Как выбрать светодиодный кабель

Кабели для светодиодных лент

Светодиодные ленты уже стали неотъемлимой деталью интерьера. Они позволяют создавать мягкий распределённый свет, удобно регулируются по яркости, могут быть многоцветными (RGB или RGBW) и даже с изменяемой цветовой температурой (мультибелые ленты).

Расскажу об одном важном моменте, а именно про то, как считать сечение кабеля, необходимого для подключения светодиодной ленты, потому что, зачастую, всё, что знают строители про подключение лент, это «нужен кабель потолще». Можно просто взять потолще, а можно и посчитать, какой конкретно кабель нужен.

В начале важная мысль, которая, я надеюсь, всем известна: сечение кабеля выбирается по проходящему по нему току.

Не напряжение определяет кабель и не мощность, а ток. Который в амперах.

Немного вспомним силовую электрику. Можно легко найти таблицы, которые сообщают нам, какой предельный ток можно пускать по кабелям различного сечения:

• Кабель сечением 0.5 мм2 — 6 ампер
• Кабель сечением 0.75 мм2 — 10 ампер
• Кабель сечением 1 мм2 — 14 ампер
• Кабель сечением 1.5 мм2 — 15 ампер
• Кабель сечением 2 мм2 — 19 ампер
• Кабель сечением 2.5 мм2 — 21 ампер

Исходя из этого на силовые нагрузки напряжением 220 вольт на кабель сечением 1,5 мм2 ставится автомат 10А, а на кабель сечением 2,5 мм2 ставится автомат 16А. Запас учитывается потому что автомат при номинальном и бОльшем токе сработает не сразу, а чуть погодя. А нам хотелось бы, чтобы по кабелю не шёл максимально допустимый ток. К тому же, кабель, на котором написано 2.5, может в реальности быть не 2.5, а меньше.

Поскольку мы говорим о светодиодной ленте, то напряжение у нас не переменное, а постоянное (ленту с питанием 220 вольт не берём в расчёт), и очень важно понимать, что сечение кабеля мы выбираем не по максимальному току, который может выдержать кабель, а по падению напряжения в кабеле.

Падение напряжения в кабеле

У кабеля есть, как у любой резистивной нагрузки, сопротивление. То есть, когда ток проходит по нему, часть электроэнергии превращается в нагрев самого кабеля. Ток, в замкнутой цепи согласно законам физики, всегда постоянен, а напряжения уменьшается. То количество вольт, на которое уменьшается напряжение при прохождении нагрузки, называется падением напряжения.

Как можно посчитать падение напряжения в кабеле? Вспомнив физику.

У кабеля есть некое значение его удельного сопротивления. Это количество ом на миллиметр квадратный сечения кабеля на метр длины. Чем больше, длина, тем больше сопротивление. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление. Измеряется в Омах, можно понятнее представить как Ом*мм2/м, так оно чаще всего и обнаруживается в интернете. Мы возьмём за некое усреднённое значение сопротивление силового кабеля 0,018 Ом*мм2/м. Для более точных расчётов можно подставить сопротивление конкретного кабеля.

Полное сопротивление кабеля равно удельное сопротивление * длина / сечение *2

Умножаем на два потому, что относительно источника напряжения надо считать длину жилы до нагрузки и обратно. Либо можно брать длину кабеля сразу с учётом этого.

U = I * R, поэтому падение напряжения равно сопротивлению кабеля * ток.

Напряжение, которое приходит на нагрузку, равно напряжению питания источника минус падение напряжения.

Это важный момент! Падение напряжения зависит от тока. Иногда спрашивают: какое может быть расстояние до датчика движения? Оно может быть очень большое, потому что ток потребления датчика движения очень маленький. Для Colt Quad PI это 12 миллиампер. То есть, если используем кабель сечением 0,22мм, то для падения напряжения на 1 вольт нужен кабель длиной 500 метров.

Второй вывод выходит из первого: падение тем меньше, чем больше напряжение. Почему для передачи электроэнергии на большие расстояния используются высоковольтные линии? Потому что если передавать 220/380 вольт, то напряжение быстро упадёт. Надо использовать очень толстый кабель, но дешевле ставить трансформаторные подстанции.

Допустимое падение напряжения светодиодной ленты

Я провёл эксперимент: подключил 24-вольтовую ленту к источнику напряжения и стал понижать напряжение. Фотографиями не передать изменение яркости свечения, надо вживую смотреть и сравнивать. Вывод такой: при 22 вольтах лента горит тусклее, но только немного тусклее. Скажем так, допустимо. При 21 вольте лента горит ещё тусклее. При 20 вольтах ещё немного тусклее.

Можем считать так: уменьшение напряжения питания ленты на 10% чуть (до 21,6 вольта) снижает яркость свечения, но ещё допустимо. Больше — нежелательно. Лучше принимать за допустимое падение напряжения 6-8%.

Далее считаем по формулам, представленным выше.

Лента бывает разной мощности и разного напряжения. Полагаю, не надо пояснять, что нам всегда выгоднее использовать ленту бОльшего напряжения. Больше напряжения — меньше ток. Меньше ток — меньше нежелательное падение напряжения. Сама распространённая лента имеет напряжение 24 вольта. 12 вольт или ниже не смотрим, кроме случаев совсем короткого кабеля до ленты и наличия свободного 12-вольтового блока питания.

Представим, что у нас лента имеет мощность 9,6 ватта на метр (самый частый вариант), длина 10 метров. Напряжение 24 вольта. Расстояние до ленты от блока питания 20 метров. Какого сечения брать кабель?

Сначала считаем ток. Это 4 ампера (мощность на метр * длина / напряжение). Я сделал табличку в Excel, в которую забил все формулы для простого расчёта падения напряжения в процентах.

Вот эта табличка для всех желающих: home-matic.ru/voltagedrop.xlsx

У меня получилось, что при сечении 1,5 мм2 падение напряжения составит 1,92 вольта или 8%. При длине кабеля 25 метров — 10%. При сечении кабеля 0,75 длина может быть не больше 10 метров. Это максимальные значения, если вы хотите, чтобы лента горела не «немного тусклее обычного», а достаточно ярко, то надо увеличивать сечение. С учётом того, что кабели зачастую продаются меньшего сечения, чем заявлено, стоит взять сечение на шаг больше.

Другой способ — повышать напряжение источника питания. На некоторых блоках питания есть регулировочный винтик (обычно с маркировкой ADJ, «подстройка»), который позволяет повысить напряжение до 27 вольт. При кручении винтика желательно измерять напряжение на ленте, чтобы оно стало ровно 24 вольта, не больше. Не стоит увлекаться этим способом, чрезмерный нагрев кабеля нежелателен.

Ещё существует лента на 36 вольт и 48 вольт. Она не очень распространена, но её использование поможет уменьшить падение напряжения в абсолютном значении и в процентах относительно номинала.

Кабель можно использовать 2-жильный, но если лента будет в алюминиевом профиле или на подложке, то нужна ещё жила заземления.

Размещение блоков питания

Этот вопрос всегда является камнем преткновения между дизайнером и электриком. Электрик спрашивает дизайнера, куда класть блоки питания, а дизайнер говорит, что это не его дизайнерское дело блоки питания класть: вы электрик, вы и кладите. Не будешь же ему про падение напряжения объяснять. На самом деле, я считаю, что хороший дизайнер не должен устраняться от технических моментов, а должен в них вникать и расти над своими не вникающими коллегами, как и электрик, вникающий в вопросы дизайна. Но это тема отдельных размышлений.

Идеально, конечно, размещение блока питания где-то у начала ленты. Часто блок можно положить за бортик двухуровневого потолка, выпускаются очень тонкие модели. Важно заранее подвести питающий кабель не в одну точку потолка, а в несколько, чтобы мощности блока питания хватало на питание подключенной к нему ленты. Кабель от щита до блока питания имеет сечение 1.5, так как напряжение в нём 230 вольт и ток, соответственно, небольшой.

Важно, чтобы блок был обслуживаемым и проветриваемым. Можно предположить, что 5% мощности подключенной ленты пойдут на нагрев блока питания. Для 200Вт это 10 Вт тепла. Нужно также быть готовым к тому, что контакты блока могут оплавиться, что в блоке может взорваться конденсатор, что блок может начать сильно греться. Что он может не пережить короткое замыкание в ленте. В хорошем блоке такого не случится, но надо быть готовым и не класть блок в пожароопасное место (не заклеивать бумагой, чтобы скрыть его в нише потолка).

Можно разместить где-то в мебели один блок питания, от него несколько выводов на ленты. Вот размещение блока питания в шкафу, от него три кабеля сечением 1,5 каждый на свой кусок ленты.

Всегда блок питания ленты должен быть обслуживаемым. Он может, как любая техника, сгореть.

У меня были пара объектов, на которых блоки питания ленты по решению заказчика были замурованы в стенах. Взяли самые дорогие (Meanwell) блоки питания с защитой IP67, мощность выбрана с запасом, трижды проверили, что они работают, и зашили потолком. Уже по меньшей мере три года работают. В общем, вероятность неисправности достаточно низкая, но если что-то случится, придётся расшивать потолок.

Вот фото размещения блоков питания в щите. Блоки питания Chinfa 24 вольта. У каждого есть подстроечный резистор, может давать до 29 вольт.

Рядом с каждым блоком реле для его включения и автомат. Здесь один блок — одна лента.

Выводы

1. Надо заранее думать, где будут размещены блоки питания лент и посчитать их мощность и ток.
2. Если блоки питания в щите, то надо не лениться и по формулам посчитать падение напряжения в кабеле и предусмотреть кабель соответствующего сечения. Можно разделить ленту на несколько участков и протянуть от блока несколько кабелей, по каждому пойдёт меньший ток.
3. Если блоки питания не в щите, то надо предусмотреть место для них. Место должно быть обслуживаемое, проветриваемое, не пожароопасное.
4. Блоки питания выбираем хорошие. Чтобы держал короткое замыкание. Лучший вариант в металлическом кожухе IP67, но это дороже всего. Можно брать блоки на DIN рейку, они обычно качественные. Хорошо если с подстройкой выходного напряжения.
5. Время от времени надо не забывать подкручивать все контакты блоков питания. Собственно, это надо делать на всех элементах щита, а то из-за плохого контакта может начать греться клемма.

227,704 просмотров всего, 82 просмотров сегодня

Источник

Средства коммуникации в светодиодных экранах: интерфейсные и силовые кабели

Принципиальное отличие силового кабеля от интерфейсного в том, что силовой — это кабель питания; интерфейсный служит для передачи информации от управляющего компьютера к контроллеру.

Интерфейсный кабель

Для управления светодиодными экранами имеет смысл выбирать современные компьютеры с достаточным быстродействием (минимум i3, лучше i5 процессор с тактовой частотой не ниже 3,8 ГГц), запасом памяти (минимум 2 Гб, 2 Гб видеопамяти) и интегрированной сетевой картой (картой видеосигнала), которая имеет пропускную способность 1000 Мб/с.

Модернизация старого компьютера возможна за счет покупки карты видеосигнала и наращивания памяти, однако невысокая производительность может тормозить работу всей системы. Наличие сетевой карты обязательно для управления LED дисплеем.

Фактически, интерфейсный кабель передает сигнал от передающей к принимающей карте, установленной в контроллере, где цифровой сигнал преобразуется в команды для светодиодов. Затем, такими же кабелями соединяют модули экрана последовательно: 1-й и 2-й, 2-й и 3-й и т.д.

Основные виды интерфейсных кабелей

LAN кабель

Интерфейсный кабель UTP (для светодиодных экранов обычно используют разновидность UPT кабеля — Cab Cat. 5), который относится к группе LAN-кабелей, состоит из 4-х витых пар.

Каждая пара — это 2 медных провода (каждый в изоляции) свитых для повышения прочности и уменьшения помех. Каждая пара помещена в изоляционный кожух. 4 таких кожуха с парами попарно перевитых и заизолированных проводов, покрыты общей изоляцией.

UTP кабеля обычно не экранируют. Свойства перевитых проводов устранять помехи, как правило, достаточно, однако для защиты передаваемой информации применяют экранированные кабели. Кабель оснащается разъемом RJ45.

Пропускная способность интерфейсных кабелей Cab Cat. 5 достигает 1000 Мбит/с (до 125 МГц), что соответствует пропускной способности карты видеосигнала.

Он не может увеличить быстродействие системы. Cab Cat. 4 и младше используются для передачи сигналов радиосвязи и телефонии ввиду низкой пропускной способности. Для светодиодных экранов они непригодны.

Если пропускная способность карты видеосигнала будет выше 1000 Мбит/с (125 МГц), необходимо брать кабель с более высокой пропускной способностью (Cat. 6 или Cat. 7), дабы не повредить дорогостоящее оборудование.

Оптоволоконный кабель

Когда расстояние между источником изображения и светодиодным дисплеем более 100 м для качественной передачи сигнала используют оптоволоконный кабель.

Оптоволоконный кабель состоит из:

• стеклопластикового или металлического несущего торса с полиэтиленовым покрытием;
• двухслойных пластиковых (маркировка POF) или стеклянных (маркировка GOF) волокон (в ряде случаев покрытых цветным защитным лаком, он же служит для маркировки);
• пластмассовых трубок (1 и более в кабеле) со световодами (4-12 световодов в трубке); иногда трубки дополнительно заполняют гидрофобным гелем;
• пленки, пропитанной гидрофобным гелем, которая оплетает трубки; пленка дополнительно стягивается нитками;
• гибкой, толстой полиэтиленовой оболочки.

В оптоволоконных кабелях дополнительно может присутствовать внутренний полиэтиленовый слой, выполняющий роль дополнительной гидроизоляции, защитный слой (т.н. «броня») из гвоздевого железа, стали, кевларовых нитей, стеклопластика, дополнительный внутренний слой полиэтилена с гидрофобным гелем (усиленная гидрозащита).

Оптоволоконные кабели различаются по месту прокладки на наружные и внутренние. Наружные обладают большей степенью гидрозащиты и, в зависимости от условий окружающей среды, могут оснащаться защитой от удара молниями, контакта с окружающей средой и усиленной защитой от механических повреждений (броней, кабельной канализацией и пр.).

Силовой кабель

Силовой кабель служит для снабжения светодиодного экрана электроэнергией. Это трехжильный медный или алюминиевый кабель (для питания светодиодных экранов обычно берут медные), каждый провод которого заизолирован сам по себе, затем все три заизолированных провода помещены в общую оболочку.

Кабель обязательно имеет желтую жилу — заземляющий провод, синюю — нейтраль (нуль), и жилу фазы (цвета провода фазы в зависимости от страны-производителя могут быть красными, черными, коричневыми, белыми).

Если есть сомнения, является ли жила фазой, необходимо проверить индикатором фаз, которым может быть оснащена специальная отвертка. При соприкосновении жала отвертки с фазой, на ее рукоятке зажигается индикатор. Но по технике безопасности, все электротехнические работы должны проводиться специалистами-электриками с соответствующими категориями допуска.

В зависимости от условий использования, силовые кабели могут дополнительно экранировать, оснащать усиленной изоляцией (поясной), бронировать (усиливать механическую защиту), помещать так называемые «подушки» между броней и изоляцией, использовать наполнитель, огнеупорные оболочки.

Усиленной гидроизоляционной защитой и защитой от механических повреждений и погодных условий оснащают кабели уличных светодиодных экранов.

При сборке больших светодиодных экранов модули объединяют в блоки. Каждый блок имеет свой кабель питания. Это делается для пожарной безопасности (при коротком замыкании можно быстро отсечь нужный сектор) и удобства обслуживания/ремонта экрана.

Выбор кабелей

Они должны полностью отвечать месту установки экрана (наружный/интерьерный).

Как и любой материал, металл кабелей, его изоляция и «броня» имеют определенные условия эксплуатации. Например, изоляция силового кабеля из сшитого полиэтилена обладает высокой механической прочностью, и эксплуатационным режимом окружающей среды от −50 С до + 50 С. Такие кабели прекрасно выдерживают высокие и низкие напряжения, продолжительный нагрев жил до +90 С, мгновенный нагрев проводов до +250 С (короткое замыкание).

Если по каким-то причинам приходится выбирать кабели самостоятельно, стоит обратить внимание на их характеристики. Для UTP и оптоволоконных кабелей это пропускная способность, которая должна соответствовать пропускной способности карты, и условиям эксплуатации (уличные, интерьерные).

Для силовых кабелей учитывают их назначение, максимальную температуру длительного нагрева, максимальную температуру мгновенного нагрева, условия эксплуатации, металл (алюминий или медь), материал изоляции.

Алюминий дешевле, но хуже по эксплуатационным характеристикам. Кабели из алюминия маркируются буквой А. Наращивать их можно только алюминиевыми кабелями ввиду высокой химической активности данного металла. Медные кабели буквенной маркировки металла не имеет.

Изоляция кабеля должна быть целой, без следов повреждений. Заломов и перегибов быть не должно. Сгибание — разгибание медного провода приводит к резкому снижению прочностных характеристик и скорому разрушению. Для алюминиевого провода перегибы не менее опасны.

Кабели выбирают в соответствии с требованиями, указанными в паспорте LED дисплея.

Для чего нужны фермы для светодиодных экранов? Узнайте об этом здесь.

Гибкие LED-экраны бывают нескольких видов. Подробно о каждом из них читайте в нашей статье.

Зависимость сечения силового кабеля от мощности светодиодного экрана

Сечение силового кабеля для светодиодного экрана прямо пропорционально его мощности. Чем она больше, тем толще должен быть кабель, иначе провод, в лучшем случае, расплавиться, в худшем — произойдет возгорание. 1 квадратный миллиметр медного провода длительно способен пропускать не более 10 А тока.

Например, если есть экран площадью 10 кв. мм, с максимальной потребляемой мощностью 1172 Вт/ кв. м, который работает от напряжения питания в 220 В, получим 1172*10/220*10=5,33 мм. Вкладываем 15% запаса по сечению (+ 0,9 мм ), получаем округленно 6, 23 мм. Далее по таблице выбираем кабель подходящего сечения.

Данные для силового кабеля отображены в следующих таблицах:

Медный кабель

Сечение кабеля, кв. мм	Медный кабель, проложенный открытым способом			Медный кабель, проложенный в трубе
	Ток	Мощность, кВт		Ток, А	Мощность, кВт
	А	U 220 В	U 380 В	А	U 220 В	U 380 В
0,5	11	2,4	—	—	—	—
0,75	15	3,3	—	—	—	—
1	17	3,7	6,4	14	14	5,3
1,5	23	5	8,7	15	15	5,7
2	26	5,7	9,8	19	19	7,2
2,5	30	6,6	11	21	21	7,9
4	41	9	15	27	27	10
6	50	11	19	34	34	12
10	80	17	30	50	50	19
16	100	22	38	80	80	30
25	140	30	53	100	100	38
35	170	37	64	135	135	51

Алюминиевый кабель

Сечение кабеля, кв. мм	Алюминиевый кабель, проложенный открытым способом			Алюминиевый, проложенный в трубе
	Ток	Мощность, кВт		Ток, А	Мощность, кВт
	А	U 220 В	U 380 В	А	U 220 В	U 380 В
2	21	4,6	7,9	14	3	5,3
2,5	24	5,2	9,1	16	35	6
4	32	7	12	21	4,6	7,9
6	39	8,2	14	26	5,7	9,8
10	60	13	22	38	8,3	14
16	75	16	28	55	12	20
25	105	23	39	65	14	24
35	130	28	49	75	16	28

В жилых, офисных и промышленных зданиях алюминиевые кабели не прокладывают. Их использование возможно лишь для автономно стоящих уличных светодиодных экранов после одобрения специалистом.

Для определения сечения кабеля берут именно максимальное значение, которое может в разы превышать усредненную (рабочую) потребляемую мощность. Напряжение (U) также указывается в сопроводительной документации.

One thought on “ Средства коммуникации в светодиодных экранах: интерфейсные и силовые кабели ”

Интересно было почитать. Я заказывала светодиодный экран для своего бизнеса, но делала это как говорится «под ключ» туда входили и кабели, и монтаж и настройка. Сейчас сама изучаю тему светодиодов, думаю обзавестись еще парочкой, но честно говоря думаю что многое могла бы сделать и сама, а значит неплохо сэкономить. Ну и не плохо всё-таки разбираться в современных технологиях, так что спасибо за такие подробные и интересные статьи, читаю с удовольствием.

Источник