Особенности выбора сечения проводов в низковольтных цепях
7. Выбор сечения проводов в цепях освещения 12-24 вольта
В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения почему-то очень часто мелькает слово "слаботочка", что характеризует соответствующее отношение к выбору проводов - что есть под рукой, то и используем, напряжение ведь безопасное. Напряжение 12 вольт, действительно безопасное, в том смысле, что прикосновение к оголенному проводу с таким напряжением просто не ощущается, но вот токи в таких цепях текут как раз достаточно большие.
Рассмотрим для примера питание обычной лампы мощностью 50 W. Ток в первичной цепи трансформатора I=50W/220V=0.23A ( или, точнее, чуть больше с учетом КПД трансформатора), при этом во вторичной цепи 12 V течет ток I=50W/12V= 4.2 A, что уже в 18 раз больше. Если не учесть этот факт, можно столкнуться с очень неприятными неожиданностями.
Однажды ко мне за консультацией зашёл человек и рассказал, что он сделал в своем доме галогенное освещение, использовал надежный индукционный трансформатор 1000W при нагрузке 900W, провел от монтажной коробки отдельный провод к каждой лампе, но в момент включения провода просто загорелись. Причем это были те провода, что вели от выхода трансформатора к монтажной коробке. На вопрос о сечении проложенных проводов - ответ: "Обыкновенное сечение, как везде - 1,5 мм2 ". В стационарном режиме по этому проводу должен был течь ток I=900W/12V=75A, а в момент включения и того больше. В соответствии с таблицей [4, стр.181], сечение медного провода в таких условиях должно быть не менее 16 мм2. Отсюда вывод: важно не забывать о повышенных токах в цепях 12 V и соответственно выбирать провода. Этого, впрочем, иногда бывает совершенно недостаточно.
Очень часто приходится сталкиваться с жалобами на то, что при использовании трансформаторов большой мощности (в данном случае уже 200W является большой мощностью), питающих несколько ламп, яркость свечения ламп заметно убывает с увеличением расстояния от трансформатора. Попытки справиться с этой проблемой путём увеличения мощности трансформатора, естественно, не приводят к улучшению ситуации. тем более не помогает увеличение мощности используемых ламп, наоборот в этом случае неравномерность свечения становится ещё больше. Дело в том, что причиной данного явления является банальное падение напряжения на проводах в соответствии с законом Ома, а вовсе не то что трансформатор "не тянет", как любят говорить некоторые элекрики. Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере. Допустим, надо запитать группу из трех ламп по 50W каждая, расположенную на расстоянии L от трансформатора, как показано на рисунке:
Эквивалентная схема имеет вид
Сопротивление каждой лампы Rl= U2/P = 2.88 Ом, а сопротивление провода длиной L и сечением S
,
где
- удельное сопротивление, в данном случае меди (0,0173 Ом мм2/М).
Если на выходе трансформатора поддерживается напряжение U0 = 12 V, то ток через каждую лампу
,
а мощность, выделяемая в лампе
.
Пользуясь этими формулами, легко рассчитать зависимость мощности от длины провода. Результаты приведены в таблице
Длина проводов
М
Мощность, выделяемая в лампе
Вт
Сечение провода
1,5 мм2
Сечение провода
2,5 мм2
Сечение провода
4 мм2
Сечение провода
6 мм2
0
50.0
50.0
50.0
50.0
2
45.5
47.2
48.2
48.8
4
41.5
44.6
46.5
47.7
6
38.1
42.3
44.9
46.5
8
35.0
40.1
43.4
45.5
10
32.4
38.1
42.0
44.4
12
30.0
36.2
40.6
43.4
14
27.8
34.5
39.3
42.5
16
25.9
32.9
38.1
41.5
18
24.2
31.4
36.9
40.6
20
22.6
30.0
35.8
39.8
Как видно из таблицы, мощность довольно быстро падает с увеличением длины проводов, еще более наглядно это видно на графиках:
Потеря мощности ламп в зависимости от длины питающих проводов
длина проводов (М)
Избежать заметной неравномерности светового потока ламп можно не только за счет применения провода большого сечения, но и разделяя лампы на группы, питаемые отдельными проводами, в пределе запитывая каждую лампу своим проводом. В любом случае, приобретая осветительное оборудование полезно попросить продавца дать точные рекомендации по выбору сечения проводов и схеме монтажа.
Конкретные рекомендации по выбору сечения провода в цепи освещения 12 В при использовании электронных и индукционных трансформаторов можно найти в соответствующих таблицах.
Падение напряжения на сопротивлении подводящих проводов не является единственной возможной причиной снижения яркости свечения ламп. Кроме этого, надо следить за качеством контактов и помнить о возможной зависимости выходного напряжения трансформатора от величины нагрузки. Подробнее об этом можно прочитать в статье "Почему иногда галогенные лампы светят слабее положенного".