Při umístění síťových osvětlovacích zařízení (lampy nebo LED pásky) zpravidla není pochyb o tom, jak je vzájemně propojit. Pokud jsou navrženy pro napětí 220 Voltů, tradičně používaným způsobem připojení je paralelní připojení. Sériové zapojení žárovek se používá jen ve vzácných případech, kdy jsou na jejich základě vyrobeny například girlandy. Dalším častým důvodem pro použití této metody je snaha zvýšit životnost osvětlovacích produktů jejich používáním při částečném provozním výkonu.
Sériové připojení
Nestandardní sériové připojení žárovek do sítě 220 V má následující vlastnosti:
- stejný proud protéká všemi osvětlovacími prvky zahrnutými v obvodu;
- rozložení úbytků napětí na nich bude úměrné vnitřnímu odporu;
- Podle toho je energie spotřebovaná každým iluminátorem distribuována.
Při sériovém zapojení žárovek do obvodu se společným vypínačem nebudou světla určená pro 220 Voltů hořet na plný výkon.
Když jsou v řetězu instalovány dvě žárovky s různým výkonem P, svítí jasněji ta s vyšším odporem, tedy méně energeticky náročná. To lze vysvětlit velmi jednoduše: díky většímu vnitřnímu odporu bude napětí na něm významnější. Vzhledem k tomu, že tento parametr je ve vzorci pro P obsažen ve čtverci P=U2/R, pak se na něm při pevném odporu rozptýlí více výkonu (hoří jasněji).
Výhodou sekvenčního spínání svítilen je šetrnější provozní režim díky nižší spotřebě každé z nich. Ve všech ostatních ohledech je tento způsob připojení nežádoucí, protože má následující charakteristické nevýhody:
- při poruše jedné lampy je celý obvod bez napětí, takže osvětlovací vedení přestane úplně fungovat;
- při instalaci žárovek různého výkonu dávají jinou záři;
- nemožnost použití sekvenčního obvodu při připojení energeticky úsporných žárovek (vyžadují plné napětí 220 voltů).
Sekvenční možnost je optimální pro vytvoření „měkkého světla“ v nástěnných lampách nebo při výrobě girland z nízkonapěťových LED prvků.
Paralelní připojení
Klasické paralelní zapojení výbojek se od sériového způsobu liší tím, že v tomto případě je na všechny osvětlovače přivedeno plné síťové napětí.
Při paralelním zapojení žárovek teče každá větev vlastní proud v závislosti na odporu daného řetězu.
Vodiče dodávané do patic a patic lampy jsou připojeny k jednomu vodiči formou paralelní sestavy. Mezi nesporné výhody této metody patří následující vlastnosti:
- pokud jedna z žárovek vyhoří, ostatní pokračují v práci;
- v každé z větví hoří na plný výkon, protože na všechny je současně aplikováno plné napětí;
- Je povoleno používat energeticky úsporné žárovky;
- Pro připojení k síti stačí odstranit požadovaný počet fázových vodičů z pokojového lustru a uspořádat je ve formě spínané skupiny.
Tento způsob nemá prakticky žádné nevýhody, s výjimkou vysoké spotřeby vodičů ve vysoce rozvětvených obvodech. Principem elektroinstalace můžete snadno připojit několik žárovek na jeden vodič. Typický obvod pro paralelní zapojení žárovek s vypínačem se neliší od klasického spínání. V tomto případě je do něj navíc zaveden klíčový spínač.
Zákony směsných sloučenin
Smíšené zahrnutí iluminátorů je popsáno takto:
- Je založen na paralelním zapojení několika elektrických větví.
- V některých větvích jsou zátěže zapínány sériově ve formě řady žárovek umístěných za sebou.
K samostatným paralelním větvím je možné připojit různé typy spotřebičů, včetně žárovek, halogenových nebo LED zdrojů.
Při zvažování charakteristik smíšené směsi je třeba vzít v úvahu následující vzory:
- Stejný proud protéká každou ze sériově zapojených částí obvodu.
- Při průchodu linkou s paralelně zapojenými spotřebiči se větví a na výstupu se opět stává jednolinkou.
- S rostoucím počtem prvků v pracovním obvodu klesá absolutní hodnota proudu v něm.
- Napětí na jednom článku se rovná součinu složky proudu a celkového odporu větve (Ohmův zákon).
- S rostoucím počtem prvků v obvodu se odpovídajícím způsobem snižuje napětí na každém z nich.
Smíšený způsob připojení má řadu výhod, které jsou určeny přednostmi každého ze dvou hlavních schémat připojení. Od sekvenčního „zdědil“ jeho účinnost a od paralelního „zdědil“ schopnost pracovat, i když některý prvek v jednom z kombinovaných řetězců selže.
Při použití smíšeného obvodu se doporučuje seskupit výbojky stejného výkonu do sériových obvodů a do paralelních větví umístit osvětlovače s různou spotřebou energie.
Typy žárovek a schémata zapojení
Před instalací různých typů osvětlovacích zařízení je vhodné seznámit se s principem činnosti a jejich vnitřní strukturou a také s vlastnostmi připojovacího obvodu k napájecí síti. Důležité je také vědět, že každá z odrůd je schopna dlouhodobě pracovat pouze při důsledném dodržování provozního řádu.
Zářivky
Kromě tradičních žárovek se jejich zářivkové trubicové analogy často používají k osvětlení kancelářských a částečně domácích prostor. Nejčastěji jsou instalovány v následujících zařízeních:
- v dílnách a na průmyslových výrobních linkách;
- v administrativních budovách a v různých boxech;
- v garážích, nákupních centrech a podobných veřejných místech.
Doma se používají mnohem méně často – někdy jsou umístěny v kuchyni, aby osvětlily pracovní plochu.
Charakteristickým rysem fluorescenčních iluminátorů je nemožnost přímého připojení k 220V síti, protože k rozbití plynového sloupce je potřeba vysoké napětí. K jejich zapnutí se používá speciální elektronický obvod, který obsahuje startovací prvky jako tlumivka, startér a vysokonapěťový kondenzátor (v některých případech je volitelný).
V posledních letech byly škrticí měniče, které jsou při provozu nehospodárné a velmi hlučné, nahrazeny tzv. „elektronickým předřadníkem“. Pořadí jeho připojení je obvykle vyznačeno ve formě schématu zobrazeného na těle zařízení.
Při použití elektronického adaptéru je připojena jedna výbojka, nebo jsou instalovány dvě najednou, zapojené do série.
Halogenové zdroje a LED žárovky
Zapalovače prvního typu se tradičně instalují při instalaci zavěšených a zavěšených stropů. Jsou také ideální, když je potřeba osvětlit prostory s vysokou vlhkostí, protože jsou k dispozici v několika modifikacích. Jeden z nich je navržen pro provoz na 12 voltů. Pro jejich získání je v prostoru stropu instalován převodník určený pro příslušné výstupní napětí.
LED lampy se vyznačují přítomností vestavěného ovladače, který vám umožňuje přijímat požadované napájecí napětí (12 nebo 24 voltů). Ukázky LED iluminátorů, navržených pro provoz od 220 voltů, se zapínají jako žárovky. Ale na rozdíl od běžných iluminátorů se nedoporučuje zapínat je v řetězci.
Pro určení požadovaného pořadí jejich zapojení je důležité vybrat správný typ žárovek. Při instalaci zářivek a halogenových žárovek není dovoleno zapojovat energeticky úsporná osvětlovací tělesa do sériového řetězce, řídí se svými spínacími obvody. Když je síťové napětí nízké, energeticky úsporné žárovky rychle selžou a zářivky se nemusí rozsvítit vůbec.
Jak víte, paralelní připojení lamp je široce používáno v každodenním životě. Lze však použít i sekvenční obvod, který může být užitečný.
Podívejme se na všechny nuance obou schémat, chyby, které lze při montáži udělat, a uveďme příklady jejich praktické realizace doma.
Schéma sériového zapojení
Nejprve se podívejme na nejjednodušší montáž dvou sériově zapojených žárovek.
- dvě lampy zašroubované do objímek
- ze zásuvek vycházejí dva napájecí vodiče
Co je potřeba k jejich sériovému zapojení? Není zde nic složitého.
Jednoduše vezměte jeden konec drátu z každé lampy a stočte je dohromady.
Na dva zbývající konce musíte použít 220 voltů (fáze a nula).
Jak by takové schéma fungovalo? Když je na drát aplikována fáze, prochází vláknem jedné žárovky a kroucením dosáhne druhé žárovky. A pak se setká s nulou.
Proč se tak jednoduché zapojení v bytech a domech prakticky nepoužívá? To je vysvětleno skutečností, že lampy v tomto případě budou hořet méně než plnou intenzitou.
V tomto případě bude napětí mezi nimi rozloženo rovnoměrně. Pokud se jedná například o obyčejné 100wattové žárovky s provozním napětím 220 voltů, pak každá z nich dostane plus minus 110 voltů.
V souladu s tím budou svítit na méně než polovinu své původní síly.
Zhruba řečeno, pokud paralelně zapojíte dvě lampy po 100 W, dostanete lampu o výkonu 200 W. A pokud je stejný obvod sestaven v sérii, pak bude celkový výkon lampy mnohem menší než výkon pouze jedné žárovky.
Zde je výsledek měření proudové síly takové sestavy při skutečném napájecím napětí 240V.
Na základě výpočtového vzorce zjistíme, že dvě žárovky svítí výkonem rovným pouze: P=I*U=69.6W
Pokles jasu přitom bude rovnoměrný pouze v případě, že budete mít stejné žárovky.
Pokud se liší, řekněme, že jeden z nich má 60 W a druhý 40 W, pak bude napětí na nich rozloženo jinak.
Co nám to dává v praktickém smyslu při zavádění těchto schémat?
Která žárovka bude svítit více a proč?
Lampa, jejíž vlákno má větší odpor, bude hořet lépe a jasněji.
Vezměte si například žárovky, které se radikálně liší výkonem – 25W a 200W – a zapojte je do série.
Která bude svítit téměř plnou intenzitou? Ten s P=25W.
Odpor jeho wolframového vlákna je výrazně větší než u dvoustovky, a proto je úbytek napětí na něm srovnatelný s napětím v síti. Při sériovém zapojení bude proud v jakékoli části obvodu stejný.
Současně množství proudu, které dokáže zapálit 25 wattů, není v žádném případě schopné „zapálit“ na dvě stě. Zhruba řečeno, světelný zdroj s lampou 200W nebo více bude vnímán vzhledem k 25W jako obyčejný úsek drátu, kterým protéká proud.
Můžete zvýšit počet lamp a přidat jednu další do okruhu. To se provádí opět velmi jednoduše.
Zatočte dva konce napájecího vodiče třetí lampy s libovolnými konci z prvních dvou. A do zbylých opět napájíte 220V.
Jak bude v tomto případě tato girlanda zářit? Pokles napětí bude ještě větší, to znamená, že žárovky budou svítit nejen na poloviční výkon, ale téměř vůbec nepálí.
Kromě výrazného poklesu napětí je druhým negativním aspektem takového obvodu jeho nespolehlivost.
Pokud v tomto řetězci shoří jen jedna žárovka, všechny ostatní okamžitě zhasnou.
Je také nutné poznamenat, že takový sekvenční obvod bude dobře fungovat na běžných žárovkách. U některých jiných typů, včetně těch LED, žádný efekt očekávat nemusíte.
Jejich konstrukce může obsahovat elektronický obvod, který vyžaduje napájení asi 220V. Samozřejmě mohou pracovat i na nižších hodnotách 150-160V, ale 90V nebo méně jim již stačit nebude.
Chyby při sestavování obvodu a připojení spínače
Mimochodem, někteří elektrikáři při instalaci osvětlení v bytě mohou udělat náhodnou chybu, která souvisí právě se sériovým zapojením světelných zdrojů.
V důsledku toho zažijete následující efekt. Když zapnete vypínač, v místnosti se rozsvítí jedna žárovka a když ji zhasnete, rozsvítí se další světlo.
V tomto případě nebude možné zajistit zhasnutí obou najednou. Jak je to možné?
Chyba spočívá v tom, že elektrikář jednoduše popletl místo připojení jednoho z drátů vypínače a zastrčil ho do mezery mezi dvě žárovky různého výkonu. Zde je vizuální schéma takové nesprávné montáže.
Jak je z něj patrné, při sepnutí napětí je přivedeno napětí 220V přes kontakty jednoklávesového spínače do druhého zdroje osvětlení a svítí dle očekávání.
V tomto případě zůstává první zdroj bez napájení, protože z obou stran na něj navazuje „stejnojmenná“ budova.
A když obvod přerušíte, zde se již vytvoří stejný sekvenční obvod a rozsvítí se lampa nižšího výkonu.
Zatímco ten větší prakticky zhasne. Vše je, jak je popsáno výše.
Použití v domácnosti
Kde se dá takové zdánlivě nepraktické schéma uplatnit v běžném životě?
Nejznámějším použitím takových struktur jsou girlandy na vánoční stromky.
Můžete také vytvořit konzistentní osvětlení v dlouhé chodbě a získat osvětlení ve stylu podkroví bez velkých nákladů.
Hoří vám neustále žárovky na chodbě nebo doma kvůli vysokému napětí? Nejlevnější cestou je zapojit další do série.
Místo jednoho 60W zapnete dvě stě dílů a používáte je téměř „navždy“. Díky sníženému napětí 110V se pravděpodobnost jejich selhání stokrát sníží.
Další originální aplikace, kterou stále nedoporučuji používat, ale někteří elektrikáři se k ní uchýlí v zoufalých situacích. Jedná se o tzv. fázování třífázových obvodů.
Jak sfázovat vstupy s žárovkami
Řekněme, že potřebujete propojit dva třífázové (380V) vstupy paralelně k sobě, ze stejného zdroje napájení. Nemáte po ruce voltmetr, multimetr ani tester. co dělat?
Koneckonců, pokud zamícháte fáze, můžete snadno vytvořit mezifázový zkrat! A zde vám opět pomůže sekvenční montáž pouhých dvou žárovek.
Sestavte je podle úplně prvního uvedeného schématu a připojte jeden konec napájecího vodiče ke vstupní fázi č. 1 a druhým koncem se jeden po druhém dotkněte vodičů vstupu č. 2.
U stejnojmenných fází se žárovky nerozsvítí (např. vstup fA č. 1 – vstup fA č. 2).
A pokud jsou různé (fA vstup č. 1 – fV vstup č. 2) – rozsvítí se.
Nikdy byste neuspěli v takovém experimentu pouze s jednou lampou, protože by okamžitě explodovala ze zvýšeného napětí 380V. A v sériové montáži se dvěma produkty stejného výkonu na ně bude napětí v normálních mezích.
Ale nejlepší a nejpraktičtější aplikace je použít tento okruh vůbec ne pro osvětlení, ale pro vytápění. To znamená, že vaše světelné zdroje nebudou primárně fungovat jako lampy, ale jako ohřívače.
Jak vyrobit takový jednoduchý a nekomplikovaný infra kamna, přečtěte si článek na odkazu níže.
Něco podobného se často používá v inkubátorech.
Schéma paralelního zapojení
Nyní se podíváme na obvod paralelního připojení.
Při paralelním zapojení se konce napájecích vodičů dvou žárovek jednoduše stočí dohromady. Dále jsou napájeny napětím 220V.
Tímto způsobem můžete připojit libovolný počet lamp. Nejdůležitější je, aby na takové zatížení byl dimenzován průřez přívodních vodičů.
V tomto případě bude vše svítit a hořet přesně stejným jasem, pro který byly lampy původně navrženy.
V praxi samozřejmě nejsou všechny dráty stočeny do jedné hromady, ale zachází se s nimi poněkud jinak. Vede jeden společný dlouhý kabel a k němu jsou připojeny jednotlivé žárovky ve formě kohoutků.
V tomto případě může být obvodem buď smyčkový obvod, nebo svazkový obvod. Ale oba jsou paralelní.
Toto schéma se používá všude – ve víceramenných lustrech, v pouličních lampách, v domácích dekorativních lampách atd.
A pokud se některá žárovka spálí, zbytek bude svítit dál, jako by se nic nestalo.
Napětí je jim přiváděno současně a je vždy dimenzováno na 220V.
Ale přesto, při instalaci osvětlení doma pomocí paralelního připojení, nezapomeňte na sériové.
Jak již bylo zmíněno výše, v určitých situacích má také své výhody a může výrazně pomoci při řešení mnoha problémů (dekorativní osvětlení, výhřevné lampy, „věčné“ žárovky atd.).
