Готовился к передаче на ТВ, и заметно углубился. Информация будет полезна любителям БОЛЬШИХ гирлянд.
Друзья, привет! Меня попросили рассказать, как правильно выбрать новогоднюю светодиодную гирлянду, какими они бывают, как отличить качественную, а что должно насторожить покупателя (провод, материал, соединение, вид лампочек, вилка и т.п.)
1. Опасность гирлянды в ЧЕМ?
Общее мнение, что гирлянды - изделия не ответственные, не особо надежные, схемотехника упрощенная, защиты минимальны или отсутствуют.
Полагаю, проблемы всех электроприборов схожи:
- Неконтролируемый нагрев и возгорание при падении сопротивления и возрастании тока в цепи
- Оголенные провода и поражение человека/животных электрическим током
- Мерцание и воздействие на зрение
Рассмотрим эти пункты подробнее.
2. Нагрев гирлянды - контролируемый и неконтролируемый
Чем мощнее гирлянда, тем мощнее нужен блок питания. Чем мощнее светодиоды, тем сильнее они нагреваются в штатном режиме. Прожектора имеют решения по охлаждению светодиодов, гирлянды чаще всего не имеют.
Насколько устройство (гирлянда) защищено от падения сопротивления, в следствие:
- Замыкания на гирлянде - при попадании влаги или механического обрыва
- Замыкания в блоке питания при попадании воды
- Перегрева при ухудшении охлаждения
- Перегрева в штатном режиме - схемотехнические ошибки
Чтобы это проверить - надо спалить несколько гирлянд разными способами) Можно немного оценить предпосылки - например проверить тепловизором нагрев диодов, блока питания, проводов.
Оценить качество изоляции - защиту от влаги IP67, IP68.
Если мы пытаемся избежать роста тока - можем ли мы токи в гирлянде ограничить и отключить автоматическим выключателем?
2. Потребляемая мощность гирлянды
Гирлянды с питанием от батареек
Гирлянды являются достаточно маломощными устройствами. И часть из них питается от батареек. Нужно очень постараться, чтобы вызвать возгорание чего-либо при питании от пальчиковых батареек (однако аккумуляторы FPV-дронов хранят в специальных несгораемых сумках).
Гирлянды с питанием от сети
Что, однако делать с гирляндами, питающимися от сети? Обычно при проектировании мы хотим узнать мощность электроприемника. В характеристиках гирлянды она не указана.
Мощность можно измерить, с помощью анализатора энергии, или хотя бы оценить с помощью простого ваттметра. Учтите, что токи светодиодов не синусоидальны, и измерять их адекватно получится не самыми дешевыми приборами.
3. Автоматическое отключение электроснабжения гирлянды с питанием от сети - возможно или нет?
В общем если удастся получить ток первичной цепи, ну или просто потребляемый ток гирлянды, можно подобрать защиту - автоматический выключатель нужного номинала.
Предположительно должны подойти устройства с регулируемой уставкой, так называемые мотор-автоматы, применяемые для защиты электродвигателей.
Мощность гирлянд мала, и следовательно ток автоматического выключателя должен быть минимальным. Для общих расчетов:
- 1А * 230В = 230 Вт
- 0,5А * 230 В = 115 Вт
- 0,2А * 230 В = 46 Вт
- 0,1А * 230В = 23 Вт
- 0,05А * 230В = 11,5 Вт
4. Реализация решения по защите маломощного электроприемника
Век автоматов "С16А на всё" потихоньку проходит, электрики узнают немного больше о ВТХ, что можно ставить характеристику В, дифавтоматы. Но распространения регулируемых уставок пока нет.
Практически при включении гирлянды в розетку, защищенную автоматическим выключателем С16А, может случиться ситуация, когда автомат не сработает, и произойдет возгорание.
Причиной этого будут являться достаточно длинные и тонкие провода гирлянды, имеющие достаточно высокое сопротивление.
I=U/R по закону Ома, следовательно R=U/I = 230/16=14,3 Ом.
Сопротивление жилы стандартных сечений кабеля можно вычислить, или посмотреть в ГОСТ 22483-2012. В Таблице 7 приведены данные для 1 км.
Таблица составлена следующим образом - найдено сопротивление неотключения автомата - сколько Ом надо подключить, чтобы автомат не сработал. Для С16А и тока 1.13*16=18,08А составит 230/18,08=12,72=13 Ом. Далее найдем длину провода выбранного сечения, при которой наберется сопротивление неотключения 13 Ом - в случае сечение 0,03 мм2 получим 13Ом/0,599Ом/м=21,7м=21м
Немного обработав данные, получим минимальную длину неотключения - для автомата С16А и провода сечением 0,03 мм2 достаточно 21 метра (10,5 туда и 10,5 обратно до КЗ) провода, чтобы автомат даже не отключился, или едва отключился, смотря по температуре самого автомата (на улице зимой или в доме прогретом или нет), и скорости нарастания тока, ведь сопротивление кабеля растет с ростом температуры.
Для сравнения С25А не отключится даже при 14 метрах и БОЛЕЕ провода сечением 0,03мм2. Для автомата С6А длина составит 57 метров, для С1А 340 метров.
Следовательно, чем меньше номинал автоматического выключателя, тем эффективнее защита тонких проводов от КЗ.
5. Токи Короткого Замыкания
Еще одна причина, по которой автоматический выключатель может не сработать - низкий ток КЗ, который может неприлично низко упасть по причине:
- слишком много удлинителей - на каждом удлинителе ток КЗ падает
- тонкие кабели - ну если так случилось, что розетка для гирлянды проложена ШВВП 2х0,5мм2
- слабые трансформаторные подстанции - имейте это ввиду, и можете даже вызвать электролабораторию для измерения тока КЗ. Косвенные признаки слабой ТП - скачки и просадки напряжения, отключения электроснабжения, мерцания ламп (больше касается загородных домов)
На вопрос о зависимости токов КЗ от загрузки и перегрузки ТП не могут ответить даже серьезные специалисты (надеюсь эксперты в чате ответят).
6. Защита от поражения электрическим током
В основном гирлянды носят декоративный характер, и наблюдать толстые кабели не всем приятно. Хочется сделать их тоненькими и незаметными. Как следствие - тонкие жилы и тонкая изоляция.
Тонкая, значит легко повреждаемая механически и температурно. Необходимо беречь изоляцию гирлянд от:
- Механических воздействий - трения, пережимов, порезов, растяжений
- Температурных воздействий - нагрева (чтобы не расплавилась) и охлаждения (чтобы не стала хрупкой)
- Химических воздействий - ну мало ли Вы химик)
- Воздействия животных - мышей, кошек, собак; нетрезвых человеков (сорян, но это важно)
7. Мерцание и влияние на зрение
Обратите внимание, что некоторые гирлянды заметно мерцают. Это связано с работой светодиодов и схемотехникой блоков питания, то есть с "качеством гирлянды". Серьезно измерить мерцание можно профессиональным люксметром с пульсметром, чуть проще приборы типа OPPLE и совсем уж быстрый и не серьезный способ - посмотреть через камеру телефона (надеюсь не флагмана с 1000 фпс и 120-240 Гц - чем обычнее телефон, тем заметнее он должен передавать пульсации.
Только, имейте ввиду, что частоты обновления экрана телефона, ФПС съемки камеры и мерцание гирлянды - каким-то образом складываются. В результате получится далеко не частота мерцания гирлянды, но сравнить разные гирлянды между собой таким образом можно, положив рядом и смотря на них в режиме видеосъемки
8. Видео
Вот что по итогу наснимали - получилось посмотреть гирлянды с тепловизором и анализатором энергии. В основном производители указывают на упаковке мощность гирлянды с запасом. Фактически они не потребляют того, что указано. То есть с точки зрения яркости - недодают)
Заключение. Выводы.
Гирлянды пока представляют собой малоизученное изделие - данных о потребляемой мощности, токе, сечениях кабелей не представлено (ЭТМ пишет, но по факту мощность пишут, мягко говоря, не точно, проверял на 4 видах светильников).
Цели эстетики - тонкость и незаметность, но и яркость - противоречат целям электробезопасности - надежности изоляции, серьезным сечениям проводов и защитам.
Защита в щите или в розетке - на данные момент мало представлена на рынке (если вообще представлена), чтобы в розетку воткнуть автомат на 0,4-0,63 Ампера? То есть установить дополнительную защиту, вида реле тока, или реле ограничения мощности в розетку для гирлянды.
Защита в щите часто представляет собой С16А, хорошо если диф, который может не сработать для достаточно неудачной, длинной и тонкой гирлянды, при повреждении блока питания.
Кабели до розеток также имеют значение, я лично видел длинную линию тонким проводом, проложенную специально для гирлянды - ток КЗ в конце был порядка 60 Ампер.
Наиболее безопасными я на данный момент считаю гирлянды от батареек, по причине ограниченной и достаточно низкой мощности источника тока (батареек).
При наличии тепловизора можно оценить изначальный температурный режим работы блока питания - чем меньше греется БП, тем обычно лучше.
Сами по себе гирлянды чаще ломаются в сторону неработоспособности и обрывов (на ХХ), нежели в сторону возгорания (на КЗ).
Мерцание гирлянд никто не отменял, оно может влиять на глаза, зрение, самочувствие, как и любые другие светильники. Постарайтесь оценить мерцание боковым зрением, помахав пальцами перед гирляндой, или через видеокамеру телефона (ну или найдите люксметр-пульсметр - только измерять надо без засветок от других источников света).
Некоторые гирлянды оборудованы розеткой в конце, для более удобного последовательного соединения - этим нужно пользоваться без фанатизма. Токи КЗ падают, а сопротивление нарастает по мере добавления гирлянд.
PS
Большая, длинная, очень яркая гирлянда на улице в общем случае окажется более опасной короткой, маломощной гирлянды в помещении - факторы - длина, мощность, присутствие воды, атмосферы, животных.
