 |
Исследование электрических и светотехнических характеристик системы общего освещения
|
|
|
|
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1. Изучить устройство, принцип действия, типоразмеры, параметры и типовые схемы включения люминесцентных и светодиодных ламп.
1.2. Исследовать светотехнические и электротехнические параметры светодиодных и люминесцентных растровых светильников.
1.3. Рассчитать количество растровых светодиодных и люминесцентных светильников для обеспечения необходимого уровня освещенности в лаборатории ВГТУ 119/3.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ
|
Исследование условий освещения заключается в оценке или определении расчетным путем следующих показателей:
1 коэффициент естественной освещенности;
2 освещенность рабочей поверхности;
|
|
|
3 показатель ослепленности;
4 отраженная блесткость;
5 коэффициент пульсации освещенности;
6 освещение на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ.
Известно, что при длительной работе в условиях недостаточной освещенности и при нарушении других параметров световой среды зрительное восприятие снижается, развиваются болезни глаз, появляются головные боли.
Обеспечение требований санитарных норм к факторам световой среды для рабочих мест персонала, занятого на зрительно напряженных работах, и для рабочих мест в учебных классах и аудиториях образовательных учреждений является важным фактором создания комфортных условий для органов зрения. В приложении А приведена выдержка из СНиП 23-05-95.
2.1. Общие требования к бытовому и промышленному освещению
Сети напряжением до 1000 В осуществляют распределение электроэнергии внутри промышленных предприятий и установок и непосредственное питание большинства приемников электроэнергии. Схема сети определяется технологическим процессом производства, взаимным расположением источника питания подстанций и приемников электроэнергии и их единичной установленной мощностью.
Сети электрического освещения промышленных предприятий потребляют значительное количество электроэнергии.
Электрическая часть осветительной установки в общем случае может состоять из следующих звеньев (рис. 2).
Рис. 2. Основные звенья сети освещения
На рис. 2 обозначены элементы схемы: 1 - трансформатор; 2 - щит низкого напряжения подстанции; 3 - линии питающей сети, т.е. все линии от щита подстанции до групповых щитков; 4 - вводный щит здания; 5 - магистральный щиток, устанавливаемый в местах разветвления питающей сети; 6 - групповой щиток, на котором установлены аппараты защиты или управления для групповых линий; 7 - линии групповой сети от групповых щитков до источников света.
Питание их в большинстве случаев осуществляется от общих трансформаторных подстанций (ТП), но линии сетей освещения прокладывают отдельно от силовых линий. Радиальные линии освещения (рис. 3) подключают к распределительному щиту 1, а при схеме трансформатор—магистраль — в самом начале магистрали силовой сети.
|
|
|
|
Рис. 3. Схема сети электрического освещения
Цепь аварийного освещения подключают к отдельному независимому источнику — к ТП соседней сети, аккумуляторной батарее, дизельной станции и т.п.
2.2. Выбор типа, мощности, расположения и количества светильников
Выбор типа светильников следует производить с учетом характера их светораспределения, экономической эффективности и условий окружающей среды.
Во взрыво- и пожароопасных зонах следует применять светильники, удовлетворяющие требованиям глав 7.3 и 7.4 ПУЭ.
Минимально допустимую степень защиты светильников по ГОСТ 17677– 82 и ГОСТ 14254– 80 для освещения непожаро- невзрывоопасных помещений с разными условиями среды следует принимать по ВСН 59-88.
Освещение помещений, оборудованных дисплеями, следует выполнять люминесцентными светильниками прямого света, у которых ограничена яркость в зоне от 50 до 90° от вертикали (светильники с несветящимися боковинами и экранирующими решетками или призматическими рассеивателями).
Светильники следует располагать таким образом, чтобы исключить отраженную блескость на экранах.
При проектировании осветительных установок необходимо учитывать требования эксплуатации светильников. С этой целью светильники размещают в местах, удобных для безопасного обслуживания.
В строительной части проектов должны быть предусмотрены технические средства для обслуживания светильников, установленных на высоте более 5 м от пола (напольные передвижные подъемные устройства, стационарные и передвижные мостики, галереи и т. п.).
|
|
|
Светильники, установленные на высоте 5 м и менее от пола (принимается высота до низа светильников), обслуживаются со стремянок, приставных лестниц и тому подобных технических средств.
К светильникам верхнего обслуживания, встраиваемым в подвесные потолки, должен быть обеспечен безопасный доступ обслуживающего персонала. При этом прочность стационарных или передвижных ограждений мостиков должна быть рассчитана с учетом нахождения у любого из светильников двух человек с инструментом общим весом 200 кг.
|
Люминесцентные светильники с рассеивающими решетками, встраиваемые в подвесные потолки, 48% тепловой энергии выделяют в освещаемое помещение и 52% – в пространство над потолком, а люминесцентные светильники с рассеивателями – соответственно 40 и 60%.
Светотехническим расчетом могут быть определены:
1) мощность дамп, необходимая для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников,
2) число и расположение светильников, необходимых для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и мощности ламп в них,
3) расчетная освещенность при известном типе, расположении светильников и мощности ламп в них.
Основными при проектировании являются задачи первого вида, поскольку тип светильников и их расположение должны выбираться исходя из качества освещения и его экономичности.
Решение задач при расчете освещения второго вида производится, если мощность ламп точно задана, например, необходимо применить светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт.
Задачи третьего вида решаются для существующих установок, если освещенность невозможно измерить, и для проверки проектов и расчетов, например, для проверки точечным методом расчетов, выполненных методом коэффициента использования.
2.3. Внутреннее освещение зданий должно отвечать требованиям СНиП и СанПин.
|
|
|
Внутренне освещение
На изложенных общих принципах должно базироваться освещение любого внутреннего помещения. Однако в таких общественных помещениях, как магазины и театры, где не ставятся крайне ответственные задачи зрительной работы и где воздействие на воображение и привлекательность более приоритетны, чем комфортность и эффективность зрительного восприятия, качество освещения имеет менее важное значение. Оно весьма существенно там, где приходится иметь дело с очень ответственными задачами зрительной работы, – в механических цехах, операционных, учреждениях, школьных классах, студенческих аудиториях.
Исследования условий оптимального освещения помещений, требующих комфортности, привели к следующим выводам: потолки лучше всего делать белыми с высоким коэффициентом отражения, порядка 85%; коэффициент отражения стен должен составлять 40–60% (при этом возможен широкий спектр приятных оттенков); коэффициент отражения мебели должен составлять около 35%, пола – не менее 20%. Эти требования подразумевают, в частности, что на окнах должны быть предусмотрены неяркие занавеси, задергиваемые в темное время суток, а поверхность стола должна иметь достаточно высокий коэффициент отражения, чтобы по яркости она не контрастировала с белой бумагой. Высокие коэффициенты отражения способствуют созданию идеальных условий для зрительной работы, т.к. уменьшаются коэффициент ослепленности и отраженная блесткость.
2.4. Зажигание газоразрядных ламп и пускорегулирующая аппаратура (ПРА)
Люминесцентные лампы включаются в сеть посредством специальных пускорегулирующих аппаратов (ПРА). В зависимости от особенностей и режима зажигания люминесцентных ламп ПРА подразделяются на: импульсного зажигания с предварительным подогревом электродов и использованием стартера; горячего зажигания с использованием постоянного подогрева электродов; мгновенного зажигания при холодных электродах лампы. Основными элементами схемы импульсного зажигания люминесцентных ламп являются: лампа, дроссель – в качестве балластного сопротивления и стартер.
Балластное сопротивление предназначено для стабилизации режима дугового разряда в лампе.
|
Электроды лампы разогреваются током вторичных обмоток накального трансформатора TV, что позволяет снизить напряжение зажигания лампы и, когда оно становится равным приложенному к лампе напряжению, возникает разряд. В рабочем режиме напряжение, подводимое к автотрансформатору, снижается из-за падения напряжения в дросселе, однако некоторый подогрев электродов накальным трансформатором сохраняется, зажигание происходит с первого включения, что устраняет "мигание" люминесцентных ламп, характерное для стартерных схем.
|
|
|
Альтернативой стартерной схеме зажигания ЛЛ является электронное ПРА.
Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) — электронное устройство, осуществляющее пуск и поддержание рабочего режима газоразрядных осветительных ламп.
Работа ЭПРА делится на три фазы:
Предварительный разогрев электродов лампы. Делает запуск лампы мгновенным, мягким (продлевает срок службы лампы) и возможным при низких температурах окружающей среды.
Поджиг — ЭПРА генерирует импульс высокого (до 1,6 кВ) напряжения, вызывающего пробой газа, наполняющего колбу лампы.
Горение — на электродах лампы поддерживается небольшое напряжение, достаточное для поддержания ее горения.
ЭПРА может оснащаться устройством плавного регулирования яркости, требующим использования внешнего светорегулятора, специально предназначенного для управления электронным балластом.
2.5. Светодиодные светильники и их характеристики
В начале двадцать первого века разработаны и внедрены в промышленное производство, новые источники освещения с улучшенными качественными характеристиками, которые позволяют значительно снизить затраты электроэнергии. Лампы и другие осветительные приборы на основе светодиодов уже давно используются для освещения жилых, офисных и производственных помещений, а также уличного освещения.
Светодиод – это полупроводниковый прибор, в основе действия которого лежит процесс преобразования электрического тока непосредственно в световое излучение. Данная технология развивалась с середины 20-го века. И светодиод из маломощного источника светового излучения превратился в полноценный осветительный прибор, по качественным характеристикам, превосходящий различные виды ламп. Сегодня светодиодные технологии используются для различных целей.
Характеристики.
Вольт-амперная характеристика сведодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток, начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника. КПД светодиодов в основном колеблется от 30 до 50%. Потребление энергии в 8 раз меньше, чем у ламп накаливания. Срок службы — в 80 раз дольше (почти 50 тысяч часов).
Цвета и материалы полупроводника.
Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов.
Преимущества.
По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:
Высокий КПД. Современные светодиоды немного уступают по этому параметру только натриевым газоразрядным лампам. Однако натриевые лампы малопригодны для освещения жилых помещений из-за специфического цвета.
|
Длительный срок службы. Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.
Спектр современных люминофорных диодов аналогичен спектру люминесцентных ламп, которые давно используются. Схожесть спектра обусловлена тем, что в этих светодиодах также используется люминофор, преобразующий ультрафиолетовое или синее излучение в видимое с хорошим спектром.
Малая инерционность.
Малый угол излучения. Это может быть как достоинством, так и недостатком.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но высокая стоимость при использовании в освещении.
Безопасность — не требуются высокие напряжения.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.), в отличие от люминесцентных ламп.
Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6% рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.
Светодиодные светильники применяются для:
освещения различных объектов: стен, фасадов зданий, рекламных щитов;
освещения офисных и промышленных помещений, кафе и ресторанов и т.п.;
подсветка дорожных знаков, освещение улиц, дорог, АЗС, туннелей;
освещение подвалов, подъездов, гаражей;
светодиодная подсветка для подвесных натяжных потолков;
декоративное освещение для массовых мероприятий;
освещение объектов и памятников культуры;
светодиодная подсветка витрин, барных стоек, рекламных стендов;
изготовления бытовых осветительных приборов (например, фонариков, гирлянд) и др.
В зависимости от назначения меняются и характеристики светодиодных светильников. Они подразделяются на следующие категории:
светодиодные светильники для ЖКХ;
офисные светодиодные светильники;
уличные светодиодные светильники;
промышленные светодиодные светильники;
светодиодные прожекторы;
точечные светодиодные светильники;
светодиодные светильники потолочные или настенные;
светильники светодиодные накладные и др.
Преимущества.
В сравнении с обычными лампами накаливания, светодиоды обладают многими преимуществами.
Экономично используют энергию по сравнению с предшествующими поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 132 лм/Вт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150-220 лм/Вт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 лм/Вт, а лампы накаливания — 10-30 лм/Вт (включая галогенные).
|
Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
Безопасность использования.
Малые размеры.
Высокая прочность.
Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.
Значительно снижает класс опасности электронных отходов.
Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).
В отличие от люминесцентных ламп, у которых с прогревом потребляемая мощность увеличивается, у светодиодных ламп с прогревом потребляемая мощность падает до 30 % при сохранении яркости, это обусловлено уменьшением падения напряжения светодиодов с прогревом.
Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением, как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности практического применения.
Недостатки
Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами.
Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком мелкие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания). Осветительный светодиод мощностью 10 Вт требует пассивный радиатор. Такой радиатор не только удорожает конструкцию, но и с трудом может быть вписан в формат бытовых осветительных приборов.
Для питания светодиода от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты. Поэтому многие разработчики ограничиваются выпрямителем, а светодиоды включают последовательно.
Высокий коэффициент пульсаций светового потока при питании напрямую от сети промышленной частоты без сглаживающего конденсатора, при его наличии пульсации малы.
Дешёвые массовые LED имеют светоотдачу 60-100 лм/Вт.
Спектр отличается от солнечного.
Немецкие специалисты в процессе тестирования в конце 2009 года обнаружили, что реальный средний срок службы светодиодных ламп для напряжения 220-240 В оказался около 1000 часов против заявляемых производителями 50000 часов.
Несмотря на лёгкость регулировки яркости светодиода изменением питающего его постоянного напряжения, большинство ламп, предназначенных для сети 220-240 В, не приспособлены для питания их через диммер. Причина в конструкции встроенного в лампу вторичного источника питания. Однако, существуют специальные регулируемые диммером светодиодные лампы.
2.6. Устройства управления освещением
Приборы и устройства, которые помогают управлять освещением и экономить электроэнергию в зависимости от освещенности (от времени суток):
фотоэлементы, фотореле и сумеречные выключатели (рис.4);
|
энергосберегающие светильники и фотоакустические патроны.
Одним из самых простых устройств автоматического управления освещением являются фотоэлемент или, как их еще называют, фотореле.
Фотоэлементы позволяют включать и выключать светильники и другие электроприборы в зависимости от уровня освещенности. Датчики автоматически срабатывают (включают и выключают свет) определяя степень естественного освещения вне зависимости от уровня влажности и температуры окружающей среды. Их можно использовать как в ночное, так и в дневное время.
Фотореле применяются для управления освещением на дорогах, автостоянках, дворовых территориях в садах, подъездах, холлах и прочих помещениях, а также при освещении витрин, световой рекламы, вывесок и т.д.
Монтаж фотоэлементов выполняется вне помещения. Во всех фотоэлементах присутствует регулировка уровня освещенности, при котором будет срабатывать датчик освещенности и, например, включаться светильник. В более дорогих фотоэлементах присутствует также и регулировка по выдержке времени, что, например, позволяет избежать выключения освещения рекламного щита из-за света фар проезжающего мимо автомобиля или из-за проблескового маячка спецтехники.
Сумеречные выключатели выпускаются как единым блоком, который устанавливается вне помещений, так и в виде модульного реле, которое устанавливается в ящик или боксе внутри помещения, с выносным фотодатчиком, который монтируется вне помещения.
Сумеречные выключатели бывают еще со встроенным таймером. Благодаря этому становится возможным управление освещенностью, в зависимости от времени. При помощи таймера устанавливается время разрешения работы сумеречного выключателя. В разрешенный период времени выход будет включаться, когда измеренная освещенность будет находиться ниже заданного значения. Если измеренная освещенность выше заданного значения или таймер находится за пределами разрешенного периода, выход будет выключен. Причем, для модели с недельным таймером данный период времени можно выставить разный на каждый день недели или на группу дней (например, для выходных дней).
Включение освещения происходит при уровне шума, превышающем пороговое значение, если уровень освещенности соответствует темному времени суток. Выключение освещения происходит через заданный интервал времени, если нет шумов, превышающих пороговое значение.
Подключение блока осуществляется в разрыв фазы. Блок должен устанавливаться на открытой поверхности (стене, потолке).
Антивандальный энергосберегающий светильник со встроенным оптико-акустическим датчиком предназначен для освещения лестничных площадок, пролётов, коридоров, подсобных помещений, кладовок и других помещений с временным пребыванием людей в жилых и общественных зданиях. Светильник включается только в темное время суток, когда в помещении появляются люди, а после того, как люди покинули помещение, отключается.
При работе с лампой накаливания мощностью 60 Вт экономия от использования одного энергосберегающего светильника в среднем составляет 500-1000 рублей (от 250 до 500 кВт/ч в год).
Встроенный оптико-акустический датчик состоит из оптического датчика (фотоэлемента), микрофона, реле времени и электронного ключа. Благодаря фотоэлементу светильник включается только в темное время суток, а микрофон дает сигнал на включение света только при наличии людей (порог включения составляет 65±5 дБ). Через 50±10 секунд после того, как люди покинули помещение, реле времени подает сигнал на отключение света.
Светильник состоит из основания (материал - полиамид), корпуса (материал - поликарбонат), керамического патрона, встроенного оптико-акустического выключателя.
|
Датчик (сигнализатор) присутствия позволяет включать светильники и регулировать уровень освещенности в зависимости от яркости света, присутствия и движения людей в той или иной зоне помещения, за счет чего и происходит экономия электроэнергии.
Помимо освещения, «интеллектуальный» датчик присутствия также может управлять и вентиляцией, отоплением, ролл - ставнями и т.д. Благодаря двухлинзовой технологии, датчик присутствия может осуществлять управление электроприборами и в помещении прямоугольной (вытянутой) формы. Один сигнализатор присутствия при высоте установки 3,5 м над уровнем пола, может обеспечить всеохватывающий контроль в помещении 18х9 метров.
Уровень освещенности, при котором включается датчик присутствия регулируется в пределах 5-1200 лк. Надежная работа обеспечивается благодаря точному измерению освещенности двумя встроенными датчиками. Время выдержки при отключении регулируется в пределах от 1 до 30 минут. Установка прибора осуществляется в стандартную коробку для скрытой проводки (подрозетник). Также возможен монтаж с открытой проводкой при использовании дополнительно поставляемой коробки для открытой установки. Несколько датчиков можно объединить в цепь при помощи функции «ведущий/ведомый».
В зависимости от модели, датчики присутствия могут быть как для скрытого, так и для открытого монтажа. Максимальный ток релейного выхода достигает 16А. Сигнализатор работает в диапазоне освещенности от 5 до 1200 лк.
Датчики движения позволяют управлять освещением как внутри помещения, так и снаружи, могут управлять освещением на лестничных площадках, дворовых территориях, коридорах и в других помещениях.
При помощи регулятора можно выставить порог освещенности, при котором будут срабатывать датчики движения, так же можно выставить задержку времени на отключение освещения и чувствительность датчика движения. В зависимости от модели датчика движения, максимальный угол обнаружения человека может быть равен от 120 до 360 градусов. При помощи специальных заслонок можно ограничить контролируемую зону.
Монтаж датчика движения можно осуществлять на стене, на потолке, на углах здания или вместо выключателей в стандартном подрозетнике.
Так как датчики движения специально рассчитаны именно на человека, то они будут игнорировать появление домашних животных (за исключением крупного рогатого скота).
Датчики движения могут управлять освещением, передавая сигнал от датчика на управляющий блок по радиоканалу. К одному приемнику (техническому боксу) может быть подключено до 10 датчиков движения. При этом питание самих сенсоров осуществляется при помощи 6 элементов питания типа LR6.
Датчики движения могут устанавливаться на стены, потолки, межэтажные перекрытия, в углы (в зависимости от модели). Датчики, устанавливаемые на стену, работают в диапазоне освещенности от 5 до 2000 люкс, а датчики движения для установки в углы, на потолок - в диапазоне от 5 до 1000 люкс. Выдержка времени на отключения оборудования или освещения от 5 секунд до 15 минут. Угол обнаружения - до 360 градусов. Возможна установка как внутри помещения, так и вне помещений (степень защиты до IP54).
Светорегуляторы (диммеры)
Ди́ммер (от англ. dim — затемнять) — регулятор электрической мощности нагрузки, как правило включаемый последовательно с ней. Обычно используется для регулировки яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп.
В простейшем случае может представлять собой переменный резистор (реостат), однако на таком регуляторе выделяется чересчур большая мощность и он перегревается. Можно также применять автотрансформаторы, но они громоздки.
|
По способу управления различаются:
механический
электронный
дистанционный
акустический.
В основе механического диммера — потенциометр, в данном случае подключённый не непосредственно к нагрузке, а передающий сигнал через схему управления на силовой элемент (симистор).
В электронных диммерах возможны следующие датчики воздействия:
контактный (сенсорный)
бесконтактный (инфракрасный, ультразвуковой или ёмкостный).
В дистанционных диммерах управление производится с инфракрасного пульта. Акустический реагирует на громкий звук или на команды, подаваемые голосом. В одном приборе могут одновременно использоваться разные способы управления.
Функции диммера
Самые первые диммеры имели механический способ управления и могли выполнять только одну функцию — изменяли яркость светильника. Современные микроконтроллерные многофункциональные светорегуляторы имеют расширенный набор функций:
управление яркостью
автоматическое отключение
имитация присутствия
плавное отключение
дистанционное управление
акустическое или голосовое управление.
Конструкция
Тиристорный диммер (рис. 4)
Диоды D2…D5 образуют диодный мост. ZD — динистор, D1 — диод, R — переменный резистор небольшой мощности, C — конденсатор, SCR — тиристор, мощность которого определяет мощность нагрузки.
В первый момент тиристор SCR закрыт, а конденсатор C заряжается через R. Напряжение во входной полуволне продолжает нарастать, и в некоторый момент открывается динистор ZD, а за ним и тиристор SCR. Между клеммами начинает проходить значительный ток, пока напряжение в полуволне не спадёт до закрытия ZD. Конденсатор при этом разрядится через D1 и тиристор. Тиристор закроется. На следующем полуцикле всё повторится.
Рис. 4. Схема тиристорного диммера
Принцип действия такого диммера состоит в том, что открывая тиристор в разные моменты времени относительно перехода напряжения через 0, можно «обрезать» синусоидальные волны регулируемого напряжения и тем самым менять действующее значение напряжения и ток в нагрузке.
Дроссель
|
Недостатки
Регулируемое напряжение теряет синусоидальную форму. Это приводит к сомнительности его однозначного дальнейшего преобразования трансформаторами.
Возникают помехи, вплоть до радиочастотных.
Два включённых последовательно диммера могут вести себя непредсказуемо.
Регулировка нелинейно зависит от значения R.
С диммерами несовместимы люминесцентные лампы с нерегулируемым ЭПРА и включены по стартерной схеме.
Особенности
При применении с лампами накаливания (для их включения «с нуля») позволяют избежать броска тока через лампу, часто приводящую к её преждевременному перегоранию.
При регулировке лампы накаливания изменяется не только яркость, но и цветовая температура света — чем меньше яркость, тем она краснее.
Применение
Для регулирования яркости ламп накаливания и люминесцентных ламп с индуктивным балластом, температуры различных нагревателей резисторного типа (например, паяльников и утюгов).
С осторожностью, рискуя повредить, можно применять для регулировки частоты вращения электродвигателей.
Не следует применять для радиоприёмников, телевизоров и других устройств с трансформаторным питанием или импульсным блоком питания (в том числе люминесцентные лампы с электронным балластом).
Не рекомендуется, во избежание влияния помех, включать устройства с диммерами рядом с радиоприёмниками и чувствительными измерительными приборами. Так, если включён паяльник с диммером, то на экране осциллографа рядом могут появиться посторонние сигналы, а прослушивание ДВ/СВ радиоприёмника в комнате с регулируемым освещением может вообще оказаться невозможным.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3.1. Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с используемым оборудованием.
Общее освещение ауд. 119/3 организовано потолочными встраиваемыми в подвесные потолки светильниками с люминесцентными лампами. Характеристики светильников приведены в прил. 2. Лампы в светильнике подключены через регулируемое ЭПРА (рис. 5), позволяющее изменять световой поток в зависимости от общей освещенности.
Рис. 5. Подключение ламп через ЭПРА
Из прил. 1 определить нормируемую освещенность, показатель ослепленности, коэффициент пульсации и коэффициент естественной освещенности (КЕО).
В данной лабораторной работе производятся измерения электрических и светотехнических характеристик светильников с газоразрядными и светодиодными источниками светового излучения.
Плавное изменение освещенности от группы светильников производится диммированием через пульт ДУ. Количество включенных одновременно групп определяется преподавателем.
|
Е=Еизм.-Ефон.(лк). (8)
3.2. Определить зависимости электрических и светотехнических характеристик светильников при изменении напряжения питающей сети (диммирование).
3.2.1. Измерить горизонтальную освещенность от светильников общего освещения в контрольной точке.
3.2.2. По показаниям универсального прибора Щ1 определить напряжение Uс, активную Р, реактивную Q, полную мощности S, ток I, cosj, потребленную электроэнергию W* за 15 мин при изменении светового потока светильников. Показания прибора занести в табл. 5.
3.2.3. При номинальном напряжении измерить температуру светильника Т0С.
Таблица 5
Зависимость светотехнических и электрических характеристик исследуемых ламп от значения питающего напряжения
| Тип светильника | Данные эксперимента | Данные расчета | |||||||||
| Uс, В | I, А | Е, лк | Р, Вт | S, ВА | Q, ВАр | W*, кВт за 15 мин | cosφ | Фс, лм | hс, о.е. | W, кВт ч | |
3.2.4. По опытным данным определить световой поток Фс, коэффициент использования светового потока hсосветительной установки, потребляемую электроэнергию за час W.
Расчеты выполняются по следующим формулам
W= 4W*, кВтч (9)
Фс=4pКЕ Нр 2, лм; (10)
где Фс - световой поток, излучаемый светильником, лм;
Нр - ближайшее расстояние от светильника до рабочей поверхности, на которой измеряется освещенность, м; (измеряется при помощи лазерной рулетки Bosh DLE40);
|
Коэффициент использования светового потока осветительной установки hс - это отношение светового потока, падающего на горизонтальную поверхность Фр, к световому потоку осветительного прибора Фоп (или суммарному потоку всех ламп, размещенных в данном освещаемом помещении)
hс = Фр / Фоп. (11)
Полученные значения занести в табл. 5.
3.2.5. Рассчитать z – коэффициент неравномерности освещения - это отношение средней освещённости к минимальной.
, (12)
где Еср, Еmin – определяется по измерениям в нескольких точках на рабочей поверхности.
3.2.6. Рассчитать КЕО- коэффициент естественной освещённости,
КЕО=(E вн / E нар)100%, (13)
где Eвн — естественная освещённость в точке M внутри помещения, а Eнар — наружная освещённость на горизонтальной поверхности.
3.3. По результатам табл. 5 построить зависимости тока I, мощности Р, светового потока Фс и световой отдачи hc от значения напряжения электрической сети Uс к которой подключены светильники.
3.4. Для светодиодных светильников произвести измерения и расчеты по п.п. 3.2. Результаты занести в табл. 5.
3.5. Используя данные табл.5 произвести расчет необходимого количества светодиодных светильников для освещения ауд. 119/3 при минимальной нормируемой освещенности Е=400 лк. Основные характеристики светодиодных светильников СВО-02/1-32/50 и СВО-02/1-64/100 приведены в прил. 3.
3.5. Расчет искусственного освещения производится методом коэффициента использования светового потока по данным, полученным в лабораторной работе.
Данный метод расчета искусственного освещения состоит в определении светового потока, необходимого для достижения заданных показателей освещенности. При расчете искусственного освещения таким способом учитывается отраженный свет и необходимость в равномерном распределении светового потока. Формулы, которые используются для расчета искусственного освещения, зависят от вида источника освещения.
Расчет производится по формуле
N=(E.S.z.Kз)/(Фс. η), (13)
где N – количество светильников принятых к установке в помещении. Прежде чем приступить к расчёту требуемого светового потока светильника, необходимо определиться с количеством осветительных приборов, которые будут установлены в помещении. Определяя количество светильников, необходимо руководствоваться рекомендуемым отношением L/Нр.
После вычисления требуемого светового потока светильника может возникнуть ситуация невозможности установки осветительных приборов с таким световым потоком. Например, величина расчётного световой потока светильника может выходить за рамки параметров выпускаемой осветительной продукции. В этом случае следует изменить количество светильников N и провести расчёт повторно. Если требуется уменьшить расчётный световой поток светильника, то количество светильников N необходимо увеличить. И наоборот: если нужно повысить требуемый световой поток одного светильника, необходимо уменьшить общее количество осветительных приборов.
Е—нормированная освещенность, лк;
S—площадь помещения, м2;
z – коэффициент неравномерности освещения - это отношение средней освещённости к минимальной.
|
Кз – коэффициент запаса. Этот коэффициент учитывает снижение освещённости в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнения светильников и ламп, а также ухудшения отражающих свойств поверхностей стен, потолка и пола. Коэффициент запаса выбирается по таблицам, приведённым в СНиП, и зависит от условий среды в освещаемом помещении, а также от типа светильников.
Согласно своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003 для помещений с нормальной средой коэффициент запаса следует принимать равным 1,4 при использовании люминесцентных ламп и 1,2 для осветительных установок с лампами накаливания. Однако, если чистка светильников затруднена (высота подвеса более 5 метров и отсутствие мостиков), коэффициент запаса следует увеличить на 0,1. Что касается пыльных, влажных, сырых, особо сырых и жарких помещений, при использовании светильников с люминесцентными лампами коэффициент запаса принимается равным 1,7 (1 – 4 эксплуатационная группа), 1,6 (5 – 6 эксплуатационная группа), а для ламп накаливания коэффициент запаса равен 1,4.
Фс —световой поток светильника, лм;
η - коэффициент использования светового потока осветительной установки, зависящий от типа светильника (или к.п.д. светильника). Этот коэффициент принимается по таблице и зависит от коэффициентов отражения стен, потолка и пола, а также индекса помещения и типа КСС используемых светильников (см. прил. 2, к.п.д. светильника 0,55—0,60).
3.6. Рассчитать установленную мощность осветительной установки для заданного помещения
Ру =РсN, Вт (13)
и удельную мощность
Руд =Ру/ S, Вт/м2. (13)
3.7. На плане помещения (потолка) отобразить размещение светильников.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
4.1. Перечислите основные электрические, светотехнические и эксплуатационные параметры светильников.
4.2. Сравнить характеристики электромеханических и электронных ПРА.
4.3. Сравнить установленную, удельную мощность и потребляемую электроэнергию светильников исследуемых в лабораторной работе для данного помещения.
4.4. Сравнить величину потребляемой электроэнергии газоразрядных и светодиодных светильников.
4.5. Сравнить необходимое количество различного типа светильников для данного помещения.
4.6. Какие требования предъявляются к общему освещению?
4.7. Классификация и обозначение светильников.
4.8. Как определяется коэффициент естественного освещения (КЕО) е н,?
4.9. Типы кривых силы света светильников (КСС) и как они характеризуют светильник.
4.10. Какие мероприятия способствуют снижению энергетических затрат на освещение?
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
| Характеристика зрительной работы | Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм | Разряд зрительной работы | Подразряд зрительной работы | Контраст объекта с фоном | Характеристика фона | Искусственное освещение | Естественное освещение | Совмещенное освещение | ||||||
| Освещенность, лк | Сочетание нормируемых | КЕО, е н, % | ||||||||||||
| при системе комбиниро-ванного освещения | при системе общего освещения | величин показателя ослеплен-ности и коэффициен-та пульсации | при верхнем или комбинированном освещении | при боковом освещении | при верхнем или комбинированном освещении | при боковом освещении | ||||||||
| всего | в том числе от обще-го | Р | K п, % | |||||||||||
| Наивысшей точности | Менее 0,15 | I | а | Малый | Темный | — — | — | — | 6,0 | 2,0 | ||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | ||||||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный |
| |||||||||||
| г | Средний Большой « | Светлый « Средний |
| |||||||||||
| Очень высокой точности | От 0,15 до 0,30 | II | а | Малый | Темный | — — | — | — | 4,2 | 1,5 | ||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | ||||||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | ||||||||||||
| г | Средний Большой « | Светлый Светлый Средний | ||||||||||||
| Высокой точности | От 0,30 до 0,50 | III | а | Малый | Темный | — | — | 3,0 | 1,2 | |||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | ||||||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | ||||||||||||
| г | Средний Большой « | Светлый « Средний |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
-Светодиодный энергосберегающий светильник СВО-02/1-32/50
Технические характеристики:
Напряжение питающей сети, В 187-242, 50±10 Гц
Температура цвета, К 5400
Температура окружающей среды, Сº от +10 до +40
Степень защиты от внешних воздействий IP20
Класс защиты от поражения электрическим током 1
Потребляемая мощность, Вт 43
Световой поток, лм 2200
Типо - размеры, мм 600х600х90
-Светодиодный энергосберегающий светильник СВО-02/1-64/100
Технические характеристики:
Напряжение питающей сети, В 187-242, 50±10 Гц
Температура цвета, К 5400
Температура окружающей среды, Сº от +10 до +40
Степень защиты от внешних воздействий IP20
Класс защиты от поражения электрическим током 1
Потребляемая мощность, Вт 86
Световой поток, лм 4400
Типо - размеры, мм 600х600х90
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волков В. Д. Светотехника: учеб. пособие / В. Д. Волков, В. П. Шелякин. - Воронеж: Издательство «Кварта», 2003. - 132 с. (Учебная серия «Открытое образование»).
2. Баранов Л.А. Светотехника и электротехнология / Л.А. Баранов, В.А. Захаров. – М.: КолосС, 2006. -344 с.
3. Справочная книга по светотехнике. / под ред. Ю.Б. Айзенберга. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1995. -526 с.
СОДЕРЖАНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 17
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 44
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 46
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 47
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 48
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных работ № 1, 2 по дисциплине
«Светотехника и электротехнология», раздела «Светотехника»
для студентов специальности 110302 «Электрификация
и автоматизация сельского хозяйства»
очной и заочной форм обучения
Составители
Титова Лариса Николаевна
Сергеев Владимир Аронович
Чувашин Евгений Евгеньевич
В авторской редакции
Подписано в печать 20.06.2011.
Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов.
Усл. печ. л. 3,1. Уч. изд. л. 2,9. Тираж экз. «С».
Зак. №
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический
университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14
|
|
|
A) политической системы
CASE-технологии и CASE-системы
Cтруктура банковской системы
I. Глаз человека как оптическая система. Физические характеристики элементов глаза.
I. Государственный стандарт общего образования и его назначение
I. Системы массового обслуживания и их применение при моделировании средств вычислительной техники.
I. Учебно-методическое пособие для специалистов системы дошкольного образования по организации комплексной экспертизы образовательных ресурсов для дошкольников.
I. Характеристика группы
I. Характеристика профессиональной деятельности.
II. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА. ЖИДКОСТИ И ИХ ВИДЫ.
