Transformator für Halogenlampen: wozu er benötigt wird, Funktionsprinzip und Anschlussregeln

Halogenlampen können als verbesserte Version der allseits bekannten Glühlampen betrachtet werden. Sie funktionieren gleich, aber aufgrund einiger Eigenschaften der Halogenlampen sind sie sparsamer, langlebiger und spenden ein angenehmes, aber dennoch helles Licht.

Die Hersteller bieten zwei Varianten von Halogenbeleuchtungsgeräten an: Hoch- und Niedervolt. Damit letztere korrekt funktionieren, ist ein Transformator für Halogenlampen erforderlich. Wir erklären, wie man das genannte Gerät auswählt und fachgerecht anschließt.

Warum braucht eine Halogenlampe einen Transformator?

Halogenlampen konkurrieren erfolgreich mit LEDs. Trotz der besseren Betriebseigenschaften der letzteren setzen sich oft die Halogenlampen durch, was auf ihre geringeren Kosten und damit verbundene Zugänglichkeit sowie auf einige Besonderheiten des Lichtstrahls von LEDs zurückzuführen ist, von dem die Augen ermüden können.

Der Hauptvorteil von LEDs ist der Betrieb ohne Erwärmung, was ihre breite Verwendung ermöglicht. Den gleichen Vorteil haben auch Halogenlampen, jedoch nur die Niedervoltlampen. Sie können in Bereichen installiert werden, die empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren, z. B. in in die Decke eingelassenen Leuchten.

Man muss jedoch verstehen, dass Halogenlampen mit reduzierter Spannung nur mit Transformatoren funktionieren können. Diese sind erforderlich, um die Netzspannung auf einen für die Lampe akzeptablen Wert umzuwandeln. Üblicherweise sind das 12 V.

Darüber hinaus schützt der Transformator die Lichtquelle vor Spannungsspitzen, Überhitzung und Kurzschluss und kann auch eine sanfte Einschaltung des Lichts ermöglichen. Es ist anzuerkennen, dass Lampen mit Transformatoren im Durchschnitt viel länger halten. Obwohl vieles von ihrer Qualität abhängt.

Halogenlampen vom Niedervolt-Typ können nicht mit einer Netzspannung von 220 V betrieben werden, daher müssen sie nur über einen Abwärtstransformator angeschlossen werden.

Welche Transformatorarten gibt es?

Als Transformatoren bezeichnet man Geräte elektromagnetischer oder elektronischer Art. Sie unterscheiden sich etwas im Funktionsprinzip und in einigen anderen Eigenschaften.

Elektromagnetische Varianten ändern die Parameter der Standardnetzspannung in Eigenschaften, die für den Betrieb von Niederspannungs-Halogenlampen geeignet sind. Zusätzlich zur genannten Funktion führen elektronische Geräte auch eine Stromumwandlung durch.

Toroidales elektromagnetisches Gerät

Der einfachste toroidale Transformator besteht aus zwei Wicklungen und einem Kern. Letzterer wird auch als Magnetkern bezeichnet. Er wird aus ferromagnetischem Material, meist Stahl, gefertigt. Die Wicklungen sind auf einem Stab angeordnet.

Die primäre Wicklung ist an die Energiequelle angeschlossen, die sekundäre entsprechend an den Verbraucher. Eine elektrische Verbindung zwischen der Sekundär- und der Primärwicklung besteht nicht.

Trotz des geringen Preises und der Betriebssicherheit wird der toroidale elektromagnetische Transformator heute selten beim Anschluss von Halogenlampen eingesetzt.

Somit wird die Leistung zwischen ihnen nur auf elektromagnetischem Wege übertragen. Zur Erhöhung der induktiven Kopplung zwischen den Wicklungen wird ein Magnetkern verwendet. Beim Anlegen von Wechselstrom an die mit der ersten Wicklung verbundene Klemme erzeugt dieser im Inneren des Kerns einen magnetischen Fluss von variablem Typ.

Dieser Fluss koppelt mit beiden Wicklungen und induziert in ihnen eine elektromotorische Kraft (EMK). Unter deren Einwirkung entsteht in der Sekundärwicklung ein Wechselstrom mit einer Spannung, die sich von der in der Primärwicklung unterscheidet.

Je nach Windungszahl wird der Transformatortyp festgelegt, der ein Aufwärts- oder Abwärtstransformator sein kann, sowie das Übersetzungsverhältnis. Für Halogenlampen werden stets nur Abwärtstransformatoren verwendet.

Zu den Vorteilen von Wicklungsgeräten zählen:

• Hohe Betriebssicherheit.
• Einfacher Anschluss.
• Geringe Kosten.

Dennoch sind Ringkerntransformatoren in modernen Schaltungen mit Halogenlampen eher selten anzutreffen. Dies liegt daran, dass solche Geräte aufgrund ihrer Bauart recht beträchtliche Abmessungen und ein hohes Gewicht aufweisen. Daher sind sie bei der Einrichtung von Möbel- oder Deckenbeleuchtung beispielsweise nur schwer zu verbergen.

Der wohl größte Nachteil toroidaler elektromagnetischer Transformatoren ist ihre Massivität und ihre beträchtlichen Abmessungen. Sie sind äußerst schwer zu verstecken, wenn eine verdeckte Installation erforderlich ist.

Zu den Nachteilen von Geräten dieses Typs zählen außerdem die Erwärmung während des Betriebs und die Empfindlichkeit gegenüber möglichen Spannungsschwankungen im Netz, was sich negativ auf die Lebensdauer der Halogenlampen auswirkt.

Darüber hinaus können Wicklungstransformatoren im Betrieb brummen, was nicht immer akzeptabel ist. Daher werden die Geräte größtenteils in Nichtwohnräumen oder in Produktionsgebäuden eingesetzt.

Impuls- oder elektronisches Gerät

Ein Transformator besteht aus einem Magnetkern oder einem Kern und zwei Wicklungen. Je nach Form des Kerns und der Art der Anordnung der Wicklungen auf ihm werden vier Varianten solcher Geräte unterschieden: Stabkern, Ringkern, Panzerkern und Panzerstabkern.

Auch die Anzahl der Windungen der Sekundär- und Primärwicklung kann unterschiedlich sein. Durch Variieren ihres Verhältnisses erhält man Abwärts- und Aufwärtstransformatoren.

Im Aufbau eines Impulstransformators sind nicht nur Wicklungen mit Kern vorhanden, sondern auch eine elektronische Inneneinrichtung. Dadurch können Überhitzungsschutzsysteme, Sanftanlauf und andere Funktionen integriert werden.

Das Funktionsprinzip eines Impulstransformators unterscheidet sich etwas. Auf die Primärwicklung werden kurze unipolare Impulse gegeben, wodurch der Kern ständig magnetisiert wird.

Die Impulse auf der Primärwicklung sind kurze rechteckförmige Signale. Sie erzeugen eine Induktivität mit denselben charakteristischen Sprüngen.

Diese wiederum erzeugen Impulse auf der Sekundärspule.

Diese Eigenschaft verleiht elektronischen Transformatoren eine ganze Reihe von Vorteilen:

• Geringes Gewicht und Kompaktheit.
• Hoher Wirkungsgrad.
• Möglichkeit zur Integration zusätzlicher Schutzfunktionen.
• Erweiterter Betriebsspannungsbereich.
• Keine Erwärmung und Geräuschentwicklung im Betrieb.
• Möglichkeit zur Anpassung der Ausgangsspannung.

Als Nachteile sind die vorgeschriebene Mindestlast und der relativ hohe Preis zu nennen. Letzteres ist auf gewisse Schwierigkeiten bei der Herstellung solcher Geräte zurückzuführen.

Auswahlregeln für Abwärtsgeräte

Bei der Auswahl eines Transformators für Halogenlichtquellen müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Beginnen Sie mit den zwei wichtigsten Kenngrößen: der Ausgangsspannung des Geräts und seiner Nennleistung.

Die erste muss strikt der Betriebsspannung der an das Gerät angeschlossenen Lampen entsprechen. Die zweite bestimmt die Gesamtleistung der Lichtquellen, mit denen der Transformator arbeiten wird.

Auf dem Gehäuse des Transformators befindet sich stets eine Kennzeichnung, durch deren Studium man vollständige Informationen über das Gerät erhalten kann.

Zur genauen Bestimmung der erforderlichen Nennleistung empfiehlt es sich, eine einfache Berechnung durchzuführen. Dazu addieren Sie die Leistungen aller Lichtquellen, die an den Abwärtstransformator angeschlossen werden. Zu dem erhaltenen Wert sind 20 % „Reserve“ hinzuzufügen, die für den korrekten Betrieb des Geräts erforderlich sind.

Veranschaulichen wir dies an einem konkreten Beispiel. Zur Beleuchtung des Wohnzimmers sollen drei Gruppen von Halogenlampen installiert werden: jeweils sieben Stück pro Gruppe. Es handelt sich um Einbaustrahler mit 12 V Spannung und 30 W Leistung. Für jede Gruppe wird ein Transformator benötigt. Wählen wir den passenden aus. Beginnen wir mit der Berechnung der Nennleistung.

Wir berechnen und erhalten, dass die Gesamtleistung der Gruppe 210 W beträgt. Unter Berücksichtigung der erforderlichen Reserve kommen wir auf 241 W. Somit wird für jede Gruppe ein Transformator mit einer Ausgangsspannung von 12 V und einer Nennleistung von 240 W benötigt.

Für diese Eigenschaften eignen sich sowohl elektromagnetische als auch Impulsgeräte. Wenn Sie sich für Letzteres entscheiden, müssen Sie besonders auf die Nennleistung achten. Diese sollte in Form von zwei Zahlen angegeben werden. Die erste bezeichnet die minimale Betriebsleistung.

Man muss wissen, dass die Gesamtleistung der Lampen größer als dieser Wert sein muss, da sonst das Gerät nicht funktioniert. Und ein kleiner Hinweis von Fachleuten zur Wahl der Leistung. Sie warnen, dass die in der technischen Dokumentation angegebene Leistung des Transformators die maximale ist.

Das heißt, im Normalbetrieb gibt er etwa 25-30 % weniger ab. Daher ist eine sogenannte Leistungsreserve erforderlich. Denn wenn man das Gerät an der Leistungsgrenze arbeiten lässt, wird es nicht lange halten.

Für den dauerhaften Betrieb von Halogenleuchten ist es sehr wichtig, die Leistung des Abwärtstransformators richtig zu wählen. Dabei sollte sie eine gewisse Reserve haben, damit das Gerät nicht an seiner Leistungsgrenze arbeitet.

Ein weiterer wichtiger Punkt betrifft die Größe des gewählten Transformators und seinen Aufstellungsort. Je leistungsstärker das Gerät, desto massiver ist es. Besonders relevant ist dies für elektromagnetische Geräte. Es ist ratsam, gleich einen geeigneten Ort für die Installation zu finden.

Wenn es mehrere Leuchten gibt, ziehen es die Benutzer oft vor, sie in Gruppen aufzuteilen und für jede Gruppe einen eigenen Transformator zu installieren. Dies erklärt sich sehr einfach.

Erstens: Wenn ein Abwärtsgerät ausfällt, funktionieren die anderen Beleuchtungsgruppen normal weiter. Zweitens: Jeder in solchen Gruppen installierte Transformator hat eine geringere Leistung als ein gemeinsamer, der für alle Lampen erforderlich wäre. Folglich sind seine Kosten deutlich niedriger.

Zwei Anschlussvarianten des Transformators

Vor dem Anschluss des Abwärtsgeräts sollte ein Lageplan der Leuchten erstellt werden, wenn es mehr als zwei sind. Außerdem muss der Montageort des Transformators festgelegt werden.

Letzteres erfolgt unter Berücksichtigung folgender Regeln:

• Es muss ein freier Zugang zum Gerät gewährleistet sein, was für Wartung oder Austausch erforderlich ist.
• Wenn der Transformator sich in einem geschlossenen Raum befindet, darf dessen Volumen nicht kleiner als 10 Liter sein. Dies ist für die Ableitung der beim Betrieb des Geräts entstehenden Wärme erforderlich.
• Der Abstand des Geräts zur nächsten Halogenlampe darf nicht weniger als 250 mm betragen. Dies dient dazu, eine unerwünschte zusätzliche Erwärmung der Lichtquelle zu vermeiden.

Erst nachdem der Standort für den Transformator und die Lampen festgelegt wurde, kann mit der Montage und dem Anschluss begonnen werden.

Die richtige Wahl des Standorts für den Montage des Abwärtstransformators ist wichtig. Wird er in einem geschlossenen Raum montiert, muss dessen Volumen ausreichend sein, um die beim Betrieb des Geräts entstehende Wärme abzuführen.

In diesem Fall sind zwei Hauptvarianten möglich, wobei die letztere modifiziert und nicht nur für den Anschluss von zwei, sondern auch von drei oder mehr Leuchtengruppen verwendet werden kann.

Lampenkette mit einem Transformator

Diese Variante gilt als optimal für vier, maximal fünf Lichtquellen. Sind es mehr Lampen, ist es am besten, sie in Gruppen aufzuteilen. Die Halogenlampen werden nur parallel angeschlossen. Dies muss bei der Erstellung des Schaltplans berücksichtigt werden. Ein weiterer wichtiger Punkt.

Die Lampen müssen so positioniert werden, dass der Abstand jeder einzelnen zum Transformator ungefähr gleich ist. Dies ist für den korrekten Betrieb der Geräte erforderlich.

Bei unterschiedlich langen Leitungen leuchten die Lampen unterschiedlich. Diejenige mit dem kürzeren Kabel leuchtet heller. Das Gerät mit dem langen Kabel leuchtet schwach.

Im letzteren Fall kann es während des Betriebs zudem zu einer Erwärmung des Kabels kommen, was äußerst unerwünscht ist. Fachleute empfehlen, den Schaltplan so zu gestalten, dass die Länge jedes zu den Lampen führenden Kabels 200 mm nicht überschreitet. Dabei muss der Kabelquerschnitt mindestens 1,5 mm² betragen.

Auf diese Weise wird eine kleine Anzahl von Lampen angeschlossen. Optimalerweise werden nicht mehr als fünf verbunden, sonst müsste ein Transformator mit hoher Leistung installiert werden.

Am Gehäuse des Transformators befinden sich die Ausgangs- und Eingangsklemmen. Die Primärklemmen sind als N und L oder Input gekennzeichnet. Dies ist der Eingang auf der 220-Volt-Seite. Es ist zu beachten, dass der Anschluss hier über einen Eintasten-Schalter erfolgt.

Danach werden die von der Verteilerdose abgehenden Null- und Phasenleiter in Blau und Orange oder Braun mit den entsprechenden Klemmen des Transformators verbunden. An die sekundären Klemmen (Output oder Ausgang) des Abwärtswandlers werden die Halogenlampen angeschlossen.

Hierfür werden nur Kupferleitungen mit gleichem Querschnitt verwendet. Wichtiger Hinweis: Reichen die Klemmen des Transformators aus irgendeinem Grund nicht aus, sind zusätzliche Klemmenanschlüsse zu installieren. Diese sind in jedem Fachgeschäft erhältlich.

Zwei Lampengruppen mit zwei Transformatoren

Eine solche Verbindung ist optimal, wenn es mehr als fünf Leuchten gibt. Die Gruppen können aus der gleichen oder einer unterschiedlichen Anzahl von Lampen bestehen. Das spielt keine Rolle. Wichtig ist, dass für jede Gruppe ein passender Transformator ausgewählt wird. Wie bei der oben beschriebenen Variante sollte man mit der Erstellung eines Schaltplans beginnen.

Bei der Wahl des Standorts der Lampen gelten ähnliche Regeln. Das heißt, die Länge aller von ihnen vom Transformator wegführenden Kabel sollte ungefähr gleich sein.

So werden zwei Gruppen von Halogenleuchten angeschlossen. Für jede Gruppe wird ein eigener Transformator verwendet, aber der Schalter ist für beide gemeinsam.

Das kann unter Umständen recht schwierig sein. Dann sind einige Anpassungen erforderlich. Man muss wissen, dass für Kupferkabel mit einem Querschnitt von 1,5 mm² – genau diese werden in diesem Fall empfohlen – die optimale Länge zwischen 150 und 300 cm variiert. Über diese Distanz wird die Energie mit minimalen Verlusten und ohne Störungen übertragen.

Manchmal reicht diese Länge eindeutig nicht aus. In diesem Fall muss ein Kabel mit größerem Querschnitt gewählt werden. Für eine Entfernung von 300 bis 400 cm wird ein Kabel mit einem Querschnitt bis zu 2,5 mm² gewählt. Wenn eine noch größere Länge vorgesehen ist, was unerwünscht ist, sollte eine spezielle Berechnung durchgeführt und der passende Querschnitt anhand einer speziellen Tabelle bestimmt werden.

Der Anschluss jedes Transformators und der zugehörigen Lampengruppen erfolgt analog zu der oben beschriebenen Methode. Das heißt, der Nullleiter aus der Verteilerdose wird an die Nullklemmen der Transformatoren angeschlossen.

Die Phasenleitung vom Schalter wird mit den Phasenkabeln der Abwärtstransformatoren verbunden. Theoretisch können auf diese Weise auch mehr als zwei Gruppen von Leuchten angeschlossen werden, aber für jede Gruppe wird ein eigener Transformator installiert.

Wichtiger Hinweis. Für jedes Abwärtsgerät wird ein separates Kabel verlegt, und sie werden ausschließlich in der Verteilerdose verbunden. Manche „Bastler“ ziehen es vor, die Kabel irgendwo unter der Decke zu verbinden, ohne die Verteilerdose zu nutzen.

Dies ist ein schwerwiegender Fehler, der den Vorschriften der PUE (Elektroinstallationsnormen) widerspricht, in denen festgelegt ist, dass zu jeder ausgeführten Kabelverbindungsstelle ein freier Zugang für Inspektion, Wartung und mögliche Reparatur gewährleistet sein muss. Daher ist die einzig richtige Lösung die Verbindung in der Verteilerdose.

Bei der Erstellung einer Halogenbeleuchtung mit vielen Lampen ist es wichtig, die Anzahl der Beleuchtungsgruppen und den Standort der Transformatoren für jede Gruppe korrekt zu berechnen.

Fachleute betonen, dass bei einer Gruppe mit vielen Lampen die Möglichkeit besteht, eine Verteilerdose zwischen den Leuchten und dem Transformatorausgang zu platzieren. Dies ist besonders relevant, wenn die Klemmen am Transformator knapp sind oder dessen Platzierung eingeschränkt ist.

Wenn Sie diese Option wählen, müssen Sie wissen, dass ein Niederspannungskreis bei gleicher Leistung einen höheren Strom führt als ein Hochspannungskreis. Daher ist eine genaue Berechnung erforderlich, um den Kabelquerschnitt zu bestimmen. Diese erfolgt durch die Berechnung des Gesamtstroms.

Wir veranschaulichen dies an einem Beispiel. Sieben 12-V-Lichtquellen mit einer Leistung von 35 W müssen über einen Transformator angeschlossen werden. Die Lampen werden über eine Verteilerdose parallel montiert. Es ist notwendig, den Kabelquerschnitt zu ermitteln, der zwischen dem Verteiler und dem Ausgang des Blocks verlegt wird.

Dazu multiplizieren Sie zunächst die Anzahl der Lampen mit ihrer Leistung. Dann teilen Sie den erhaltenen Wert durch die Betriebsspannung. Sie erhalten ungefähr 29 A. Dies ist der Strom, der durch die Niederspannungsverkabelung fließt.

Unter Verwendung der im PUE (russische Elektroinstallationsvorschriften) dargestellten Tabelle zur Abhängigkeit des Kabelquerschnitts von der Betriebsspannung ermitteln Sie die passende Kabelgröße. In unserem Fall sind dies mindestens 4 mm². Wie ersichtlich, ist die Belastung recht hoch. Möglicherweise ist es sinnvoll, diese Lampengruppe in zwei Gruppen zu unterteilen.

Wenn Sie beim Anschluss von zwei Gruppen von Halogenlampen einen Doppelschalter installieren, können Sie jede Gruppe separat steuern.

Bei der Montage von zwei Gruppen von Halogenlampen über einen Transformator können Sie zwei Arten von Schaltern verwenden. Wenn Sie ein Einfachschalter-Modell installieren, können beide Gruppen nur gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Wenn jedoch eine separate Steuerung der Leuchtengruppen gewünscht wird, können Sie einen Doppelschalter installieren.

Empfehlungen von Praktikern

Praktizierende Elektriker stehen oft vor der Notwendigkeit, Niederspannungs-Halogenlampen zu installieren, wenn die Verkabelung bereits verlegt und erfolgreich in Betrieb ist. In einem solchen Fall ist es nicht immer möglich, die Lampen parallel an den Transformator anzuschließen, ohne die Verkabelung grundlegend zu ändern.

Um die Kosten zu minimieren, empfehlen Fachleute in diesem Fall, jede Leuchte mit einem eigenen Transformator zu verbinden. In der Regel handelt es sich dabei um Geräte mit geringer Leistung und geringen Abmessungen.

Wenn dies als Verschwendung erscheint, können Sie in die Leuchten anstelle von Niederspannungs-Halogenlampen Hochspannungs-Halogenlampen mit 220 V einbauen. In diesem Fall müssen Sie diese jedoch mit einem Sanftanlaufgerät ausstatten. Oder als Alternative, wenn die Leuchtenkonstruktion es zulässt, können Sie die Halogenlampen durch energiesparende LEDs ersetzen.

Mit den Leitlinien zur Auswahl von Halogenlampen für die Einrichtung eines Beleuchtungssystems macht ein Artikel vertraut, der alle Aspekte des Themas gründlich behandelt.

Die Möglichkeit, die Beleuchtungsintensität zu regulieren, zieht viele an. Die meisten elektronischen Transformatoren sind mit der Möglichkeit ausgestattet, die Eingangsspannung zu reduzieren, was die Regulierung der Helligkeit der Halogenbeleuchtung ermöglicht.

Sehr oft ist eine Regelung der Beleuchtungsintensität geplant, zu der ein Dimmer in den Gesamtplan hinzugefügt wird. Es ist wichtig zu wissen, dass die meisten Impulstransformatoren nicht für den gemeinsamen Betrieb mit einem Dimmer ausgelegt sind.

Da Letzterer die Funktion des elektronischen Transformators negativ beeinflusst, verkürzt dies letztendlich die Lebensdauer der angeschlossenen Halogenlampen erheblich.

Aus diesem Grund ist die optimale Option für den Betrieb mit einem Dimmer ein toroidaler elektromagnetischer Transformator. Und noch eine Anmerkung.

Elektriker empfehlen eindringlich, die Wartung bereits installierter Abwärtstransformatoren nicht zu vergessen. Optimalerweise führen Sie alle sechs Monate eine planmäßige Sichtprüfung mit Funktionskontrolle durch. Bei Feststellung von Problemen werden die Geräte repariert oder ausgetauscht.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Machen wir uns bekannt – Osram-Transformatoren:

Video #2. Wie schließt man einen Transformator richtig an:

Video #3. Alles, was Sie über Transformatoren für Halogenlichtquellen wissen müssen:

Niedervolt-Halogenlampen sind eine praktische Lösung für den Einbau von Einbauleuchten. Sie gelten als kostengünstige Alternative zu LEDs und übertreffen diese deutlich in der Qualität des abgestrahlten Lichts.

Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung von Niedervolt-Halogenlampen besteht in der Notwendigkeit, einen Abwärtstransformator anzuschließen. Wenn jedoch alles richtig gemacht wird, werden die Leuchten lange und problemlos funktionieren.

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