Trasformatore per lampade alogene: a cosa serve, principio di funzionamento e regole di collegamento

Le lampade alogene possono essere considerate una versione migliorata dei comuni apparecchi a incandescenza. Funzionano allo stesso modo, ma grazie ad alcune caratteristiche delle alogene sono più economiche, durevoli e forniscono una luce piacevole per l'occhio, ma allo stesso tempo brillante.

I produttori offrono due tipi di apparecchi di illuminazione alogeni: ad alta e a bassa tensione. Per far funzionare correttamente i secondi, è necessario un trasformatore per lampade alogene. Ti spiegheremo come scegliere e collegare correttamente questo dispositivo.

Perché serve un trasformatore per le alogene?

Le lampade alogene competono con successo con i LED. Nonostante le migliori caratteristiche prestazionali di questi ultimi, spesso vincono le alogene, grazie al loro costo inferiore e, di conseguenza, alla maggiore accessibilità, nonché ad alcune caratteristiche del fascio luminoso dei LED che possono affaticare gli occhi.

Il principale vantaggio dei LED è il funzionamento senza riscaldamento, che ne consente un uso diffuso. Lo stesso vantaggio è presente anche nelle alogene, ma solo per le lampade a bassa tensione. Possono essere installate in aree sensibili alle alte temperature. Ad esempio, negli apparecchi da incasso a soffitto.

Tuttavia, bisogna capire che le lampade alogene a bassa tensione possono funzionare solo con trasformatori. Questi ultimi sono necessari per convertire la tensione di rete fino a un valore accettabile per la lampada. Di solito si tratta di 12 V.

Inoltre, il trasformatore protegge la sorgente luminosa da sbalzi di tensione, surriscaldamento e cortocircuiti, e può anche offrire la possibilità di un'accensione graduale dell'illuminazione. Va riconosciuto che, in media, le lampade con trasformatori durano molto di più. Anche se molto dipende dalla loro qualità.

Le lampade alogene a bassa tensione non sono in grado di funzionare con la tensione di rete di 220 V, quindi devono essere collegate solo tramite un trasformatore step-down.

Quali tipi di trasformatori esistono?

I trasformatori sono dispositivi di tipo elettromagnetico o elettronico. Differiscono leggermente per principio di funzionamento e altre caratteristiche.

Le varianti elettromagnetiche modificano i parametri della tensione di rete standard in caratteristiche adatte per lampade alogene a bassa tensione; i dispositivi elettronici, oltre alla funzione indicata, eseguono anche la conversione della corrente.

Trasformatore elettromagnetico toroidale

Il trasformatore toroidale più semplice è composto da due avvolgimenti e un nucleo. Quest'ultimo è anche chiamato circuito magnetico. È realizzato in materiale ferromagnetico, solitamente acciaio. Gli avvolgimenti sono posizionati sul nucleo.

L'avvolgimento primario è collegato alla fonte di energia, quello secondario di conseguenza al carico. Non esiste collegamento elettrico tra l'avvolgimento secondario e quello primario.

Nonostante il costo contenuto e l'affidabilità in esercizio, il trasformatore toroidale elettromagnetico oggi viene usato raramente per il collegamento di lampade alogene.

Pertanto la potenza tra di essi viene trasmessa solo per via elettromagnetica. Per aumentare l'accoppiamento induttivo tra gli avvolgimenti si utilizza il circuito magnetico. Quando si applica corrente alternata al morsetto collegato al primo avvolgimento, esso genera all'interno del nucleo un flusso magnetico di tipo variabile.

Quest'ultimo si concatena con entrambi gli avvolgimenti e induce in essi una forza elettromotrice (FEM). Sotto la sua azione, nell'avvolgimento secondario si genera una corrente alternata con tensione diversa da quella presente nel primario.

In base al numero di spire si determina il tipo di trasformatore, che può essere elevatore o riduttore, e il rapporto di trasformazione. Per le lampade alogene si utilizzano sempre solo apparecchi riduttori.

I vantaggi dei dispositivi con avvolgimenti sono:

• Elevata affidabilità in funzionamento.
• Semplicità di collegamento.
• Costo contenuto.

Tuttavia, i trasformatori toroidali si incontrano molto raramente nei circuiti moderni con lampade alogene. Ciò è dovuto al fatto che, per le caratteristiche costruttive, tali dispositivi hanno dimensioni e peso piuttosto notevoli. Pertanto, è difficile mimetizzarli nell'allestimento di illuminazioni per mobili o a soffitto, per esempio.

Probabilmente, il principale svantaggio dei trasformatori toroidali elettromagnetici è la massa e le dimensioni notevoli. È estremamente difficile nasconderli se è necessaria un'installazione nascosta.

Inoltre, tra gli svantaggi dei dispositivi di questo tipo si possono annoverare il riscaldamento durante il funzionamento e la sensibilità alle possibili fluttuazioni di tensione della rete, il che incide negativamente sulla durata delle lampade alogene.

Oltre a ciò, i trasformatori con avvolgimenti possono ronzare durante il funzionamento, il che non è sempre accettabile. Pertanto i dispositivi vengono utilizzati per lo più in locali non residenziali o in edifici industriali.

Dispositivo a impulsi o elettronico

Il trasformatore è composto da un nucleo magnetico e due avvolgimenti. A seconda della forma del nucleo e del modo in cui gli avvolgimenti sono disposti su di esso, si distinguono quattro tipi di trasformatori: a nucleo, toroidale, a mantello e a mantello e nucleo.

Anche il numero di spire degli avvolgimenti secondario e primario può variare. Modificando il loro rapporto, si ottengono dispositivi step-down e step-up.

Nella costruzione di un trasformatore a impulsi non ci sono solo avvolgimenti con nucleo, ma anche componenti elettronici. Grazie a ciò, è possibile integrare sistemi di protezione dal surriscaldamento, accensione graduale e altri.

Il principio di funzionamento di un trasformatore a impulsi è leggermente diverso. All'avvolgimento primario vengono applicati brevi impulsi unipolari, grazie ai quali il nucleo rimane costantemente in uno stato di magnetizzazione.

Gli impulsi sull'avvolgimento primario sono caratterizzati come segnali a breve durata di forma rettangolare. Generano un'induttanza con le stesse variazioni caratteristiche.

Questi a loro volta creano impulsi sulla bobina secondaria.

Questa caratteristica offre ai trasformatori elettronici una serie di vantaggi:

• Peso ridotto e compattezza.
• Elevato livello di efficienza.
• Possibilità di integrare una protezione aggiuntiva.
• Ampia gamma di tensione di lavoro.
• Assenza di riscaldamento e rumore durante il funzionamento.
• Possibilità di regolare la tensione in uscita.

Tra gli svantaggi vanno segnalati il carico minimo regolamentato e il prezzo piuttosto elevato. Quest'ultimo è dovuto a certe complessità nel processo di fabbricazione di tali dispositivi.

Regole per la scelta dell'apparecchiatura step-down

Nella scelta di un trasformatore per lampade alogene, è necessario considerare molti fattori. Si dovrebbe iniziare dalle due caratteristiche più importanti: la tensione di uscita del dispositivo e la sua potenza nominale.

La prima deve corrispondere esattamente al valore della tensione di lavoro delle lampade collegate al dispositivo. La seconda determina la potenza totale delle sorgenti luminose con cui il trasformatore lavorerà.

Sul corpo del trasformatore c'è sempre una targhetta, studiando la quale si possono ottenere informazioni complete sul dispositivo.

Per determinare con precisione la potenza nominale necessaria, è consigliabile eseguire un semplice calcolo. Per farlo, bisogna sommare le potenze di tutte le sorgenti luminose che saranno collegate al dispositivo step-down. Al valore ottenuto si deve aggiungere un 20% di 'riserva', necessario per il corretto funzionamento dell'apparecchio.

Facciamo un esempio concreto. Per illuminare il soggiorno si prevede di installare tre gruppi di lampade alogene: sette lampade ciascuno. Si tratta di apparecchi puntiformi con tensione di 12 V e potenza di 30 W. Saranno necessari tre trasformatori per ogni gruppo. Scegliamo quello adatto. Iniziamo calcolando la potenza nominale.

Calcoliamo e otteniamo che la potenza totale del gruppo è di 210 W. Considerando il margine richiesto, otteniamo 241 W. Pertanto, per ciascun gruppo sarà necessario un trasformatore con tensione di uscita di 12 V e potenza nominale di 240 W.

A queste caratteristiche si adattano sia i dispositivi elettromagnetici che quelli a impulsi. Se si sceglie quest'ultimo, è necessario prestare particolare attenzione alla potenza nominale. Essa deve essere presentata sotto forma di due cifre. La prima indica la potenza operativa minima.

Bisogna sapere che la potenza totale delle lampade deve essere superiore a questo valore, altrimenti l'apparecchio non funzionerà. E una piccola nota degli esperti riguardo alla scelta della potenza. Avvertono che la potenza del trasformatore indicata nella documentazione tecnica è massima.

Cioè, in condizioni normali, erogherà circa il 25-30% in meno. Pertanto, il cosiddetto 'margine' di potenza è necessario. Perché se si costringe il dispositivo a lavorare al limite delle sue capacità, non durerà a lungo.

Per un funzionamento prolungato degli apparecchi di illuminazione alogeni è molto importante scegliere correttamente la potenza del trasformatore step-down. Essa deve avere un certo “margine” in modo che il dispositivo non lavori al limite delle sue capacità.

Un altro importante dettaglio riguarda le dimensioni del trasformatore scelto e il luogo in cui verrà posizionato. Più potente è il dispositivo, più è ingombrante. Ciò è particolarmente vero per gli apparecchi elettromagnetici. È consigliabile trovare subito un luogo adatto per la sua installazione.

Se ci sono più apparecchi di illuminazione, gli utenti spesso preferiscono dividerli in gruppi e installare un trasformatore separato per ciascuno. La spiegazione è molto semplice.

In primo luogo, in caso di guasto del dispositivo step-down, gli altri gruppi di illuminazione funzioneranno normalmente. In secondo luogo, ciascun trasformatore installato in tali gruppi avrà una potenza inferiore rispetto a un unico trasformatore che sarebbe necessario per tutte le lampade. Di conseguenza, il suo costo sarà notevolmente inferiore.

Due metodi di collegamento del trasformatore

Prima di collegare il dispositivo step-down, è necessario realizzare uno schema di disposizione degli apparecchi di illuminazione, se sono più di due. Inoltre, è necessario scegliere il luogo di installazione del trasformatore.

Quest'ultimo viene scelto tenendo conto delle seguenti regole:

• Deve essere garantito un libero accesso al dispositivo, necessario per la sua manutenzione o sostituzione.
• Se il trasformatore si trova all'interno di uno spazio chiuso, il volume di quest'ultimo non può essere inferiore a 10 litri. Ciò è necessario per dissipare il calore generato durante il funzionamento del dispositivo.
• La distanza dal dispositivo alla lampada alogena più vicina non deve essere inferiore a 250 mm. Ciò viene fatto per evitare un ulteriore riscaldamento indesiderato della fonte luminosa.

Solo dopo aver stabilito la posizione del trasformatore e delle lampade, si può procedere al montaggio e al collegamento.

È importante scegliere correttamente la posizione per installare il trasformatore step-down. Se viene montato in uno spazio chiuso, il volume di quest'ultimo deve essere sufficiente per dissipare il calore generato durante il funzionamento dell'apparecchio.

In questo caso sono possibili due opzioni principali, l'ultima delle quali può essere modificata e utilizzata per collegare non solo due gruppi di lampade, ma anche tre o più.

Circuito di lampade con un trasformatore

Questa opzione è considerata ottimale per quattro, massimo cinque fonti luminose. Se le lampade sono di più, è meglio dividerle in gruppi. Le lampade alogene vengono collegate solo in parallelo. Questo va tenuto presente quando si redige lo schema. Un altro importante dettaglio.

È necessario posizionare le lampade in modo che la distanza di ciascuna dal trasformatore sia approssimativamente la stessa. Ciò è necessario per il corretto funzionamento degli apparecchi.

Con cablaggi di diversa lunghezza, le lampade bruceranno in modo disuguale. Quella con il filo più corto brillerà più intensamente. L'apparecchio con cavo lungo brucerà debolmente.

Inoltre, nell'ultimo caso, durante il funzionamento è possibile anche il riscaldamento del filo, il che è estremamente indesiderabile. Gli specialisti consigliano di progettare lo schema in modo che la lunghezza di ciascun filo che va alle lampade non superi i 200 mm. Inoltre, la sezione del cavo deve essere almeno 1,5 mm².

In questo modo si collega un piccolo numero di lampade. È ottimale collegarne non più di cinque, altrimenti si dovrà installare un trasformatore di grande potenza.

Sul corpo del trasformatore si trovano i morsetti di uscita e di ingresso. Quelli primari sono contrassegnati come N e L o Input. Questo è l'ingresso, situato sul lato a 220 V. Bisogna ricordare che qui il collegamento viene effettuato tramite un interruttore unipolare.

Successivamente, i fili neutro e fase provenienti dalla scatola di derivazione, di colore blu e arancione o marrone, vengono collegati ai morsetti corrispondenti del trasformatore. Ai morsetti secondari Output o uscita del dispositivo step-down vengono collegate le lampade alogene.

A questo scopo si utilizzano solo fili di rame con la stessa sezione. Nota importante. Se per qualche motivo i morsetti del trasformatore non sono sufficienti, è necessario installare ulteriori morsettiere. È possibile acquistarle in qualsiasi negozio specializzato.

Due gruppi di lampade con due trasformatori

Tale collegamento è ottimale se gli apparecchi di illuminazione sono più di cinque. I gruppi possono essere costituiti da un numero uguale o diverso di lampade. Non è importante. L'importante è che per ciascuno sia stato scelto correttamente un trasformatore. Come nella variante sopra descritta, si dovrebbe iniziare realizzando lo schema.

Nella scelta della posizione delle lampade valgono regole analoghe. Cioè, la lunghezza di tutti i cavi che partono dal trasformatore verso di esse deve essere approssimativamente uguale.

In questo modo si collegano due gruppi di apparecchi alogeni. Per ciascuno si utilizza il proprio trasformatore, ma l'interruttore è comune per entrambi.

Questo può essere piuttosto difficile da realizzare. In tal caso, sarà necessario apportare alcune modifiche. Bisogna sapere che per i cavi in rame con sezione di 1,5 mm², che sono quelli consigliati in questo caso, la lunghezza ottimale varia da 150 a 300 cm. A tale distanza, l'energia verrà trasmessa con perdite minime e senza interferenze.

A volte questa lunghezza è chiaramente insufficiente. In questo caso, sarà necessario scegliere un cavo di sezione maggiore. Per distanze da 300 a 400 cm si sceglie un cavo con sezione fino a 2,5 mm². Se si prevede una lunghezza ancora maggiore, cosa sconsigliata, si deve effettuare un calcolo speciale e determinare la sezione adatta utilizzando una tabella specifica.

Il collegamento di ciascun trasformatore e dei gruppi di lampade ad esso avviene in modo analogo a quanto descritto sopra. Cioè, il conduttore neutro proveniente dalla scatola di derivazione viene collegato ai morsetti neutri dei trasformatori.

Il conduttore di fase dell'interruttore viene collegato ai cavi di fase dei dispositivi step-down. Teoricamente, in questo modo si possono collegare anche più di due gruppi di apparecchi, ma per ciascuno di essi si installa un proprio trasformatore.

Nota importante. Per ciascun dispositivo step-down si posa un cavo separato, e questi vengono collegati esclusivamente all'interno della scatola di derivazione. Alcuni «fai-da-te» preferiscono collegare i cavi da qualche parte sotto il soffitto, senza utilizzare la scatola di derivazione.

Si tratta di un grave errore, contrario al PUE (Norme per gli Impianti Elettrici), dove è scritto che per ogni tratto di giunzione dei cavi realizzato deve essere garantito un libero accesso per ispezione, manutenzione ed eventuale riparazione. Pertanto, l'unica opzione corretta è il collegamento nella scatola di derivazione.

Nel processo di creazione di un'illuminazione alogena con un gran numero di lampade, è importante calcolare correttamente il numero di gruppi di illuminazione e la posizione dei trasformatori per ciascuno di essi.

Gli specialisti sottolineano che, se si prevede il collegamento di un gruppo composto da un grande numero di lampade, è possibile l'opzione di posizionare una scatola di derivazione tra gli apparecchi di illuminazione e l'uscita del trasformatore. Ciò è particolarmente rilevante in caso di carenza di morsetti sul dispositivo step-down o in presenza di limitazioni al suo posizionamento.

Scegliendo questa opzione, è necessario sapere che, a parità di potenza, il circuito a bassa tensione trasporta una corrente maggiore rispetto a quello ad alta tensione. Di conseguenza, è richiesto un calcolo preciso per determinare la sezione del cavo. Tale calcolo viene effettuato determinando la corrente totale.

Illustriamo con un esempio. Sette sorgenti luminose da 12 V con una potenza di 35 W devono essere collegate tramite un trasformatore. Le lampade vengono montate in parallelo tramite una scatola di derivazione. È necessario conoscere la sezione del cavo che verrà posata tra il distributore e l'uscita del blocco.

Per farlo, moltiplichiamo prima il numero di lampadine per la loro potenza. Poi dividiamo il valore ottenuto per la tensione di esercizio. Otteniamo approssimativamente 29 A. Questa è la corrente che passerà attraverso il cablaggio a bassa tensione.

Utilizzando la tabella del PUE che mette in relazione la sezione del cablaggio con la tensione di esercizio, determiniamo la dimensione adeguata del cavo. Nel nostro caso sarà di almeno 4 mm². Come si vede, il carico è piuttosto elevato. Forse ha senso dividere questo gruppo di lampade in due.

Se nel collegamento di due gruppi di lampade alogene si installa un interruttore a due pulsanti, è possibile ottenere la possibilità di controllare ciascuno di essi separatamente.

Nel montaggio di due gruppi di lampade alogene tramite trasformatore, è possibile utilizzare due tipi di interruttori. Se si installa un modello a un solo pulsante, entrambi i gruppi potranno accendersi/spegnersi solo simultaneamente. Se invece si desidera un controllo separato dei gruppi di apparecchi di illuminazione, si può installare un interruttore a due pulsanti.

Raccomandazioni degli specialisti pratici

Gli elettricisti pratici si trovano spesso ad affrontare la necessità di installare lampade alogene a bassa tensione quando il cablaggio è già stato realizzato ed è in uso. In tal caso, non è sempre possibile effettuare il collegamento in parallelo delle lampade al trasformatore senza una revisione radicale del cablaggio.

Per ridurre al minimo i costi, gli specialisti raccomandano in questo caso di collegare ciascun apparecchio di illuminazione a un proprio trasformatore. Di solito si tratta di dispositivi di piccola potenza e dimensioni.

Se ciò sembra uno spreco, si possono installare negli apparecchi di illuminazione lampade alogene ad alta tensione da 220 V al posto di quelle a bassa tensione. Ma in questo caso bisognerà dotarle di un dispositivo di avviamento graduale. Oppure, in alternativa, se la struttura dell'apparecchio lo consente, si possono sostituire le lampade alogene con LED economici.

L'articolo, che analizza approfonditamente tutti gli aspetti della questione, illustra le linee guida per la scelta delle lampade alogene per l'allestimento di un sistema di illuminazione.

La possibilità di regolare l'intensità luminosa attira molti. La maggior parte dei trasformatori elettronici è dotata della possibilità di ridurre la tensione in ingresso, consentendo di regolare la luminosità dell'illuminazione alogena.

Molto spesso si prevede la regolazione dell'intensità luminosa, per cui viene aggiunto un dimmer al circuito generale. È importante sapere che la maggior parte dei trasformatori switching non sono progettati per funzionare con un dimmer.

Poiché quest'ultimo influisce negativamente sul funzionamento del convertitore elettronico, ciò alla fine riduce notevolmente la durata delle lampade alogene collegate.

Per questo motivo, l'opzione ottimale per lavorare in coppia con un dimmer è un trasformatore toroidale elettromagnetico. E un'altra osservazione.

Gli elettricisti raccomandano vivamente di non dimenticare la manutenzione dei dispositivi di abbassamento già installati. L'ideale è effettuare un'ispezione programmata ogni sei mesi, verificandone il funzionamento. Se vengono riscontrati problemi, i dispositivi vengono riparati o sostituiti.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Conosciamo – i trasformatori Osram:

Video #2. Come collegare correttamente il trasformatore:

Video #3. Tutto quello che c'è da sapere sui trasformatori per le sorgenti luminose di tipo alogeno:

Le lampade alogene a bassa tensione sono una soluzione pratica per l'installazione di illuminazione integrata. Sono considerate un'alternativa economica ai LED, superandoli notevolmente in qualità della luce emessa.

La principale difficoltà nell'uso delle lampade alogene a bassa tensione risiede nella necessità di collegare un trasformatore step-down. Tuttavia, se si fa tutto correttamente, gli apparecchi di illuminazione dureranno a lungo e senza problemi.

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