Konwencjonalny transformator, którego budowa polega na nawinięciu dwóch uzwojeń na wspólnym rdzeniu o owalnym kształcie. Konstrukcja taka umożliwia, w stosunku do transformatorów kształtowych, mniejsze straty w rdzeniu, małą reaktancje rozproszenia jak również mniejszy poziom hałasu. Uzwojenie pierwotne zasilane jest napięciem przemiennym o wartości ~230 V/50 Hz. Na uzwojeniu wtórnym otrzymujemy napięcie ~11,7 V. Transformatory te znalazły zastosowanie w technice oświetleniowej jako źródło zasilania żarówek halogenowych o znamionowej wartości zasilania 12 V. Ich prosta budowa daje dużą stabilność, niezawodność działania i umożliwia transformowanie dużych mocy dochodzących nawet do 500 W. Poszczególne modele różnią się wymiarami i obciążeniem żarowym.Statecznik jest urządzeniem elektrycznym, które ogranicza prąd płynący przez lampę wyładowczą. Ma on formę indukcyjnego dławika lub układu elektronicznego, mogącego pełnić również funkcję zapłonnika. W niektórych świetlówkach kompaktowych przewiduje się wbudowany układ stabilizacyjno- zapłonowy. Dlaczego stosuje się stateczniki? Konieczność ich uwzględniania w instalacjach oświetleniowych wynika z nieliniowej i niejednoznacznej charakterystyki prądowo- napięciowej lamp wyładowczych. Lampa zasilana napięciem przemiennym, przy narastaniu napięcia, początkowo nie świeci i nie pobiera prądu. Wraz z chwilą przekroczenia pewnej wartości napięcia rozpoczyna się wyładowanie elektryczne, a co za tym idzie, w gazie pojawia się duża ilość jonów. Następuje więc szybki wzrost przewodzenia gazu. Jeżeli w instalacji nie przewidziano stateczników dochodziłoby do bardzo szybkiego wzrostu przepływającego prądu powodującego uszkodzenie lampy. Najprostszy statecznik jest cewką o dużej indukcyjności i niskiej rezystancji. Urządzenie nie dopuszcza więc do szybkiego wzrostu prądu w czasie od początku wyładowania aż do zmiany znaku napięcia na elektrodach lampy, po której zmienia się również kierunek prądu, a cykl się powtarza.
Transformator elektroniczny firmy Osram. Układ zapewnia współpracę ze ściemniaczami oświetlenia. W urządzeniu przewidziano zabezpieczenie: przeciwzwarciowe, przeciwprzeciążeniowe, przeciwprzepięciowe oraz termiczne.Nowoczesne oprawy świetlne bazują na statecznikach elektronicznych. Urządzenia tego typu, w porównaniu z modelami magnetycznymi, wymagają mniej energii elektrycznej. Tym sposobem poziom hałasu oprawy jest znacznie niższy. Wyższy poziom hałasu w statecznikach magnetycznych wynika z drgania blach rdzenia. Praca źródeł światła przy prądzie częstotliwości 50 Hz powoduje ich migotanie. Tym sposobem osoby korzystające z pomieszczenia są narażone na dyskomfort. W przypadku systemów bazujących na statecznikach elektronicznych prąd przepływa przy wysokiej częstotliwości, wynoszącej 46 kHz, przez co jest eliminowany efekt migotania. Stateczniki elektroniczne cechuje również większa trwałość w porównaniu z modelami magnetycznymi.
Statecznik do standardowych lamp fluorescencyjnych.Budowa typowego transformatora bazuje na zamkniętym rdzeniu żelaznym z uzwojeniami miedzianymi. Należy pamiętać o stratach energii, które występują podczas pracy urządzenia. Powstają one zarówno w miedzianym uzwojeniu jak i żelaznym rdzeniu. Istotną rolę odgrywa więc uwzględnienie tych strat podczas projektowania instalacji oświetleniowej. Jeżeli system oświetleniowy bazuje na niskim napięciu straty powstają w miedzi. To właśnie one są przyczyną różnic napięcia zasilania w stanie pełnego i zerowego obciążenia. Dobierając transformator należy mieć na uwadze również spadki napięć w transformatorze. Kluczowa jest także odległość pomiędzy oprawą oświetleniową a transformatorem. Do podłączenia przewodów wejściowych i wyjściowych najczęściej są przeznaczone kostki zaciskowe. Dzięki niewielkiej masie i kompaktowym rozmiarom urządzenia jest możliwa instalacja w miejscach o ograniczonej przestrzeni. Transformatory, które są uwzględniane w instalacjach oświetleniowych to zarówno urządzenia rdzeniowe, jak i projektowane z myślą o zasilaniu niskonapięciowych systemów oświetleniowych, łącznie z halogenowymi źródłami światła. Transformatory toroidalne są transformatorami składającymi się z dwóch lub więcej nawiniętych uzwojeń na wspólnym rdzeniu o toroidalnym kształcie. To właśnie on zapewnia mniejsze straty w rdzeniu, małą reaktancję rozproszenia oraz niski poziom hałasu. Oferowane na rynku transformatory toroidalne uwzględnia się przede wszystkim w technice oświetleniowej do zasilania żarówek halogenowych o znamionowej wartości zasilania 12 V. Jako zalety transformatorów toroidalnych wymienia się przede wszystkim prostą budowę, dającą stabilność działania, bezawaryjną pracę oraz możliwość przetwarzania dużych mocy. Transformatory są oferowane jako modele ekranowane elektrostatycznie i magnetycznie oraz wyposażone w zabezpieczenie termiczne i układ miękkiego startu. Przydatne rozwiązanie stanowią wersje hermetyzowane masą epoksydową. Moc typowych transformatorów mieści się pomiędzy 50 a 300 VA. Do montażu są przeznaczone podkładki mocujące. Istnieje możliwość wypełnienia masą żywiczną. Transformator jest zasilany napięciem 230 V. Na wyjściu do dyspozycji pozostaje napięcie w wartości 11,5 V.
Transformatory elektroniczne są nieodzownym elementem nowoczesnych instalacji oświetleniowych. Urządzenia tego typu stanowią elektroniczne przetwornice napięcia sieci na przemienne napięcie o podwyższonej częstotliwości, przeznaczone do zasilania niskonapięciowych lamp halogenowych (typowo 12 V). Zaletą transformatorów elektronicznych jest łagodne włączanie napięcia oraz zabezpieczenie odbiorników przed zwarciem i przeciążeniem. Niektóre modele zaprojektowano pod kątem spełniania normy EN 61558-2-6. Istotną rolę odgrywają separowane, izolowane uzwojenia zalane masą poliuretanową w obudowie z tworzywa sztucznego. W większości urządzeń przewiduje się klasę ochronności II oraz podwójną izolację w klasie B (130°C). Stopień ochrony typowego transformatora, przy montażu do ściany lub sufitu, wynosi IP40. Standardowe transformatory są w stanie współpracować ze ściemniaczami oświetlenia. Transformatory są uwzględniane również w systemach oświetlenia meblowego i kuchennego. Ważne jest aby urządzenie było zamontowane w sposób, który umożliwia oddawanie ciepła do otoczenia. Urządzenia tego typu stanowią alternatywę dla transformatorów toroidalnych. Na uwagę zasługują również mniejsze wymiary.
Transformatory elektroniczne posiadają przekształtnik elektroniczny obniżający przemienne napięcie sieciowe ~230V/50Hz do poziomu 11,5V. Ich zaletą jest wysoka sprawność (małe straty cieplne), niewielkie gabaryty i mała waga. Transformatory te posiadają zabezpieczenie termiczne, przeciwprzeciążeniowe i przeciwzwarciowe, co daje im dużą uniwersalność i bezpieczeństwo stosowania. Mają możliwość współpracy z odpowiednimi ściemniaczami i są kompatybilne z innymi urządzeniami elektrycznymi. Zoptymalizowana do minimum wielkość urządzenia uzyskana w technologii SMD (Surface Mounted Devices) umożliwia łatwy montaż. Znajdują zastosowanie w zasilaniu oświetlenia halogenowego o napięciu 12V. Poszczególne modele różnią się wymiarami i obciążeniem żarowym.Pamiętajmy aby miejsce instalacji transformatora umożliwiało efektywne odprowadzenie ciepła. Urządzenie tego typu nie powinno być instalowane w miejscach, gdzie temperatura przekracza 40°C. Rzecz jasna w razie potrzeby można przewidzieć urządzenie w wykonaniu specjalnym, które jest w stanie pracować w wyższych temperaturach. Nie umieszczajmy transformatorów w sypialniach oraz miejscach, gdzie wymaga się ciszy. Podczas magnesowania rdzenia żelaznego słyszalny jest bowiem dźwięk o częstotliwości sieciowej. Wybierając miejsce montażu transformatora należy mieć na uwadze ewentualny dostęp do urządzenia na przykład celem przeprowadzenia naprawy. Pamiętać należy aby transformatora nie umieszczać w pobliżu telewizorów i monitorów. Pole magnetyczne może wpływać na geometrię obrazu. Transformatora nie należy przykrywać materiałami izolującymi. Miejsce montażu nie powinno obejmować powierzchni, które mogą wpadać w drgania.
Stateczniki QUICKTRONIC umożliwiają zasilanie większej ilości różnych typów świetlówek przy zastosowaniu w oprawach oświetleniowych o klasie ochronności I i II. Zastosowanie stateczników ułatwia projektowanie opraw oświetleniowych i redukuje koszty eksploatacji oświetlenia.Diody LED wymagają zasilania prądem o napięciu stałym. Polaryzacja powinna uwzględniać kierunek przewodzenia diody. Stąd też napięcie dodatnie musi być podłączone do anody a ujemne do katody. Do zasilania systemów świetlnych, w których przewidziano przetwornice stabilizujące prąd diod uwzględnia się zasilacze o stabilizowanym napięciu wyjściowym, niezależnie od obciążenia. W systemach zasilania tego typu odbiorniki podłącza się równolegle. Nowoczesne zasilacze przewidują zabezpieczenia chroniące przed przeciążeniem, zwarciem i przegrzaniem. Na uwagę zasługują niewielkie wymiary urządzenia, dzięki czemu zasilacz może być zainstalowany w obudowie lampy, w meblach lub za płytą gipsowo-kartonową. Obudowy niektórych modeli wykonano z metalu. Nie bez znaczenia pozostaje również wysoki stopień ochrony wynoszący IP 67. W niektórych instalacjach przydać się mogą obudowy wodoszczelne. Tym sposobem jest możliwe użytkowanie zasilacza w miejscach narażonych na działanie trudnych warunków atmosferycznych. Stąd też miejsce instalacji można przewidzieć na zewnątrz budynku.
Nie bez znaczenia pozostaje szeroki zakres napięć wejściowych. Istotny pozostaje stały prąd obciążenia, niezależny od ilości szeregowo połączonych diod. W zależności od modelu na wyjściu zyskujemy napięcie od 0 do 48 V przy maksymalnym obciążeniu prądowym niejednokrotnie przekraczającym 1750 mA. Jeżeli diody LED są zasilane prądem o nominalnej wartości to najczęściej uwzględnia się zasilacze prądowe. Cechuje je prąd wyjściowy zależny od wartości obciążenia. W zależności od modelu zasilacza istnieje możliwość podłączenia od kilku do kilkunastu diod, które są podłączane szeregowo. Poszczególne modele wyróżnia także ilość wyjść. Interesujące rozwiązanie stanowią zasilacze uniwersalne, których wyjścia mogą być parametryzowane pod względem napięcia i wartości natężenia prądu. Na rynku nabyć można zasilacze, dzięki którym istnieje możliwość regulowania jasności oświetlenia potencjometrem lub sygnałem 0 – 10 V. Zasilacze prądowe są zasilane bezpośrednio z sieci elektroenergetycznej 230 V. Na wyjściu jest obecne napięcie o wartości od 0 do 48 V. Poszczególne modele różnią się między sobą maksymalnym prądem wyjściowym oraz mocą. Dostępne na rynku zasilacze są produkowane jako modele wtykowe lub instalacyjne, gdzie do podłączania napięcia wejściowego i wyjściowego służą zaciski śrubowe.
Nowoczesne zasilacze przewidują zabezpieczenia chroniące przed przeciążeniem, zwarciem i przegrzaniem. Na uwagę zasługują niewielkie wymiary urządzenia, dzięki czemu zasilacz może być zainstalowany w obudowie lampy, w meblach lub za płytą gipsowo-kartonową.
Statecznik do kompaktowych lamp fluorescencyjnych.Statecznik jest urządzeniem elektrycznym, które ogranicza prąd płynący przez lampę wyładowczą. Ma on postać indukcyjnego dławika lub układu elektronicznego mogącego pełnić również funkcję zapłonnika. Nowoczesne oprawy świetlne bazują na statecznikach elektronicznych. Urządzenia tego typu, w porównaniu ze statecznikami magnetycznymi, wymagają mniej energii elektrycznej. Jest przy tym wyeliminowane migotanie źródła światła. Budowa typowego transformatora bazuje na zamkniętym rdzeniu żelaznym z uzwojeniami miedzianymi. Transformatory toroidalne są urządzeniami składającymi się z dwóch lub więcej nawiniętych uzwojeń na wspólnym rdzeniu o toroidalnym kształcie. To właśnie on zapewnia mniejsze straty w rdzeniu, małą reaktancję rozproszenia oraz niski poziom hałasu. Transformatory elektroniczne są nieodzownym elementem nowoczesnych instalacji oświetleniowych. Urządzenia tego typu stanowią elektroniczne przetwornice napięcia sieci na przemienne napięcie o podwyższonej częstotliwości służące do zasilania niskonapięciowych lamp halogenowych. W procesie projektowania i montażu instalacji oświetleniowej należy uwzględnić odpowiedni przekrój przewodów, szczególnie przy długich połączeniach i przewodzeniu prądu o znacznych wartościach. Odpowiednia grubość przewodów zapewnia zredukowanie spadku napięcia zasilającego źródło światła.
Damian Żabicki
Bibliografia:
– materiały informacyjne Rzecznika Bezpieczeństwa Elektrycznego przy Oddziale Szczecińskim Stowarzyszenia Elektryków Polskich, www.bezel.com.pl.
– materiały informacyjne firmy Kanlux, www.kanlux.pl
– materiały informacyjne firmy Noratel, www.noratel.pl.