Transformador para lámparas halógenas: para qué sirve, principio de funcionamiento y reglas de conexión

Las lámparas halógenas pueden considerarse una versión mejorada de las conocidas lámparas incandescentes. Funcionan igual, pero debido a algunas características de las halógenas, son más económicas, duraderas y brindan una luz agradable a la vista y, a la vez, brillante.

Los fabricantes ofrecen dos variantes de dispositivos de iluminación halógenos: de alto y bajo voltaje. Para que los segundos funcionen correctamente, se requiere un transformador para lámparas halógenas. Le contaremos cómo seleccionar y conectar correctamente dicho dispositivo.

¿Por qué una lámpara halógena necesita un transformador?

Las lámparas halógenas compiten con éxito con los LED. A pesar de las mejores características operativas de estos últimos, a menudo ganan las halógenas, lo que se explica por su menor costo y, por lo tanto, accesibilidad, así como por algunas características del haz de luz de los LED, que puede cansar la vista.

La principal ventaja de los LED es su funcionamiento sin calentamiento, lo que permite su uso generalizado. La misma ventaja la tienen las halógenas, pero solo las lámparas de bajo voltaje. Se pueden instalar en áreas sensibles a altas temperaturas. Por ejemplo, en luminarias empotradas en el techo.

Pero hay que entender que las lámparas halógenas de bajo voltaje solo pueden funcionar con transformadores. Estos son necesarios para convertir el voltaje de la red a un valor aceptable para la lámpara. Normalmente son 12 V.

Además, el transformador protege la fuente de luz contra sobretensiones, sobrecalentamiento y cortocircuitos, y también puede proporcionar la posibilidad de encendido suave de la iluminación. Hay que reconocer que, en promedio, las lámparas con transformadores duran mucho más. Aunque mucho depende de su calidad.

Las lámparas halógenas de tipo bajo voltaje no pueden funcionar con el voltaje de red de 220 V, por lo que deben conectarse solo a través de un transformador reductor

¿Qué tipos de transformadores existen?

Se llaman transformadores a los dispositivos de tipo electromagnético o electrónico. Se diferencian algo en el principio de funcionamiento y algunas otras características.

Las variantes electromagnéticas modifican los parámetros del voltaje de red estándar a características adecuadas para el funcionamiento de halógenas de bajo voltaje; los dispositivos electrónicos, además de la función mencionada, realizan también la conversión de corriente.

Dispositivo electromagnético toroidal

El transformador toroidal más simple está compuesto por dos devanados y un núcleo. A este último también se le llama circuito magnético. Está fabricado de material ferromagnético, generalmente acero. Los devanados se colocan sobre el núcleo.

El devanado primario está conectado a la fuente de energía, el secundario, respectivamente, al consumidor. No existe conexión eléctrica entre el devanado secundario y el primario.

A pesar de su bajo costo y fiabilidad en funcionamiento, el transformador electromagnético toroidal rara vez se utiliza hoy en día para conectar lámparas halógenas

Así, la potencia entre ellos se transmite solo por vía electromagnética. Para aumentar el acoplamiento inductivo entre los devanados se utiliza un circuito magnético. Al aplicar corriente alterna al terminal conectado al primer devanado, se genera un flujo magnético de tipo variable dentro del núcleo.

Este último se acopla con ambos devanados e induce en ellos una fuerza electromotriz o FEM. Bajo su efecto, en el devanado secundario se crea una corriente alterna con un voltaje diferente al que había en el primario.

Dependiendo del número de vueltas, se determina el tipo de transformador, que puede ser elevador o reductor, y la relación de transformación. Para las lámparas halógenas siempre se utilizan solo dispositivos reductores.

Se consideran ventajas de los dispositivos de devanado:

• Alta fiabilidad en el funcionamiento.
• Facilidad de conexión.
• Bajo costo.

Sin embargo, los transformadores toroidales se pueden encontrar en los circuitos modernos con lámparas halógenas muy raramente. Esto se debe a que, debido a características constructivas, estos dispositivos tienen dimensiones y peso bastante considerables. Por lo tanto, es difícil ocultarlos al instalar iluminación de muebles o de techo, por ejemplo.

Quizás el principal inconveniente de los transformadores electromagnéticos toroidales – la masividad y las dimensiones considerables. Es extremadamente difícil ocultarlos si se requiere una instalación oculta

También se pueden contar entre las desventajas de los dispositivos de este tipo el calentamiento durante el funcionamiento y la sensibilidad a posibles fluctuaciones de voltaje en la red, lo que afecta negativamente la vida útil de las halógenas.

Además, los transformadores de devanado pueden zumbar durante el funcionamiento, lo que no siempre es aceptable. Por lo tanto, estos dispositivos se utilizan mayormente en locales no residenciales o en edificios industriales.

Dispositivo de impulsos o electrónico

El transformador consta de un núcleo magnético o entrehierro y dos devanados. Dependiendo de la forma del núcleo y la disposición de los devanados, se distinguen cuatro tipos de estos dispositivos: de núcleo, toroidal, blindado y blindado de núcleo.

El número de vueltas de los devanados secundario y primario también puede ser diferente. Variando su relación, se obtienen dispositivos reductores y elevadores.

En la construcción del transformador de impulsos no solo hay devanados con núcleo, sino también componentes electrónicos. Gracias a esto, se pueden integrar sistemas de protección contra sobrecalentamiento, encendido suave y otros.

El principio de funcionamiento del transformador de tipo impulsivo es algo diferente. Se aplican impulsos unipolares cortos al devanado primario, por lo que el núcleo se encuentra constantemente en estado de magnetización.

Los impulsos en el devanado primario se caracterizan como señales breves de forma rectangular. Generan inductancia con las mismas variaciones características.

A su vez, estos crean impulsos en la bobina secundaria.

Esta característica otorga a los transformadores electrónicos una serie de ventajas:

• Peso reducido y compacidad.
• Alto nivel de eficiencia.
• Posibilidad de integrar protección adicional.
• Amplio rango de tensión de trabajo.
• Ausencia de calentamiento y ruido durante el funcionamiento.
• Posibilidad de ajustar la tensión de salida.

Entre las desventajas, cabe destacar la carga mínima regulada y el precio bastante alto. Esto último se debe a ciertas dificultades en el proceso de fabricación de estos dispositivos.

Reglas para elegir el equipo reductor

Al seleccionar un transformador para fuentes de luz halógenas, es necesario tener en cuenta muchos factores. Conviene comenzar por dos características fundamentales: la tensión de salida del dispositivo y su potencia nominal.

La primera debe corresponder estrictamente al valor de la tensión de trabajo de las lámparas conectadas al dispositivo. La segunda determina la potencia total de las fuentes de luz con las que trabajará el transformador.

En la carcasa del transformador siempre hay un marcado que, al estudiarlo, se puede obtener información completa sobre el dispositivo.

Para determinar con precisión la potencia nominal necesaria, es recomendable realizar un cálculo sencillo. Para ello, se deben sumar las potencias de todas las fuentes de luz que se conectarán al dispositivo reductor. A la cifra obtenida se le debe agregar un 20% de "margen", necesario para el correcto funcionamiento del dispositivo.

Vamos a ilustrar con un ejemplo concreto. Para la iluminación de la sala de estar se planea instalar tres grupos de lámparas halógenas: siete unidades en cada grupo. Son dispositivos puntuales de 12 V y 30 W de potencia. Se necesitarán tres transformadores para cada grupo. Seleccionemos el adecuado. Comencemos calculando la potencia nominal.

Vamos a calcular y obtenemos que la potencia total del grupo es de 210 W. Teniendo en cuenta el margen requerido, obtenemos 241 W. Por lo tanto, para cada grupo se necesitará un transformador con una tensión de salida de 12 V y una potencia nominal de 240 W.

Bajo estas características se adaptan tanto dispositivos electromagnéticos como de impulsos. Al elegir el último, se debe prestar especial atención a la potencia nominal. Esta debe presentarse en forma de dos cifras. La primera indica la potencia mínima de funcionamiento.

Es necesario saber que la potencia total de las lámparas debe ser mayor que este valor, de lo contrario el dispositivo no funcionará. Y una pequeña observación de los especialistas en cuanto a la selección de potencia. Advierten que la potencia del transformador indicada en la documentación técnica es la máxima.

Es decir, en condiciones normales entregará entre un 25-30% menos. Por lo tanto, el llamado «margen» de potencia es necesario. Porque si se obliga al dispositivo a trabajar al límite de sus capacidades, no durará mucho.

Para una larga vida útil de las luminarias halógenas, es muy importante seleccionar correctamente la potencia del transformador reductor. Además, debe tener cierto “margen” para que el dispositivo no funcione al límite de sus capacidades.

Otro detalle importante se refiere al tamaño del transformador seleccionado y su lugar de instalación. Cuanto más potente sea el dispositivo, más voluminoso será. Esto es especialmente relevante para los agregados electromagnéticos. Es recomendable encontrar de inmediato un lugar adecuado para su instalación.

Si hay varias luminarias, los usuarios suelen preferir dividirlas en grupos e instalar un transformador separado para cada uno. Esto se explica de manera muy simple.

En primer lugar, si el dispositivo reductor falla, los demás grupos de iluminación seguirán funcionando normalmente. En segundo lugar, cada transformador instalado en estos grupos tendrá menor potencia que el transformador general que sería necesario instalar para todas las lámparas. Por consiguiente, su costo será notablemente menor.

Dos opciones de conexión del transformador

Antes de conectar el dispositivo reductor, se debe realizar un esquema de la ubicación de las luminarias si hay más de dos. Además, es necesario elegir el lugar de montaje del transformador.

Esto último se hace teniendo en cuenta las siguientes reglas:

• Se debe garantizar el libre acceso al dispositivo, lo cual es necesario para su mantenimiento o reemplazo.
• Si el transformador se encuentra dentro de un espacio cerrado, el volumen de este último no puede ser inferior a 10 litros. Esto es necesario para la disipación del calor generado durante el funcionamiento del dispositivo.
• La distancia desde el dispositivo hasta la lámpara halógena más cercana no debe ser inferior a 250 mm. Esto se hace para evitar un calentamiento adicional no deseado de la fuente de luz.

Solo después de que se haya determinado la ubicación del transformador y de las lámparas, se puede proceder a la instalación y conexión.

Es importante elegir correctamente el lugar para instalar el transformador reductor. Si se va a montar en un espacio cerrado, el volumen de este debe ser suficiente para disipar el calor generado durante el funcionamiento del aparato.

En este caso, hay dos opciones principales, y la última puede modificarse y utilizarse para conectar no solo dos grupos de luminarias, sino también tres o más.

Circuito de luminarias con un transformador

Esta opción se considera óptima para cuatro, máximo cinco fuentes de luz. Si hay más lámparas, lo mejor es dividirlas en grupos. Las lámparas halógenas se conectan solo en paralelo. Esto debe tenerse en cuenta al elaborar el esquema. Otro detalle importante.

Es necesario colocar las lámparas de modo que la distancia desde cada una hasta el transformador sea aproximadamente la misma. Esto es necesario para el correcto funcionamiento de los dispositivos.

Si el cableado tiene diferentes longitudes, las lámparas brillarán de manera desigual. La que tenga el cable más corto brillará más intensamente. El dispositivo con un cable largo brillará débilmente.

Además, en este último caso, durante el funcionamiento también es posible que se caliente el cable, lo cual es extremadamente indeseable. Los especialistas recomiendan diseñar el esquema de modo que la longitud de cada uno de los cables que van a las lámparas no supere los 200 mm. Además, la sección del cable debe ser de al menos 1,5 mm².

De esta manera se conecta una pequeña cantidad de lámparas. Lo óptimo es conectar no más de cinco, de lo contrario será necesario instalar un transformador de gran potencia.

En el cuerpo del transformador se encuentran los bornes de salida y entrada. Los primarios están marcados como N y L o Input. Esta es la entrada, ubicada en el lado de 220 V. Hay que recordar que aquí la conexión se realiza a través de un interruptor de una tecla.

A continuación, los cables neutro y de fase que salen de la caja de distribución, de color azul y naranja o marrón, se conectan a los bornes correspondientes del transformador. A los bornes secundarios Output o salida del dispositivo reductor se conectan las lámparas halógenas.

Para ello se utilizan únicamente cables de cobre con la misma sección. Nota importante: si por alguna razón los bornes del transformador son insuficientes, se deben instalar bornes de conexión adicionales. Se pueden adquirir en cualquier tienda especializada.

Dos grupos de lámparas con dos transformadores

Esta conexión es óptima si hay más de cinco luminarias. Los grupos pueden estar formados por el mismo número de lámparas o por uno diferente. Esto no es importante. Lo principal es que para cada uno se haya elegido correctamente un transformador. Como en la opción descrita anteriormente, se debe comenzar por elaborar un esquema.

Al elegir la ubicación de las lámparas, se aplican reglas similares. Es decir, la longitud de todos los cables que van desde el transformador hasta ellas debe ser aproximadamente la misma.

Así se conectan dos grupos de luminarias halógenas. Para cada uno se utiliza su propio transformador, pero el interruptor es común para ambos.

Esto puede ser bastante complicado. Entonces será necesario realizar algunos ajustes. Hay que saber que para los cables de cobre con una sección de 1,5 mm², que son los recomendados en este caso, la longitud óptima varía entre 150 y 300 cm. A esa distancia, la energía se transmitirá con pérdidas mínimas y sin generar interferencias.

En ocasiones, esa longitud no es suficiente. En ese caso, será necesario elegir un cable de mayor sección. Para distancias de 300 a 400 cm se selecciona un cable de hasta 2,5 mm² de sección. Si se prevé una longitud aún mayor, lo cual no es recomendable, se debe realizar un cálculo especial y determinar la sección adecuada mediante una tabla específica.

La conexión de cada uno de los transformadores y de los grupos de lámparas a él se realiza de manera similar al método descrito anteriormente. Es decir, el conductor neutro de la caja de distribución se conecta a los bornes neutros de los transformadores.

El conductor de fase del interruptor se conecta a los cables de fase de los dispositivos reductores. Teóricamente, de esta manera se pueden conectar más de dos grupos de luminarias, pero para cada uno se instala su propio transformador.

Nota importante. Para cada uno de los dispositivos reductores se tiende un cable independiente, y se conectan exclusivamente dentro de la caja de distribución. Algunos «manitas» prefieren conectar los cables en algún lugar del techo, sin utilizar la caja de distribución.

Esto es un error grave que contradice el Reglamento de Instalaciones Eléctricas (PUE), donde se establece que cada tramo de conexión de cables debe tener un acceso libre para inspección, mantenimiento y posible reparación. Por lo tanto, la única opción correcta es la conexión en la caja de distribución.

En el proceso de creación de una iluminación halógena con un gran número de lámparas, es importante calcular correctamente la cantidad de grupos de iluminación y la ubicación de los transformadores para cada uno de ellos.

Los especialistas subrayan que si se prevé la conexión de un grupo compuesto por un gran número de lámparas, es posible la opción de colocar una caja de distribución entre las luminarias y la salida del transformador. Esto es especialmente relevante cuando faltan bornes en el dispositivo reductor o cuando existen limitaciones en su ubicación.

Al elegir esta opción hay que saber que, con la misma potencia, un circuito de baja tensión conduce una corriente mayor que uno de alta tensión. En consecuencia, se requiere un cálculo preciso para determinar la sección del cable. Este cálculo se realiza hallando la intensidad total de la corriente.

Ilustremos con un ejemplo. Siete fuentes de luz de 12 V con una potencia de 35 W deben conectarse a través de un transformador. Las lámparas se instalan en paralelo a través de una caja de distribución. Es necesario conocer la sección del cable que se colocará entre el distribuidor y la salida del bloque.

Para ello, primero multiplicamos el número de lámparas por su potencia. Luego dividimos el valor obtenido entre la tensión de trabajo. Obtenemos aproximadamente 29 A. Esta es la intensidad de corriente que circulará por el cableado de baja tensión.

Utilizando la tabla de dependencia de la sección del cableado respecto a la tensión de trabajo presentada en el PUE, determinamos el tamaño adecuado del cable. En nuestro caso, será como mínimo de 4 mm². Como se puede observar, la carga es bastante grande. Quizás tenga sentido dividir este grupo de lámparas en dos más.

Si al conectar dos grupos de lámparas halógenas se instala un interruptor de dos teclas, se puede obtener la posibilidad de controlar cada uno de ellos por separado.

Al montar dos grupos de lámparas halógenas a través de un transformador, se pueden utilizar dos tipos de interruptores. Si se instala un modelo de una tecla, ambos grupos podrán encenderse/apagarse solo al mismo tiempo. Si se requiere un control independiente de los grupos de luminarias, se puede instalar un interruptor de dos teclas.

Recomendaciones de especialistas prácticos

Los electricistas en ejercicio a menudo se enfrentan a la necesidad de montar lámparas halógenas de baja tensión cuando el cableado ya está instalado y en funcionamiento. En tal caso, no siempre es posible realizar la conexión en paralelo de las lámparas al transformador sin una modificación radical del cableado.

Para minimizar los costos, los especialistas recomiendan en este caso conectar cada luminaria con su propio transformador. Por lo general, serán dispositivos de pequeña potencia y dimensiones.

Si esto parece un derroche, se pueden instalar en las luminarias lámparas halógenas de alta tensión de 220 V en lugar de las de baja tensión. Pero en ese caso habrá que equiparlas con un dispositivo de arranque suave. O como alternativa, si la estructura de la luminaria lo permite, se pueden reemplazar las lámparas halógenas por LED de clase económica.

Con las pautas de selección de halógenas para el diseño del sistema de iluminación, familiariza un artículo que analiza a fondo todos los aspectos de la cuestión.

La posibilidad de regular la intensidad de la iluminación atrae a muchos. La mayoría de los transformadores electrónicos cuentan con la capacidad de reducir la tensión de entrada, lo que permite regular el brillo de la iluminación halógena.

Muy a menudo se planifica la regulación de la intensidad de la iluminación, para lo cual se añade un dimmer al circuito general. Hay que saber que la mayoría de los transformadores de impulsos no están diseñados para funcionar junto con un dimmer.

Ya que este último afecta negativamente al funcionamiento del convertidor electrónico, esto finalmente reduce notablemente la vida útil de las lámparas halógenas conectadas.

Por esta razón, la opción óptima para trabajar junto con un dimmer es un transformador electromagnético toroidal. Y una observación más.

Los electricistas recomiendan encarecidamente no olvidar el mantenimiento de los dispositivos reductores ya instalados. Lo óptimo es realizar una inspección programada cada seis meses, comprobando su funcionamiento. Si se detectan problemas, los dispositivos se reparan o se reemplazan.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Conozcamos – los transformadores Osram:

Video #2. Cómo conectar correctamente un transformador:

Video #3. Todo lo que hay que saber sobre los transformadores para fuentes de luz halógenas:

Las lámparas halógenas de bajo voltaje son una solución práctica para la instalación de iluminación empotrada. Se consideran una alternativa económica a los LED, superándolos significativamente en la calidad de la luz emitida.

La principal dificultad de usar lámparas halógenas de bajo voltaje radica en la necesidad de conectar un transformador reductor. Sin embargo, si se hace todo correctamente, los dispositivos de iluminación funcionarán durante mucho tiempo y sin problemas.

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