ทำไมขนาดสายไฟจึงกำหนดว่างานไฟส่องสว่างภูมิทัศน์จะมีหน้าตาอย่างไร
ไฟส่องสว่างภูมิทัศน์ถูกตัดสินในเวลากลางคืน ที่โคมไฟดวงสุดท้ายในสาย ไม่ใช่ที่หม้อแปลง หากสายไฟมีขนาดเล็กเกินไป โคมไฟที่อยู่ใกล้หม้อแปลงที่สุดจะดูถูกต้อง และโคมไฟทุกดวงถัดจากนั้นจะอ่อนลงอย่างเห็นได้ชัด สายไฟไม่เคยปรากฏในภาพถ่ายแคตตาล็อก แต่กลับเป็นตัวกำหนดว่างานติดตั้งดูเหมือนออกแบบมาหรือดูเหมือนทำกันสด ๆ
แรงดันตกคือชื่อเรียกของความแตกต่างนั้น และเป็นปริมาณในการออกแบบมากกว่าจะเป็นข้อบกพร่อง สามารถคำนวณได้ก่อนจะขุดร่องสักร่อง และควบคุมให้อยู่ในเป้าหมายได้โดยเปลี่ยนหนึ่งในสี่ตัวเลข คู่มือการเลือกไฟส่องสว่างภูมิทัศน์ ครอบคลุมด้านโคมไฟของการตัดสินใจเดียวกัน
แรงดันตกคืออะไร และทำไมระบบแรงดันต่ำจึงรู้สึกได้ก่อน
แรงดันตกคือแรงดันที่สูญเสียไปในตัวนำระหว่างหม้อแปลงกับโคมไฟ เพราะทองแดงไม่ใช่ตัวนำที่สมบูรณ์แบบ การสูญเสียนี้เป็นสัดส่วนกับกระแสและความยาวของสาย ที่ 12 V การสูญเสีย 1 V คิดเป็นมากกว่า 8 % ของแหล่งจ่าย ส่วนที่ 230 V คิดเป็นต่ำกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์
นั่นคือเหตุผลที่ระบบ 12 V หรือ 24 V หรี่ลงในจุดที่วงจรไฟฟ้าหลักที่มีความยาวเท่ากันจะไม่เป็นเช่นนั้น โคมไฟยังคงดึงกำลังวัตต์ของตน กระแสจึงสูงขึ้น โคมไฟ 60 W ใช้ 5 A ที่ 12 V เทียบกับประมาณ 0.26 A ที่ 230 V และกระแสที่สูงขึ้นผ่านตัวนำขนาดเล็กทำให้เกิดแรงดันตกมากขึ้น
ไม่มีข้อกำหนดทางกฎหมายใดเพียงข้อเดียวสำหรับสายไฟภูมิทัศน์แรงดันต่ำ ขีดจำกัดในการใช้งานจึงอยู่ที่ตัวโคมไฟเอง สอบถามซัพพลายเออร์ถึงช่วงแรงดันอินพุตที่กำหนดของซีรีส์ที่คุณสั่งซื้อ และออกแบบให้แรงดันตกอยู่ในช่วงนั้นที่โคมไฟที่แย่ที่สุดในสาย
สี่ตัวเลขที่กำหนดขนาดสายไฟ
ตัวเลขสี่ตัวกำหนดขนาดสายไฟ ได้แก่ แรงดันเอาต์พุตของหม้อแปลง โหลดที่ต่ออยู่ในหน่วยวัตต์ ความยาวสายทางเดียวเป็นเมตร และพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ เปลี่ยนตัวใดตัวหนึ่งแล้วแรงดันตกก็เปลี่ยน อินพุตตัวที่ห้า — ช่วงแรงดันอินพุตที่กำหนดของโคมไฟ — บอกคุณว่าโครงการนี้รับแรงดันตกได้มากเพียงใด
จดตัวเลขเหล่านี้ไว้ก่อนเปรียบเทียบขนาดสาย เพราะข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือเลือกสายตามความเคยชิน แล้วจึงพบว่าต้องเปลี่ยนผังการวาง
- แรงดันเอาต์พุตของหม้อแปลง — 12 V หรือ 24 V และแทปที่ใช้งาน
- โหลดที่ต่ออยู่ — ผลรวมกำลังวัตต์ของทุกโคมไฟในวงจรนั้น ไม่ใช่พิกัดของหม้อแปลง
- ความยาวสายทางเดียว — จากขั้วหม้อแปลงถึงโคมไฟที่ไกลที่สุด ตามเส้นทางเดินสายรวมระยะที่สูงขึ้นในแนวดิ่ง
- พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ — ในหน่วย AWG หรือ mm² โดยใช้ค่าความต้านทานจากเอกสารข้อมูลของสาย ไม่ใช่จากความจำ
สูตรแรงดันตก พร้อมตัวอย่างการคำนวณ
สำหรับสายสองตัวนำ สูตรที่ใช้งานคือ Vd = 2 × L × I × R โดย L คือความยาวทางเดียวเป็นเมตร I คือกระแสเป็นแอมแปร์ และ R คือความต้านทานของตัวนำเป็นโอห์มต่อเมตร ตัวคูณสองคิดรวมตัวนำจ่ายไฟและตัวนำกลับ
ยกตัวอย่างวงจร 12 V ที่มีโคมไฟ 60 W หนึ่งดวงห่างจากหม้อแปลง 30 ม. กระแสคือ 60 ÷ 12 = 5 A และทองแดง 12 AWG มีความต้านทานประมาณ 0.00521 โอห์มต่อเมตร ดังนั้นแรงดันตกคือ 2 × 30 × 5 × 0.00521 = 1.56 V — 13 % ของ 12 V มากพอที่จะทำให้โคมไฟดวงนั้นหรี่ลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับดวงที่เดินสายอยู่ข้างหม้อแปลง
ย้ายโหลด 60 W เดียวกันไปที่ 24 V แล้วกระแสลดลงเหลือ 2.5 A แรงดันตกตลอด 30 ม. เดียวกันกลายเป็น 0.78 V เพียง 3.3 % ของแหล่งจ่าย ความต้านทานของทองแดงยังเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ — ที่ประมาณ 60 °C ตัวเลขแรกจะกลายเป็นประมาณ 1.81 V — ดังนั้นควรเผื่อระยะไว้ อย่าออกแบบจนถึงทศนิยมตำแหน่งสุดท้าย
ตารางอ้างอิงสายทองแดงและขีดจำกัดความยาวสายที่ 3 %
แรงดันตก 3 % เป็นเป้าหมายการทำงานที่พบได้ทั่วไป และออกแบบให้ได้ตามนั้นง่ายกว่าการไปตรวจสอบทีหลังมาก ตารางแรกให้ค่าความต้านทานมาตรฐานของทองแดงสำหรับขนาดสายที่ใช้ในงานภูมิทัศน์ ตารางที่สองแปลงค่าความต้านทานนั้นเป็นความยาวสายทางเดียวสูงสุดสำหรับโหลดที่รวมอยู่ที่ปลายสาย
| ตัวนำ | พื้นที่ | ความต้านทาน ตัวนำเดี่ยว | ความต้านทาน สายสองตัวนำ |
|---|---|---|---|
| 18 AWG | 0.82 mm² | 20.9 โอห์มต่อกม. | 4.18 โอห์มต่อ 100 ม. |
| 16 AWG | 1.31 mm² | 13.2 โอห์มต่อกม. | 2.64 โอห์มต่อ 100 ม. |
| 14 AWG | 2.08 mm² | 8.3 โอห์มต่อกม. | 1.66 โอห์มต่อ 100 ม. |
| 12 AWG | 3.31 mm² | 5.2 โอห์มต่อกม. | 1.04 โอห์มต่อ 100 ม. |
| 10 AWG | 5.26 mm² | 3.3 โอห์มต่อกม. | 0.66 โอห์มต่อ 100 ม. |
| 8 AWG | 8.37 mm² | 2.1 โอห์มต่อกม. | 0.41 โอห์มต่อ 100 ม. |
| ตัวนำไฟฟ้า | 12 V, 20 W | 12 V, 40 W | 12 V, 60 W | 24 V, 40 W | 24 V, 80 W | 24 V, 120 W |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 18 AWG | 5 ม. | 3 ม. | 2 ม. | 10 ม. | 5 ม. | 3 ม. |
| 16 AWG | 8 ม. | 4 ม. | 3 ม. | 16 ม. | 8 ม. | 6 ม. |
| 14 AWG | 13 ม. | 7 ม. | 4 ม. | 26 ม. | 13 ม. | 9 ม. |
| 12 AWG | 21 ม. | 10 ม. | 7 ม. | 41 ม. | 21 ม. | 14 ม. |
| 10 AWG | 33 ม. | 16 ม. | 11 ม. | 66 ม. | 33 ม. | 22 ม. |
| 8 AWG | 52 ม. | 26 ม | 17 ม | 105 ม | 52 ม | 35 ม |
ตารางทั้งสองใช้สมมติฐานว่าสายทองแดงที่ 20 °C วงจรสองตัวนำ และโหลดทั้งหมดรวมอยู่ที่ปลายด้านไกล การสูญเสียในคอนเนกเตอร์และหม้อแปลงไม่รวมอยู่ ดังนั้นควรวางแผนความยาววงจรให้สั้นกว่าค่าในตารางอย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่มขนาดสายเมื่อรูปแบบการติดตั้งเอื้ออำนวย
โหลดที่ปลายวงจรเทียบกับโหลดที่กระจายไปตามแนววงจร
วงจรจริงแทบไม่เคยมีโหลดเดียวที่ปลายด้านไกล โคมไฟ 7 W จำนวนห้าดวงที่เว้นระยะทุก 6 ม ตามแนว 12 AWG ยาว 30 ม ต่างก็ทำให้เกิดแรงดันตก แต่แต่ละช่วงสายรับภาระเฉพาะโหลดที่อยู่ปลายน้ำของช่วงนั้น กระแสจึงลดลงเมื่อวงจรดำเนินไป
รวมห้าช่วง — 0.182 V, 0.146 V, 0.109 V, 0.073 V และ 0.036 V — ได้รวม 0.55 V หรือ 4.6 % ของ 12 V หากโหลด 35 W เดียวกันถูกดึงโดยโคมไฟดวงเดียวที่ปลายด้านไกล แรงดันตกจะเป็น 0.91 V หรือ 7.6 %: การกระจายโหลดลดแรงดันตกได้ประมาณ 40 % โดยไม่ต้องเปลี่ยนสาย
ที่ 24 V วงจรกระจายแบบเดียวกันมีแรงดันตกรวม 0.27 V หรือ 1.1 % และกรณีรวมโหลดที่แย่ที่สุด 0.46 V หรือ 1.9 % โครงสร้างวงจร ไม่ใช่แค่ขนาดสาย เป็นตัวกำหนดว่าโคมไฟดวงสุดท้ายจะสว่างเท่าดวงแรกหรือไม่
การเดินสายแบบแยกวงจรกลับมายังต้นทางช่วยลดการสะสมแรงดันตกปลายน้ำได้มาก แต่แลกมาด้วยสายที่มากขึ้นและจุดต่อที่ต้องซีลมากขึ้น การเดินสายแบบต่อเนื่องช่วยประหยัดสาย แต่ต้องใช้ขนาดสายที่ใหญ่ขึ้น แรงดันที่สูงขึ้น หรือทั้งสองอย่าง ชุดโคมไฟขนาดเล็ก โคมไฟเสาต่ำ ตามทางเดิน และ โคมไฟฝังดินส่องขึ้น ตามแนวอาคาร เป็นจุดที่ทางเลือกนี้เห็นผลเร็วที่สุด
การกำหนดขนาดหม้อแปลง: โหลดที่ต่ออยู่ ส่วนเผื่อ และแทปแรงดัน
รวมกำลังไฟที่ต่ออยู่ของทุกโคมบนหม้อแปลง แล้วเพิ่มส่วนเผื่อ: แนวปฏิบัติทั่วไปคือรักษาโหลดที่ต่ออยู่ให้ไม่เกิน 80 % ของพิกัด ซึ่งหมายถึงการกำหนดขนาดหม้อแปลงประมาณ 1.25 เท่าของโหลดรวม โคมไฟ LED สมัยใหม่ดึงกำลังไฟน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับโหลดฮาโลเจนที่กฎเหล่านั้นตั้งสมมติฐานไว้
หม้อแปลงแบบหลายแทปมีเอาต์พุตเช่น 12, 13, 14 และ 15 V วงจรที่ยาวที่สุดมักต่อกับแทปสูงสุด โคมดวงแรกจึงอยู่สูงกว่าค่าพิกัดเล็กน้อยและดวงสุดท้ายเข้าใกล้ค่าพิกัด บันทึกว่าแต่ละวงจรใช้แทปใดลงในแบบก่อสร้างจริง: การเข้าบริการในอีกหลายปีต่อมาไม่ควรต้องเดา
สองประเด็นในทางปฏิบัติ หม้อแปลงแบบแม่เหล็กบางรุ่นมีโหลดที่ต่ออยู่ขั้นต่ำซึ่งไม่ควรใช้งานต่ำกว่านั้น — ตรวจสอบเอกสารข้อมูลหม้อแปลงแทนการถามในฟอรัม และขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเป็นแรงดันไฟบ้าน: กล่องหุ้ม อุปกรณ์ป้องกัน และการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายต้องดำเนินการโดยช่างไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติ
การเลือกแรงดันระบบ: 12 V หรือ 24 V
สำหรับกำลังไฟเท่ากัน การเพิ่มแรงดันระบบเป็นสองเท่าจะลดกระแสลงครึ่งหนึ่งและลดแรงดันตกเหลือหนึ่งในสี่ เพราะแรงดันตกขึ้นอยู่กับกระแส วงจรที่พลาดเป้า 3 % ที่ 12 V มักอยู่ในเกณฑ์สบายที่ 24 V ดังนั้นวงจรยาวและโหลดหนักจึงควรใช้แรงดันที่สูงกว่า
12 V ยังคงเป็นทางเลือกตามธรรมชาติสำหรับวงจรสวนสั้น ๆ สำหรับชุดตกแต่งที่เสนอเฉพาะ 12 V และสำหรับการปรับปรุงระบบเดิมบนหม้อแปลงที่มีอยู่ ยืนยันแรงดันและช่วงอินพุตพิกัดของแต่ละซีรีส์เป็นลายลักษณ์อักษร และห้ามผสมโคมไฟ 12 V กับ 24 V บนหม้อแปลงเดียวกัน ในกรณีที่มีโคมไฟจมน้ำ — เช่น ซีรีส์โคมไฟใต้น้ำ — ให้วงจรสั้นเข้าไว้และใช้แหล่งจ่ายแบบแยกป้องกันพร้อมการป้องกันไฟรั่วลงดิน
การวัดแรงดันตกในระบบที่ใช้งานอยู่
วัดขณะมีโหลด ต่อโคมไฟทุกดวงในวงจร แล้วอ่านแรงดันที่ขั้วหม้อแปลงและที่โคมไฟที่ไกลที่สุด โดยใช้มิเตอร์แบบ true-RMS ผลต่างคือแรงดันตกที่ระบบมีจริง การอ่านค่าขณะถอดโคมไฟออกไม่พิสูจน์อะไร เพราะเมื่อไม่มีกระแสก็ไม่มีอะไรให้แรงดันตกคร่อมสาย
การหรี่แสงที่ปลายวงจร การกะพริบ หรือไดรเวอร์ที่ดับในคืนอากาศหนาว มักชี้ไปที่สาเหตุหนึ่งในห้า: สายเล็กกว่าที่การคำนวณกำหนด วงจรยาวกว่าที่วางแผนไว้ จุดต่อหลวมหรือผุกร่อน น้ำเข้าในกล่องต่อสาย หรือแทปแรงดันผิด การตรวจจุดต่อถูกกว่าการเปลี่ยนสาย ดังนั้นตรวจทุกจุดต่อก่อนสั่งสายที่ใหญ่ขึ้น
สังเกตด้วยว่าแหล่งจ่ายเป็น AC หรือ DC: ใช้มิเตอร์ที่รองรับทั้งสองแบบ และถือว่าด้านปฐมภูมิเป็นงานไฟบ้าน
สิ่งที่ควรเขียนลงในข้อกำหนด
แรงดันตกเป็นเรื่องง่ายที่จะควบคุมในขั้นออกแบบและยากที่จะโต้แย้งหลังส่งมอบ สี่บรรทัดในข้อกำหนดขจัดข้อโต้แย้งส่วนใหญ่ได้: เป้าแรงดันตก ขนาดสายและความยาววงจรสูงสุดของแต่ละวงจร พิกัดที่กำหนดสำหรับทุกจุดต่อที่ฝังดิน และค่าที่วัดได้ตอนส่งมอบที่โคมไฟไกลที่สุดของแต่ละวงจร
- เป้าการออกแบบ — ตัวอย่างเช่น “แรงดันตกที่โคมไฟไกลที่สุดต้องไม่เกิน 3 % ของแรงดันพิกัด จากความต้านทานตัวนำที่ 20 °C”
- ตารางสาย — ขนาดสาย ความยาววงจรสูงสุด และโหลดวงจรต่อหม้อแปลง ระบุทีละวงจร
- จุดต่อและกล่องหุ้ม — กล่องต่อสาย IP68 สำหรับจุดต่อที่ฝังดิน คอนเนกเตอร์อยู่เหนือระดับน้ำใต้ดิน
- บันทึกการส่งมอบ — แรงดันที่วัดที่หม้อแปลงและที่โคมไฟไกลที่สุดของทุกวงจร ขณะจ่ายไฟ บันทึกแยกตามวงจร
คำถามที่พบบ่อย
ควรใช้สายขนาดใดสำหรับไฟส่องสวนแรงดันต่ำ?
เริ่มจากการคำนวณไม่ใช่จากความเคยชิน: 12 AWG เป็นขนาดสายหลักที่ใช้กันทั่วไป และ 14–16 AWG มักเพียงพอสำหรับสายหยั่งโคมสั้น ๆ แต่คำตอบขึ้นอยู่กับโหลดและความยาว ที่ 12 V โหลด 60 W รวมที่ห่าง 30 ม ต้องใช้สายใหญ่กว่า 12 AWG
จะคำนวณแรงดันตกสำหรับไฟส่องสวนได้อย่างไร?
หารกำลังไฟที่ต่ออยู่ด้วยแรงดันระบบเพื่อหากระแสเป็นแอมแปร์ หาความต้านทานตัวนำเป็นโอห์มต่อเมตร แล้วใช้ Vd = 2 × L × I × R โดย L คือความยาววงจรทางเดียว เปรียบเทียบผลกับแรงดันพิกัด และกับช่วงอินพุตของโคมไฟ
12 AWG เพียงพอสำหรับไฟส่องสวนหรือไม่?
สำหรับวงจรสวนหลายแห่ง เพียงพอ; สำหรับวงจรยาวหรือโหลดหนัก ไม่เพียงพอ ที่เป้า 3 % บน 12 V สาย 12 AWG รองรับโหลดรวม 60 W ที่ห่างจากหม้อแปลงประมาณ 7 ม หรือโหลดรวม 20 W ที่ห่างประมาณ 21 ม บนระบบ 24 V สายเดียวกันรองรับ 41 ม ที่ 40 W
ไฟส่องสวนควรเป็น 12 V หรือ 24 V?
เลือก 24 V เมื่อวงจรยาวหรือโหลดที่ต่ออยู่สูง เพราะกระแสลดครึ่งและแรงดันตกลดเหลือหนึ่งในสี่ เลือก 12 V สำหรับวงจรตกแต่งสั้น ๆ ห้ามผสมสองแรงดันบนหม้อแปลงเดียวกัน
ต้องใช้หม้อแปลงขนาดใดสำหรับไฟส่องสวน?
รวมกำลังไฟของทุกโคมบนหม้อแปลงและเผื่อส่วนเพิ่ม: กฎทั่วไปคือรักษาโหลดที่ต่ออยู่ให้ไม่เกิน 80 % ของพิกัด ดังนั้นกำหนดขนาดหม้อแปลงอย่างน้อย 1.25 เท่าของโหลดรวม จากนั้นเลือกแทปแรงดันสำหรับวงจรที่ยาวที่สุดและบันทึกไว้
ทำไมไฟส่องสวนของฉันจึงสลัวที่ปลายวงจร?
แรงดันตกเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุด และยืนยันได้โดยการวัดขณะมีโหลดที่หม้อแปลงและที่โคมไฟไกลที่สุด ก่อนเปลี่ยนสาย ให้ตรวจจุดต่อว่ามีการผุกร่อนหรือน้ำหรือไม่ ยืนยันแทปแรงดัน และยืนยันว่าหม้อแปลงไม่รับโหลดเกิน
ขั้นตอนถัดไป: ส่งรายการโคมไฟและผังการติดตั้ง
ส่งซีรีส์และจำนวนโคมไฟ ระยะห่าง ความยาววงจรทางเดียวของแต่ละวงจร และตำแหน่งที่จะวางหม้อแปลงให้เรา ด้วยข้อมูลสี่อย่างนี้ เราสามารถตอบกลับด้วยแรงดันระบบที่แนะนำ ขนาดสาย และขนาดหม้อแปลงสำหรับแต่ละวงจร
ช่วงไฟส่องสวน LEDของเราครอบคลุมแปดซีรีส์ ตั้งแต่โคมส่องผนังและโคมไฟสปอตไลต์ ไปจนถึงโคมไฟเสาต่ำ โคมไฟฝังดินส่องขึ้น โคมไฟสนาม โคมไฟกระเบื้อง และโคมไฟจมน้ำ พร้อมเอกสารการรับรอง CE, RoHS และ ISO 9001 สำหรับการยื่นเสนอโครงการ