La resposta breu: utilitzeu 12 V per a tirades curtes amb un o dos accessoris, 24 V quan el recorregut és més llarg o diversos llums comparteixen un cable, i reserveu la tensió de línia per a instal·lacions on el recompte de l'aparell i la distància del cable fa que la baixa tensió no sigui pràctica. La decisió gairebé mai no es refereix a la llum - sinó a quanta tensió sobreviu al cable. La majoria de la il·luminació de piscines de baixa -tensió que "sembla tènue" o "falla abans d'hora" és un problema de caiguda de tensió que es va incorporar en l'etapa de dibuix i que no es pot solucionar en la posada en marxa.
Construïm aparells a les tres tensions i veiem el mateix patró de fallada cada temporada: un sistema especificat només per la potència de l'aparell, instal·lat amb un cable de mida inferior, que lliura 9,5 V a un aparell dissenyat per a 12 V. A continuació es mostra l'aritmètica que ho impedeix i els punts de compliment que decideixen el mètode de cablejat.
El que realment requereix el codi elèctric
Als Estats Units, les lluminàries per a piscines i fonts estan subjectes a l'article 680 del NEC. Les disposicions que configuren la vostra especificació són:
La protecció GFCI és necessària per als circuits que subministren lluminàries submarines que funcionen per sobre de 15 volts. És per això que els sistemes de baixa tensió-dominen la il·luminació de piscines residencials - és una decisió de seguretat i inspecció-complexa tant com d'enginyeria.
Les instal·lacions d'-nínxols humits regides per 680.23 inclouen regles addicionals sobre la longitud del cable, la terminació i la col·locació de la caixa de connexió, perquè la lluminària està dissenyada per retirar-se de l'aigua mentre el nínxol es manté inundat.
La connexió equipotencial sota 680.26 s'aplica a l'estructura de la piscina i les seves parts metàl·liques independentment de la tensió de la lluminària. La baixa tensió redueix el risc; no elimina el requisit d'unió.
Pel que fa al producte, la unitat d'alimentació que alimenta un sistema de baixa tensió-és un producte catalogat: UL 379, Estàndard per a unitats d'alimentació per a lluminàries de fonts, piscines i spa (amb CSA C22.2 No. 218.1 com a equivalent canadenc). Segueixen dues coses per a una especificació. El transformador no és una font d'alimentació genèrica i una instal·lació compatible necessita una unitat d'alimentació enumerada - no un transformador electrònic reutilitzat.
La caiguda de tensió en si no és una violació del codi. NEC 210.19(A) Nota informativa No. 4 recomana limitar la caiguda de tensió del circuit de derivació-al 3%, amb un 5% combinat per a l'alimentació més el circuit de derivació. És una recomanació per a una eficiència raonable, però per a una lluminària de 12 V una caiguda del 3 % és de només 0,36 V -, de manera que el dissenyador de baixa-tensió treballa amb un pressupost molt més ajustat del que implica el text del codi.
Per què existeix la baixa tensió i per què és implacable
Dotze volts és una decisió de seguretat: per sota del llindar de 15 V que activa el requisit GFCI per a les lluminàries submarines, la conseqüència d'una fallada del segell és una llum morta en lloc d'un perill de xoc. Això val molt la pena, i és el motiu pel qual el mercat de piscines residencials funciona amb 12 V.
El preu d'aquesta seguretat és que un circuit de baixa-tensió té molt poca tensió per perdre. Baixeu el mateix percentatge de 12 V i de 230 V i la pèrdua absoluta és vint vegades menor a 230 V. Una pèrdua del 10% en un circuit de 12 V deixa 10,8 V a l'aparell - un controlador de LED pot negar-se a arrencar, o arrencar i funcionar calent, o arrencar i apagar el matí fred següent. Cap d'ells sembla un problema de cable en aquell moment, i és per això que tantes fallades de baixa tensió{11}}es diagnostiquen malament com a errors del controlador.
El càlcul de la caiguda de tensió, amb nombres reals
Per a un circuit de dos-conductors, el càlcul estàndard és:
V(caiguda)=(2 × L × I × R) ÷ 1000
on L és la longitud del cable-unidireccional en peus, I és el corrent en amperes, R és la resistència del conductor en ohms per 1.000 peus i el factor 2 explica el conductor de retorn. Resistència per 1.000 peus per a conductors de coure no recoberts, del capítol 9 de NEC:
| Conductor | Resistència (Ω per 1.000 peus) |
|---|---|
| 14 AWG | 3.14 |
| 12 AWG | 1.98 |
| 10 AWG | 1.24 |
| 8 AWG | 0.78 |
Exemple de treball: 72 W d'il·luminació, 100 peus uni-
Preneu quatre aparells de 18 W - 72 W totals - en un recorregut de 100 peus des de la unitat d'alimentació fins a l'últim aparell.
A 12 V, el corrent del circuit és de 72 ÷ 12=6 A:
| Conductor | Caiguda de tensió | Com a % de 12 V | Tensió a l'aparell |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 3.77 V | 31.4% | 8,2 V - no funcionarà de manera fiable |
| 12 AWG | 2.38 V | 19.8% | 9,6 V - marginal en el millor dels casos |
| 10 AWG | 1.49 V | 12.4% | 10,5 V - per sota de l'interval de disseny |
| 8 AWG | 0.94 V | 7.8% | 11,1 V - viable, no còmode |
A 24 V, el mateix 72 W consumeix 72 ÷ 24=3 A:
| Conductor | Caiguda de tensió | Com a % de 24 V | Tensió a l'aparell |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 1.88 V | 7.85% | 22.1 V |
| 12 AWG | 1.19 V | 4.95% | 22.8 V |
| 10 AWG | 0.74 V | 3.1% | 23.3 V |
| 8 AWG | 0.47 V | 1.95% | 23.5 V |
Doblar la tensió es redueix a la meitat el corrent i reduir a la meitat el corrent es redueix a la meitat la caiguda -, però com que la caiguda permesa es mesura amb un subministrament que també és el doble de gran, el percentatge baixa encara més. En una carrera de 100 peus, 12 V necessita 8 AWG per arribar a una caiguda que 24 V aconsegueix amb 12 AWG. Aquest és tot l'argument per a 24 V en una comparació.
Una variable més: la resistència augmenta amb la temperatura. La resistència del conductor a la temperatura de funcionament és superior al valor de la taula, una de les raons per les quals els instal·ladors que calculen la caiguda en un conductor fred troben que el sistema té un rendiment baix a l'estiu.
Les tres tensions, una al costat de l'altra
| 12 V | 24 V | Tensió de línia (120 V / 230 V) | |
|---|---|---|---|
| Llindar de seguretat | A sota del disparador GFCI de 15 V per a lluminàries submarines | Per sota del disparador GFCI de 15 V | Per sobre de - GFCI necessari per al circuit |
| Longitud pràctica del circuit | Curt: uns quants partits, tirades curtes | Mitjà: recorreguts més llargs, més accessoris per cable | Carreres llargues, molts partits |
| Mida del conductor | Gran en relació amb la càrrega | Moderat | Petit en relació amb la càrrega |
| Unitat de potència | Transformador de baixa tensió catalogat (UL 379) | Transformador de baixa tensió catalogat (UL 379) | Cap baixa-per a la lluminària; mètode de cablejat diferent |
| Ajust típic | Piscines residencials, petites característiques, remodelació | Piscines comercials, recorreguts llargs, nombre elevat d'accessoris | Grans fonts i piscines comercials amb llargs recorreguts |
| Falla com | Atenuació, parpelleig, no s'iniciarà - normalment un error de cable | El mateix, però un marge molt més ampli abans que passi | Només falla de manera segura si el mètode de cablejat i el GFCI són correctes |
Dimensió de la unitat de potència
Tres controls, en aquest ordre.
Càrrega total connectada, després marge. Afegiu les potències de l'aparell. Un transformador que funciona al 95% de la capacitat durant hores en un recinte càlid no és un component de 20 anys; deixar marge per a la càrrega i la calor.
Tocs o sortida multi-toc. Quan un transformador ofereix diverses aixetes de sortida, utilitzar la més alta que mantingui l'últim aparell dins del seu rang d'entrada és una manera legítima de recuperar una mica de caiguda - sempre que el primer aparell en marxa es trobi dins de la seva pròpia tolerància. Els dos extrems del circuit són importants.
Tensió a l'últim aparell, no al transformador. El número que decideix si el sistema funciona és la tensió mesurada a l'aparell més allunyat de la unitat de potència, a plena càrrega, amb els llums encesos. Si aquesta xifra està per sota del rang d'entrada nominal de l'aparell, el cable és incorrecte, sigui el que diguin els dibuixos. L'inclou un registre competent de posada en marxa.
Aritmètica de retrofit: què canvia quan l'halogen es converteix en LED
Una modificació és on el càlcul de caiguda més sovint es salta, perquè el cable ja existeix. La física no ha canviat, però els números han - de manera espectacular.
Una piscina il·luminada amb 300 W d'halògens de 12 V consumeix 25 A. Substituïu aquestes làmpades per 30 W de LED i el corrent cau a 2,5 A, una reducció de deu vegades. La caiguda de tensió és proporcional al corrent, de manera que la caiguda també es multiplica per deu. Un circuit que era marginal a l'halogen es troba còmodament dins de la tolerància del LED, sense cap canvi al cable. Aquest és un dels avantatges més silenciosos d'una conversió de LED i explica per què una adaptació de vegades funciona visiblement millor que la instal·lació que va substituir.
El cas invers és la trampa. Canviar una làmpada halògena de 35 W per un LED "equivalent a 35 W" no deixa el corrent sense canvis tret que el nou controlador consumeixi 35 W a la seva entrada. Mida de la potència d'entrada del nou aparell, no de l'equivalència impresa a la caixa.
AC o DC, i el que realment produeix el transformador
Històricament, els sistemes de piscina de -baixa tensió es van construir al voltant de transformadors magnètics de CA - que alimentaven làmpades halògenes, tots dos dispositius de CA. Una lluminària LED afegeix un controlador i els controladors difereixen pel que accepten. Alguns rectifiquen la CA internament i funcionen amb qualsevol de les fonts. Altres esperen una entrada de CC o una forma d'ona que un transformador determinat no produeix.
Tres controls abans de fer la comanda. Confirmeu si l'entrada de la lluminària és AC, DC o qualsevol de les dues. Confirmeu el tipus de sortida del transformador i la seva tensió a la càrrega real en lloc de sense càrrega, ja que un transformador sense càrrega llegeix més alt que sota càrrega. I confirmeu que un transformador electrònic de recanvi és compatible amb el controlador, no només amb el llum que va substituir. Aquestes són preguntes d'especificacions amb respostes documentals, i un desajust que es troba a la posada en marxa és una manera cara d'aprendre-les.
On la tensió de línia encara té sentit
La baixa tensió no és correcta automàticament. En una gran font amb desenes d'accessoris i circuits de diversos centenars de peus, la mida del conductor necessària per mantenir una caiguda de 12 V o 24 V dins de la tolerància esdevé poc raonable - pel que fa al cost del coure, al farciment del conducte i a la dificultat física de terminar un cable gran en una glàndula de fixació. Per sobre d'una certa escala de projecte, les lluminàries de tensió de línia-con un mètode de cablejat compatible i la protecció GFCI són l'opció pràctica, i el comerç es fa deliberadament i no per defecte.
L'error és el cas mitjà: una piscina comercial amb vuit accessoris i un recorregut de 150 peus, especificada a 12 V "perquè les piscines són de baixa tensió". Aquest sistema estarà sota tensió el primer dia i es culparà als accessoris.
Què falla a la posada en marxa
Quatre falles en expliquen la major part. Un cable de la mida de la llista d'accessoris en comptes de la corrent i l'execució. S'han afegit accessoris a un transformador existent sense tornar a-executar el càlcul de caiguda. Un sol cable connectat d'un aparell a un altre, de manera que cada aparell aigües avall del primer porta la caiguda de tots. I el clàssic: la potència declarada pel fabricant tractada com el consum real, quan el conductor consumeix més que la sortida del LED al costat d'entrada.
Preguntes freqüents
Els 24 V són més segurs que els 12 V? No en el sentit que importa. Tots dos estan per sota del llindar de 15 V que desencadena el requisit GFCI per a les lluminàries submarines al NEC, de manera que tots dos ofereixen el mateix avantatge de seguretat sobre la tensió de línia. La diferència és elèctrica, no de seguretat-.
Puc fer funcionar llums de 12 V a 24 V o al revés? No. Les lluminàries estan dissenyades per a un rang d'entrada específic, i un controlador que funcioni fora d'ell es negarà a arrencar, funcionarà amb una potència reduïda o fallarà prematurament. Fes coincidir l'aparell amb el subministrament.
Per què els meus llums s'atenuen quan estan tots encesos? Gairebé sempre caiguda de tensió. El corrent augmenta amb la càrrega completa, la caiguda augmenta amb el corrent i l'últim aparell en marxa veu la tensió més baixa. Mesureu a l'aparell més allunyat a plena càrrega.
Fins a quin punt puc executar 12 V? No hi ha una única resposta -, depèn de la càrrega i del conductor. Calculeu la caiguda i, a continuació, compareu el resultat amb l'interval d'entrada de l'aparell amb marge. Per regla general, duplicar la longitud del recorregut o la càrrega requereix un conductor quatre mides més gran per mantenir la mateixa caiguda percentual.
He de calcular la caiguda de tensió en mètrica? La física és la mateixa. Converteix el recorregut en peus i utilitza els valors d'ohms-per 1.000 peus, o utilitza la resistència del conductor per quilòmetre i la forma mètrica de la mateixa equació. No barregeu unitats.
El cable en si ha de ser especial? Sí. Utilitzeu un cable d'enterrament directe-exterior-i feu un empalmament de la-zona humida en un recinte impermeable en lloc de fer-ho a l'aigua. La classificació IP de la lluminària no cobreix un empalme que introduïu fora d'ella.
On encaixem
Chongqing Xinyuanhui Optoelectronic Technology Co., Ltd. fabrica il·luminació submarina i paisatgística des de 2008 en una instal·lació de 5.000 m². Subministrem lluminàries per a piscines i fonts en configuracions de 12 V, 24 V i de tensió de línia-a través dels cossos SS304 i SS316/316L, i calcularem la caiguda de la vostra carrera si envieu la llista d'aparells, la distància-unidireccional i la mida del conductor proposada.