Электрические источники света
- 3 -
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Классификация и основные параметры электрических источников света
1.1 Лампы накаливания
1.2 Люминесцентные лампы низкого давления
1.3 Люминесцентные лампы высокого давления
2 Схемы питания люминесцентных ламп
3 Основные светотехнические величины
4 Техника безопасности при обслуживании электроосветительных установок
ВВЕДЕНИЕ
Установки электрического освещения используют во всех про-изводственных и бытовых помещениях, общественных, жилых и других зданиях, на улицах, площадях, дорогах, переездах и т.п. Это самый распространенный вид электроустановок. Различают три вида электрического освещения.
Рабочее освещение предназначается для нормальной деятельно-сти во всех помещениях и на открытых участках при недостаточном естественном освещении. Оно должно обеспечивать нормируемую освещенность в помещении на рабочем месте.
Аварийное освещение предназначается для создания условий безопасной эвакуации людей при аварийном отключении рабочего освещения в помещениях или продолжении работ на участках, где работа не может быть прекращена по условиям технологии. Ава-рийное освещение должно создавать освещенность не менее 5 % общего для продолжения работы или не менее 2 лк, а эвакуационное -- не менее 0,5 лк на полу, по основным проходам и лестницам.
Охранное освещение вдоль границ охраняемой территории явля-ется составной частью рабочего освещения, создаст освещенность зоны с обеих сторон ограды.
По правилам устройства электроустановок освещение делят на три системы.
Общее освещение в производственных помещениях может быть равномерным (с равномерной освещенностью по всему помеще-нию) или локализованным, когда светильники размещают так, чтобы на основных рабочих местах создавалась повышенная освещен-ность. Местная система обеспечивает освещение рабочих мест, предметов и поверхностей.
Комбинированной называют такую систему освещения, при ко-торой к общему освещению помещения или Пространства добавля-ется местное, создающее повышенную освещенность на рабочем месте. Основным элементом осветительной электроустановки яв-ляется источник света -- лампа, преобразующая электроэнергию в световое излучение.
Большое распространение получили два класса источников света: лампы накаливания и газоразрядные (люминесцентные, ртут-ные, натриевые и ксеноновые).
Основными характеристиками лампы являются номинальные значения напряжения, мощности светового потока (иногда -- силы света), срок службы, а также габариты (полная длина L, диаметр, высота светового центра от центрального контакта резьбового или штифтового цоколя до центра нити).
Наиболее употребительные типы цоколей: Е -- резьбовой; Вs -- штифтовой одноконтактный, Вd -- штифтовой двухконтактный (последующие буквы обозначают диаметр резьбы или цоколя).
Кроме того, применяют фокусирующие Р, гладкие цилиндри-ческие софитные SV некоторые другие цоколи.
В маркировке ламп общего, назначения буквы означают: В -- вакуумные, Г -- газонаполненные, Б -- биспиральные газонапол-ненные, БК -- биспиральные криптоновые.
Большое значение имеет зависимость характеристик ламп на-каливания (ЛН) от фактически подводимого напряжения. С повы-шением напряжения увеличивается температура накала нити, свет становится белее, быстро возрастает поток и несколько медленнее световая отдача, в результате этого резко уменьшается срок службы лампы.
Широко применяемые в осветительных установках трубчатые люминесцентные ртутные лампы (ЛЛ) низкого давления имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с ЛН; например, высо-кую световую отдачу, достигающую 75 лм/Вт; большой срок службы, доходящий у стандартных ламп до 10 000 ч: возможность примене-ния источника света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания; относительно малую (хотя и создающую ослепленность) яркость, что в ряде случаев является достоинством.
Основными недостатками ламп ЛЛ являются: относительная сложность схемы включения; ограниченная единичная мощность и большие размеры приданной мощности; невозможность переклю-чения ламп, работающих на переменном токе, на питание от сети постоянного тока: зависимость характеристик от температуры внешней среды. Для обычных ламп оптимальная температура ок-ружающего воздуха 18 -- 25°C, при отклонении температуры от оптимальной световой поток и световая отдача снижаются; при t < 10°C зажигание не гарантируется; значительное снижение по-тока к концу срока службы; по истечении последнего поток должен быть не менее 54 % номинального; вредные для зрения пульсации светового потока с частотой 100 Гц при переменном токе 50 Гц (они могут быть устранены или уменьшены только при совокупном действии нескольких ламп и соответствующих схемах включения).
При действующих нормах, в которых разрыв между значениями освещенности для ламп накаливания и газоразрядных в большин-стве случаев не превышает двух ступеней, высокая световая отдача и большой срок службы ЛЛ так же, как ламп ДРЛ, делают их в большинстве случаев более экономичными, чем лампы накалива-ния.
Достоинствами ламп ДРЛ являются: высокая световая отдача (до 55 лм/Вт); большой срок службы (10 000 ч); компактность; устойчивость к условиям внешней среды (кроме очень низких температур).
Недостатками ламп ДРЛ следует считать: преобладание в спек-тре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами различения являются лица людей или окрашенные по-верхности; возможность работы только на переменном токе; необ-ходимость включения через балластный дроссель; длительность разгорания при включении (примерно 7 мин) и начало повторного зажигания даже после очень кратковременного перерыва питания лампы после остывания (примерно 10 мин); пульсации светового потока, большие, чем у люминесцентных ламп; значительное сни-жение светового потока к концу срока службы.
Лампы накаливания изготовляют на напряжения 12--20 В мощностью 15--1500 Вт. Срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000 ч. световой поток, измеряемый в лю-менах, на 1 Вт потребляемой лампой мощности колеблется от 7 (для ламп малой мощности) до 20 лм/Вт (для ламп большой мощности). Колбы ламп накаливания наполняют нейтральным газом (азотом, аргоном, криптоном), что увеличивает срок службы вольфрамовой нити накала и повышает экономичность ламп.
В настоящее время выпускают зеркальные лампы накаливания типов ЗК и ЗШ на повышенное напряжение: 220--230, 235--245 В.
Галогенные лампы накаливания типа КГ-240 (трубчатой формы с вольфрамовой нитью в кварцевой колбе) мощностью 1000, 1500 и 2000 Вт получили распространение в связи с повышенной свето-отдачей.
Люминесцентные лампы представляют собой заполненную га-зом -- аргоном -- стеклянную трубку, внутренняя поверхность ко-торой покрыта люминофором. В трубке имеется также капля ртути. При включении в электрическую сеть в лампе образуются пары ртути и возникает свет, близкий к дневному.
Электротехническая промышленность выпускает серию энергоэкономичных ламп ЛЛ, предназначенных для общего и местного освещения промышленных, общественных и административных помещений (ЛБ18-1, ЛБ36, ЛДЦ18, ЛБ58). Для жилых помещений применяют лампы ЛЕЦ18, ЛЕЦ36, ЛЕЦ58, которые по сравнению со стандартными ЛЛ мощностью 20, 40, и 65 Вт имеют повышенный КПД, уменьшенное на 7--8% потребление электроэнергии, мень-шую материалоемкость, повышенную надежность при хранении и транспортировании. Для административных помещений выпускают ЛЛ с улучшенной цветопередачей (ЛЭЦ и ЛТБЦЦ) мощностью 8--40 Вт. Лампы имеют линейную и фигурную форму (U и W-об-разную, кольцевую). Все лампы, кроме кольцевых, имеют на концах двухштыревые цоколи.
По спектру излучаемого света ЛЛ разделяют на типы: ЛБ -- белая, ЛХБ -- холодно-белая, ЛТБ -- тепло-белая, ЛД--дневная и ЛДЦ -- дневная правильной цветопередачи.
Дуговые ртутные лампы ДРЛ высокого давления с исправленной цветностью состоят из стеклянной колбы, покрытой люминофором, внутри которой помещена кварцевая газоразрядная трубка, напол-ненная ртутными парами.
Газоразрядные металлогалоидные лампы ДРИ выпускают со световой отдачей 75--100 лм/Вт продолжительностью горения 2000--5000 ч. Эти лампы обеспечивают лучшую цветопередачу, чем лампы ДРЛ.
Для освещения сухих, пыльных, влажных помещений выпуска-ют металлогалоидные зеркальные лампы--светильники типа ДРИЗ.
Натриевые лампы ДНаТ мощностью 400 и 700 Вт излучают золотисто-белый свет; их световая отдача 90--120 лм/Вт, продол-жительность горения более 2500 ч.
1. Классификация и основные параметры электрических источников света
Электрические источники света по способу генерирования ими излучения могут быть разделены на температурные (лампы накаливания) и люминесцентные (люминесцентные и газоразряд-ные лампы).
Основные параметры электрических источников света: на-пряжение питающей сети; номинальная мощность; световая от-дача, измеряемая числом люменов на один ватт (лм/Вт); пуско-вые и рабочие токи; номинальный световой поток; спад свето-вого потока через определенное время эксплуатации; средняя продолжительность работы лампы.
1.1. Лампы накаливания
Для целей освещения все еще широко применяются электри-ческие лампы накаливания, что объясняется простотой их экс-плуатации и включения в сеть, надежностью и компактностью.
Основной недостаток ламп накаливания -- низкий КПД (около 2 %), т. е. лампы накаливания больше греют, чем светят. Срок службы ламп накаливания составляет в среднем 1000 ч. Лампы накаливания очень чувствительны к изменениям подво-димого к ним напряжения. Повышение напряжения на 1 % сверх номинального приводит к повышению светового потока на 4 % и снижению срока службы на 13--14 %. При понижении на-пряжения срок службы возрастает, но снижается световой поток лампы, что сказывается на производительности труда работаю-щих.
Срок службы ламп накаливания снижается при их вибраци-ях, частых включениях и отключениях, невертикальном положе-нии. Свет ламп накаливания отличается от естественного преоб-ладанием лучей желто-красной части спектра, что искажает есте-ственную расцветку предметов.
Лампы накаливания могут быть вакуумными (тип В мощно-стью от 15 до 25 Вт) и газополными (типы Г, Б, БК мощностью от 40 до 1500 Вт).
Газополные лампы типа Г (моноспиральные) и Б (биспи-ральные) наполняются аргоном с добавлением 12--16 % азота.
Конструктивно биспиральная лампа отличается от моноспи-ральной тем, что у нее нити имеют форму двойных спиралей, т. е. спирали, свитой из спирали. У этих ламп световая отдача примерно на 10 % выше, чем у обычных (моноспиральных) ламп.
Биспиральные лампы с криптоновым наполнением (лампы типа БК) внешне отличаются своей грибовидной формой и имеют световую отдачу на 10--20 % выше, чем лампы с аргоно-вым наполнением. Из-за высокой стоимости газа криптона лам-пы типа БК выпускаются мощностью от 40 до 100 Вт.
Заметим, что вольфрамовая нить накала может сворачиваться не только в спираль и биспираль, но и в триспираль и образовы-вать различные конструктивные формы (цилиндрическую, коль-цевую, прямоугольную и т. п.). Шкала номинальных мощностей ламп накаливания общего назначения (Вт): 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000.
Лампы мощностью 15 и 25 Вт выпускаются вакуумными, 40-- 100 Вт -- биспиральными с аргоновым или криптоновым запол-нителем, 150 Вт -- моноспиральными или биспиральными и 200 Вт и выше -- моноспиральными с аргоновым заполнителем. Свето-вая отдача ламп 7--18 лм/Вт.
Для ламп мощностью от 15 до 200 Вт применяется цоколь ти-па Е27/27, для ламп мощностью 300 Вт с колбой длиной 184 мм -- цоколь Е27/30, для ламп мощностью от 300 до 1000 Вт -- цоколь Е40/45.
Лампы мощностью до 300 Вт могут изготавливаться как в прозрачных, так и в матированных (МТ), опаловых (О), молоч-ных (МЛ) колбах. Отметим, что опал -- это минерал подкласса гидроокислов (SiO2 x nH2O).
Условные обозначения ламп накаливания общего назначения: слово «лампа», тип наполнения и тела накала, вид колбы лампы (если она непрозрачная), диапазон напряжения, номинальная мощность, номер ГОСТа. Например, обозначение «Лампа В 125-135-25 ГОСТ 2239--79» расшифровывается так: лампа вакуумная, прозрачная колба на напряжение 125--135 В, мощность 25 Вт, изготовлена по ГОСТ 2239--79.
Обозначение «Лампа ГМТ 220-230-150 ГОСТ 2239-79» чита-ется следующим образом: лампа газонаполненная моноспираль-ная аргоновая в матированной колбе на напряжение 220--230 В, мощность 150 Вт, изготовлена по ГОСТ 2239--79.
Лампы накаливания для местного освещения изготавливаются на напряжение 12 В мощностью от 15 до 60 Вт и на напряжение 24 и 36 -В мощностью 25, 40, 60 и 100 Вт. Обозначение этих ламп, например МО-36-60 или МО-12-40, расшифровывается так: лампа накаливания для местного освещения напряжением 36 В мощностью 60 Вт и лампа накаливания для местного осве-щения напряжением 12 В мощностью 40 Вт. Кроме того, выпус-каются миниатюрные лампы накаливания типа МН на напряже-ние 1,25 В мощностью 0,313 Вт; 2,3 В мощностью 3,22 Вт; 2,5 В мощностью 0,725 Вт, 1,35 Вт, 2,8 Вт; 36 В мощностью 5,4 Вт. Световой поток ламп со временем может снижаться. Существуют нормы снижения светового потока каждой лампы после 750 ч работы при расчетном напряжении.
В последнее время широкое рас-пространение получили лампы нака-ливания, колбы которых покрыты зеркальным или белым диффузным отражающим слоем. Такие лампы называются лампами-светильниками. Зеркальной части колбы придают соответствующую форму с тем расче-том, чтобы получить определенную кривую силы света (рис. 2.2). Так как лампы с отражающими покрытиями имеют необходимую кривую силы света, для их применения использу-ются световые приборы без оптиче-ских устройств, что значительно удешевляет светильники к ним. Эти лампы не нуждаются в чистке, и их световой поток более стабилен в процессе эксплуатации.
Лампы накаливания с отражающими слоями (лампы-све-тильники) подразделяются на: лампы общего освещения с диф-фузным (Д) слоем типа НГД (лампы накаливания, газонапол-ненные аргоном, моноспиральные с диффузным слоем); лампы местного освещения с диффузным слоем типа МОД; лампы зер-кальные со средним (Г) светораспределением типа НЗС; лампы зеркальные с широким (Ш) светораспределением типа ЗН27-- ЗН28; лампы зеркальные с концентрированным светораспреде-лением типа НЗК; лампы зеркальные для местного освещения типа МОЗ.
Лампы общего освещения с диффузным слоем типа НГД из-готавливаются на напряжение 127 В мощностью 20, 60, 100, 150 и 200 Вт и на напряжение 220 В мощностью 40, 100, 150, 200 и 300 Вт.
Лампы местного освещения с диффузным слоем типа МОД изготавливаются на напряжение 12 В мощностью 25, 40 и 60 Вт и на напряжение 36 В мощностью 40, 60 и 100 Вт.
Лампы зеркальные со средним (Г) светораспределителем типа НЗС выпускаются на напряжение 127 и 220 В мощностью 40, 60, 75 и 100 Вт.
Лампы зеркальные с широким (Ш) светораспределением типа ЗН30 выпускаются только на напряжение 220 В мощностью 300, 500, 750 и 1000 Вт.
Лампы зеркальные с концентрированным светораспределени-ем типа НЗК выпускаются на напряжение 127 и 220 В мощно-стью 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750 и 1000 Вт. Срок служ-бы всех ламп на напряжение 220 В и ламп мощностью от 150 до 1000 Вт на напряжение 127 В составляет 1500 ч.
Лампы зеркальные для местного освещения типа МОЗ быва-ют только на напряжение 36 В мощностью 40, 60 и 100 Вт.
Срок службы всех ламп, не отмеченных выше, составляет 1000 ч. Световая отдача ламп 8,5--20, 6 лм/Вт.
Промышленность выпускает также галогенные лампы нака-ливания, срок службы которых составляет 2000 и более часов, т. е. в 2 раза больше , чем указанных выше ламп.
В состав газового заполнения колбы галогенной лампы нака-ливания добавляется йод, который при определенных условиях обеспечивает обратный перенос испарившихся частиц вольфрама со стенок колбы лампы на тело накала. Именно это обстоятельст-во позволяет повышать в 2 раза срок службы лампы накаливания при повышенной световой отдаче. Галогенные лампы имеют ли-нейные и компактные тела накала. Линейные тела накала выполне-ны в форме длинной спирали (отношение длины спирали к диа-метру более 10), которая помешается в кварцевую колбу трубчатой формы с торцовыми вводами. Компактные тела накала имеют спираль меньшей длины. У таких ламп также меньше и колба.
Обозначение галогенных ламп: КГ220-1000-5 -- галогенная лампа с колбой из кварцевого стекла, йодная, напряжение 220 В, мощность 1000 Вт, номер разработки 5; КГМ (малогабаритная) на напряжение 30, 27 и 6 В.
Трубчатые галогенные лампы накаливания выпускаются на напряжение 220 В мощностью 1000, 1500, 2000, 5000 и 10 000 Вт, а также на напряжение 380 В мощностью 20 000 Вт. Световой поток галогенных ламп составляет от 22 клм (лампы мощностью 1000 Вт) до 260 клм (лампы мощностью 10 000 Вт). Световая от-дача этих ламп 22--26 лм/Вт.
Из-за нестабильности напряжения питающей сети в настоя-щее время выпускаются лампы накаливания, допускающие от-клонение напряжения в диапазоне ±5 В от расчетного. Диапазон напряжений указывается на лампе, например 125--135 В, 215-- 225 В, 220-230 В, 225-235 В, 230-240 В.
Для повышенного напряжения электрической сети выпуска-ются специальные лампы накаливания на расчетное напряжение 235 В и 240 В. Здесь диапазон изменения напряжения составляет 230--240 В и 235--245 В. Расчетное напряжение 240 В применя-ется только для ламп мощностью 60, 100 и 150 Вт. Лампы на на-пряжение 235 и 240 В не следует применять при стабильном на-пряжении сети 230 В из-за резкого уменьшения их светового по-тока в такой сети.
1.2. Люминесцентные лампы низкого давления
Люминесцентные трубчатые лампы низкого давления пред-ставляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люми-нофора. Из лампы откачан воздух, и она заполнена инертным га-зом аргоном при очень низком давлении. В лампу помещена капля ртути, которая при нагревании превращается в ртутные пары.
Вольфрамовые электроды лампы имеют вид небольшой спи-рали, покрытой специальным составом (оксидом), содержащим углекислые соли бария и стронция. Параллельно спирали распо-лагаются два никелевых жестких электрода, каждый из которых соединен с одним из концов спирали.
В люминесцентных лампах низкого давления плазма, состоя-щая из ионизированных паров металла и газа излучает как в ви-димых, так и в ультрафиолетовых частях спектра. С помощью люминофоров ультрафиолетовые лучи преобразуются в излуче-ние, видимое глазом.
Люминесцентные трубчатые лампы низкого давления с дуго-вым разрядом в парах ртути по цветности излучения подразде-ляются на лампы белого света (типа ЛБ), лампы тепло-белого света (ЛТБ), дневного света с исправленной цветностью (ЛДЦ).
Шкала номинальных мощностей люминесцентных ламп (Вт): 15, 20, 30, 40, 65, 80.
Особенности конструкции лампы указываются буквами вслед за буквами, обозначающими цветность лампы (Р -- рефлек-торная, У -- У-образная, К -- кольцевая, Б -- быстрого пуска, А -- амальгамная).
В настоящее время выпускаются так называемые энергоэконо-мичные люминесцентные лампы, имеющие более эффективную конструкцию электродов и усовершенствованный люминофор. Это позволило изготавливать лампы с пониженной мощностью (18 Вт вместо 20 Вт, 36 Вт вместо 40 Вт, 58 Вт вместо 65 Вт), уменьшенным в 1,6 раза диаметром колбы и повышенной свето-вой отдачей.
Лампы белого света типа ЛБ обеспечивают наибольший све-товой поток из всех перечисленных типов ламп одной и той же мощности. Они приблизительно воспроизводят по цветности солнечный свет и применяются в помещениях, где от работаю-щих требуется значительное зрительное напряжение.
Лампы тепло-белого света типа ЛТБ имеют явно выраженный розовый оттенок и применяются тогда, когда есть необходимость подчеркнуть розовые и красные тона, например при цветопере-даче человеческого лица.
Цветность ламп дневного света типа ЛД близка к цветности ламп дневного света с исправленной цветностью типа ЛДЦ.
Лампы холодно-белого света типа ЛХБ по цветности занима-ют промежуточное положение между лампами белого света и дневного света с исправленной цветностью и в ряде случаев применяются .наравне с последними.
Средняя продолжительность горения люминесцентных ламп не менее 12000 ч.
Световой поток каждой лампы после 70 % средней продолжи-тельности горения должен быть не менее 70 % номинального светового потока.
Средняя яркость поверхности люминесцентных ламп колеб-лется от 6 до 11 кд/м2. Световая отдача ламп типа ЛБ составляет от 50,6 до 65,2 лм/Вт.
Люминесцентные лампы при включении их в сеть перемен-ного тока излучают переменный во времени световой поток. Ко-эффициент пульсации светового потока равен 23 % (у ламп типа ЛДЦ -- 43 %). С увеличением номинального напряжения, свето-вой поток и мощность, потребляемые лампой, возрастают.
Выпускаются также эритемные и бактерицидные люминес-центные лампы. Их колбы изготавливаются из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовые излучения. В эритемных лампах применяется специальный люминофор, преобразующий из-лучение ртутного разряда в ультрафиолетовое излучение с диапазо-ном длин волн, в наибольшей степени вызывающих загар (эритему) человеческой кожи. Такие лампы применяются в установках для искусственного ультрафиолетового облучения людей и животных. Бактерицидные лампы применяются в установках для обеззаражи-вания воздуха; у этих ламп люминофор отсутствует.
Люминесцентные лампы рассчитаны для нормальной работы при температуре окружающего воздуха +15...+40 °С. В случае понижения температуры давление аргона и ртутных паров резко понижается и зажигание, а также горение лампы ухудшаются.
Продолжительность работы лампы тем больше, чем меньшее количество раз она включается, т. е. чем меньше изнашивается оксидный слой электродов. Понижение напряжения, подводи-мого к лампе, а также понижение температуры окружающего воздуха способствуют более интенсивному износу оксида элек-тродов. При снижении напряжения на 10--15 % лампа может не зажечься или же ее включение будет сопровождаться многократ-ным миганием. Повышение напряжения облегчает процесс за-жигания лампы, но уменьшает ее светоотдачу.
Недостатки люминесцентных ламп: снижение коэффициента мощности электрической сети, создание радиопомех и стробо-скопического эффекта из-за пульсации светового потока и т. д.
Стробоскопический эффект состоит в создании у человека при люминесцентном освещении иллюзии того, что движущийся (вращающийся) с некоторой скоростью предмет находится в по-кое или движется (вращается) в противоположную сторону. В производственных условиях это опасно для жизни и здоровья людей. В то же время стробоскопический эффект применяется при проверке правильности работы электросчетчиков. На вра-щающемся диске электросчетчика имеются вдавленные углубле-ния (метки). Если смотреть сверху на диск, освещенный люми-несцентным светом, то в случае правильного хода диска создает-ся впечатление, что углубления (метки) находятся в покое.
Для устранения явлений стробоскопии, снижения радиопо-мех, улучшения коэффициента мощности применяются специ-альные схемы включения люминесцентных ламп.
1.3. Лампы люминесцентные высокого давления
Лампы ртутные высокого давления типа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) выпускаются мощностью 50, 80, 125, 175, 250, 400. 700, 1000 и 2000 Вт.
Лампа ДРЛ состоит из стеклянного баллона (колбы) эллипсо-идной формы, на внутренней поверхности которого нанесен слой люминофора -- фторогерманата магния (или арсената маг-ния). Для поддержания стабильности свойств люминофора бал-лон заполнен углекислым газом. Внутри стеклянного баллона (колбы) находится трубка из кварцевого стекла, заполненная парами ртути под высоким давлением. Когда в трубке происхо-дит электрический разряд, его видимое излучение проходит че-рез слой люминофора, который, поглощая ультрафиолетовое из-лучение кварцевой разрядной трубки, превращает его в видимое излучение красного цвета.
Средняя продолжительность работы ламп ДРЛ составляет от 6000 ч (лампы мощностью 80 и 125 Вт) до 10 000 ч (лампы мощ-ностью 400 Вт и более).
Для ламп ДРЛ регламентируется также процентное содержа-ние красного излучения (6 и 10 %). Номинальное напряжение сети для всех ламп ДРЛ составляет 220 В. Коэффициент пульса-ции ламп ДРЛ 61-74 %.
К наиболее современным источникам света относятся металлогалогенные лампы, в ртутный разряд которых вводятся добав-ки йодидов натрия, таллия и индия с целью увеличения световой отдачи ламп. Металлогалогенные лампы типа ДРИ (дуговые ртутные йодидные) имеют колбы эллипсоидной или цилиндри-ческой формы, внутри которых размещается кварцевая цилин-дрическая горелка. Внутри этой горелки и происходит разряд в парах металлов и их йодидов.
Мощность ламп ДРИ составляет 250, 400, 700, 1000, 2000 и 3500 Вт. Световая отдача ламп ДРИ составляет 70--95 лм/Вт.
Световая отдача натриевых ламп высокого давления достигает 100--130 лм/Вт. У этих ламп внутри стеклянной цилиндрической колбы помещается разрядная трубка из пол и кристаллического оксида алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропус-кающая его излучение. Давление в трубке -- порядка 200 кПа. При таком давлении резонансные линии натрия расширяются, занимая некоторую спектральную полосу, в результате чего цвет разряда становится более белым. Продолжительность работы ламп 10--15 тыс. часов.
Для освещения больших по площади территорий находят применение мощные (5, 10, 20 и 50 кВт) ксеноновые трубчатые безбалластные лампы типа ДКсТ. Они зажигаются с помощью пускового устройства, вырабатывающего высоковольтный (до 30 кВ) высокочастотный импульс напряжения, под воздействием которого в лампе возникает разряд в ксеноне.
Лампы мощностью 5 кВт имеют номинальное напряжение ПО В, мощностью 10 кВт -- напряжение 220 В, мощностью 20 и 50 кВт -- напряжение 380 В. Световая отдача этих ламп -- от 17,6 до 32 лм/Вт.
2. Схемы питания люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы включаются в сеть последовательно с индуктивным сопротивлением (дросселем), обеспечивающим стабилизацию переменного тока в лампе.
Дело в том, что электрический разряд в газе имеет неустойчи-вый характер, когда незначительные колебания напряжения вы-зывают резкое изменение тока в лампе.
Различают следующие схемы питания ламп: импульсного за-жигания, быстрого зажигания, мгновенного зажигания.
В схеме импульсного зажигания (рис. 1) процесс зажигания обеспечивается пускателем (стартером). Здесь вначале подогреваются электроды, затем возникает мгновенный импульс напряжения. Стартер представляет собой миниатюрную газоразрядную лампочку с двумя электродами. Колба лампочки заполнена инертным газом неоном. Один из электродов пускате-ля жесткий и неподвижный, а другой биметаллический, изги-бающийся при нагреве. В нормальном состоянии электроды пус-кателя разомкнуты. В момент включения схемы в сеть к элек-тродам лампы и пускателя прикладывается полное напряжение сети, так как ток в цепи лампы отсутствует и, следовательно, по-теря напряжения в дросселе равна нулю. Приложенное к элек-тродам стартера напряжение вызывает в нем газовый разряд, ко-торый в свою очередь обеспечивает прохождение тока неболь-шой силы (сотые доли ампера) через оба электрода лампы и дроссель. Под действием теплоты, выделяемой проходящим то-ком, биметаллическая пластина, изгибаясь, замыкает пускатель накоротко, в результате чего сила тока в цепи возрастает до 0,5-- 0,6 А и электроды лампы быстро нагреваются. После замыкания электродов пускателя газовый разряд в нем прекращается, элек-троды остывают и затем размыкаются. Мгновенный разрыв тока в цепи вызывает появление электродвижущей силы самоиндук-ции в дросселе в виде пика напряжения, что и приводит к за-жиганию лампы, электроды которой к тому моменту оказывают-ся раскаленными. После зажигания лампы напряжение на ее за-жимах составляет около половины сетевого. Остальная часть на-пряжения гасится на дросселе. Напряжение, прикладываемое к пускателю (половина сетевого), оказывается недостаточным для его повторного срабатывания.
Рис. 1. Импульсная схема включения люминесцентной лампы в сеть:
1 - пускатель (стартер); 2 - лампа; 3 - дроссель.
В схеме быстрого зажигания (рис. 2) элек-троды ламп включены на отдельные обмотки специального накального трансформатора. При подаче напряжения на негорящую лампу потеря напряжения в дросселе будет невелика, по-вышение напряжения обмоток накала полностью приложено к электродам, которые быстро и сильно раскаляются, и лампа мо-жет зажечься при нормальном сетевом напряжении. В момент возникновения разряда в лампе сила тока накала пускорегулирующего аппарата автоматически уменьшается.
Рис. 2. Схема быстрого зажигания люминесцентной лампы:
1 - дроссель; 2 - лампа; 3 - накальный трансформатор.
В схеме мгновенного зажигания (рис. 3) используется дроссель-трансформатор и отдельный резонансный контур, создающий повышенное (в 6--7 раз больше рабочего) напряжение на лампе в момент включения. Схемы мгновенного зажигания применяются только в отдельных случаях, например во взрывоопасных помещениях с лампами, содержащими специ-альные усиленные электроды. Электроды ламп нормального ти-па в схеме, показанной на рис. 3, быстро изнашиваются. Высо-кое напряжение, подаваемое на лампу в начальный момент, представляет опасность для обслуживающего персонала.
Рис. 3. Схема мгновенного зажигания люминесцентной лампы
1 - лампа; 2 - конденсатор; 3 - дроссель-транформатор.
При работе дросселей возникает шум. Для обеспечения необ-ходимых силы тока и напряжения на зажимах лампы в пусковом и рабочих режимах, повышения коэффициента мощности, уменьше-ния стробоскопического эффекта и снижения уровня радиопомех к люминесцентным лампам придаются специальные пускорегулирующие аппараты. В состав пускорегулирующих аппаратов входят дроссели, конденсаторы (для повышения коэффициента мощно-сти и подавления радиопомех) и сопротивления, помещаемые в общий металлический кожух и заливаемые битумной массой.
По способу зажигания пускорегулирующие аппараты делятся на три группы: стартерного (условное обозначение УБ), быст-рого и мгновенного зажигания (условное обозначение АБ).
Основные типы пускорегулирующих аппаратов для люминес-центных ламп: 1УБИ-40/220-ВП-600У4 или 2УБИ-20/220-ВПП-110ХЛ4, что означает следующее: первая цифра указывает, какое количество ламп включается с аппаратом; УБ --стартерный пускорегулирующий аппарат; И -- индуктивный сдвиг фаз потреб-ляемого аппаратом тока (может быть Е -- емкостный или К -- компенсированный, т. е. компенсирующий стробоскопический эффект); 40 и 20 -- мощность лампы, Вт; 220 -- напряжение пи-тающей сети, В; В -- встроенный аппарат (может быть Н -- независимый); П -- с пониженным уровнем шума; ПП -- с осо-бо низким уровнем шума; 600 и ПО -- номер серии или моди-фикация пускорегулирующего аппарата; У и ХЛ - пускорегулирующий аппарат предназначен для эксплуатации в районах с умеренным или холодным климатом соответственно (может так-же быть ТВ -- тропический влажный климат; ТС -- тропический сухой климат; Т -- тропический влажный и сухой; 0 -- любой климат на суше); 4 -- размещение в помещениях с искусственно регулируемым климатом (может быть 1 -- на открытом воздухе; 2 -- помещения, плохо изолированные от окружающего воздуха, и навесы; 3 -- обычные естественно вентилируемые помещения; 5 -- помещения с повышенной влажностью и невентилируемые подземные помещения).
Пускорегулирующие аппараты для дуговых ртутных люминес-центных ламп (ДРЛ), дуговых ртутных йодидных (ДРИ), натрие-вых ламп высокого давления (НЛВД) обозначаются так: 1ДБИ-400ДРЛ/220-Н или 1ДБИ-400ДНаТ/220-В. Здесь ДБ - дроссель балластный; ДРЛ и ДНаТ -- тип лампы (ДНаТ означает то же, что и НЛВД); Н -- независимый пускорегулирующий аппарат.
Электрическая схема стартерных двухламповых пускорегули-рующих аппаратов дана на рис. 4.
Рис. 4. Электрическая схема стартерного пускорегулирующего аппарата 2 УБИ для двух ламп
1 - дроссель; 2 - лампы; 3 - стартеры.
Пускорегулирующие аппараты для дуговых ртутных люминес-центных ламп типа ДРЛ выполняются с дросселем (рис. 5).
Рис.5. Схема включения ламп типа ДРЛ через дроссель.
1 - дроссель; 2 - лампа; С - конденсатор.
Для включения ламп ДРИ и ДНаТ применяются пускорегу-лирующие аппараты с унифицированными устройствами им-пульсного зажигания, основными элементами которых служат диодные тиристоры (рис. 6). Здесь, однако, повторное включе-ние погасшей не оборудованной специальным блоком мгновен-ного перезажигания лампы возможно только после ее остыва-ния, т. е. через 10--15 мин.
Рис.6 Схема включения ламп типа ДРИ или ДНаТ.
1 - импульсное зажигающее устройство; 2 - балластный дроссель
3. Основные светотехнические величины
Количество света, излучаемого источником, называется све-товым потоком и обозначается Ф. Единица светового потока -- люмен (лм).
Световой поток, заключенный внутри телесного угла , в вершине которого расположен точечный источник света силой J, определяется по формуле Ф = J.
Сила света J -- это плотность светового потока в том или ином направлении; измеряется в канделах (кд).
Кандела -- это сила света, испускаемая с площади 1/600 000 м2 сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому сече-нию направлении, при температуре излучателя, равной темпера-туре затвердевания платины (2045 К), и давлении 101 325 Па.
Телесный угол в равен отношению площади поверхности о, вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке S, к квадрату радиуса r (рис. 2.1). Если r = 1, то телесный угол численно ра-вен площади поверхности, вырезанной конусом на сфере еди-ничного радиуса. Единицей телесного угла служит стерадиан (ср).
Таким образом, люмен есть произведе-ние канделы на стерадиан. Освещение рабочей поверхности будет тем лучше, чем больший световой поток приходится на эту поверхность. Степень освещения поверх-ности, т. е. плотность светового потока на освещаемую поверхность, характеризуется освещенностью Е, которая измеряется в люксах (лк). Если на 1 м2 какой-либо по-верхности падает световой поток, равный 1 лм, то освещенность Е будет 1 лк, т. е. лм/м2.
При освещении рабочей поверхности в ней выделяются свет-лые и темные детали, различающиеся своей яркостью I., которая зависит не только от освещенности, но и от отражающих свойств поверхности. Яркость определяет световое ощущение, получае-мое глазами. Если яркость поверхности очень мала, на ней труд-но различать подробности, и наоборот, если яркость очень вели-ка, то поверхность слепит глаза. Яркость равна отношению силы света к площади проекции отражающего (излучающего) тела в заданном направлении; измеряется в канделах на метр квадрат-ный (кд/м2).
4. Техника безопасности при обслуживании электроосветительных установок
Организация работы по технике безопасности на объектах электромонтажных работ предусматривает: назначение лиц, от-ветственных за безопасность работ (производитель работ, на-чальники участков, мастера и бригадиры монтажных бригад); инструктаж по безопасным методам работы на рабочих местах; вывешивание предупредительных плакатов, установку огражде-ний, назначение дежурных при выполнении монтажных работ, опасных для окружающих.
Все монтажные работы на токоведущих частях или вблизи них должны производиться при снятом напряжении.
При монтаже электроустановок применяются различные ма-шины, механизмы и приспособления, облегчающие труд рабо-чих-монтажников и обеспечивающие безопасные условия рабо-ты. Неумелое обращение с указанными средствами механизации может быть причиной травм.
В электромонтажной практике широко применяются специ-альные автомобили и передвижные мастерские. Так, спецавто-мобиль типа СК-А с прицепом предназначен для перевозки и прокладки кабеля в земляных траншеях. Для монтажа воздуш-ных линий используют телескопические вышки, оборудованные корзиной, в которой монтажник может быть поднят на высоту до 26 м. Для подъема опор и деталей конструкций воздушной ли-нии применяют стреловые краны на колесном и гусеничном ходу.
На электромонтажных работах используется электрифициро-ванный рабочий инструмент. По защитным мерам от поражения электрическим током электрифицированный ручной инструмент делится на 3 класса:
I класс -- машины с изоляцией всех деталей, находящихся под напряжением; штепсельная вилка имеет заземляющий контакт;
II класс -- машины, у которых все детали, находящиеся под напряжением, имеют двойную или усиленную изоляцию; эти машины не имеют устройств для заземления;
III класс -- машины на номинальное напряжение не выше 42 В.
Номинальное напряжение машин переменного тока I и II классов не должно превышать 380 В.
К электрифицированному инструменту относятся:
* сверлильные ручные электрические машины как с коллек-торными однофазными двигателями на номинальное на-пряжение 220 В, так и с трехфазными асинхронными дви-гателями на номинальное напряжение 36 и 220 В;
* электромолоток, предназначенный для пробивки проемов и ниш в кирпичной кладке и бетоне при монтаже прохо-дов через стены и перекрытия, при установке групповых щитов и щитков в случае скрытой электропроводки (но-минальное напряжение электродвигателя 220 В);
* электроперфоратор, предназначенный для бурения глубо-ких отверстий диаметром до 32 мм в стенах и перекрытиях зданий из кирпича или бетона на глубину до 700 мм;
* электрический бороздодел, предназначенный для выруба-ния борозд в кирпичных стенах для прокладки проводов скрытой электропроводки (ширина вырубаемой борозды 8 мм при глубине 20 мм).
К работе с ручными электрическими машинами допускаются рабочие, прошедшие производственное обучение по технике безопасности. Каждая машина должна иметь инвентарный номер.
Ручные электрические машины запрещается применять во взрывоопасных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, разрушающей металл и изоляцию.
Машины, не защищенные от брызг, не разрешается приме-нять на открытых площадках во время дождя или снегопада.
Перед работой с машиной необходимо проверить комплект-ность и надежность крепления деталей, исправность кабеля (шну-ра) и штепсельной вилки, целостность изоляционных деталей корпуса, рукоятки и крышек щеткодержателей, наличие защит-ных кожухов, работу выключателя и работу машины на холостом ходу. При работе машин I. класса необходимо применять индиви-дуальные электрозащитные средства (диэлектрические перчатки).
Для смены режущего инструмента, регулировки, при пере-носке ручной машины и перерывах в работе ее необходимо от-ключать.
Запрещается работать ручной электрической машиной при наличии хотя бы одной из следующих неисправностей: повреж-дение штепсельного соединения, кабеля (шнура) или их защит-ной трубки; повреждение крышки щеткодержателя машины с коллекторным электродвигателем; нечеткая работа выключателя; появление дыма, кругового огня на коллекторе, резкого запаха горелой изоляции; вытекание смазки; повышенный стук, шум, вибрация; поломка или появление трещин в корпусе, рукоятке либо защитном ограждении; поломка режущего инструмента.
Работы по монтажу воздушных линий электропередачи (сети наружного освещения) связаны с подъемом людей и материалов на высоту с помощью грузоподъемных машин и механизмов. При этом возникает опасность травмирования в случае падения с опор или других конструкций, а также поражения током мол-нии при работе во время грозы или наведенным напряжением от соседних линий.
Во время опускания нижнего конца опоры в котлован никто из рабочих не должен в нем находиться. Подъем на опору дол-жен осуществляться с помощью телескопической вышки, мон-терских когтей, лазов, лестниц. Во избежание ушибов и ранений в результате падения с высоты деталей и инструмента запреща-ется находиться под опорой и корзиной вышки во время произ-водства работ, не разрешается сбрасывать какие-либо предметы с высоты опоры.
При раскатке голого провода с барабана рабочий должен ра-ботать в брезентовых рукавицах. На время работ по монтажу ли-ний протяженностью более 3 км смонтированные участки про-водов необходимо замыкать накоротко и заземлять на случай по-явления на данном участке наведенного напряжения от соседних линий или от грозового облака.
Для прокладки кабеля по стенам или конструкциям здания на высоте 2 м и более следует применять прочные подмостки с ог-раждением в виде перил и бортовой доски (у настила). Не раз-решается прокладка кабеля с лестниц. Подъем кабеля для креп-ления его на опорных устройствах кабельной конструкции на высоту более 2 м необходимо производить с помощью рогаток и ручных блоков. На углах поворота кабельной линии не следует при раскатке оттягивать кабель руками. При прогреве кабеля в зимнее время электрическим током напряжением 220 В его обо-лочка должна быть заземлена во избежание электротравм в слу-чае замыкания токоведущей жилы на стальную броню или алю-миниевую (свинцовую) оболочку.
