Bezpieczeństwo systemów oświetleniowych 12V

Bezpieczeństwo systemów oświetleniowych 12V

136
bezpieczeÒstwo systemÛw oúwietleniowych 12 V
Bezpieczeństwo systemów
oświetleniowych 12V
– produkty firmy Kanlux
Paweł Sadowski
Obecnie trudno sobie wyobraziÊ dekoracyjne oúwietlenie wnÍtrz bez opraw oczkowych i øarÛwek halogenowych 12V. NiskonapiÍciowe systemy oúwietleniowe sπ bezpieczne, jednak
przy zachowaniu odpowiednich procedur.
o niedawna wiÍkszoúÊ opraw
oúwietleniowych by≥a zasilana
wy≥πcznie napiÍciem sieci. Niskie
napiÍcie bezpieczne (zwykle 24 V) wykorzystywane by≥o do zasilania øarÛwek
w oprawach przewidzianych do trudnych
warunkÛw pracy. ØarÛwki niskonapiÍciowe stosowano powszechnie w urzπdzeniach elektrycznych do podúwietlenia oraz
sygnalizacji stanu pracy urzπdzeÒ. WiÍkszoúÊ z tych rozwiπzaÒ jest nadal powszechnie wykorzystywana, choÊ obecnie
øarÛwki coraz czÍúciej ustÍpujπ diodom
LED.
D
Motoryzacja
Niskie napiÍcie powszechnie wykorzystywane jest w instalacji elektrycznej pojazdu oraz w oprawach przenoúnych (latarkach). WspÛ≥czesne pojazdy wykorzystujπ
napiÍcie 12 V. Wyjπtkiem sπ pojazdy ciÍøkie, ktÛre ze wzglÍdu na duøe moce rozrusznikÛw czÍsto korzystajπ z instalacji
elektrycznej o napiÍciu znamionowym 24 V.
Dynamiczny rozwÛj motoryzacji spowodowa≥ rÛwnieø rozwÛj samochodowych
ürÛde≥ úwiat≥a. Masowa produkcja miniaturowych øarÛwek niskonapiÍciowych
o duøej skutecznoúci úwietlnej i trwa≥oúci
zaczÍ≥a powoli upowszechniaÊ siÍ
w oúwietleniu uøytkowym. Obecnie ürÛd≥a
úwiat≥a 12 V do ogÛlnych celÛw oúwietleniowych to osobna dziedzina urzπdzeÒ.
Zaletπ øarÛwek niskonapiÍciowych
12 V sπ ich niewielkie rozmiary oraz niska
cena. Najbardziej powszechne sπ øarÛwki
halogenowe. èrÛd≥a te majπ stosunkowo
136
Rys. 1. Nowa oprawa sufitowa Rodos CT-DS09
Rys. 2. Nowa szczelna oprawa sufitowa Qules
CT-DS83, IP44/20
wysokπ skutecznoúÊ úwietlnπ oraz trwa≥oúÊ. Sπ one bardzo znane i powszechnie
wykorzystywane w oúwietleniu domowym, biurowym a takøe dekoracyjnym
i pomocniczym. Wadπ øarÛwek niskonapiÍciowych sπ duøe wartoúci natÍøenia prπdu pobieranego przez te elementy. ØarÛwka o mocy 100 W przy napiÍciu 230 V pobiera prπd o natÍøeniu ok. 0,43 A. Tej samej mocy øarÛwka o napiÍciu 12 V pobiera prπd o natÍøeniu ok. 8,3 A.
transformatorÛw rÛwnolegle. RÛwnieø
wyjúÊ zasilaczy elektronicznych nie moøna
≥πczyÊ ze sobπ.
Odleg≥oúci miÍdzy transformatorem (zasilaczem) a ürÛd≥em úwiat≥a powinny byÊ
jak najmniejsze.
ØarÛwki oraz oprawy 12V sπ znacznie
mniejszych rozmiarÛw, co powoduje duøo
wiÍksze nagrzewanie siÍ tych urzπdzeÒ.
Dlatego szczegÛlnie waønym elementem
kaødego projektu niskonapiÍciowej instalacji oúwietleniowej jest w≥aúciwy dobÛr
przekroju przewodÛw oraz odstÍpÛw dystansowych. Projekt powinien wiÍc byÊ realizowany wed≥ug oddzielnych kryteriÛw.
BezpieczeÒstwo
CzÍsto instalatorzy zapominajπ o stosowaniu zwiÍkszonych przekrojÛw przewodÛw oraz starannoúci po≥πczeÒ w instalacjach niskonapiÍciowych.
Duøe wartoúci natÍøenia prπdu sπ rÛwnieø powodem wiÍkszych spadkÛw napiÍÊ.
Dlatego d≥uøsze odcinki instalacji powinny
byÊ prowadzone napiÍciem sieci. Obniøenie napiÍcia powinno byÊ realizowane dopiero w pobliøu oprawy (odbiornika). Zaleca siÍ stosowanie kilku zasilaczy (transformatorÛw) zamiast jednego urzπdzenia
o duøej mocy. Nie powinno siÍ ≥πczyÊ
Diody LED
WszÍdzie tam gdzie szczegÛlnie waøna
jest trwa≥oúÊ i niezawodnoúÊ najlepiej sprawdzajπ siÍ diody LED. Elementy te rÛwnieø
siÍ nagrzewajπ, jednak majπ znacznie
mniejszπ moc jednostkowπ i wiÍkszπ skutecznoúÊ úwietlnπ w stosunku do øarÛwek.
Dlatego przyrosty temperatur tych elementÛw sπ znacznie mniejsze. Diody LED
dziÍki masowej produkcji stajπ siÍ coraz
marzec 2007
137
bezpieczeÒstwo systemÛw oúwietleniowych 12 V
Rys. 3. Zasilacz elektroniczny 12 V,
typ SET60 Ultra Slim
tworzπ jeden element úwiecπcy, zwany potocznie modu≥em LED. Element ten jest
zwykle sterowany napiÍciem co znacznie
upraszcza konstrukcjÍ zasilacza. Modu≥y
wyposaøa siÍ rÛwnieø w proste zasilacze
(dodatkowe elementy) ktÛre dostosowujπ
je do typowych napiÍÊ znamionowych,
zwykle 12 V AC. DziÍki takiemu rozwiπzaniu oprawa z modu≥em LED moøe byÊ
zasilana z instalacji 12 V AC wykorzystywanej do opraw øarÛwkowych.
Transformatory
Rys. 4. Oton RT, transformator klasyczny na rdzeniu toroidalnym, wersja z zabezpieczeniem termicznym
NapiÍcie 12 V AC uzyskiwane jest najczÍúciej z klasycznego transformatora. Sπ
to urzπdzenia o duøej masie i wymiarach.
taÒsze i tym samym powszechniejsze. Sπ Jednak sprawnoúÊ transformatorÛw wiÍkto pÛ≥przewodnikowe ürÛd≥a úwiat≥a ktÛre szej mocy (200 VA i wiÍcej) moøe byÊ powymagajπ zasilania prπdowego. NapiÍcie rÛwnywalna, a nawet lepsza od alternatywna diodzie przy znamionowym prπdzie nych przekszta≥tnikÛw elektronicznych,
przewodzenia wynosi od 1,4 V do zwanych czÍsto niepoprawnie Ñtransfor3,5 V i zaleøy od typu diody, barwy úwia- matorami elektronicznymiî.
Wadπ klasycznych transformatorÛw jest
t≥a, natÍøenia prπdu przewodzenia oraz
temperatury z≥πcza. WiÍkszoúÊ diod do ich duøy prπd zwarciowy. SzczegÛlnie nieogÛlnych celÛw oúwietleniowych to ele- bezpieczne sπ duøe i rozleg≥e instalacje
menty ma≥ej mocy (poniøej 1 W). Sπ one oúwietleniowe zasilane z jednego wspÛlnajczÍúciej umieszczane na wspÛlnej p≥yt- nego transformatora o duøej mocy. WÛwce drukowanej i ≥πczone po kilka elemen- czas zwarcie w odleg≥ej oprawie (na skutek
tÛw szeregowo. Takie grupy diod LED duøej wartoúci impedancji pÍtli zwarcia)
stanie siÍ tylko przeciπøeniem.
Instalatorzy czÍsto zapominajπ
o zabezpieczeniu instalacji niskonapiÍciowej przed skutkami
zwarÊ i przeciπøeÒ.
Duøe wartoúci natÍøenia prπdu zwarciowego i zwiπzane
z tym gwa≥towne przyrosty
temperatur sπ niebezpieczne.
Wersje z wbudowanym zabezpieczeniem termicznym tylko
czÍúciowo sπ pozbawione tych
wad. Transformatory te rÛwnieø
powinny byÊ dodatkowo zabezpieczane. Dodatkowy bezpiecznik topikowy powinien byÊ
umieszczony po stronie pierwotnej transformatora. Obwodu
wtÛrnego zwykle siÍ nie zabezRys. 5. Przebiegi prπdu (ciemny odcieÒ) i napiÍcia (jaúniejszy)
piecza.
na wejúciu zasilacza
Znacznie bardziej bezpiecznym rozwiπzaniem w instalacjach oúwietleniowych
jest zastosowanie zasilacza elektronicznego. Sπ to przekszta≥tniki pracujπce z duøπ
czÍstotliwoúciπ (zwykle powyøej 20kHz).
Ich obwÛd wyjúciowy jest galwanicznie
odseparowany od sieci przy pomocy transformatora, co zapewnia wysoki poziom
ochrony przeciwporaøeniowej, rÛwnorzÍdny z klasycznym transformatorem. DziÍki
wiÍkszej czÍstotliwoúci pracy, transformator przekszta≥tnika ma znacznie mniejsze
rozmiary. Najwaøniejszπ zaletπ wiÍkszoúci przekszta≥tnikÛw jest ich odpornoúÊ na
zwarcie. Konstrukcje markowych przekszta≥tnikÛw sπ tak zaprojektowane, øe
w przypadku wstπpienia zwarcia uk≥ad samoczynnie wy≥πcza siÍ nie zasilajπc zwarcia. Zwykle zabezpieczenia nadprπdowe
prÛbkujπ cyklicznie stan wyjúcia uk≥adu.
Gdy zwarcie jest usuniÍte, zasilacz samoczynnie poda napiÍcie. Spotykane sπ rÛwnieø rozwiπzania w ktÛrych przetwornica
przy zwarciu na wyjúciu jest na sta≥e blokowana. Odblokowanie przetwornicy wymaga chwilowego od≥πczenia zasilania.
Na rysunku 5 przedstawione sπ przebiegi
prπdu (ciemny odcieÒ) i napiÍcia (jaúniejszy)
na wejúciu zasilacza. Powyøej podane sπ
podstawowe parametry na wejúciu tj. napiÍcie zasilania, natÍøenie prπdu, pobÛr mocy
i cosϕ. CzÍúÊ A przedstawia stan pracy zasilacza obciπøonego mocπ minimalnπ.
W czÍúci B przedstawione sπ parametry wejúcia zasilacza w stanie zwarcia. Znamionowa
moc zasilacza to 20-60 VA, podczas gdy pobÛr mocy czynnej przy zwarciu nie przekracza 0,5 W. W klasycznym transformatorze
o mocy 60 VA, niezaleønie od kszta≥tu rdzenia, zwarcie mia≥oby zdecydowanie inny
przebieg. Dlatego naleøy spodziewaÊ siÍ øe
tradycyjne transformatory w oúwietleniu bÍdπ coraz rzadziej stosowane.
Pawe≥ Sadowski
Autor jest pracownikiem
firmy Kanlux
Kanlux sp. z o.o
ul. Objazdowa 1-3,
41-922 RadzionkÛw,
tel. (32) 388 74 00
fax (32) 388 74 99
e-mail: [email protected]
www.kanlux.pl
137