Вычисление сечения токопроводящей жилы

SMD модули герметичные. Цены. Заказать в интернет-магазине.

Блоки питания для LED Lightech (Англия). Цены. Заказать в интернет-магазине.

Блоки питания для LED ( Китай). Цены. Заказать в интернет-магазине.

Напряжение в сети достаточно высокое (220 Вольт), поэтому падением напряжения на длине линии до блока питания светодиодов можно пренебречь. Выбор сечения жилы для питающей линии блоков питания светодиодов может быть сделан лишь с точки зрения соответствия данного сечения интенсивности протекающего тока.

Расчет сводится к суммированию потребляемой мощности всех блоков питания, которые планируется подключить к данной линии, и вычислению силы тока, который будет протекать в данном проводнике при максимальной нагрузке данных блоков питания во время рабочего цикла.

Зная вероятную максимальную силу тока в питающей линии, и зная также, что допустимая сила тока для медной жилы сечением 1 кв. мм составляет приблизительно 10 А, можно легко вычислить требуемое сечение проводника для данной линии. Как правило, сечение проводника выбирается с запасом, экономить в данном случае не стоит.

Обычно на этикетке указаны как потребляемая сила тока блока питания, так и сила тока нагрузки. Если значение потребляемой силы тока отсутствует, то его можно вычислить самостоятельно.

Допустим, например, что мощность одного блока питания составляет 100 Вт, а его эффективность равна 0,78. Отсюда получаем: 100 Вт : 220 В = 0,45 А;  0,45 А : 0,78 = 0,58 А  - это максимальная сила тока, которая будет протекать в питающей линии одного блока питания. Если нам нужно запитать 10 таких блоков питания, то общая сила тока в цепи составит 5,8 А. Таким образом, получаем, что сечение каждой жилы проводов для питания данных 10-ти блоков питания должно быть не менее 1 кв. миллиметра (а лучше 1,5 кв. мм).

Следующий шаг - вычисление сечения жилы для питания светодиодных изделий. Схема расчета, которая изложена выше, в данном случае не подходит, так как нам важно не только то, будет ли греться проводник и выдержит ли нагрев его изоляция, а также и то, будет ли свечение всех подключенных светодиодных модулей одинаково ярким и равномерным.

Чтобы свечение всех светодиодов было одинаковым, к каждому световому светодиодному элементу должно приходить одинаковое напряжение питания. Допустимое отклонение от нормируемого напряжения (12 Вольт) в данном случае составляет не более 0,5 Вольта. При такой разнице напряжения (12 В и 11,5 В) свечение светодиодов будет практически одинаковым на всех участках вывески.

Ниже изображена стандартная схема подключения светодиодных модулей к блоку питания светодиодов, которую можно считать неким стандартом для светодиодных изделий с последовательно-параллельным соединением световых элементов, таких как светодиодные шлейфы, светодиодные линейки и ленты.

Оптимальное количество световых элементов в светодиодном изделии (модулей или кластеров в шлейфе, светодиодов в линейке или ленте и т.п.) определяется изготовителем. Таким образом, производитель гарантирует, что при подключении данного изделия к источнику питания, все световые элементы изделия будут светиться равномерно и с одинаковой яркостью.

Если блок питания светодиодов расположен в непосредственной близости от светодиодных световых элементов (модульных светодиодных шлейфов, светодиодных лент или линеек) и все они подключены правильно, то проблем с равномерностью свечения, вызванных падением напряжения на линии, обычно не возникает.

В тех случаях, когда конструктив рекламной установки по каким-либо причинам предполагает удаленное расположение блока питания от светодиодных изделий, для обеспечения нормального свечения всех светодиодов требуется вычислить эффективное сечение жил проводов. Выходное напряжение блока питания достаточно низкое, в данном случае оно составляет 12 Вольт, поэтому сопротивление проводящих жил провода обязательно должно быть принято в расчет.

Вычислить требуемое сечение проводника для линии питания светодиодных
модулей, идущей от блока питания, достаточно просто. Разберем это на примере.

Сначала нам потребуется определить какова должна быть мощность блока питания для необходимого нам количества светодиодных модулей. Это легко можно сделать воспользовавшись таблицей, в которой указано рекомендуемое количество светодиодных модулей определенного типа и цвета свечения, которое будет оптимальным для блока питания определенной мощности. Вы также можете самостоятельно сделать расчет количества светодиодных модулей, используя данные, которые приведены на странице о светодиодных модулях.

Таблица для подбора количества светодиодных модулей

Допустим, мы имеем блок питания мощностью 150 Вт, который установлен в пяти метрах от ближнего края рекламной вывески, при этом расстояние до дальнего края вывески составляет 8 метров. Итак, начнем расчет.

1. Определяем сопротивление линии.
Допустимое падение напряжения на линии "блок питания - светодиоды", в нашем случае, составляет 0,5 вольта. Делим его на максимальный ток, который будет протекать в линии: 0,5 В/ (150 Вт/ 12 В) = 0,04 Ом. Таким образом, общее сопротивление  линии "блокпитания - светодиоды" должно быть не более 0,04 Ом.

2. Вычисляем сечение проводника.
Сечение жилы проводника вычисляется по формуле: S = (r * L)/R, где r - удельное сопротивление меди (0,0175 Ом*кв.мм/м), L - длина жилы (м) и R (Ом) - сопротивление жилы.

Подставив значения в формулу получим требуемое сечение одной жилы: S = (0,0175 * 8)/0,04 = 3,5 кв. мм. Таким образом, для линии "блок питания - светодиоды" потребуется кабель из двух жил сечением 3,5 кв. мм каждая. Такое сечение токопроводящих жил гарантирует, что падение нормируемого напряжения на конце линии не превысит 0,5 Вольта.

Если использовать провод меньшего сечения, например, 2,5 кв.мм, то падение напряжения на конце линии составит уже 0,7 Вольт.

3. Определяем реальный диаметр провода.
Он будет соответствовать вычисленному нами сечению. Так как проводники, как правило, имеют в сечении окружность, то воспользуемся формулой для вычисления геометрической площади окружности: , таким образом, . Подставив данные в формулу, получаем значение радиуса r = 1,06 мм, и диаметра d = r*2 = 2,12 мм.

В качестве наглядного примера потери яркости свечения светодиодных изделий при уменьшении напряжения питания, рассмотрим стандартный короб размером 1 х 1 метр и глубиной 140 мм с различными светодиодными изделиями в качестве световых элементов.

Разница в освещенности поверхности при визуальной оценке не очень хорошо заметна, но, тем не менее, она есть и может быть весьма существенной. Об этом свидетельствуют показания люксметра со специально настроенной (избирательной) чувствительностью фотоэлемента, который интерпретирует видимый спектр излучения почти так же, как воспринимает его человеческий глаз.

В качестве световых элементов в коробе использованы (сверху вниз): 2-х диодные smd-модули (78 шт.), гибкие герметичные ленты PL-99 (7,5 шт.), 4-х диодные модули LedexPro (126 шт.) и 3-х диодные smd-модули (80 шт.).  Количество светодиодных изделий подобрано таким образом, чтобы общая освещенность поверхности была достаточно высокой.

Для сравнения: нормальная освещенность на поверхности рабочего стола в офисе варьируется от 450 до 750 Люкс; освещенность поверхностей световых рекламных изделий варьируется от 250 Люкс (объемные буквы с цветной лицевой поверхностью) до 3200 Люкс (белый акрил, подсвеченный белым неоном при токе 50 мА).

Показания, предложенные для сравнения, также были получены путем измерений люксметром. Они не могут претендовать на сверх-точность и, разумеется, не могут быть использованы в каких-либо точных расчетах, так как прибор имеет погрешность измерений (+/- 5%).

В то же время, общая информативность данных является вполне достаточной для того, чтобы, во-первых, получить представление о степени потери яркости свечения у различных светодиодных изделий при падении напряжения на некую величину, превышающую допустимую норму, во-вторых, оценить различия светодиодных изделий в отношении друг друга, и, в-третьих, использовать полученную сравнительную информацию в дальнейшем для наиболее целесообразного использования светодиодных изделий в тех или иных конкретных случаях.