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变压器远程放置该如何走线?压降又该怎么算?

徐庆辉 云知光 2022-07-28

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编辑手记:我们做设计的时候,经常碰到一些问题,例如,变压器远程放置,要怎么布线?当户外、楼梯的照明灯具比较分散的时候,要用到外置的大驱动器,这时电压降要怎么算,又会受到哪些方面的影响?
今天让我们看看,徐庆辉老师会如何解决以上的这些问题。

徐庆辉

云知光照明学院 院长

云知光联合创始人、首席照明技术官
中国照明学会 室内照明专业委员会 委员
国家一级照明设计师

复旦大学光源与照明工程系学士
DIAL全球认证讲师
20余年照明行业经验



变压器远程放置要怎么布线?

打个比方,大堂一圈的距离是100米,密集安装很多小埋地灯,现场无法装变压器,必须装在电井里。我们用的是直流24V、2.4W的地埋灯,这时我们应该怎么布线?
现场照片及图纸如下:

由图纸可以看到,如果统一把变压器放在强电井,并放线出来给埋地灯供电,最不利的就是下图蓝色的这条线路。它从强电井一直到左下角,也是最远的线路。

我们先来算一下最远的这一条能不能合理的供电,顺着这根最远的线路,我们发现图上强电井的隔壁有个标注是14米。按照这样的比例尺估算一下,最远处埋地灯离电井的线路距离大概60米,而这条线路上有50个灯。

这时候就涉及到压降的问题了。

如何计算压降?

我们之前写过一篇文章(详情请戳楼梯如何改装踏步灯带或地脚灯?驱动放哪里?》),告诉大家楼梯上的地脚灯驱动器放天花上,远程供电就可以了,因为功率不大,而且线路也不是特别远,这个压降你基本不用考虑。

但是,我们都知道,当变压器在一边,灯在另外一边,中间有一道供电线路的话,这里肯定会有一点压降的。当然,只要功率不是太大 ,线路不是太远,这个压降你就不用考虑。

可是怎么才算是不是太大和不是太远呢?
来,告诉大家如何精确地计算它。首先,大多数的LED灯具里面是恒流驱动的,给它供电的电压有一定的波动范围,因此灯具供电的电压低一点或者高一点,只要在它允许的工作范围内,就可以正常工作。
例如有些标称24V的户外灯,即使实际供电18V,也能正常工作。
一般来说,只要不是太大功率、太远距离,一般都会在允许范围内。你只需要问清楚厂家:“你写着24V供电,允许最低工作电压是多少?”搞清楚这个允许的电压值,并且通过计算,就可以得到允许最大距离了。
那允许的最大距离要怎么算呢?事实上,允许距离取决于灯具功率和允许压降。
压降=2I(电流)×ρ(电阻)×L(长度)÷S(截面)
其中:
I:线路电流
ρ:电阻率,铜是0.0175,铝是0.0283
L:电缆长度米
S:电缆线芯截面mm²

有的童鞋看到上面这个公式,晕了,咋这么麻烦。来,给你一个懒人小工具,直接在这里面填上数字,就可以直接出结果。
压降计算器
扫码后看到个Excel的文件,你只要输入电压、功率、距离、截面这些参数,底下就会自动帮你把结果算出来。(P.S.你直接扫码是不能填的,要另存一下,存成你自己的文件,这样你才可以去填数字和修改它)。

举个例子:有两个投光灯,每个功率20W,厂家说允许工作电压为20~26V。那么你使用24V变压器,在100米外的楼底下给它供电,电缆用2.5mm²的铜线,计算得出灯具处电压为21.7V。

由于21.7V的电压还在灯具它的允许值范围(20~26V)内,所以灯可以正常工作。这也是我们为什么说,功率不是太大,距离不是太远,灯具一般是没问题的。

谁决定压降能不能满足灯具的工作?

言归正传,我们用上面介绍的压降计算器,计算一下开头讲的压降问题。
50个灯,每个2.5W,也就是说总功率125W。我们当这125W都在最远的60米地方,用2.5mm²的电线。我们把这个线路的功率、长度、电压这些都输进压降计算器,得出结果是末端的电压19.6V,也就差不多20V。

这个时候你要去问埋地灯的厂家:在20V的时候,他的埋地灯还能不能工作?如果可以,你就用2.5mm²的线一路放下去,放到60米远都可以
如果厂家说20V太低了,他的埋地灯只能在22~26V工作,就是说在24V正负两伏的状态下可以稳定工作。那也很简单,你就告诉变压器的厂家,让他把24V的变压器调到26V,通过提高电压的手段,把变压器电压提高到26V,这样末端还有22V电压,全部埋地灯都能正常工作。

因此压降能不能满足灯的工作,不是由你决定的,而是由生产这个灯的厂家决定的。
通常它标称24V,实际上会有一定的工作范围,有的宽一点,比如说20V都可以,有的窄一点,24V上下各2V,像22V-26V都能正常工作
如果哪个厂家说只能24V,一点都不能差,那这个厂家你就别跟他合作,肯定不负责任。

分段布线怎么办?

如果现场是分段布线,每一节都有一根线回到电井,那该怎么办?
这就更好办了,之前我们举例的是一条线路跑完50个灯,如果是分节,那这一节里面只有10个灯,另外一节里有20个灯,就没那么大功率了。

你就不用125W带进去算,20个灯你就放50W进去算,很可能你完全不用升压都能满足末端的这个压降。如果按照之前的方法去算,压降一定会比刚才我们用最极端的情况算出来的19.6V会高一些
我们再延伸一下,假设这个地方不是用埋地灯,而是用灯带要怎么办?
例如你想一条线拖完,从电井出来,蓝色的是2.5mm²的线,拖到墙底那里换成黄色的线是灯带,过了灯带再往下又是蓝色的,最后是黄色的灯带一直下去。

很多人都会这样布线,利用灯带自身去走电,这样做压降行不行呢?我们暂且先不说压降的问题,这么大的电流,最开始红色圈住的那个灯带是带不动的。

所以如果是灯带,不能用这种布线方法,一定要用分段的布线。比如24V的灯带,可能是10米长一段,那你20米布一个点就行了。
你先走20米远,到了那里往左边10米,往右边也可以10米,然后下20米的时候,又是往左10米,往右10米。

这里有个小技巧,就是你千万不要10米远放一个线,走一根灯带,再10米远放一个线头,走一根灯带,这样会出现一个问题。
刚进线头的灯带位置电压高,这个地方会亮一点,而到了10米远,最远的那个地方它会最暗,如果这个时候你又放了一个新的线在这里,它又是24V,会导致这个地方的灯带头是最亮的。

最亮和最暗的摆在一起,很容易被人发现这个地方有接头。

而按我们的做法,一根线过来,左边走10米,右边走10米,下面在20米远一个线头,左10米,右10米,这样那两个10米的线头对接的地方,都是最暗的地方,整个连起来是从亮到慢慢暗,再从暗到慢慢亮,再慢慢暗下去。

这样就没人会发现有一个明显的亮暗交界的接头,这都是做设计时的一些小技巧。

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作者:徐庆辉

编辑整理:Natalie

资料、图片来源于 徐庆辉- 徐工365问

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