alexxlab Подбор сечения кабеля для подключения светодиодной ленты
- Светояр
- Полезно знать
- Подбор сечения кабеля для подключения светодиодной ленты
Правильно выбранное сечение кабеля поможет избежать заметные потери яркости светодиодной ленты (СДЛ). Поэтому данному расчету следует выделить особое внимание.
Рис. 1. Кабель.
Требования к величине сечения кабеля при подключении LED-ленты с напряжением 12, 24 В гораздо выше, чем для сетей на 220 В. Это связано с тем, что падение напряжения (потери мощности) в проводах при протекании одного и того же тока в единицы вольт при напряжении 220 В незначительно, а для 12 В — существенно.
Пример расчёта сечения кабеля
Например, подключаем светодиодную ленту суммарной мощностью P = 60 Вт, постоянное напряжение 12 В, длина медных проводов от блока питания (БП) до ленты L = 6 м. Ток I = P/U = 60/12 = 5 А. Если выбрать сечение жилы провода по таблице 1, которая составлена для переменного напряжения 220 В, то сечение провода будет S = 0,5 мм².
Таблица 1. Для подбора сечения кабеля для медного кабеля при напряжении 220 и 380 В.
Теперь подсчитаем потери напряжения на двухжильном кабеле по формуле (1):
Uk = ((ρ × 2 × L) / S) × I, (1)
где ρ — удельное сопротивление провода [Ом·мм2/м], для медного провода оно равно 0,0175. В результате расчета получим потери напряжения на кабеле Uk = 2,1 В. То есть до ленты «дойдет» всего 9,9 В (рис. 2) вместо 12 В. Таким образом, сечение 0,5 мм² нам явно не подходит.
Рис 2. 9,9 Вольт.
Для расчета кабеля есть специальные таблицы, в которых кабель подбирается исходя из падения напряжения. Но для практических расчетов мы используем упрощенные формулы (2) и (3):
S = 0,5×I, если длина двухжильных проводов менее 10 м; (2)
S = 0,75×I, если длина двухжильных проводов от 10 м до 30 м. (3)
То есть для нашего случая сечение кабеля должно быть S = 0,5 × 5 = 2,5 мм². Разница в пять раз между тем, что мы подсчитали, и между тем, что неправильно выбирают по привычке по таблице 1.
Теперь подсчитаем потери напряжения в нашем кабеле с сечением 2,5 мм²: Uk = 0,42 В, что вполне приемлемо, поскольку непосредственно на светодиодной ленте будет 11,58. Блок питания обычно имеют подстроечный резистор (рис. 3), который позволяет отрегулировать напряжение до 12,42 В. Тогда на светодиодной ленте будут положенные 12 В. На БП производители обычно выставляют напряжение 12,5 В, по всей видимости, уже предполагая, что будут какие-то разумные потери.
Рис. 3. Подстрочный резистор у блока питания.
Обращаем внимание, что сечения кабеля можно уменьшить в 2 раза если использовать светодиодную ленту с напряжением питания 24 В. Так, для нашего примера, если бы мы использовали ленту на 24В той же мощности 60 Вт, ток был бы 2,5 А, тогда по формуле (2) требуемое сечение кабеля 1,25 мм². Для систем с большой мощностью рекомендуем использовать светодиодные ленты на 24 В.
Заключительные рекомендации
Используйте вышеуказанные формулы (2) и (3) для расчета сечения кабеля, поскольку из-за неправильного выбора сечения можно потерять заметную часть светового потока.
Проверяйте напряжение на концах кабеля перед подключением ленты. Лучше использовать кабель хорошего качества, соответствующий ГОСТу. Некоторые производители могут использовать медь с большим числом примесей, тогда удельное сопротивление ρ будет больше и, соответственно, потери напряжения будут еще больше, чем теоретически рассчитано выше.
По материалам статьи «Как выбирать светодиодные ленты для создания декоративной подсветки интерьера» N1, 2017 led-e.ru
Автор статьи Сергеев П. А. сотрудник компании СветоЯр.
22.11.2017
Выбор сечения провода для системы освещения 12 и 24 Вольта
Новости
Выбор сечения провода для системы освещения 12 и 24 Вольта
Что такое сечение проводника?
Сечение провода – это площадь поперечного среза токопроводящей медной жилы. Если проводник многожильный, то учитывается совокупная площадь среза всех его жил. Данный параметр выбирается, исходя из расчетной силы тока и длины линии освещения.
Низковольтные осветительные системы на 12В и 24В отличаются от 220-вольтовых намного большими рабочими токами. Напомним, что величина тока рассчитывается по формуле:
I = P/U
где P – мощность нагрузки (светильников), U – действующее сетевое напряжение.
Мощность, потребляемая осветительными приборами, остается неизменной при любом напряжении. Поэтому очевидно, что при уменьшении входного напряжения возрастает ток в цепи.
Почему важен правильный выбор сечения?
Нельзя выбирать сечение провода «на глазок» или по советам многочисленных любителей, путающих Вольты с Ваттами. От этой характеристики напрямую зависит работоспособность и надежность кабельной линии. Следует избегать двух крайностей:
- заниженное сечение – сильное нагревание проводки, а зачастую ее перегрев с самыми негативными последствиями;
- завышенное сечение – излишние затраты на покупку более дорогого кабеля. Неудобство монтажа из-за громоздкости конструкции с толстыми проводами.
Алгоритм расчета и выбора сечения
Для определения оптимального сечения провода можно воспользоваться двумя способами.
1. Сложный – расчет по формулам.
Для людей, которые дружат с физикой и математикой, этот вариант будет самым подходящим. Рассчитаем сечение по формуле:
S = ρ х L/R
ρ – удельное сопротивление меди (0,0175), L – длина кабельной линии, R – сопротивление жилы.
R = dU/I
dU – допустимое падение напряжения на проводнике (не свыше 5%), I – ток.
I = P/U
P – общая мощность осветительных устройств, U – сетевое напряжение.
Возьмем для примера напряжение 12 Вольт, длину кабеля 10 метров и суммарную мощность светильников 150 Ватт. Сделаем требуемые расчеты:
- I = 150/12 = 12,5 (Ампер)
- dU = 12х0,05 = 0,6 (Вольт)
- R = 0,6/12,5 = 0,05 (Ом)
- S = 0,0175х10/0,05 = 3,5 (мм2)
По аналогии рассчитываем сечение для системы освещения 24 Вольта с теми же исходными данными:
- I = 150/24 = 6,3А
- dU = 24х0,05 = 1,2В
- R = 1,2/6,3 = 0,2 Ом
- S = 0,0175х10/0,2 = 0,9 мм2
Сравнивая полученные результаты, делаем вывод, что с повышением напряжения снижается рабочий ток и требуется меньшее сечение проводов.
2. Простой – выбор по таблице.
Подготовленные нами таблицы помогут Вам быстро подобрать сечение провода при различном расстоянии от блока питания до светодиодных светильников и лент, а также по мощности подключенной нагрузки. Поскольку электрокабели выпускаются со стандартизованным сечением токопроводящих жил (0,35; 0,75; 1; 2,5; 4 мм2 и т.д.), то расчетные табличные значения необходимо соотносить с наиболее близкими стандартными значениями.
12 Вольт
| Длина (м) | Мощность (Вт) | ||
50 Вт | 100 Вт | 150 Вт | |
5 | 0,6 | 1,3 | 1,8 |
10 | 1,3 | 2,5 | 3,5 |
15 | 1,9 | 3,8 | 5,3 |
25 | 3,1 | 6,3 | 8,8 |
24 Вольта
| Длина (м) | Мощность (Вт) | ||
50 Вт | 100 Вт | 150 Вт | |
5 | 0,15 | 0,3 | 0,5 |
10 | 0,3 | 0,6 | 0,9 |
15 | 0,5 | 0,9 | 1,4 |
25 | 0,8 | 1,5 | 2,3 |
Как подобрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт
В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения 12 вольт почему-то часто мелькает слово «слаботочный», что характеризует соответствующее отношение к выбору проводов — что есть под рукой, то его и используем, напряжение безопасное.
Напряжение 12 вольт действительно безопасно, в том смысле, что прикосновение к оголенному проводу с таким напряжением просто не ощущается, но токи в таких цепях протекают довольно большие (см. основные моменты использования безопасного напряжения в быту).
Рассмотрим на примере питания обычную галогенную лампу мощностью 50 Вт, ток в первичной цепи трансформатора I=50Вт/220В=0,23А (точнее, чуть больше, с учетом КПД трансформатор), а во вторичной цепи 12 В протекает ток I=50Вт/12В=4,2 А, что уже в 18 раз больше. Если не учитывать этот факт, можно столкнуться с очень неприятными сюрпризами.
Однажды ко мне на консультацию пришел мужчина и рассказал, что он сделал в своем доме галогенное освещение , использовал надежный индукционный трансформатор 1000Вт на нагрузку 900Вт, провел из монтажной коробки отдельный провод на каждую лампу, но в момент включения провода просто загорелись, а те провода что вели от выхода трансформатора к монтажной коробке.
На вопрос о сечении проложенных проводов — ответ: «Обычное сечение, как и везде — 1,5 мм 2 «. В стационарном режиме по этому проводу должно протекать I=900Вт/12В=75А, а при включении и того больше. Сечение медного провода в таких условиях должно быть не менее 16 мм 2 . Отсюда вывод: Важно не забывать про повышенные токи в цепях 12 вольт и соответственно выбирать провода . Однако этого иногда совершенно недостаточно.
Очень часто приходится сталкиваться с жалобами на то, что при использовании трансформаторов большой мощности (в данном случае 200Вт — это уже большая мощность), питающих несколько ламп яркость ламп заметно снижается по мере удаления от трансформатора . Попытки решить эту проблему путем увеличения мощности трансформатора, конечно же, не приводят к улучшению ситуации, тем более, что увеличение мощности используемых ламп не помогает. Дело в том, что причина этого явления банальна Падение напряжения на проводах по закону Ома .
Проиллюстрируем сказанное на конкретном примере:
Предположим, вам необходимо запитать группу из трех ламп по 50 Вт, расположенных на расстоянии L от трансформатора, как показано на рисунке:
Эквивалентная схема имеет форма:
Сопротивление каждой лампы Rл = U 2 / P = 2,88 Ом, а сопротивление провода длиной L и сечением S
Где ρ — удельное сопротивление, в данном случае медного (0,0173 Ом·мм 2 /М).
Если на выходе трансформатора 0 поддерживается напряжение U = 12 В, то ток через каждую лампу
и мощность, выделяемая в лампе
Используя эти формулы, легко рассчитать мощность в зависимости от длины провода . Результаты расчета представлены в таблице (если нажать на картинку, то таблица загрузится в большем формате):
Как видно из таблицы, мощность довольно быстро падает с увеличением длины проводов , Еще более наглядно это видно на графиках:
Рис.
3. Потери мощности ламп в зависимости от длины питающих проводов
Избежать заметной неравномерности светового потока ламп можно не только за счет использование провода большого сечения, но и путем разделения ламп на группы, питаемые отдельными проводами, в пределе питая каждую лампу своим проводом . В любом случае при покупке осветительного оборудования полезно попросить продавца дать точные рекомендации по выбору сечения провода и схемы монтажа.
Конкретные рекомендации по выбору сечения провода в цепи освещения 12 В при использовании электронных и индукционных трансформаторов можно найти в соответствующих таблицах.
Таблицы для выбора сечения проводов в цепях освещения слаботочных
Как было показано ранее, из анализа потерь мощности в сетях освещения 12 В, сечение проводов для галогенного освещения 12 вольт следует выбирать с учетом суммарной мощности ламп, подключаемых к трансформатору, и длины этих проводов.
Подход к определению сечения проводов зависит от того, какой источник используется для питания схемы: электронный или индукционный. Допустимая длина проводов во вторичной цепи электронных источников питания, как правило, не может превышать 2 метров (в очень редких случаях для мощных трансформаторов допускается длина до 3 метров). В этом случае используйте провод сечением, указанным в документации на трансформатор . Если таких данных нет, можно ориентировочно использовать данные из таблицы:
Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В длиной до 2 метров (для электронных блоков питания). Если нажать на картинку, таблица загрузится в большем формате.
При применении асинхронных трансформаторов длина провода во вторичной цепи ограничивается только падением напряжения на проводах и, следовательно, может быть значительно больше, чем у электронных (импульсных) источников питания, при условии компенсации за счет увеличения сечения провода.
Ниже приведена таблица для выбора сечения проводов в зависимости от суммарной мощности ламп, подключаемых к вторичной обмотке индукционного трансформатора и длины этих проводов . Следует иметь в виду, что лампы могут быть разделены на группы, каждая из которых связана своим проводом, в этом случае сечение группового провода определяется по таблице для каждой группы отдельно. В пределе можно подключить каждую лампу своим проводом.
Таблица сечений медных проводов в цепи освещения 12 В (для индукционных трансформаторов).
Таблица значений силы тока для автомобильных проводов
АВТОМОБИЛЬНАЯ
| Recommended Length and Amperage for Automotive Wire while maintaining a 2% or less voltage drop at 12 volts | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Automotive Wire Size | 5 Amps | 15 Amps | 20 Amps | 25 А | 30 А | |||
| Провод калибра 20 (AWG) | 4,5 фута | 2,2 фута | 1,6 фута | 1,6 фута 118 | ||||
| 18 Gauge Wire (AWG) | 7. 3 ft | 3.7 ft | 2.4 ft | 1.8 ft | ||||
| 16 Gauge Wire (AWG) | 11.5 ft | 5.8 ft | 3,8 фута | 2,9 фута | 2,3 фута | 1.9 ft | ||
| 14 Gauge Wire (AWG) | 18.4 ft | 9.2 ft | 6.1 ft | 4.6 ft | 3.7 ft | 3.1 ft | ||
| 12 Gauge Wire (AWG) | 29.4 ft | 14.7 ft | 9.8 ft | 7.4 ft | 5.9 ft | 4.9 ft | ||
| 10 Gauge Wire (AWG) | 46.8 ft | 23.4 ft | 15.6 ft | 11.7 ft | 9.4 ft | 7.8 ft | ||
| 8 Gauge Wire (AWG) | 74.4 ft | 37.2 ft | 24.8 ft | 18.6 ft | 14.9 ft | 12.4 ft | ||
In order for Чтобы ваша автомобильная электрическая система работала должным образом, ваш провод должен иметь правильный размер в зависимости от величины тока (силы тока), который должен нести провод, и необходимой длины провода.
Например, вы хотите добавить в свой автомобиль несколько прожекторов. Прожекторы потребляют 15 ампер тока. Длина провода, необходимая для подключения к прожекторам, равна 9футов. Исходя из приведенной выше таблицы, вы можете использовать автомобильный провод 12 калибра для своих прожекторов.
Почему размер автомобильного провода так важен? Когда электричество проходит через провод, провод сопротивляется электричеству, и часть его преобразуется в тепло, которое поглощается проводом. Эта потеря энергии реализуется в виде падения напряжения на конце провода. Проще говоря, вы можете думать о 12 Вольтах как о 12 единицах работы. Если в вашем проводе падение напряжения составляет 2%, то провод использует 0,24 вольта или единицы работы. Остается 11,76 вольт, или оставшиеся единицы работы. Итак, если вы прикрепите вольтметр к аккумулятору и покажете 12 вольт, когда вы поместите вольтметр на конец провода, вы увидите 11,76 вольта. Если вы пропускаете через провод ток 20 ампер, то он потребляет 4,8 Вт мощности.
Что лучше припаивать или обжимать разъемы автомобильного провода? Пайка предпочтительнее, поскольку она создает максимальный поверхностный контакт между проводом и клеммой или разъемом. Однако в 95% и более случаев хороший обжим сработает так же хорошо. Главное — обеспечить хороший электрический контакт между медными жилами провода и корпусом клеммы или разъема. По сути, если вы обжимаете провод и клемму вместе и не можете их разъединить, соединения, скорее всего, будет достаточно. Всегда полезно закрыть концы автомобильного провода термоусадочной трубкой.
| Recommended Length and Amperage for Battery Cable while maintaining a 2% or less voltage drop at 12 volts | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Battery Cable Size | 50 Amps | 100 Amps | 150 Amps | 200 Amps | 300 Amps | ||||||
| 6 Gauge (AWG) | 11. 8 ft | 5.9 ft | 4.4 ft | 2.9 ft | 2.2 ft | ||||||
| 4 Gauge (AWG) | 18.8 ft | 9.4 ft | 6.3 ft | 4.7 ft | 3.1 ft | ||||||
| 2 Gauge (AWG) | 29.8 ft | 14.9 ft | 9.9 ft | 7.4 ft | 4.9 ft | ||||||
| 1 Gauge (AWG) | 37.7 ft | 18.9 ft | 12.6 ft | 9.4 ft | 6.3 ft | ||||||
| 1/0 Gauge (AWG) | 47.5 ft | 23.8 ft | 15.9FT | 11,9 футов | 7,9 фут | ||||||
| 2/0 калибра (AWG) | 60 футов | 30 FT | 20 FT | 15 FT | . ) | 75.6 ft | 37.8 ft | 25.2 ft | 18.9 ft | 12.6 ft | |
| 4/0 Gauge (AWG) | 95. 2 ft | 47.6 ft | 31.7 ft | 23.8 ft | 15,8 футов | ||||||
При выборе размера кабеля аккумулятора для питания вашей электрической системы или проекта важно, чтобы он был соответствующего размера. Когда электричество течет по кабелю, потоку этого электричества присуще сопротивление, которое будет генерировать тепло в кабеле вашей батареи и проявляться в форме так называемого падения напряжения. Падение напряжения — это просто напряжение на одном конце кабеля минус напряжение на другом конце кабеля. На это падение напряжения влияет диаметр медных проводников внутри кабеля и общая длина кабеля. Чем длиннее кабель батареи, тем выше будет падение напряжения и тем больше диаметр или калибр (AWG). кабеля аккумулятора, тем меньше будет падение напряжения.
Почему важно падение напряжения? например, предположим, что ваша длина кабеля аккумулятора подключена к источнику 12 вольт и имеет падение напряжения 2%, что считается достаточным почти для всех электрических систем.
На источнике или аккумуляторе вы покажете 12 вольт с помощью вольтметра, но на другом конце кабеля ваш вольтметр покажет только 11,76 вольт (12 вольт -2%). Если вашей схеме требуется ток 100 ампер, кабель батареи будет потреблять 24 Вт мощности из-за своего сопротивления. Теперь допустим, что ваше падение напряжения составляет 10%. Теперь ваш вольтметр на другом конце кабеля аккумулятора будет показывать 10,8 вольт (12 вольт — 10%), и то же самое 100-амперное потребление тока приведет к тому, что кабель аккумулятора будет потреблять 120 Вт мощности! Ваш кабель обязательно станет теплым на ощупь! Такое падение напряжения приведет к тому, что другие устройства не будут работать должным образом — лампочки будут тусклее, вентиляторы и двигатели будут слабее, а если падение напряжения будет достаточно высоким, компьютерные системы могут выйти из строя, и даже сам кабель может быть поврежден, что приведет к катастрофический сбой и даже электрический пожар!
При определении длины кабеля, необходимого для вашей цепи, необходимо учитывать как положительный, так и отрицательный кабель, особенно если вы подключаете автомобиль без заземления шасси, например катер или другое транспортное средство с корпус из стеклопластика.