Transformador para lâmpadas halógenas: para que serve, princípio de funcionamento e regras de conexão

As lâmpadas halógenas podem ser consideradas uma versão aprimorada das lâmpadas incandescentes tradicionais. Elas funcionam da mesma forma, mas devido a algumas características das halógenas, são mais econômicas, duráveis e proporcionam uma luz agradável aos olhos, mas ao mesmo tempo brilhante.

Os fabricantes oferecem duas opções de dispositivos de iluminação halógenos: de alta e de baixa tensão. Para que os segundos funcionem corretamente, é necessário um transformador para lâmpadas halógenas. Vamos explicar como selecionar e conectar corretamente o dispositivo mencionado.

Por que a lâmpada halógena precisa de um transformador?

As lâmpadas halógenas competem com sucesso com os LEDs. Apesar das melhores características operacionais destes últimos, muitas vezes as halógenas ganham, o que se explica pelo seu menor custo e, consequentemente, acessibilidade, bem como por algumas características do feixe de luz dos LEDs, que podem causar fadiga ocular.

A principal vantagem dos LEDs é o funcionamento sem aquecimento, o que possibilita seu uso amplo. A mesma vantagem existe nas halógenas, mas apenas nas lâmpadas de baixa tensão. Elas podem ser instaladas em áreas sensíveis a altas temperaturas. Por exemplo, em luminárias embutidas no teto.

Mas é preciso entender que as lâmpadas halógenas de baixa tensão só funcionam com transformadores. Estes são necessários para converter a tensão da rede para um valor aceitável para a lâmpada. Geralmente é 12 V.

Além disso, o transformador protege a fonte de luz contra picos de tensão, superaquecimento e curto-circuito, e também pode fornecer a possibilidade de ligação suave da iluminação. É preciso admitir que, em média, as lâmpadas com transformadores duram muito mais. Embora muito dependa da qualidade deles.

As lâmpadas halógenas de baixa tensão não são capazes de funcionar com a tensão da rede de 220 V, portanto, devem ser conectadas apenas através de um transformador redutor

Quais são os tipos de transformadores?

Transformadores são dispositivos do tipo eletromagnético ou eletrônico. Eles diferem um pouco no princípio de funcionamento e em algumas outras características.

As variantes eletromagnéticas alteram os parâmetros da tensão padrão da rede para características adequadas para o funcionamento de lâmpadas halógenas de baixa tensão, os dispositivos eletrônicos, além do trabalho mencionado, também realizam a conversão da corrente.

Dispositivo eletromagnético toroidal

O transformador toroidal mais simples é composto por dois enrolamentos e um núcleo. Este último também é chamado de núcleo magnético. É fabricado com material ferromagnético, geralmente aço. Os enrolamentos são colocados na haste.

O primário está conectado à fonte de energia, o secundário, respectivamente, ao consumidor. Não há conexão elétrica entre os enrolamentos secundário e primário.

Apesar do baixo custo e da confiabilidade operacional, o transformador toroidal eletromagnético raramente é usado hoje para conectar lâmpadas halógenas

Assim, a potência entre eles é transmitida apenas por via eletromagnética. Para aumentar a ligação indutiva entre os enrolamentos, utiliza-se um núcleo magnético. Ao aplicar corrente alternada ao terminal conectado ao primeiro enrolamento, ele gera um fluxo magnético de tipo alternado dentro do núcleo.

Este fluxo se acopla a ambos os enrolamentos e induz neles uma força eletromotriz (fem). Sob sua influência, no enrolamento secundário é criada uma corrente alternada com tensão diferente daquela do primário.

Dependendo do número de espiras, determina-se o tipo de transformador, que pode ser elevador ou abaixador, e a relação de transformação. Para lâmpadas halógenas, utilizam-se apenas dispositivos abaixadores.

As vantagens dos dispositivos de enrolamento são consideradas:

• Alta confiabilidade operacional.
• Facilidade de conexão.
• Baixo custo.

No entanto, transformadores toroidais podem ser encontrados em circuitos modernos com lâmpadas halógenas com bastante raridade. Isso se explica pelo fato de que, devido às características construtivas, esses dispositivos têm dimensões e peso bastante consideráveis. Portanto, é difícil camuflá-los na instalação de iluminação de móveis ou de teto, por exemplo.

Provavelmente, a principal desvantagem dos transformadores toroidais eletromagnéticos é a massa e as dimensões significativas. É extremamente difícil camuflá-los se for necessária uma instalação oculta.

Além disso, entre as desvantagens dos dispositivos deste tipo, podemos citar o aquecimento durante o funcionamento e a sensibilidade a possíveis flutuações de tensão na rede, o que afeta negativamente a vida útil das lâmpadas halógenas.

Além disso, os transformadores de enrolamento podem emitir zumbido durante a operação, o que nem sempre é aceitável. Portanto, os dispositivos são usados principalmente em áreas não residenciais ou em edifícios industriais.

Dispositivo de pulso ou eletrônico

O transformador consiste em um núcleo magnético ou núcleo e dois enrolamentos. Dependendo da forma do núcleo e da maneira como os enrolamentos são dispostos nele, existem quatro variedades de tais dispositivos: tipo haste, toroidal, blindado e blindado-haste.

O número de voltas dos enrolamentos secundário e primário também pode ser diferente. Variando suas proporções, obtêm-se dispositivos abaixadores e elevadores.

Na construção do transformador de pulso, não estão presentes apenas os enrolamentos com o núcleo, mas também componentes eletrônicos. Graças a isso, é possível incorporar sistemas de proteção contra superaquecimento, partida suave e outros.

O princípio de funcionamento do transformador de pulso é um pouco diferente. Na bobina primária são aplicados impulsos unipolares curtos, devido a isso o núcleo está constantemente em estado de magnetização.

Os impulsos na bobina primária são caracterizados como sinais retangulares de curta duração. Eles geram indutância com as mesmas variações características.

Eles, por sua vez, criam impulsos na bobina secundária.

Essa característica confere aos transformadores eletrônicos uma série de vantagens:

• Peso leve e compactação.
• Alto nível de eficiência (rendimento).
• Possibilidade de incorporar proteção adicional.
• Faixa de tensão de trabalho ampliada.
• Ausência de aquecimento e ruído durante o funcionamento.
• Possibilidade de ajuste da tensão de saída.

Entre as desvantagens, vale destacar a carga mínima regulamentada e um preço bastante alto. Isso se deve a certas complexidades no processo de fabricação de tais dispositivos.

Regras para escolher o equipamento redutor

Ao escolher um transformador para fontes de luz halógenas, é necessário considerar muitos fatores. Comece pelas duas características mais importantes: a tensão de saída do dispositivo e sua potência nominal.

A primeira deve corresponder estritamente ao valor da tensão de trabalho das lâmpadas conectadas ao dispositivo. A segunda determina a potência total das fontes de luz com as quais o transformador irá trabalhar.

No corpo do transformador há sempre uma marcação, que ao ser estudada permite obter informações completas sobre o dispositivo.

Para determinar com precisão a potência nominal necessária, é desejável fazer um cálculo simples. Para isso, some as potências de todas as fontes de luz que serão conectadas ao dispositivo abaixador. Ao valor obtido, adicione 20% de 'margem', necessário para o funcionamento correto do dispositivo.

Ilustraremos com um exemplo concreto. Para iluminar a sala de estar, planeja-se instalar três grupos de lâmpadas halógenas: sete unidades em cada. São spots com tensão de 12 V e potência de 30 W. Serão necessários três transformadores para cada grupo. Escolheremos um adequado. Começaremos calculando a potência nominal.

Calculamos e obtemos que a potência total do grupo é 210 W. Considerando a margem necessária, obtemos 241 W. Assim, para cada grupo será necessário um transformador com tensão de saída de 12 V e potência nominal de 240 W.

Para essas características, servem tanto dispositivos eletromagnéticos quanto dispositivos eletrônicos. Ao optar pelo último, deve-se prestar atenção especial à potência nominal. Ela deve ser apresentada na forma de dois números. O primeiro indica a potência mínima de operação.

É importante saber que a potência total das lâmpadas deve ser maior que esse valor, caso contrário o aparelho não funcionará. E uma pequena observação de especialistas sobre a escolha da potência. Eles alertam que a potência do transformador indicada na documentação técnica é a máxima.

Ou seja, em condições normais, ele fornecerá cerca de 25-30% a menos. Portanto, a chamada «margem» de potência é necessária. Porque se o dispositivo for forçado a trabalhar no limite de suas capacidades, não durará muito tempo.

Para uma operação prolongada de luminárias halógenas, é muito importante escolher corretamente a potência do transformador abaixador. Além disso, ela deve ter uma certa “margem”, para que o dispositivo não trabalhe no limite de suas capacidades.

Outro detalhe importante diz respeito ao tamanho do transformador escolhido e ao seu local de instalação. Quanto mais potente o aparelho, maior ele é. Isso é especialmente relevante para os modelos eletromagnéticos. É recomendável já encontrar um local adequado para sua instalação.

Se houver várias luminárias, os usuários geralmente preferem dividi-las em grupos e instalar um transformador separado para cada um. Isso se explica de forma muito simples.

Primeiro, se o dispositivo abaixador falhar, os outros grupos de iluminação continuarão funcionando normalmente. Segundo, cada transformador instalado nesses grupos terá uma potência menor do que o transformador geral que seria necessário para todas as lâmpadas. Consequentemente, seu custo será significativamente menor.

Duas opções de conexão do transformador

Antes de conectar o dispositivo abaixador, deve-se fazer um esquema de disposição das luminárias, se houver mais de duas. Além disso, é necessário escolher o local de montagem do transformador.

Isso é feito levando em consideração as seguintes regras:

• Deve ser garantido livre acesso ao dispositivo, necessário para sua manutenção ou substituição.
• Se o transformador estiver dentro de um espaço fechado, o volume deste não pode ser inferior a 10 litros. Isso é necessário para dissipar o calor gerado durante o funcionamento do aparelho.
• A distância do dispositivo até a lâmpada halógena mais próxima não deve ser inferior a 250 mm. Isso é feito para evitar um aquecimento adicional indesejado da fonte de luz.

Somente depois de definido o local para o transformador e para as lâmpadas, pode-se iniciar a montagem e a conexão.

É importante escolher corretamente o local para instalação do transformador redutor. Se ele for montado em um espaço fechado, o volume deste deve ser suficiente para dissipar o calor gerado durante o funcionamento do aparelho.

Neste caso, existem duas opções principais, sendo que a última pode ser modificada e utilizada para conectar não apenas dois grupos de luminárias, mas também três ou mais.

Circuito de luminárias com um transformador

Esta opção é considerada ideal para quatro, no máximo cinco fontes de luz. Se houver mais lâmpadas, o melhor é dividi-las em grupos. As halógenas são conectadas apenas em paralelo. Isso deve ser levado em conta ao elaborar o esquema. Mais um detalhe importante.

É necessário posicionar as lâmpadas de modo que a distância de cada uma até o transformador seja aproximadamente igual. Isso é necessário para o funcionamento correto dos aparelhos.

Com fiação de comprimentos diferentes, as lâmpadas queimarão de forma desigual. Aquela com o fio mais curto brilhará mais. O aparelho com cabo longo queimará de forma fraca.

Além disso, no último caso, durante o funcionamento, pode ocorrer aquecimento do fio, o que é extremamente indesejável. Os especialistas recomendam projetar o esquema de modo que o comprimento de cada fio que vai para as lâmpadas não exceda 200 mm. Além disso, a seção transversal do cabo deve ser de pelo menos 1,5 mm².

Desta forma, conecta-se um pequeno número de lâmpadas. O ideal é conectar no máximo cinco, caso contrário será necessário instalar um transformador de alta potência.

No corpo do transformador estão os terminais de saída e entrada. Os primários são marcados como N e L ou Input. Esta é a entrada, localizada no lado de 220 V. É preciso lembrar que aqui a conexão é feita através de um interruptor de uma tecla.

Em seguida, os fios neutro e fase (azul e laranja ou marrom) que saem da caixa de distribuição são conectados aos terminais correspondentes do transformador. Aos terminais secundários Output ou saída do dispositivo redutor, são conectadas as lâmpadas halógenas.

Para isso, são utilizados apenas fios de cobre com a mesma seção transversal. Observação importante: se por algum motivo os terminais do transformador forem insuficientes, devem ser instalados bornes adicionais. Eles podem ser adquiridos em qualquer loja especializada.

Dois grupos de lâmpadas com dois transformadores

Essa conexão é ideal se houver mais de cinco luminárias. Os grupos podem ter o mesmo número de lâmpadas ou números diferentes. Isso não importa. O importante é que um transformador adequado seja escolhido para cada grupo. Assim como na opção descrita acima, comece elaborando um diagrama.

Ao escolher a localização das lâmpadas, aplicam-se regras semelhantes. Ou seja, o comprimento de todos os fios que vão do transformador até elas deve ser aproximadamente o mesmo.

Assim são conectados dois grupos de luminárias halógenas. Cada grupo usa seu próprio transformador, mas o interruptor é comum para ambos.

Isso pode ser bastante difícil de fazer. Então, serão necessários alguns ajustes. É preciso saber que, para fios de cobre com seção transversal de 1,5 mm², que são os recomendados para este caso, o comprimento ideal varia de 150 a 300 cm. A essa distância, a energia será transmitida com perdas mínimas e sem interferências.

Às vezes, esse comprimento é claramente insuficiente. Nesse caso, será necessário escolher um fio de seção maior. Para distâncias de 300 a 400 cm, escolhe-se um cabo com seção de até 2,5 mm². Se for previsto um comprimento ainda maior (o que não é recomendável), deve-se realizar um cálculo especial e determinar a seção adequada usando uma tabela específica.

A conexão de cada transformador e dos grupos de lâmpadas a ele é feita de forma semelhante ao método descrito acima. Ou seja, o fio neutro da caixa de distribuição é conectado aos terminais neutros dos transformadores.

O fio fase do interruptor é conectado aos cabos fase dos dispositivos redutores. Teoricamente, dessa forma é possível conectar mais de dois grupos de luminárias, mas cada grupo deve ter seu próprio transformador.

Observação importante. Para cada dispositivo redutor, deve-se passar um cabo separado, e eles são conectados exclusivamente dentro da caixa de distribuição. Alguns 'profissionais' preferem conectar os fios em algum lugar sob o teto, sem usar a caixa de distribuição.

Isso é um erro grave, contrário às normas PUE (Regras de Instalação Elétrica), que estabelecem que cada trecho de conexão dos cabos deve ter livre acesso para inspeção, manutenção e eventuais reparos. Portanto, a única opção correta é a conexão na caixa de distribuição.

Ao criar uma iluminação halógena com um grande número de lâmpadas, é importante calcular corretamente o número de grupos de iluminação e a localização dos transformadores para cada um deles.

Os especialistas destacam que, se for prevista a conexão de um grupo composto por um grande número de lâmpadas, é possível a opção de colocar uma caixa de distribuição entre as luminárias e a saída do transformador. Isso é especialmente relevante quando há falta de terminais no dispositivo abaixador ou quando há restrições quanto à sua localização.

Ao escolher essa opção, você precisa saber que, para a mesma potência, um circuito de baixa tensão conduz uma corrente maior do que um de alta tensão. Com base nisso, é necessário um cálculo preciso para determinar a seção transversal do fio. Isso é feito calculando a corrente total.

Vamos ilustrar com um exemplo. Sete fontes de luz de 12 V com potência de 35 W devem ser conectadas através de um transformador. As lâmpadas são montadas em paralelo através de uma caixa de distribuição. É necessário saber a seção transversal do fio que será instalado entre o distribuidor e a saída do bloco.

Para isso, primeiro multiplicamos o número de lâmpadas pela potência delas. Em seguida, dividimos o valor obtido pela tensão de operação. Obtemos aproximadamente 29 A. Esta é a corrente que passará pela fiação de baixa tensão.

Usando a tabela apresentada no PUE (Regulamento de Instalações Elétricas) que relaciona a seção transversal da fiação com a tensão de operação, determinamos o tamanho adequado do fio. No nosso caso, será de pelo menos 4 mm². Como se pode ver, a carga é bastante alta. Talvez faça sentido dividir esse grupo de lâmpadas em mais dois.

Se, ao conectar dois grupos de lâmpadas halógenas, você instalar um interruptor de duas teclas, poderá controlar cada um deles individualmente.

Ao instalar dois grupos de lâmpadas halógenas através de um transformador, você pode usar dois tipos de interruptores. Se você instalar um modelo de uma tecla, os dois grupos só poderão ser ligados/desligados simultaneamente. Se for necessário um controle separado dos grupos de luminárias, você pode instalar um interruptor de duas teclas.

Recomendações de especialistas práticos

Eletricistas práticos frequentemente se deparam com a necessidade de instalar halógenas de baixa tensão quando a fiação já está instalada e em uso. Nesse caso, nem sempre é possível realizar a conexão paralela das lâmpadas ao transformador sem uma reforma radical da fiação.

Para minimizar os custos, os especialistas recomendam, neste caso, conectar cada luminária ao seu próprio transformador. Geralmente, serão dispositivos de pequena potência e tamanho.

Se isso parecer um desperdício, você pode instalar nas luminárias halógenas de alta tensão de 220 V em vez das de baixa tensão. Mas, nesse caso, você terá que equipá-las com um dispositivo de partida suave. Ou, como alternativa, se o design da luminária permitir, você pode substituir as lâmpadas halógenas por LEDs econômicos.

Com as diretrizes para a escolha de halógenas para a configuração de um sistema de iluminação, um artigo que aborda minuciosamente todos os aspectos do assunto o familiarizará.

A possibilidade de ajustar a intensidade da iluminação atrai muitos. A maioria dos transformadores eletrônicos possui a capacidade de reduzir a tensão de entrada, o que permite ajustar o brilho da iluminação halógena.

Muitas vezes, planeja-se a regulação da intensidade da iluminação, para a qual se adiciona um dimmer ao circuito geral. É necessário saber que a maioria dos transformadores de pulso não são projetados para trabalhar em conjunto com o dimmer.

Como este último afeta negativamente o funcionamento do conversor eletrônico, isso acaba reduzindo significativamente a vida útil das lâmpadas halógenas conectadas.

Por esta razão, a opção ideal para trabalhar em conjunto com um dimmer é o transformador toroidal eletromagnético. E mais uma observação.

Os eletricistas recomendam veementemente não se esquecer da manutenção dos dispositivos redutores já instalados. O ideal é realizar uma inspeção programada a cada seis meses, verificando seu funcionamento. Caso sejam identificados problemas, os dispositivos são reparados ou substituídos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Vamos conhecer – transformadores Osram:

Vídeo #2. Como conectar corretamente um transformador:

Vídeo #3. Tudo o que você precisa saber sobre transformadores para fontes de luz do tipo halógena:

Lâmpadas halógenas de baixa tensão são uma solução prática para a instalação de iluminação embutida. Elas são consideradas uma alternativa econômica aos LEDs, superando-os significativamente na qualidade da luz emitida.

A principal dificuldade no uso de halógenas de baixa tensão reside na necessidade de conectar um transformador redutor. No entanto, se tudo for feito corretamente, os dispositivos de iluminação durarão muito tempo e sem problemas.

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