3203
.pdfРис. 1.5. Форма напряжения при диммировании
Недостатки Регулируемое напряжение теряет синусоидальную
форму. Это приводит к сомнительности его однозначного дальнейшего преобразования трансформаторами.
Возникают помехи, вплоть до радиочастотных.
Два включенных 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 вклю-
чения «с нуля») позволяют избежать броска тока через лампу, часто приводящую к ее 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 люми-
несцентных ламп с индуктивным балластом, температуры
41
различных нагревателей резисторного типа (например, паяльников и утюгов).
С осторожностью, рискуя повредить, можно применять для регулировки частоты вращения электродвигателей.
Не следует применять для радиоприемников, 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 радиоприемниками и чувствительными измерительными приборами.
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. 1.6), позволяющее изменять световой поток в зависимости от общей освещенности.
Из прил. 1 определить нормируемую освещенность, показатель ослепленности, коэффициент пульсации и коэффициент естественной освещенности (КЕО).
Вданной лабораторной работе производятся измерения электрических и светотехнических характеристик светильников с газоразрядными и светодиодными лампами.
42
Рис. 1.6. Подключение ламп через ЭПРА
Плавное изменение освещенности от группы светильников производится диммированием через пульт ДУ. Количество включенных одновременно групп определяется преподавателем.
Измерение освещенности в заданной точке производится люксметром «MASTECH MS6610». Освещенность в контрольной точке определяется, как разница между измеренным значением и фоновым (Ефон – освещенность при выключенных световых приборах)
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, cos , 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 t0С (использовать пирометр), коэффициент пульсации светового потока и яркость светильника (ис-
43
пользовать «Эколайт–1»). Результаты измерений отразить в отчете.
Таблица 5 Зависимость светотехнических и электрических характеристик исследуемых ламп от значения питающего напряжения
|
|
Данные эксперимента |
Данные рас- |
|||||||||
|
|
|
чета |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тип све- |
|
|
|
|
|
|
W*, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
|
|
|
|
W, |
|
тильника |
Uс, |
I, |
Е, |
Р, |
S, |
Q, |
|
Фс, |
|
с, |
||
за |
cosφ |
|
кВт |
|||||||||
|
В |
А |
лк |
Вт |
ВА |
ВАр |
15 |
|
лм |
|
о.е. |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.4. По опытным данным определить световой поток |
||||||||||||
Фс, коэффициент использования светового потока |
с освети- |
|||||||||||
тельной установки, потребляемую электроэнергию за час W. |
||||||||||||
Расчеты выполняются по следующим формулам |
|
|||||||||||
|
|
W= 4W*, кВтч. |
|
|
|
|
|
(9) |
||||
|
|
Фс=4 КЕ 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);
К – коэффициент, учитывающий воздействие отраженных световых потоков на освещаемую точку (зависит от месторасположения точки и источника, а также от отражающих свойств поверхностей, окружающих источник и освещаемую точку). Для рассматриваемого лабораторною стенда К равен 0,36...0,49.
Коэффициент использования светового потока осветительной установки с – это отношение светового
44
потока, падающего на горизонтальную поверхность Фр, к световому потоку осветительного прибора Фоп (или суммарному потоку всех ламп, размещенных в данном освещаемом помещении)
с = Фр / Фоп. |
(11) |
Полученные значения занести в табл. 5.
3.2.5. Рассчитать z – коэффициент неравномерности освещения – это отношение средней освещенности к минимальной.
z |
Еср |
, |
(12) |
|
Emin |
||||
|
|
|
где Еср, Еmin – определяется по измерениям в нескольких точках на рабочей поверхности.
3.2.6. Рассчитать КЕО – коэффициент естественной
освещенности, |
|
КЕО = (Eвн /Eнар)100%, |
(13) |
где Eвн – естественная освещенность в точке M внутри помещения, а Eнар – наружная освещенность на горизонтальной поверхности.
3.3. По результатам табл. 5 построить зависимости тока I, мощности Р, светового потока Фс и световой отдачи c от значения освещенности Е, лк.
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.
3.6.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
45
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), |
(14) |
где N – количество светильников принятых к |
|
установке в помещении. |
|
Кз – коэффициент запаса. |
|
Прежде чем приступить к расчету |
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 расчетного световой потока светильника может выходить за рамки параметров выпускаемой осветительной продукции. В этом случае следует изменить количество светильников N и провести расчет повторно. Если требуется уменьшить расчетный 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 освещенности к минимальной.
Обычно значение коэффициента неравномерности принимается исходя из отношения расстояния между светильниками к высоте их подвеса над рабочей
46
поверхностью (L/Нр). При условии, что отношение L/Нр находится в пределах рекомендуемых значений, коэффициент z может быть принят при использовании ламп накаливания или газоразрядных ламп 1,15, а при установке люминесцентных ламп 1,1. Если требуется рассчитать среднюю освещенность, либо освещение помещения осуществляется отраженным светом, z принимается равным единице и не влияет на результат расчета.
Кз – этот коэффициент учитывает снижение освещенности в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнения светильников и ламп, а также ухудшения отражающих свойств поверхностей стен, потолка
ипола. Коэффициент запаса выбирается по таблицам, приведенным в СП 52.13330.2011, 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
ипола, а также индекса помещения и типа КСС используемых светильников (см. прил. 2, к.п.д. светильника
0,5–0,60).
47
3.7. |
Рассчитать |
установленную |
мощность |
осветительной установки для заданного помещения |
|
||
|
Ру = РсN, Вт |
|
(15) |
и удельную мощность |
|
|
|
|
Руд = Ру/ S, Вт/м2. |
(16) |
3.8. На плане помещения (потолка) отобразить размещение светильников.
4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
4.1.Какие требования предъявляются к общему осве-
щению?
4.2.Сравнить величину потребляемой электроэнергии газоразрядных и светодиодных светильников.
4.3.Что влияет на величину коэффициента пульсации светового потока?
4.4.Как определяется коэффициент естественного освещения (КЕО) ен,?
4.5.Типы кривых силы света светильников (КСС) и как они характеризуют светильник.
4.6.Какие мероприятия способствуют снижению энергетических затрат на освещение?
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ В СХЕМАХ С РАЗЛИЧНЫМИ БАЛЛАСТНЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1.Изучить процесс зажигания и работы газоразрядной лампы низкого давления в схемах с различными балластными сопротивлениями.
1.2.Определить кривые мгновенных значений (осциллограммы) напряжения питающей сети, падения напряжения на
48
работающих газоразрядной лампе и балластном сопротивлении.
1.3. Исследовать вольт-амперную характеристику газоразрядной лампы низкого давления.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ
Газоразрядным источником лучистой энергии называется устройство, в котором оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в среде инертных газов, паров металлов и их смесей.
Газоразрядные лампы работают в режиме дугового разряда, падающая вольтамперная характеристика (ВАХ) которого указывает на его неустойчивость. Для стабилизации дугового разряда последовательно с газоразрядной лампой включается балластное сопротивление, значение которого должно быть больше абсолютной величины динамического сопротивления газоразрядного промежутка в режиме стабилизации.
На рис. 1.7 показаны ВАХ режима дугового разряда газоразрядной лампы (1) и зависимость разности действующих значений напряжения сети и падения напряжения на балластном сопротивлении (2) в функции тока, протекающего в схеме. Любой стационарный режим протекания тока в схеме
должен удовлетворять условиям: |
|
Uс=Uл+Uб; |
(17) |
R > Rд, |
(18) |
где Uс – падение напряжения сети. В; |
|
Uл, Uб – падение напряжения на лампе и балластном сопротивлении, В;
R – сопротивление стабилизирующего устройства,
Ом;
Rд – сопротивление разряда, Ом.
49
Рис. 1.7. ВАХ режима дугового разряда газоразрядной лампы
Условие равенства напряжений выполняется в точках пересечения прямой (2) с ВАХ газоразрядной лампы (1). Однако лишь в точке В выполняется условие неравенства сопротивлений, т.к. возрастанию разрядного тока в этой точке ничто не препятствует, а сумма падений напряжений на газоразрядной лампе и балластном сопротивлении превысит напряжение сети. Следует отметить, что ни напряжение, ни ток не стабилизируются балластным сопротивлением. Стабилизируется только режим горения дуги.
Изменяя напряжение питающей сети и (или) значение балластного сопротивления можно определить зависимость падения напряжения от тока дугового разряда и построить ВАХ лампы.
При питании газоразрядных ламп от сети переменного тока для стабилизации дугового разряда может применяться активное, индуктивное и емкостное сопротивления.
Рассмотрим осциллограммы мгновенных значений напряжения, тока и светового потока лампы при стабилизации разряда с помощью активного балластного сопротивления
(рис. 1.8,а).
По достижению сетевым напряжением Uс значения, равного напряжению зажигания Uз, в лампе возникает
50