La réponse courte : utilisez 12 V pour les courts trajets avec un ou deux luminaires, 24 V lorsque le trajet est plus long ou lorsque plusieurs luminaires partagent un câble, et réservez la tension secteur pour les installations où le nombre de luminaires et la distance des câbles rendent la basse tension peu pratique. La décision ne concerne presque jamais la lumière -, mais la quantité de tension qui survit au câble. La plupart des éclairages de piscine basse tension-qui « semblent faibles » ou « tombent en panne prématurément » sont un problème de chute de tension qui a été intégré au stade du dessin et qui ne peut pas être résolu lors de la mise en service.
Nous construisons des luminaires aux trois tensions et nous constatons le même schéma de défaillance chaque saison : un système spécifié uniquement par la puissance du luminaire, installé avec un câble sous-dimensionné, fournissant 9,5 V à un luminaire conçu pour 12 V. Vous trouverez ci-dessous l'arithmétique qui l'empêche et les points de conformité qui déterminent la méthode de câblage.
Ce que le code de l'électricité exige réellement
Aux États-Unis, les luminaires de piscine et de fontaine relèvent de l'article 680 du NEC. Les dispositions qui façonnent votre spécification sont :
Une protection GFCI est requise pour les circuits alimentant des luminaires sous-marins fonctionnant au-dessus de 15 volts. C'est pourquoi les systèmes basse-tension dominent l'éclairage des piscines résidentielles - il s'agit d'une décision complexe en matière de sécurité et d'inspection-autant qu'une décision d'ingénierie.
Les installations de niches humides- régies par 680.23 comportent des règles supplémentaires sur la longueur du cordon, la terminaison et l'emplacement de la boîte de jonction, car le luminaire est conçu pour être retiré de l'eau tandis que la niche reste inondée.
L'équipotentialité selon 680.26 s'applique à la structure de la piscine et à ses parties métalliques quelle que soit la tension du luminaire. La basse tension réduit le risque ; cela ne supprime pas l’exigence de cautionnement.
Côté produit, l'unité de puissance qui alimente un système basse tension-est elle-même un produit répertorié : UL 379, Standard for Power Units for Fountain, Swimming Pool and Spa Luminaires (avec CSA C22.2 No. 218.1 comme équivalent canadien). Deux choses suivent pour une spécification. Le transformateur n'est pas une alimentation générique et une installation conforme nécessite une unité d'alimentation répertoriée - et non un transformateur électronique recyclé.
La chute de tension en elle-même n'est pas une violation du code. La note d'information NEC 210.19(A) n°. 4 recommande de limiter la chute de tension du circuit de dérivation-à 3 %, avec 5 % combinés pour le circuit d'alimentation et de dérivation. Il s'agit d'une recommandation pour une efficacité raisonnable, mais pour un luminaire 12 V, une chute de 3 % ne représente que 0,36 V -, donc le concepteur basse-tension travaille dans le cadre d'un budget beaucoup plus serré que ce que le texte du code implique.
Pourquoi la basse tension existe et pourquoi elle est impitoyable
Douze volts est une décision de sécurité : en dessous du seuil de 15 V qui déclenche l'exigence GFCI pour les luminaires sous-marins, la conséquence d'une défaillance du joint est une lumière morte plutôt qu'un risque d'électrocution. Cela vaut beaucoup, et c’est la raison pour laquelle le marché des piscines résidentielles fonctionne au 12 V.
Le prix de cette sécurité est qu'un circuit basse-tension a très peu de tension à gaspiller. Laissez tomber le même pourcentage de 12 V et de 230 V et la perte absolue est vingt fois plus petite à 230 V. Une perte de 10 % sur un circuit de 12 V laisse 10,8 V au luminaire - un pilote de LED peut refuser de démarrer, ou démarrer et chauffer, ou démarrer et s'éteindre le matin froid suivant. Aucun de ces problèmes ne ressemble à un problème de câble à l'époque, c'est pourquoi tant de défauts de basse tension - sont diagnostiqués à tort comme des pannes de pilote.
Le calcul de la chute de tension, avec des nombres réels
Pour un circuit à deux-conducteurs, le calcul standard est le suivant :
V(goutte)=(2 × L × I × R) ÷ 1000
où L est la longueur du câble unidirectionnel en pieds, I est le courant en ampères, R est la résistance du conducteur en ohms par 1 000 pieds et le facteur 2 représente le conducteur de retour. Résistance par 1 000 pieds pour les conducteurs en cuivre non revêtus, du chapitre 9 de NEC :
| Conducteur | Résistance (Ω par 1 000 pieds) |
|---|---|
| 14 AWG | 3.14 |
| 12 AWG | 1.98 |
| 10 AWG | 1.24 |
| 8 AWG | 0.78 |
Exemple concret : 72 W d'éclairage, 100 pieds dans un sens-
Prenez quatre luminaires de 18 W - 72 W au total - sur une distance de 100 pieds depuis l'unité d'alimentation jusqu'au dernier luminaire.
À 12 V, le courant du circuit est de 72 ÷ 12=6 A :
| Conducteur | Chute de tension | En % de 12 V | Tension au luminaire |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 3.77 V | 31.4% | 8,2 V - ne fonctionnera pas de manière fiable |
| 12 AWG | 2.38 V | 19.8% | 9,6 V - marginal au mieux |
| 10 AWG | 1.49 V | 12.4% | 10,5 V - en dessous de la plage de conception |
| 8 AWG | 0.94 V | 7.8% | 11,1 V - réalisable, pas confortable |
À 24 V, les mêmes 72 W consomment 72 ÷ 24=3 A :
| Conducteur | Chute de tension | En % de 24 V | Tension au luminaire |
|---|---|---|---|
| 14 AWG | 1.88 V | 7.85% | 22.1 V |
| 12 AWG | 1.19 V | 4.95% | 22.8 V |
| 10 AWG | 0.74 V | 3.1% | 23.3 V |
| 8 AWG | 0.47 V | 1.95% | 23.5 V |
Doubler la tension réduit de moitié le courant et diviser par deux le courant réduit de moitié la chute -, mais comme la chute admissible est mesurée par rapport à une alimentation qui est également deux fois plus grande, le pourcentage diminue encore. Sur une longueur de 100 pieds, le 12 V a besoin de 8 AWG pour atteindre une chute que le 24 V atteint avec 12 AWG. C'est tout l'argument en faveur du 24 V en une seule comparaison.
Une autre variable : la résistance augmente avec la température. La résistance du conducteur à la température de fonctionnement est supérieure à la valeur du tableau, ce qui explique en partie pourquoi les installateurs qui calculent la chute sur un conducteur froid trouvent le système sous-performant en été.
Les trois tensions côte à côte
| 12 V | 24 V | Tension secteur (120 V / 230 V) | |
|---|---|---|---|
| Seuil de sécurité | En dessous du déclencheur GFCI 15 V pour luminaires sous-marins | Sous le déclencheur GFCI 15 V | Au-dessus de - GFCI requis pour le circuit |
| Longueur de circuit pratique | Court : quelques rencontres, courtes séries | Moyen : courses plus longues, plus de luminaires par câble | Longues courses, nombreux rendez-vous |
| Taille du conducteur | Grand par rapport à la charge | Modéré | Petit par rapport à la charge |
| Unité de puissance | Transformateur basse tension-homologué (UL 379) | Transformateur basse tension-homologué (UL 379) | Pas de descente-pour le luminaire ; méthode de câblage différente |
| Ajustement typique | Piscines résidentielles, petites fonctionnalités, rénovation | Piscines commerciales, longues distances, nombre élevé de luminaires | Grandes fontaines et piscines commerciales avec de longs circuits |
| Échoue comment | Faible, scintillant, ne démarre pas - généralement une erreur de câble | Idem, mais avec une marge beaucoup plus large avant que cela n'arrive | Échoue en toute sécurité uniquement si la méthode de câblage et le GFCI sont corrects |
Dimensionnement du groupe motopropulseur
Trois chèques, dans cet ordre.
Charge totale connectée, puis marge. Ajoutez les puissances du luminaire. Un transformateur fonctionnant à 95 % de sa puissance nominale pendant des heures dans une enceinte chaude n'est pas un composant valable 20 ans ; laisser de la marge pour la charge et la chaleur.
Sortie par clics ou-multi-touches. Lorsqu'un transformateur offre plusieurs prises de sortie, utiliser celle la plus élevée qui maintient le dernier appareil dans sa plage d'entrée est un moyen légitime de récupérer une certaine baisse - à condition que le premier appareil en cours se situe ensuite dans sa propre tolérance. Les deux extrémités du circuit comptent.
Tension au dernier luminaire, pas au transformateur. Le nombre qui décide si le système fonctionne est la tension mesurée au niveau du luminaire le plus éloigné de l'unité d'alimentation, à pleine charge, avec les lumières allumées. Si ce chiffre est inférieur à la plage d'entrée nominale du luminaire, le câble est erroné, quoi qu'en disent les dessins. Un dossier de mise en service compétent l'inclut.
Arithmétique du rétrofit : qu'est-ce qui change lorsque l'halogène devient LED
C'est lors d'une rénovation que le calcul des chutes est le plus souvent ignoré, car le câble existe déjà. La physique n'a pas changé, mais les chiffres ont considérablement -.
Une piscine éclairée par 300 W d'halogène 12 V consomme 25 A. Remplacez ces lampes par 30 W de LED et le courant tombe à 2,5 A, soit une réduction dix fois supérieure. La chute de tension est proportionnelle au courant, donc la chute est également décuplée. Un circuit qui était marginal sur les halogènes se situe confortablement dans les tolérances sur les LED, sans aucune modification du câble. C’est l’un des avantages les plus silencieux d’une conversion LED, et cela explique pourquoi une rénovation fonctionne parfois visiblement mieux que l’installation qu’elle a remplacée.
Le cas inverse est le piège. L'échange d'une lampe halogène de 35 W contre une LED « équivalente à 35 W » ne laisse pas le courant inchangé à moins que le nouveau pilote ne consomme réellement 35 W à son entrée. Taille à partir de la puissance d'entrée du nouveau luminaire, et non à partir de l'équivalence imprimée sur la boîte.
AC ou DC, et ce que le transformateur produit réellement
Les systèmes de piscine basse tension-étaient historiquement construits autour de transformateurs magnétiques CA - alimentant des lampes halogènes, deux appareils CA. Un luminaire LED ajoute un pilote, et les pilotes diffèrent par ce qu'ils acceptent. Certains redressent le courant alternatif en interne et fonctionnent sur l’une ou l’autre alimentation. D'autres s'attendent à une entrée CC ou à une forme d'onde qu'un transformateur donné ne produit pas.
Trois vérifications avant de commander. Confirmez si l'entrée du luminaire est AC, DC ou l'une ou l'autre. Confirmez le type de sortie du transformateur et sa tension à charge réelle plutôt qu'à vide, car un transformateur non chargé lit plus haut que sous charge. Et confirmez qu'un transformateur électronique de remplacement est compatible avec le pilote, pas seulement avec la lampe qu'il a remplacée. Il s'agit de questions de spécification avec des réponses documentaires, et une inadéquation constatée lors de la mise en service est un moyen coûteux de les apprendre.
Là où la tension secteur a encore du sens
La basse tension n’est pas automatiquement correcte. Sur une grande fontaine avec des dizaines de luminaires et des circuits de plusieurs centaines de pieds, la taille du conducteur nécessaire pour maintenir une chute de 12 V ou 24 V à l'intérieur de la tolérance devient déraisonnable - en termes de coût du cuivre, de remplissage de conduit et de difficulté physique de terminer un gros câble dans un presse-étoupe. Au-dessus d'une certaine échelle de projet, les luminaires à tension secteur avec une méthode de câblage conforme et une protection GFCI constituent le choix pratique, et l'échange se fait délibérément plutôt que par défaut.
L'erreur est le cas intermédiaire : une piscine commerciale avec huit luminaires et un parcours de 150 pieds, spécifié à 12 V « parce que les piscines sont à basse tension ». Ce système sera sous tension dès le premier jour et sera imputé aux luminaires.
Qu'est-ce qui ne va pas lors de la mise en service
Quatre défauts en représentent l'essentiel. Un câble dimensionné à partir de la liste des appareils plutôt que du courant et du parcours. Appareils ajoutés à un transformateur existant sans-réexécuter le calcul de chute. Un seul câble passe d'un luminaire à l'autre, de sorte que chaque luminaire en aval du premier transporte la chute de chacun d'eux. Et le classique : la puissance déclarée par le fabricant est traitée comme la consommation réelle, lorsque le pilote consomme plus que la puissance de la LED côté entrée.
Questions fréquemment posées
Le 24 V est-il plus sûr que le 12 V ? Pas dans le sens qui compte. Les deux sont inférieurs au seuil de 15 V qui déclenche l'exigence GFCI pour les luminaires sous-marins dans le NEC, de sorte que les deux offrent le même avantage en matière de sécurité par rapport à la tension secteur. La différence est électrique et non liée à la sécurité-.
Puis-je faire fonctionner des lumières 12 V à 24 V, ou l'inverse ? Les luminaires sont conçus pour une plage d'entrée spécifique, et un pilote utilisé en dehors de celle-ci refusera de démarrer, fonctionnera à une puissance réduite ou tombera en panne prématurément. Faites correspondre le luminaire à la fourniture.
Pourquoi mes lumières diminuent-elles quand elles sont toutes allumées ? Chute de tension presque toujours. Le courant augmente avec la pleine charge, la baisse augmente avec le courant et le dernier appareil en marche voit la tension la plus basse. Mesurez au luminaire le plus éloigné à pleine charge.
Jusqu'où puis-je faire passer du 12 V ? Il n'y a pas de réponse unique - cela dépend de la charge et du conducteur. Calculez la chute, puis comparez le résultat à la plage d'entrée de l'appareil avec marge. En règle générale, pour doubler la longueur du parcours ou la charge, il faut un conducteur quatre tailles plus grand pour supporter le même pourcentage de chute.
Dois-je calculer la chute de tension en métrique ? La physique est la même. Convertissez la course en pieds et utilisez les valeurs en ohms-par 1 000 pieds, ou utilisez la résistance du conducteur par kilomètre et la forme métrique de la même équation. Ne mélangez pas les unités.
Le câble lui-même doit-il être spécial ? Oui. Utilisez un câble à enterrer directement-pour l'extérieur-et réalisez toute épissure de zone-humide dans un boîtier étanche plutôt que dans l'eau. L'indice IP du luminaire ne couvre pas une épissure que vous introduisez à l'extérieur de celui-ci.
Où nous nous situons
Chongqing Xinyuanhui Optoelectronic Technology Co., Ltd. fabrique des éclairages sous-marins et paysagers depuis 2008 dans une installation de 5 000 m². Nous fournissons des luminaires de piscine et de fontaine dans des configurations de tension de 12 V, 24 V et de ligne-sur les corps SS304 et SS316/316L, et nous calculerons la chute pour votre parcours si vous envoyez la liste des luminaires, la distance aller simple et la taille de conducteur proposée.