POTENZA APPARENTE
Per le sorgenti luminose a LED con tensione alternata 12 V
Progettazione ottimale del trasformatore per lampade LED con tensione CA
Potenza apparente e progettazione del trasformatore in breve:
La potenza apparente gioca un ruolo decisivo nella progettazione dei Trasformatori per lampade LED.
Oltre alla potenza nominale, è necessario considerare anche la potenza reattiva per determinare la potenza apparente totale. Un fattore di potenza ottimale vicino a 1 è auspicabile per massimizzare l'efficienza. Quando si utilizza la tensione alternata a 12 V, è necessario seguire le raccomandazioni specifiche per i trasformatori, per evitare surriscaldamenti e difetti. Con i LED dimmerabili, la potenza reattiva aumenta, rendendo ancora più difficile la progettazione.
POTENZA APPARENTE E PROGETTAZIONE DEL TRASFORMATORE PER CORPI ILLUMINANTI A LED A 12 V IN TENSIONE ALTERNATA
Per assicurare la durata utile dei corpi illuminanti a LED e dei trasformatori è di fondamentale importanza tenere conto della potenza apparente degli stessi.
Potenza reattiva indesiderata
I corpi illuminanti a LED solitamente, a differenza delle lampadine a incandescenza, non sono utenze resistive ideali bensì presentano un comportamento di carico capacitivo o induttivo a seconda del modello costruttivo. Ne consegue uno spostamento di fase e nell’esercizio con tensione alternata, viene generata unitamente alla potenza nominale (potenza efficace) anche una potenza reattiva indesiderata, indicata in VAr (in precedenza in tedesco Blindwatt, bW).
La potenza reattiva e la potenza efficace (= nominale) compongono la potenza apparente.
Sulla base della potenza reattiva e della potenza nominale viene calcolata la potenza apparente. La potenza apparente è indicata in VA e può essere quindi messa in relazione facilmente con le indicazioni di potenza sul trasformatore di tensione alternata, anch’esse riportate in VA.
Nota:
Gli utenti privati e i piccoli utenti non sono tenuti a pagare la potenza reattiva supplementare di un corpo illuminante all’impresa fornitrice di energia elettrica. I costi originati dalla necessaria estensione della rete di distribuzione (in quanto nella rete pubblica è presente sempre più potenza reattiva) sono ripartiti su tutte le utenze o addebitati soltanto ai maggiori generatori di potenza reattiva (aziende industriali o anche produttori di energia solare).
Definizione del fattore di potenza
Il rapporto tra la potenza nominale e la potenza apparente è il fattore di potenza (cos φ). Il fattore di potenza indica la parte della potenza apparente che viene trasformata nella potenza efficace desiderata. Nel caso della tensione continua solitamente il fattore è pari a 1. Più il fattore di potenza delle utenze elettroniche in tensione alternata si avvicina a λ = 1, migliore e più costosa è la progettazione dell’elettronica. Il fattore di potenza consueto di mercato, ad esempio per i trasformatori, varia tra λ = 0,6 e λ = 0,95.
La progettazione del trasformatore si basa sulla potenza apparente
La potenza reattiva si verifica con la tensione alternata, poiché la corrente e la tensione non oscillano in modo sincrono, a differenza della tensione continua, dove la corrente scorre in un'unica direzione e non c'è spostamento di fase. Nei carichi capacitivi o induttivi, come i driver LED, la corrente e la tensione possono non essere sincronizzate, causando lo sfasamento e generando potenza reattiva. Questa potenza reattiva scorre costantemente avanti e indietro senza svolgere alcuna funzione utile e comporta un carico sul trasformatore, sull'eventuale attuatore di regolazione installato in aggiunta e sull'elettronica delle lampade. Per questo motivo, in fase di progettazione del trasformatore è necessario tenere conto non solo della potenza nominale delle sorgenti luminose, ma anche della potenza apparente.
Definizione di potenza apparente
La potenza apparente è una grandezza calcolata composta dalla potenza efficace effettiva (P) e dall'ulteriore potenza reattiva (Qtot). Inoltre, è definita dai valori efficaci dell'intensità di corrente elettrica (I) e tensione (U).
- S … potenza apparente
- U … tensione
- I … intensità di corrente
- P … potenza effi cace
- Qtot … potenza reatti va
Rappresentazione grafica della potenza apparente
In elettrotecnica, la potenza apparente è la combinazione di potenza attiva (energia utilizzabile) e potenza reattiva (energia inutilizzabile) e si misura in volt-ampere (VA). Per illustrare questo concetto si può usare un grafico con un bicchiere di birra: la birra rappresenta la potenza attiva e la schiuma la potenza reattiva, che insieme costituiscono la potenza apparente totale.
Fattore di potenza ed efficienza energetica: il fattore di potenza, ovvero il rapporto tra potenza nominale e potenza apparente, indica l'efficienza con cui viene utilizzata l'energia elettrica. Un fattore di potenza più alto, vicino a 1, indica un'elettronica migliore e più efficiente. Per la tensione CA, il fattore di potenza standard dei Trasformatori è compreso tra 0,6 e 0,95.
Importante: non spingete mai il trasformatore al suo limite di potenza!
La somma risultante NON deve superare la potenza del Trasformatore. Questo porta a guasti, malfunzionamenti, surriscaldamenti e difetti nelle sorgenti luminose e, naturalmente, nel trasformatore stesso. Il risultato è in modo che la potenza totale richiesta sia espressa in VA. L'ideale sarebbe abbinare una riserva di almeno il 10% per garantire che il trasformatore non venga mai spinto al limite.
Progettazione del trasformatore - tabella
Nelle pagine seguenti troverete le nostre sorgenti luminose LED AR111, MR11 e MR16 con i dettagli sulla potenza nominale, nominale/effettiva e apparente. A seconda della potenza apparente, consigliamo il numero corrispondente di sorgenti luminose LED nelle singole caselle degli articoli, che possono essere collegate ai nostri due Trasformatori CA. In questo modo si evita che si verifichino danni, guasti o malfunzionamenti causati da un calcolo/progettazione errata del trasformatore.
Attenzione: con le lampade LED dimmerabili, la potenza reattiva aumenta in modo indipendente e sproporzionato rispetto ai livelli di dimmerazione, a volte anche di molte volte! Pertanto, si raccomanda di attenersi alle specifiche qui riportate!
Per evitare il problema della potenza apparente, è anche possibile utilizzare un trasformatore DC (dimmerabile) invece di un trasformatore AC. Tutte le lampade LED a 12 V della nostra gamma possono funzionare senza problemi in corrente continua! Quando si dimmerano sorgenti luminose a LED come AR111, MR11 e MR16, la potenza reattiva può aumentare. Ecco i motivi:
- Carichi non lineari e driver LED:
Le lampadine a LED utilizzano reattori elettronici (driver) che non sono lineari e producono armoniche. Queste armoniche distorcono il flusso di corrente e aumentano la potenza reattiva. - Dimmer di fase con bordo superiore e bordo inferiore:
I Dimm che interrompono parte dell'onda sinusoidale della tensione CA causano onde di corrente irregolari. Queste onde irregolari provocano un aumento della potenza reattiva perché peggiorano i rapporti tra corrente e tensione. - Proprietà capacitive delle sorgenti luminose a LED:
Le sorgenti luminose a LED e i loro driver hanno proprietà capacitive che abbinano la corrente alla tensione. A diversi livelli di dimmerazione, lo sfasamento tra corrente e tensione può cambiare, con conseguente aumento della potenza reattiva. - Creazione di circuiti oscillanti e risonanze
Queste risonanze possono aumentare ulteriormente la potenza reattiva, soprattutto con diversi livelli di dimmerazione. - Dimm e Trasformatori non adatti:
se i Dimm e i Trasformatori non sono adattati in modo ottimale alle proprietà capacitive delle lampade LED, ciò può causare instabilità e un aumento della potenza reattiva.
Poiché la potenza reattiva si verifica con la tensione alternata perché la corrente e la tensione non oscillano in modo sincrono, l'uso della tensione continua (DC) può risolvere questo problema. Con la tensione continua non c'è sfasamento tra corrente e tensione, quindi non c'è potenza reattiva.
NUMERO DI CORPI ILLUMINANTI A LED PER TRASFORMATORE DI TENSIONE ALTERNATA A 12 VOLT LA NOSTRA RACCOMANDAZIONE
Potenza specifi cata (= fl usso luminoso uti le) in W» è la potenza tecnicamente possibile del chip LED Potenza apparente in VA » la potenza apparente ti ene conto della potenza reatti va ed è usata come base di calcolo per la progett azione del trasformatore
Potenza nominale (= potenza effi cace) in W » è l‘assorbimento eff etti vo di potenza in W Progett azione del trasformatore in VA » è la massima potenza apparente originata da tutti i corpi illuminanti a LED collegati alla tensione alternata ad angolo rett o (non dimmerati )
AR111 G53 SPOT 11 W | 30°
Bianco caldo: Cod. arti colo 111810
Bianco neutro: Cod. arti colo 111811
11,0 W Potenza specifi cata del chip LED
11,0 W Potenza nominale/
efficace
16,5 VA Potenza apparente
POSSIBILE SOLO ESERCIZIO IN CC ECCEZIONE ESERCIZIO IN CA 12 V CON TRASFORMATORE A NUCLEO TOROIDALE
MR11 LED 2,5 W | 30°
Bianco caldo: Cod. arti colo 111716
2,0 W Potenza specificata del chip LED
2,0 W Potenza nominale/efficace
2,5 VA Potenza apparente
MR11 LED 2 W | DIFFUSE
Bianco caldo: Cod. arti colo 111718
Bianco freddo: Cod. arti colo 111719
1,6 W Potenza specificata del chip LED
1,6 W Potenza nominale/efficace
2,0 VA Potenza apparente
MR11 LED 4 W | DIFFUSE | DIMMERABILE
Bianco caldo: Cod. arti colo 111973
Bianco neutro: Cod. arti colo 111974
4,0 W Potenza specificata del chip LED
3,6 W Potenza nominale/efficace
4,3 VA Potenza apparente
FARETTO A LED MR11 COB | 3 W | 38° | DIMMERABILE
Bianco caldo: Cod. arti colo 111807
3,0 W Potenza specificata del chip LED
2,6 W Potenza nominale/efficace
3,2 VA Potenza apparente
FARETTO A LED MR16 6 W | VETRO | DIFFUSA
Bianco caldo: Cod. arti colo 112339
Bianco neutro: Cod. arti colo 112340
6,0 W Potenza specificata del chip LED
6,1 W Potenza nominale/efficace
7,2 VA Potenza apparente
FARETTO A LED MR16 6 W | VETRO-COB | 70° DIMMERABILE
Bianco caldo: Cod. arti colo 112036
6,0 W Potenza specificata del chip LED
5,3 W Potenza nominale/efficace
6,7 VA Potenza apparente
Domande e risposte sulla potenza apparente e progettazione del driver
La potenza apparente è una grandezza calcolata che consiste nella potenza attiva reale (P) e nella potenza reattiva aggiuntiva (Q). Viene espressa in volt-ampere (VA) ed è decisiva per il dimensionamento dei trasformatori.
Le lampade LED non sono carichi resistivi ideali e, a seconda della loro costruzione, mostrano un comportamento capacitivo o induttivo. Ciò provoca uno sfasamento tra corrente e tensione, generando potenza reattiva indesiderata oltre alla potenza attiva. Questa potenza reattiva deve essere considerata nella scelta del trasformatore, poiché aumenta il carico sul trasformatore e può portare a surriscaldamento o guasti.
Per calcolare la potenza apparente, sommare la potenza attiva (in watt) e la potenza reattiva (in volt-ampere reattivi, VAr). La potenza apparente risultante viene espressa in volt-ampere (VA) e non deve superare la potenza massima del trasformatore.
Il fattore di potenza è il rapporto tra potenza attiva e potenza apparente. Un valore vicino a 1 significa che l’energia viene utilizzata in modo efficiente. Per le lampade LED, il fattore di potenza dovrebbe essere il più alto possibile per ridurre al minimo il carico sul trasformatore e prolungarne la durata.
Il numero di lampade collegabili dipende dalla loro potenza apparente e dalla potenza massima del trasformatore. È importante calcolare la potenza apparente totale delle lampade collegate e assicurarsi che non superi la capacità del trasformatore.
Per le lampade LED dimmerabili, la potenza reattiva aumenta con l’aumentare della dimmerazione, rendendo la progettazione più difficile. Pertanto, nella scelta del trasformatore, occorre considerare la massima potenza reattiva possibile per evitare sovraccarichi.
Far funzionare il trasformatore alla sua potenza massima può portare a surriscaldamento, malfunzionamenti e guasti prematuri. Si consiglia di pianificare sempre una potenza di riserva di almeno il 10 % per garantire un funzionamento sicuro e duraturo.
Sì, con la tensione continua non c’è sfasamento tra corrente e tensione, quindi non si genera potenza reattiva. Pertanto, in funzionamento in corrente continua, la potenza apparente può essere uguale alla potenza attiva, semplificando la scelta del trasformatore.
ISOLED fornisce tabelle che elencano la potenza apparente di varie lampade LED e raccomandazioni per il numero di lampade collegabili a seconda del modello di trasformatore. Queste tabelle aiutano nella pianificazione sicura e nell’evitare sovraccarichi.
Un dimensionamento errato può portare a surriscaldamento, malfunzionamenti, guasti prematuri delle lampade LED e del trasformatore, oltre a un aumento del consumo energetico. Una pianificazione accurata e la scelta del trasformatore corretto sono quindi essenziali.
Sì, ISOLED fornisce informazioni dettagliate, tabelle e raccomandazioni per assistere nella selezione e nel dimensionamento corretto del trasformatore per il vostro sistema di illuminazione LED. Per ulteriori domande, il team ISOLED è a disposizione.
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