Oświetlenie halogenowe w systemach napięciowych 12V

Z wykresu widać, że niewielkie przekroczenie napięciazasilania 12V w istotny sposób wpływa na żywotność żarówek halogenowych – np. przy zasilaniu napięciem 12,5V średni czas pracy żarówki spada nawet o 50%.Zmiany napięcia mają zdecydowanie mniejszy wpływ na światłość. Z wykresu wynika, że dla wahań od ok. 11,5 do 12,5V światłość zmienia się o zaledwie 2%. Z połączenia tych dwóch zjawisk wynika, że najlepszy zakres napięć zasilania mieści się w przedziale 11,5 – 12V. Zapewnia on jednocześnie wysoki poziom światłości i długi czas eksploatacji żarówki. Tę właściwość wykorzystuje się przy konstruowaniu transformatorów do zasilania 12-woltowych systemów oświetlenia. Transformatory takie projektuje się na napięcie znamionowe 11,5V, co zapewnia, że w szerokich granicach obciążenia (od ok. 40 do 100% mocy znamionowej transformatora) żarówki halogenowe pracują z wysoką światłością, na dodatek przez długi okres czasu.

Transformatory do 12-woltowych systemów oświetlenia oparte są na konstrukcji generatorów (częstotliwość kilkudziesięciu kHz), zamieniające przemienne napięcie sieci 50Hz na przemienne napięcie o poziomie 12V i częstotliwości do kilkudziesięciu kHz, o kształcie innym niż sinusoida. Dzięki wysokiej częstotliwości zmniejszają się znacznie rozmiary rdzenia, a co za tym idzie – rozmiary transformatora. W praktyce stosuje się rdzenie toroidalne ferrytowe. W transformatorach tych nie obserwuje się silnego wpływu wielkości prądu wtórnego na poziom napięcia wtórnego (ze względu na znacznie mniejsze ilości zwojów), dlatego też nie ma potrzeby obniżać napięcia wyjściowego do poziomu 11,5V.

Zalety tego rodzaju urządzeń:

• małe wymiary
• niskie temperatury obudowy
• wysoka sprawność

Wady:

• większe ryzyko awaryjności
• większy poziom generowanych zakłóceń

Przekrój przewodów

Zgodnie z prawem zachowania mocy, w przewodach wyjściowych transformatorów do oświetlenia halogenowego płyną duże prądy. Wielkość maksymalnego wtórnego prądu wyznacza się, dzieląc moc transformatora przez 12V.
Na przykład transformator o mocy 200VA może pracować z prądem wyjściowym J=200/12=16,7A. Przesyłanie energii na większe odległości i przy tak dużym prądzie jest kłopotliwe ze względu na konieczność stosowania przewodów o dużym przekroju. Dlatego też zaleca się, w miarę możliwości, dzielenie zespołu żarówek na jak największą liczbę sekcji, zasilanie tych sekcji z odrębnych transformatorów oraz instalowanie transformatorów w niedużych odległościach od źródeł światła (jednak nie bliżej niż bezpośredni wpływ temperatury).

W przypadku zastosowania przewodów o zbyt niskim przekroju w danym układzie, pojawiają się spadki napięć, które w rezultacie obniżają napięcie pracy żarówki. Nie jest to na ogół sytuacja groźna dla żadnego z elementów instalacji, ale powoduje zbyt słabe świecenie żarówek, a więc ich niewykorzystanie. Zaleca się, by spadki napięć na przewodach wyjściowych nie przekraczały 3% (0,36V). Dla takiego założenia można wyznaczyć maksymalną długość dwużyłowego przewodu o znanym przekroju, na podstawie wzoru:

L= A x U_n x U_n x æ x du / 2 / P / 100

Gdzie
L – długość dwużyłowego przewodu w [m]
A – przekrój pojedynczej żyły w [mm²]
U_n – napięcie instalacji [V] ( w tym przypadku 12V)
æ – rezystywność materiału przewodu (dla CU æ =56m/Ωmm²)
du – spadek napięcia w [%]
P – moc przesyłana w [W]

Na podstawie przedstawionej zależności powstała tabela zalecanych maksymalnych długości przewodów, przy znanym ich przekroju i mocy przesyłanej: