питания галогенных ламп. Принципиальная схема приведена на рисунке.

   Особенности электронного трансформатора на IR2161:
Интеллектуальный драйвер полумоста; 
Защита от короткого замыкания нагрузки с автоматическим перезапуском ;
Защита от токовой перегрузки с автоматическим перезапуском ;
Качание рабочей частоты для снижения электромагнитных помех ;
Микромощный запуск 150 мкА;
Возможность использования с фазовыми регуляторами яркости с управлением по переднему и заднему фронтам ;
Компенсация сдвига выходного напряжения увеличивает долговечность ламп;
Мягкий запуск, исключающий токовые перегрузки ламп.

 

   Входной резистор R1 (0,25 ватт) – своеобразный предохранитель. Транзисторы типа MJE13003 прижаты к корпусу через изоляционную прокладку металлической пластинкой. Даже при работе на полную нагрузку транзисторы греются слабо. После выпрямителя сетевого напряжения отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации, поэтому выходное напряжение электронного трансформатора при работе на нагрузку представляет собой прямоугольные колебания 40 кГц, модулированные пульсациями сетевого напряжения 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор обратной связи) – на ферритовом кольце, обмотки подключенные к базам транзисторов содержат по пару витков, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера и коллектора силовых транзисторов – один виток одножильного изолированного провода. В ЭТ обычно используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007. Выходной трансформатор на ферритовом Ш-образном сердечнике. 

   Чтоб задействовать электронный трансформатор в импульсном источнике питания, нужно подключить на выход выпрямительный мост на ВЧ мощных диодах (обычные КД202, Д245 не пойдут) и конденсатор для сглаживания пульсаций. На выходе электронного трансформатора ставят диодный мост на диодах КД213, КД212 или КД2999. Короче нужны диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка десятков килогерц. 

   Преобразователь электронного трансформатора без нагрузки нормально не работает, поэтому его нужно использовать там, где нагрузка постоянна по току и потребляет достаточный ток для уверенного запуска преобразователя ЭТ. При эксплуатации схемы надо учитывать, что электронные трансформаторы являются источниками электромагнитных помех, поэтому должен ставиться LC фильтр, предотвращающий проникновение помехи в сеть и в нагрузку.

   Лично я использовал электронный трансформатор для изготовления импульсного источника питания лампового усилителя. Так-же представляется возможным питать ими мощные УНЧ класса А или светодиодные ленты, которые как раз и предназначены для источников с напряжением 12 В и большим выходным током. Естественно подключение такой ленты производится не напрямую, а через токоограничительный резистор или с помощью коррекции выходной мощности электронного трансформатора.

   Форум по электронным трансформаторам

для чего нужен, расчет и выбор

В виду существенного преимущества галогенных лампочек перед лампами накаливания в части срока службы и эффективности, они  все больше вытесняют устаревшие модели осветительного оборудования. Однако большинство обывателей сталкивается с проблемой электромонтажных  работ, связанных с галогенными светильниками в виду особенностей их эксплуатации. Так как подключение галогенных приборов должно выполняться через специальный преобразователь. Именно таким устройством выступает  трансформатор для галогенных ламп, у которого имеется особое назначение в схеме питания.

Для чего галогенке трансформатор?

В стремлении повысить эксплуатационные характеристики тех или иных электрических приборов происходит постоянное усовершенствование, как процессов производства, так и принципов работы. Эмпирическим путем было определено, что галогеновые лампы будут служить значительно дольше, если их электроснабжение будет производиться от пониженного напряжения. Оптимальным номиналом считается 6 В,12 В и 24 В которые от бытовой сети напрямую получить нельзя.

Из всех способов преобразования переменного напряжения на практике прижился именно понижающий трансформатор. В нем реализован принцип взаимодействия электромагнитного поля обмотки высокого напряжения с витками на низкой стороне. В результате чего напряжение одной величины преобразуется в пониженное напряжение на выходной обмотке. Преимуществом этого метода является гальваническая развязка, обеспечивающая безопасность при эксплуатации галогенных осветительных устройств.

Расчет и выбор

Чтобы подобрать конкретную  модель понижающего трансформатора для галогенных ламп вам необходимо учитывать два основных параметра: мощность и напряжение на выходе, входное напряжение принимается за константу. Их можно проверить в паспорте или на корпусе, как показано на рисунке:

Рис. 1. Определение параметров трансформатора

Кроме этого нужно учитывать особенности двух принципиально отличающихся типов устройств – электромагнитные и электронные преобразователи. Для определения перспективы использования каждого из них в вашем случае, для начала, разберемся в преимуществах обоих.

Электромагнитные

К преимуществам электромагнитных электрических машин следует отнести:

  • Относительно более низкую себестоимость;
  • Простую конструкцию;
  • Высокую степень надежности такого устройства.

Но наряду с этими плюсами, они также имеют и недостатки в сравнении с электронными понижающими приспособлениями – наличие шума во время работы и довольно крупные габариты, что ограничивает сферу применения. Также замечена чувствительность к скачкам и переходным процессам в сети.

Электронные

Электронные трансформаторы отличаются принципом работы, так как в них происходит полупроводниковое преобразование электрической энергии. Помимо этого они комплектуются устройством плавного пуска, контроля рабочих температур, перегрузки и прочими защитами.

Также к их преимуществам следует отнести:

  • Относительно малую шумовую нагрузку, производимую во время работы;
  • Компактность – габарит этого трансформатора для галогенных ламп значительно меньше;
  • Адаптация к работе на холостом ходу.

За счет внедрения разнообразных технологий импульсные преобразователи обеспечивают более долгосрочную службу галогеновых лампочек, чем обмоточные трансформаторы. Однако имеют и некоторые недостатки: относительно большая стоимость, меньшая надежность и ограничение по минимальной мощности.

Выбор физических параметров трансформатора

Определившись с типом трансформатора для галогенных ламп, необходимо выбрать нужную разность потенциалов и номинал. Напряжение на входе каждого из них составляет 220В, однако для подключения галогенных осветительных приборов номинал может варьироваться на 6, 12 или 24 Вольта. Поэтому напряжение нужно подбирать исходя из характеристик ламп, которые вы будете использовать.

Величина мощности выбирается по принципу, не менее требуемой для питания электроламп. При выборе номинала трансформатора выходную мощность преднамеренно увеличивают для запаса электрической прочности. В противном случае может произойти перегрев, полное отключение или даже выход со строя.

Для расчета вам необходимо учитывать следующие параметры:

  • Мощность одной лампы;
  • Число подключаемых к трансформатору ламп;
  • Схема подключения.

Для примера рассмотрим вариант подключения девяти электрических ламп с мощностью в 10 Вт. Исходя из этого, вам понадобиться 9 × 10 = 90 Вт, а с учетом запаса прочности 90 + 9 = 99 Вт, соответственно, необходимо выбирать электромагнитные или электронные устройства не менее 100 Вт. После этого составляется схема освещения на галогенных светильниках.

Варианты и схемы подключения

Следует сразу оговориться, что будет практичнее, если в схемах подключения вы будете использовать  параллельное соединение ламп, чтобы к каждому прибору освещения подводилось напряжение от низковольтного импульсного источника. Первый вариант питания галогенных светильников будет предусматривать одинаково параллельное включение к одному трансформатору всех приборов освещения.

Рис. 2. Схема параллельного включения

Как видите на схеме,  питание от внешней сети подводится к входу трансформатора, который обозначается как Input, а с выходных клемм (Output)  снимается пониженное напряжение 12В. Далее вывод каждой из клемм подводится к точкам A и B на схеме, от которых они соединяются с контактами ламп, как показано на рисунке.  В этом случае каждая лампа имеет независимое питание и при перегорании любой из них остальные продолжат светиться, но все они будут зависеть от исправности источника.

Также существует схема включения нескольких групп от разных импульсных блоков. В качестве примера мы рассмотрим схему из двух устройств и четырех низковольтных галогенных ламп для каждого из них.

Рис. 3. Схема включения на несколько групп

Как видите на рисунке, здесь применяется два трансформатора, между которыми разделяется потребляемая мощность от ламп. Преимуществом этой схемы является возможность независимого включения каждой группы осветительных приборов. Выключатель рассчитан на две клавиши, отдельно для каждого преобразователя, но можно использовать один сразу для обеих групп. Такой метод позволяет взять трансформатор для галогенных ламп вдвое меньшей мощности для каждой группы, но и требует больших затрат на реализацию схемы.

Рекомендации и советы

При монтаже трансформатора для галогенных ламп необходимо учитывать ряд нюансов, которые помогут вам избежать неприятных ошибок и их последствий:

  • подключая высокую и низкую сторону, не перепутайте выводы, иначе агрегат придется выбросить – Input ввод для высокой стороны 220В, Output – вывод с низкой, могут иметь сокращение In и Out или PRI и SEC соответственно;
Рис. 4. Пример обозначения входа и выхода на трансформаторе
  • трансформаторы в процессе эксплуатации сильно греются, поэтому галогенные лампы должны располагаться не менее чем в 200мм от них;
  • если трансформатор будет располагаться в нише, то объем пространства для одного устройства должен быть не менее 12л, иначе он будет перегреваться при номинальных нагрузках;
  • во избежание возгорания трансформатор обязательно устанавливается на пластину из негорючего материала;
  • диммер плохо совмещается с импульсным током, поэтому для регулировки яркости светового потока выбирайте специальные модели трансформаторов, на которых указана возможность диммирования, пример такого обозначения приведен на рисунке:
Рис. 5. Диммируемый трансформатор

Использованная литература

  • Вугман С.М., Волков В.И. «Галогенные лампы накаливания» 1980
  • Мироненков В.В., Петрова Н.Л. «Газосветные установки» 1979
  • Оболенцев Ю.Б., Гиндин Э.Л. «Электрическое освещение общепромышленных помещений» 1990
  • И.И. Байнева «Моделирование галогенных ламп накаливания» 2012

Трансформаторы накаливания | Галогенные трансформаторы