Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сечение провода для мощных светодиодов

Сечение провода для мощных светодиодов

Статья взята с сайта: http://www.adex-group.ru

Расчет сечения проводов является обязательным и очень важным пунктом при расчете схемы любой электрической установки. При расчете электрической монтажной схемы, в которой задействованы светодиодные изделия, например, светодиодные модули, необходимо вычислить, как сечение жил проводов, через которые будет осуществляться подвод электричества к блокам питания светодиодов, так и сечение жил проводов, идущих от блока питания непосредственно к светодиодным модулям.

Напряжение в сети достаточно высокое (220 Вольт), поэтому падением напряжения на длине линии до блока питания светодиодов можно пренебречь. Выбор сечения жилы для питающей линии блоков питания светодиодов может быть сделан лишь с точки зрения соответствия данного сечения интенсивности протекающего тока.

Расчет сводится к суммированию потребляемой мощности всех блоков питания, которые планируется подключить к данной линии, и вычислению силы тока, который будет протекать в данном проводнике при максимальной нагрузке данных блоков питания во время рабочего цикла.

Зная вероятную максимальную силу тока в питающей линии, и зная также, что допустимая сила тока для медной жилы сечением 1 кв. мм составляет приблизительно 10 А, можно легко вычислить требуемое сечение проводника для данной линии. Как правило, сечение проводника выбирается с запасом, экономить в данном случае не стоит.

Обычно на этикетке указаны как потребляемая сила тока блока питания, так и сила тока нагрузки. Если значение потребляемой силы тока отсутствует, то его можно вычислить самостоятельно.

Допустим, например, что мощность одного блока питания составляет 100 Вт, а его эффективность равна 0,78. Отсюда получаем: 100 Вт : 220 В = 0,45 А; 0,45 А : 0,78 = 0,58 А — это максимальная сила тока, которая будет протекать в питающей линии одного блока питания. Если нам нужно запитать 10 таких блоков питания, то общая сила тока в цепи составит 5,8 А. Таким образом, получаем, что сечение каждой жилы проводов для питания данных 10-ти блоков питания должно быть не менее 1 кв. миллиметра (а лучше 1,5 кв. мм).

Следующий шаг — вычисление сечения жилы для питания светодиодных изделий. Схема расчета, которая изложена выше, в данном случае не подходит, так как нам важно не только то, будет ли греться проводник и выдержит ли нагрев его изоляция, а также и то, будет ли свечение всех подключенных светодиодных модулей одинаково ярким и равномерным.

Чтобы свечение всех светодиодов было одинаковым, к каждому световому светодиодному элементу должно приходить одинаковое напряжение питания. Допустимое отклонение от нормируемого напряжения (12 Вольт) в данном случае составляет не более 0,5 Вольта. При такой разнице напряжения (12 В и 11,5 В) свечение светодиодов будет практически одинаковым на всех участках вывески.

Ниже изображена стандартная схема подключения светодиодных модулей к блоку питания светодиодов, которую можно считать неким стандартом для светодиодных изделий с последовательно-параллельным соединением световых элементов, таких как светодиодные шлейфы, светодиодные линейки и ленты.

стандартная схема подключения светодиодных модулей к блоку питания светодиодов

Оптимальное количество световых элементов в светодиодном изделии (модулей или кластеров в шлейфе, светодиодов в линейке или ленте и т.п.) определяется изготовителем. Таким образом, производитель гарантирует, что при подключении данного изделия к источнику питания, все световые элементы изделия будут светиться равномерно и с одинаковой яркостью.

Если блок питания светодиодов расположен в непосредственной близости от светодиодных световых элементов (модульных светодиодных шлейфов, светодиодных лент или линеек) и все они подключены правильно, то проблем с равномерностью свечения, вызванных падением напряжения на линии, обычно не возникает.

В тех случаях, когда конструктив рекламной установки по каким-либо причинам предполагает удаленное расположение блока питания от светодиодных изделий, для обеспечения нормального свечения всех светодиодов требуется вычислить эффективное сечение жил проводов. Выходное напряжение блока питания достаточно низкое, в данном случае оно составляет 12 Вольт, поэтому сопротивление проводящих жил провода обязательно должно быть принято в расчет.

Читайте так же:
Чем обжать кабель розетка

Вычислить требуемое сечение проводника для линии питания светодиодных
модулей, идущей от блока питания, достаточно просто. Разберем это на примере.

Сначала нам потребуется определить какова должна быть мощность блока питания для необходимого нам количества светодиодных модулей. Это легко можно сделать воспользовавшись таблицей, в которой указано рекомендуемое количество светодиодных модулей определенного типа и цвета свечения, которое будет оптимальным для блока питания определенной мощности. Вы также можете самостоятельно сделать расчет количества светодиодных модулей, используя данные, которые приведены на странице о светодиодных модулях.

Таблица для подбора количества светодиодных модулей

Допустим, мы имеем блок питания мощностью 150 Вт, который установлен в пяти метрах от ближнего края рекламной вывески, при этом расстояние до дальнего края вывески составляет 8 метров. Итак, начнем расчет.

1. Определяем сопротивление линии.
Допустимое падение напряжения на линии «блок питания — светодиоды», в нашем случае, составляет 0,5 вольта. Делим его на максимальный ток, который будет протекать в линии: 0,5 В/ (150 Вт/ 12 В) = 0,04 Ом. Таким образом, общее сопротивление линии «блокпитания — светодиоды» должно быть не более 0,04 Ом.

2. Вычисляем сечение проводника.
Сечение жилы проводника вычисляется по формуле: S = (r * L)/R, где r — удельное сопротивление меди (0,0175 Ом*кв.мм/м), L — длина жилы (м) и R (Ом) — сопротивление жилы.

Подставив значения в формулу получим требуемое сечение одной жилы: S = (0,0175 * 8)/0,04 = 3,5 кв. мм. Таким образом, для линии «блок питания — светодиоды» потребуется кабель из двух жил сечением 3,5 кв. мм каждая. Такое сечение токопроводящих жил гарантирует, что падение нормируемого напряжения на конце линии не превысит 0,5 Вольта.

Если использовать провод меньшего сечения, например, 2,5 кв.мм, то падение напряжения на конце линии составит уже 0,7 Вольт.

3. Определяем реальный диаметр провода.
Он будет соответствовать вычисленному нами сечению. Так как проводники, как правило, имеют в сечении окружность, то воспользуемся формулой для вычисления геометрической площади окружности: Формула для вычисления геометрической площади окружности, таким образом, Формула. Подставив данные в формулу, получаем значение радиуса r = 1,06 мм, и диаметра d = r*2 = 2,12 мм.

В качестве наглядного примера потери яркости свечения светодиодных изделий при уменьшении напряжения питания, рассмотрим стандартный короб размером 1 х 1 метр и глубиной 140 мм с различными светодиодными изделиями в качестве световых элементов.

Яркость свечения при разных способах подключения

Разница в освещенности поверхности при визуальной оценке не очень хорошо заметна, но, тем не менее, она есть и может быть весьма существенной. Об этом свидетельствуют показания люксметра со специально настроенной (избирательной) чувствительностью фотоэлемента, который интерпретирует видимый спектр излучения почти так же, как воспринимает его человеческий глаз.

В качестве световых элементов в коробе использованы (сверху вниз): 2-х диодные smd-модули (78 шт.), гибкие герметичные ленты PL-99 (7,5 шт.), 4-х диодные модули LedexPro (126 шт.) и 3-х диодные smd-модули (80 шт.). Количество светодиодных изделий подобрано таким образом, чтобы общая освещенность поверхности была достаточно высокой.

Для сравнения: нормальная освещенность на поверхности рабочего стола в офисе варьируется от 450 до 750 Люкс; освещенность поверхностей световых рекламных изделий варьируется от 250 Люкс (объемные буквы с цветной лицевой поверхностью) до 3200 Люкс (белый акрил, подсвеченный белым неоном при токе 50 мА).

Показания, предложенные для сравнения, также были получены путем измерений люксметром. Они не могут претендовать на сверх-точность и, разумеется, не могут быть использованы в каких-либо точных расчетах, так как прибор имеет погрешность измерений (+/- 5%).

Читайте так же:
Светящаяся рамка под выключатель

В то же время, общая информативность данных является вполне достаточной для того, чтобы, во-первых, получить представление о степени потери яркости свечения у различных светодиодных изделий при падении напряжения на некую величину, превышающую допустимую норму, во-вторых, оценить различия светодиодных изделий в отношении друг друга, и, в-третьих, использовать полученную сравнительную информацию в дальнейшем для наиболее целесообразного использования светодиодных изделий в тех или иных конкретных случаях.

Как определить сечение провода по мощности – таблицы и расчеты

определить сечение провода по мощности

Провода и кабели

Популярное сегодня галогенное освещение требует наличия напряжения в 12В. Поэтому в разводку обязательно устанавливается трансформатор. Но странное получается дело, когда домашние мастера в качестве электрического провода берут любые куски этого материала, так сказать, те, которые попали под руку. Чаще всего почему-то сечением 1,5 мм², при этом жалуются на то, что проводка начинает греться, а лампы горят не так ярко. Их ошибка состоит в том, что было неправильно выбрано сечение провода по мощности (таблицу можно такого сравнения найти в свободном доступе в интернете).

Таблица сечения провода по мощности

Итак, начнем с того, что напряжение 12 В на самом деле безопасное, и человек его не ощущает. Но давайте смотреть на электрические сети не как на провод, по которому подается определенное напряжение, а как на проводку, по которой течет ток с определенной силой. Так вот в контуре к галогенному освещению могут поступать токи большой величины. А, как всем известно, по закону Ома сила тока зависит от мощности потребления и напряжения в цепи. К тому же зависимость по току от напряжения обратнопропорциональная. То есть, чем оно больше, тем безопаснее.

Примеры, чтобы понять ситуацию

Для примера возьмем обычную галогенную лампу 50 Вт, которая питается от напряжения 220 В через первичную цепь трансформатора, и ее же, запитанную на 12 В через вторичную цепь. Сравним ток, который течет по проводке, подсоединенной к этим двум лампам.

  1. 50/220=0,23 А.
  2. 50/12=4,2 А.

Представляете, какая разница. А ведь сила тока больше 4 А – это большая величина. Конечно, многое будет зависеть и от самого трансформатора, а, точнее сказать, от его мощности. Можно привести один пример, который покажет некомпетентность домашних мастеров.

Провода различных диаметров

К примеру, для галогенного освещения берется трансформатор мощностью 1 кВт. Оговариваемся – это для примера. Так вот вставляя эту величину в формулу закона Ома, получаем:

1000/12=83 А. Такой ток может выдержать провод в 16 мм², а уж никак не 1,5 или 2,5. Кстати, это величина медного кабеля. То есть, получается так, что правильный выбор сечения провода влияет на качество работы всей электрической разводки. Но и это не все.

Что касается мощных трансформаторов для слаботочки в 12 В. Кстати, мощность в 200 Вт – это уже большой показатель. Так вот необходимо заметить, что яркость освещения никак не связана с подаваемой на лампы мощностью. То есть, связь есть, но она крутится вокруг сопротивления ламп и проводов. И чем выше сопротивление, тем яркость освещения снижается. А само сопротивление зависит от длины уложенной проводки и от ее сечения. И если длина к сопротивлению находится в прямой зависимости. То есть, чем дальше от трансформатора установлена лампа, тем ниже яркость свечения. То с сечением оно находится в обратной зависимости. Чем больше данный показатель, тем меньше сопротивления, тем ярче горит лампа.

Читайте так же:
Yasin led 42e3000 ток подсветки 1

Виды проводов

О чем это говорит?

  • Во-первых, брать для слаботочки провода, так сказать, какие попадутся, это неверное и губительное решение.
  • Во-вторых, соизмеряя все характеристики электрических приборов (в данном случае ламп), можно собрать схему, которая будет работать эффективно и долго, не создавая лишних проблем.
  • В-третьих, необходимо правильно подбирать группы светильников, при этом учитывая сечения кабелей, подходящих как к группе, так и к каждому отдельному осветительному прибору.

Таблицы выбора сечения проводов

Итак, из всего вышеописанного можно сделать один важный вывод – расчет сечения провода для галогенного освещения напряжением 12 В зависит от двух величин: мощности используемых ламп и длины подключаемых их проводов от трансформатора.

Что касается самого трансформатора, то необходимо учитывать, какого он типа: индукционного или электронного. Это первое. Второе, что касается длины провода во вторичной цепи. Так вот эта длина не должна превышать 2 м. В случае использования мощных трансформаторов длина может доводиться до 3 м. Кстати, оба показателя (длина и сечение) обычно указываются в сопроводительных технических документах, приложенных в комплекте к трансформатору.

Такая таблица, где определяется соотношение сечения и потребляемой мощности, есть в интернете.

Обратите внимание, что у индукционных аппаратов падение напряжения, связанное с длиной проводки, больше, чем у электронных (импульсных). Компенсация падения может произойти только за счет увеличения сечения.

Сечение провода для сетей освещения 12 вольт

Сечение провода для сетей освещения 12 вольт

Заключение по теме

Итак, подводим итог всему вышесказанному. Казалось бы, что слаботочка – это не самый напряженный участок электрической сети. Но практика показывает обратное. Даже здесь приходится отвечать на вопрос, как рассчитать сечение электрического провода? Из статьи становится понятным, что для этого приходится учитывать сразу два показателя: величину потребляемой мощности и длину укладываемых проводов. Благо существуют таблицы, по которым можно легко и без больших проблем сделать точную подборку. Главное – не ошибиться с самими таблицами, так сказать, не перепутать один показатель с другим.

Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты

Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?

Общая рекомендация — это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.

Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.

Потери на проводах — суть проблемы

В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.

Именно оно является причиной ограничений — сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.

Вторая часть проблемы — провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло. Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему — провод может нагреться слишком сильно.

Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.

Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.

Формула для расчёта падения напряжения на проводах

Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.

Читайте так же:
Mp3398e уменьшить ток светодиодов

Нам понадобится только закон Ома R = V ∕ I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.

Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедея] материала проводника.

Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:

Оценка падения напряжения на проводах

Падение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:

  • W — мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
  • V — напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
  • L — длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
  • S — площадь сечения провода в мм²;
  • ρ — значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м

Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения невелико, не более нескольких процентов, т.е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность менее 10-20 ватт.

В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:

Точное значение падения напряжения на проводах

Теперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться — просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока W и поделить на напряжение трансформатора V:

Оценка падения мощности на проводах

Если эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить различные неприятности вплоть до пожара.

Выводы

Как легко видеть из формул, чем толще провод, тем падение напряжения меньше.

При этом падение напряжения обратно пропорционально площади сечения проводника.

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют.

Падение напряжения на проводе линейно падает с увеличением напряжения источника тока.

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

Пример

Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.

Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.

Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности — 25 ватт. Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше — возгорание проводов или выход из строя светильников.

А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.

Единственное правильное решение — увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза — примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.

Читайте так же:
Таблица подбора сечения кабеля по силе тока

Сечение провода по току.

В теории и практике, выбору площади поперечного сечения провода по току (толщине) уделяется особое внимание. В данной статье, анализируя справочные данные, познакомимся с понятием «площадь сечения».

Расчет сечения проводов.

сечения кабеля

В науке не используется понятие «толщина» провода. В литературных источниках используется терминология – диаметр и площадь сечения. Применимо к практике, толщина провода характеризуется площадью сечения.

Довольно легко рассчитывается на практике сечение провода. Площадь сечения вычисляется с помощью формулы, предварительно измерив его диаметр (можно измерить с помощью штангенциркуля):

S = π (D/2)2 ,

  • S – площадь сечения провода, мм
  • D- диаметр токопроводящей жилы провода. Измерить его можно с помощью штангенциркуля.

Более удобный вид формулы площади сечения провода:

Небольшая поправка — является округленным коэффициентом. Точная расчетная формула:

В электропроводке и электромонтаже в 90 % случаях применяется медный провод. Медный провод по сравнению с алюминиевым проводом, имеет ряд преимуществ. Он более удобен в монтаже, при такой же силе токе имеет меньшую толщину, более долговечен. Но чем больше диаметр (площадь сечения), тем выше цена медного провода. Поэтому, несмотря на все преимущества, если сила тока превышает значение 50 Ампер, чаще всего используют алюминиевый провод. В конкретном случае используется провод, имеющий алюминиевую жилу 10 мм и более.

В квадратных миллиметрах измеряют площадь сечения проводов. Наиболее чаще всего на практике (в бытовой электрике), встречаются такие площади сечения: 0,75; 1,5; 2,5; 4 мм .

Существует иная система измерения площади сечения (толщины провода) — система AWG, которая используется, в основном в США. Ниже приведена таблица сечений проводов по системе AWG, а так же перевод из AWG в мм .

Рекомендовано прочитать статью про выбор сечения провода для постоянного тока. В статье приведены теоретические данные и рассуждения о падении напряжения, о сопротивлении проводов для разных сечений. Теоретические данные сориентируют, какое сечение провода по току наиболее оптимально, для разных допустимых падений напряжения. Также на реальном примере объекта, в статье о падении напряжения на трехфазных кабельных линиях большой длины, приведены формулы, а также рекомендации о том, как уменьшить потери. Потери на проводе прямо пропорциональны току и длине провода. И являются обратно пропорциональными сопротивлению.

Выделяют, три основные принципа, при выборе сечения провода.

1. Для прохождения электрического тока, площадь сечения провода (толщина провода), должна быть достаточной. Понятие достаточно означает, что когда проходит максимально возможный, в данном случае, электрический ток, нагрев провода будет допустимый (не более 600С).

2. Достаточное сечение провода, что бы падение напряжения не превышало допустимого значения. В основном это относится к длинным кабельным линиям (десятки, сотни метров) и токам большой величины.

3. Поперечное сечение провода, а также его защитная изоляция, должна обеспечивать механическую прочность и надежность.

Для питания, например люстры, используют в основном лампочки с суммарной потребляемой мощностью 100 Вт (ток чуть более 0,5 А).

Выбирая толщину провода, необходимо ориентироваться на максимальную рабочую температуру. Если температура будет превышена, провод и изоляция на нем будут плавиться и соответственно это приведет к разрушению самого провода. Максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только максимально его рабочей температурой. И временем, которое сможет проработать провод в таких условиях.

Далее приведена таблица сечения проводов, при помощи которой в зависимости от силы тока, можно подобрать площадь сечения медных проводов. Исходные данные – площадь сечения проводника.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector