Die kurze Antwort: Verwenden Sie 12 V für kurze Strecken mit einer oder zwei Leuchten, 24 V, wenn die Strecke länger ist oder sich mehrere Leuchten ein Kabel teilen, und reservieren Sie die Netzspannung für Installationen, bei denen die Anzahl der Leuchten und der Kabelabstand eine niedrige Spannung unpraktisch machen. Bei der Entscheidung geht es fast nie um das Licht -, sondern darum, wie viel Spannung das Kabel übersteht. Bei den meisten Niederspannungs-Poolbeleuchtungen, die „düster aussehen“ oder „frühzeitig ausfallen“, handelt es sich um ein Spannungsabfallproblem, das in der Zeichnungsphase eingebrannt wurde und bei der Inbetriebnahme nicht behoben werden kann.
Wir bauen Leuchten für alle drei Spannungen und sehen jede Saison das gleiche Fehlermuster: Ein System, das allein durch die Wattleistung der Leuchte spezifiziert ist, mit einem unterdimensionierten Kabel installiert wird und 9,5 V an eine Leuchte liefert, die für 12 V ausgelegt ist. Nachfolgend finden Sie die Arithmetik, die dies verhindert, und die Konformitätspunkte, die über die Verkabelungsmethode entscheiden.
Was die Elektrovorschriften tatsächlich erfordern
In den Vereinigten Staaten fallen Pool- und Springbrunnenleuchten unter NEC-Artikel 680. Die Bestimmungen, die Ihre Spezifikation prägen, sind:
Für Stromkreise, die Unterwasserleuchten versorgen, die mit mehr als 15 Volt betrieben werden, ist ein FI-Schutz erforderlich. Aus diesem Grund dominieren Niederspannungssysteme-die Beleuchtung von Privatschwimmbädern - es ist eine Sicherheits- und Inspektionsentscheidung-komplexe Entscheidung ebenso wie eine technische.
Nass-Nischeninstallationen, die durch 680.23 geregelt werden, unterliegen zusätzlichen Regeln für Kabellänge, Anschluss und Platzierung des Anschlusskastens, da die Leuchte so konzipiert ist, dass sie aus dem Wasser entfernt wird, während die Nische überflutet bleibt.
Der Potenzialausgleich gemäß 680.26 gilt für die Beckenstruktur und ihre Metallteile unabhängig von der Leuchtenspannung. Niedrige Spannung reduziert das Risiko; Die Bindungspflicht entfällt dadurch nicht.
Auf der Produktseite ist das Netzteil, das ein Niederspannungssystem speist, selbst ein gelistetes Produkt: UL 379, Standard für Netzteile für Brunnen-, Schwimmbad- und Spa-Leuchten (mit CSA C22.2 Nr.. 218.1 als kanadisches Äquivalent). Für eine Spezifikation folgen zwei Dinge. Der Transformator ist kein generisches Netzteil und für eine konforme Installation ist ein aufgeführtes Netzteil - und kein umfunktionierter elektronischer Transformator erforderlich.
Der Spannungsabfall selbst ist kein Verstoß gegen den Code. NEC 210.19(A) Informationshinweis Nr. . 4 empfiehlt, den Spannungsabfall im Zweig-stromkreis auf 3 % zu begrenzen, wobei 5 % für Einspeisung und Zweigstromkreis kombiniert werden. Dies ist eine Empfehlung für einen angemessenen Wirkungsgrad, aber bei einer 12-V-Leuchte beträgt ein Abfall von 3 % nur 0,36 V -, sodass der Niederspannungsentwickler mit einem viel knapperen Budget arbeitet, als der Codetext vermuten lässt.
Warum Niederspannung existiert und warum sie unversöhnlich ist
Zwölf Volt sind eine Sicherheitsentscheidung: Unterhalb der 15-V-Schwelle, die die FI-Schutzschalteranforderung für Unterwasserleuchten auslöst, ist die Folge eines Dichtungsversagens eher ein Ausfall des Lichts als eine Stromschlaggefahr. Das ist viel wert und der Grund dafür, dass der Markt für Privatpools mit 12 V betrieben wird.
Der Preis für diese Sicherheit besteht darin, dass ein Niederspannungskreis nur sehr wenig Spannung verschwendet. Wenn bei 12 V und bei 230 V der gleiche Prozentsatz abfällt, ist der absolute Verlust bei 230 V zwanzigmal kleiner. Bei einem Verlust von 10 % an einem 12-V-Stromkreis bleiben 10,8 V an der Leuchte übrig - Ein LED-Treiber kann den Start verweigern oder starten und heiß laufen oder starten und am nächsten kalten Morgen ausfallen. Zu diesem Zeitpunkt sah keines davon nach einem Kabelproblem aus, weshalb so viele Niederspannungsfehler fälschlicherweise als Treiberfehler diagnostiziert werden.
Die Berechnung des Spannungsabfalls mit reellen Zahlen
Für eine Zweileiterschaltung lautet die Standardberechnung:
V(drop)=(2 × L × I × R) ÷ 1000
Dabei ist L die Kabellänge in einer Richtung in Fuß, I der Strom in Ampere, R der Leiterwiderstand in Ohm pro 1.000 Fuß und der Faktor 2 für den Rückleiter. Widerstand pro 1.000 Fuß für unbeschichtete Kupferleiter, aus NEC Kapitel 9:
| Leiter | Widerstand (Ω pro 1.000 Fuß) |
|---|---|
| 14 AWG | 3.14 |
| 12 AWG | 1.98 |
| 10 AWG | 1.24 |
| 8 AWG | 0.78 |
Ausgeführtes Beispiel: 72 W Beleuchtung, 100 Fuß in eine Richtung
Nehmen Sie vier 18-W-Geräte mit - 72 W insgesamt - auf einer 100-Fuß-Strecke vom Netzteil bis zum letzten Gerät.
Bei 12 V beträgt der Stromkreis 72 ÷ 12=6 A:
| Leiter | Spannungsabfall | In % von 12 V | Spannung am Gerät |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 3.77 V | 31.4% | 8,2 V - läuft nicht zuverlässig |
| 12 AWG | 2.38 V | 19.8% | 9,6 V - bestenfalls marginal |
| 10 AWG | 1.49 V | 12.4% | 10,5 V - unter dem Auslegungsbereich |
| 8 AWG | 0.94 V | 7.8% | 11,1 V - praktikabel, nicht komfortabel |
Bei 24 V verbrauchen die gleichen 72 W 72 ÷ 24=3 A:
| Leiter | Spannungsabfall | In % von 24 V | Spannung am Gerät |
|---|---|---|---|
| 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 |
Eine Verdoppelung der Spannung halbiert den Strom und eine Halbierung des Stroms halbiert den Abfall -. Da der zulässige Abfall jedoch an einer Versorgung gemessen wird, die ebenfalls doppelt so groß ist, sinkt der Prozentsatz noch weiter. Bei einer 100-Fuß-Strecke benötigt 12 V 8 AWG, um einen Spannungsabfall zu erreichen, den 24 V mit 12 AWG erreichen. Das ist das ganze Argument für 24 V im Vergleich.
Noch eine Variable: Der Widerstand steigt mit der Temperatur. Der Leiterwiderstand bei Betriebstemperatur ist höher als der Tabellenwert, was einer der Gründe dafür ist, dass Installateure, die den Spannungsabfall an einem kalten Leiter berechnen, feststellen, dass das System im Sommer leistungsschwach ist.
Die drei Spannungen nebeneinander
| 12 V | 24 V | Netzspannung (120 V / 230 V) | |
|---|---|---|---|
| Sicherheitsschwelle | Unten der 15-V-FI-Auslöser für Unterwasserleuchten | Unterhalb des 15-V-FI-Schutzschalterauslösers | Über - FI-Schutzschalter für den Stromkreis erforderlich |
| Praktische Streckenlänge | Kurz: ein paar Spielpaarungen, kurze Läufe | Mittel: längere Strecken, mehr Vorrichtungen pro Kabel | Lange Läufe, viele Begegnungen |
| Leitergröße | Groß im Verhältnis zur Last | Mäßig | Klein im Verhältnis zur Belastung |
| Netzteil | Gelisteter Niederspannungstransformator (UL 379) | Gelisteter Niederspannungstransformator (UL 379) | Kein Abstieg-für die Leuchte; unterschiedliche Verkabelungsmethode |
| Typische Passform | Wohnpools, kleine Einrichtungen, Nachrüstung | Gewerbliche Pools, lange Laufzeiten, hohe Anzahl an Spielgeräten | Große Springbrunnen und kommerzielle Pools mit langen Homeruns |
| Scheitert wie | Dunkel, flackernd, startet nicht - normalerweise ein Kabelfehler | Das Gleiche, aber ein viel größerer Spielraum, bevor es passiert | Funktioniert nur dann sicher, wenn die Verkabelungsmethode und der FI-Schutzschalter korrekt sind |
Dimensionierung des Aggregats
Drei Schecks in dieser Reihenfolge.
Gesamte Anschlussleistung, dann Headroom. Fügen Sie die Wattzahlen des Geräts hinzu. Ein Transformator, der stundenlang in einem warmen Gehäuse mit 95 % seiner Nennleistung läuft, ist keine 20-Jahres-Komponente; Lassen Sie Spielraum für die Belastung und die Hitze.
Taps oder Multi-{0}}Tap-Ausgabe. Wenn ein Transformator über mehrere Ausgangsabgriffe verfügt, ist die Verwendung des höchsten Abgriffs, der das letzte Gerät innerhalb seines Eingangsbereichs hält, eine legitime Möglichkeit, einen gewissen Abfall - auszugleichen, vorausgesetzt, das erste Gerät im Strang liegt dann innerhalb seiner eigenen Toleranz. Beide Enden der Schaltung sind wichtig.
Spannung am letzten Gerät, nicht am Transformator. Die Zahl, die darüber entscheidet, ob das System funktioniert, ist die gemessene Spannung an der Leuchte, die am weitesten vom Netzteil entfernt ist, unter Volllast und bei eingeschaltetem Licht. Wenn dieser Wert unter dem Nenneingangsbereich des Geräts liegt, ist das Kabel falsch, egal, was in den Zeichnungen steht. Ein kompetentes Inbetriebnahmeprotokoll beinhaltet es.
Retrofit-Rechnung: Was sich ändert, wenn aus Halogen LED wird
Bei einer Nachrüstung wird die Drop-Berechnung meist übersprungen, da das Kabel bereits vorhanden ist. Die Physik hat sich nicht geändert, aber die Zahlen haben sich dramatisch verändert.
Ein mit 300 W 12 V-Halogen beleuchteter Pool verbraucht 25 A. Ersetzen Sie diese Lampen durch 30 W LED und der Strom sinkt auf 2,5 A, was einer Verzehnfachung entspricht. Der Spannungsabfall ist proportional zum Strom, sodass sich auch der Spannungsabfall verzehnfacht. Ein Schaltkreis, der bei Halogen nur marginal war, liegt bei LED problemlos innerhalb der Toleranz, ohne dass sich am Kabel überhaupt etwas ändert. Das ist einer der leiseren Vorteile einer LED-Umrüstung und erklärt, warum eine Nachrüstung manchmal sichtbar besser abschneidet als die Installation, die sie ersetzt hat.
Der umgekehrte Fall ist die Falle. Beim Austausch einer 35-W-Halogenlampe gegen eine „35-W-Äquivalent“-LED bleibt der Strom nicht unverändert, es sei denn, der neue Treiber zieht tatsächlich 35 W an seinem Eingang. Die Größe richtet sich nach der Eingangsleistung des neuen Geräts, nicht nach der auf der Verpackung aufgedruckten Äquivalenz.
Wechselstrom oder Gleichstrom und was der Transformator tatsächlich ausgibt
Niederspannungs-Poolsysteme wurden in der Vergangenheit um AC---Magnettransformatoren herum gebaut, die Halogenlampen, beides AC-Geräte, speisten. Eine LED-Leuchte fügt einen Treiber hinzu, und die Treiber unterscheiden sich darin, was sie akzeptieren. Einige richten den Wechselstrom intern gleich und werden mit beiden Versorgungsquellen betrieben. Andere erwarten einen Gleichstromeingang oder eine Wellenform, die ein bestimmter Transformator nicht erzeugt.
Drei Kontrollen vor der Bestellung. Bestätigen Sie, ob der Eingang der Leuchte AC, DC oder beides ist. Bestätigen Sie den Ausgangstyp des Transformators und seine Spannung bei tatsächlicher Last und nicht im Leerlauf, da ein unbelasteter Transformator höhere Werte anzeigt als unter Last. Und stellen Sie sicher, dass ein elektronischer Ersatztransformator mit dem Treiber und nicht nur mit der ersetzten Lampe kompatibel ist. Hierbei handelt es sich um Spezifikationsfragen mit dokumentarischen Antworten, und eine bei der Inbetriebnahme festgestellte Diskrepanz ist eine kostspielige Methode, sie zu lernen.
Wo Netzspannung noch Sinn macht
Unterspannung ist nicht automatisch richtig. Bei einem großen Springbrunnen mit Dutzenden von Armaturen und Hauptleitungen von mehreren hundert Fuß wird die Leitergröße, die erforderlich ist, um einen 12-V- oder 24-V-Abfall innerhalb der Toleranz zu halten, unverhältnismäßig - aufgrund der Kupferkosten, der Leitungsfüllung und der physikalischen Schwierigkeit, große Kabel in einer Armaturenverschraubung anzuschließen. Ab einem bestimmten Projektumfang sind Netzspannungsleuchten mit einer konformen Verkabelungsmethode und FI-Schutzschalter die praktische Wahl, und der Handel erfolgt bewusst und nicht standardmäßig.
Der Fehler ist der mittlere Fall: ein gewerblicher Pool mit acht Armaturen und einer 150-Fuß-Strecke, spezifiziert für 12 V, „weil Pools Niederspannung haben“. Dieses System wird am ersten Tag unter Spannung stehen und auf die Spielpaarungen zurückzuführen sein.
Was bei der Inbetriebnahme schief geht
Der Großteil davon ist auf vier Fehler zurückzuführen. Die Größe eines Kabels basiert auf der Einbauliste und nicht auf der Stromstärke und der Strecke. Vorrichtungen, die zu einem vorhandenen Transformator hinzugefügt wurden, ohne dass die Drop-Berechnung erneut-durchgeführt werden musste. Ein einzelnes Kabel wird von Gerät zu Gerät geschleift, sodass jedes Gerät hinter dem ersten die Ableitung aller Geräte trägt. Und der Klassiker: Die vom Hersteller angegebene Wattzahl gilt als tatsächlicher Verbrauch, wenn der Treiber mehr als die LED-Leistung auf der Eingangsseite bezieht.
Häufig gestellte Fragen
Ist 24 V sicherer als 12 V? Nicht in dem Sinne, auf den es ankommt. Beide liegen unter der 15-V-Schwelle, die im NEC die FI-Schutzschalteranforderung für Unterwasserleuchten auslöst, sodass beide den gleichen Sicherheitsvorteil gegenüber der Netzspannung bieten. Der Unterschied ist elektrisch und nicht sicherheits-bezogen.
Kann ich 12-V-Leuchten mit 24 V betreiben oder umgekehrt? Nein. Leuchten sind für einen bestimmten Eingangsbereich ausgelegt und ein außerhalb dieses Bereichs betriebener Treiber verweigert entweder den Start, läuft mit reduzierter Ausgangsleistung oder fällt vorzeitig aus. Passen Sie die Vorrichtung an die Versorgung an.
Warum werden meine Lichter gedimmt, wenn alle eingeschaltet sind? Fast immer Spannungsabfall. Der Strom steigt mit der Volllast, der Abfall steigt mit dem Strom und das letzte Gerät im Betrieb sieht die niedrigste Spannung. Unter Volllast an der am weitesten entfernten Vorrichtung messen.
Wie weit kann ich 12 V betreiben? Es gibt keine einheitliche Antwort -, es hängt von der Last und dem Leiter ab. Berechnen Sie den Abfall und vergleichen Sie dann das Ergebnis mit dem Eingabebereich des Geräts mit Marge. In der Regel erfordert eine Verdoppelung der Leitungslänge oder der Last einen Leiter, der vier Größen größer ist, um den gleichen prozentualen Abfall zu halten.
Muss ich den Spannungsabfall metrisch berechnen? Die Physik ist die gleiche. Wandeln Sie die Lauflänge in Fuß um und verwenden Sie die Werte für Ohm-pro 1.000 Fuß oder verwenden Sie den Leiterwiderstand pro Kilometer und die metrische Form derselben Gleichung. Einheiten nicht mischen.
Muss das Kabel selbst etwas Besonderes sein? Ja. Verwenden Sie ein für den Außenbereich zugelassenes, direkt-vergrabenes Kabel und verlegen Sie alle Nassbereiche-in einem wasserdichten Gehäuse statt im Wasser. Die IP-Schutzart der Leuchte gilt nicht für einen von außen angebrachten Spleiß.
Wo wir reinpassen
Chongqing Xinyuanhui Optoelectronic Technology Co., Ltd. stellt seit 2008 in einer 5.000 m² großen Anlage Unterwasser- und Landschaftsbeleuchtung her. Wir liefern Pool- und Springbrunnenleuchten in 12-V-, 24-V- und Netzspannungskonfigurationen über SS304- und SS316/316L-Gehäuse und berechnen den Spannungsabfall für Ihre Strecke, wenn Sie uns die Einbauliste, den Einwegabstand und die vorgeschlagene Leitergröße zusenden.