2.11. Осветительные установки

Общие сведения

Осветительной установкой называется электроустановка, состоящая из источника света вместе с арматурой и пуско-регулирующей аппаратурой.

Источник света устанавливается в арматуре, имеющей детали его крепления и защиты от внешней среды, защиты глаз человека от прямых лучей света. Совокупность этих деталей составляет светильник. Он имеет также петли крепления его в нужном месте.

Источниками света являются лампы накаливания и люминесцентные лампы различной конструкции.

Параметрами источников света являются номинальное напряжение, номинальная мощность, световой поток.

Электрические лампы накаливания

Принцип действия лампы накаливания основан на свечении спирали в стеклянной колбе, заполненной инертным газом.

Лампы накаливания изготовляются на напряжение от единиц до сотен вольт и на мощности от долей ватта до киловатт.

Параметры некоторых ламп накаливания приведены в табл. 2.47.

Таблица 2.47 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Так как температура спирали зависит от напряжения сети, к которой присоединяется лампа, то срок службы лампы в

основном определяется величиной напряжения сети. В сетях, где возможны колебания напряжения, лампы быстро выходят из строя. Более надежными являются лампы на повышенное напряжение до 240 В.

Таблица 2.48 НЕКОТОРЫЕ ПУСКО-РЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП

На практике может быть превышено и это напряжение, например, при замыкании на корпус оборудования другой фазы, к которой лампа не присоединена. Так как лампа присоединяется к фазному и нулевому проводу, связанному с корпусом оборудования, то она оказывается включенной кратковременно на две фазы, что приводит ее к перегоранию.

Так же отрицательно действуют плохие зажимы и контакты в цепи лампы, которые приводят к колебаниям тока в лампе. Отрицательно действуют на лампы всякие перенапряжения в сети, частые включения и отключения самих ламп.

Неисправности осветительных установок с лампами накаливания приведены в табл. 2.49.

Принцип действия ЛЛНД основан на дуговом разряде в

парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали.

Таблица 2.49 НЕИСПРАВНОСТИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Окончание табл. 2.49

В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора.

Применяются ЛЛНД с различной цветностью, которую можно получить с помощью люминофора — галофосфата кальция в зависимости от цветовой температуры лампы. Цветовой температурой называется температура абсолютно черного тела, при которой цвет его излучения совпадает с цветом излучения самого тела.

ЛД — лампы дневного цвета, имеющие цветовую температуру 6500 К, соответствующую цветовой температуре голубого неба без солнца (К — Кельвин. Т= t+ 273, где Т— температура в К, t — температура в °С).

ЛХБ — лампы холодно-белого цвета с цветовой температурой 4800 К, соответствующей цветовой температуре дневного неба, покрытого тонким слоем белых облаков.

ЛБ — лампы белого цвета с цветовой температурой 4200 К, соответствующей цветовой температуре яркого солнечного дня.

ЛТБ — лампы тепло-белого цвета с цветовой температурой 2800 К, соответствующей цветности излучения ламп накаливания.

В обозначениях ламп с улучшенной цветностью в конце добавляется буква Ц, например, лампы ЛДЦ.

Пускорегулирующие аппараты со стартерным зажиганием для ламп ЛЛНД

Стартерный пускорегулирующий аппарат (ПРА) состоит из дросселя и стартера, иногда могут применяться компенсирующие конденсаторы. Дроссель служит для стабилизации р .жима работы лампы.

При зажигании лампы стартер не размыкает свои контакты в течение времени, необходимого для разогрева электродов лампы до температуры термоэлектронной эмиссии, быстро размыкает контакты после разогрева электродов, поддерживает контакты разомкнутыми во время горения лампы.

На рис. 2.36, б представлена схема устройства стартера тлеющего разряда. Он представляет собой баллон из стекла, наполненный инертным газом, в котором находятся металлический и биметаллический электроды, выводы которых соединены с выступами в цоколе для контакта со схемой лампы При включении лампы согласно схемы рис. 2.36 а на электро-

Рис 2.36. Стартерное зажигание люминесцентной лампы:

а) схема включения: EL — лампа, VL — стартер, LL — дроссель; 6} схема стартера 1 — контакты, 2 — металлический электрод, 3 — баллон, 4 — биметаллический электрод, 5 — цоколь; в) диаграмма изменения напряжения на лампе и тока в лампе при зажигании: Uс — напряжение сети,Uимп — импульс напряжения, зажигающий лампу, Uтл — напряжение тлеющего разряда, Iтл — ток тлеющего разряда, Iпуск — пусковой ток, Iр — рабочий ток; tтл — период тлеющего разряда, t1 — момент замыкания контактов стартера, tзам — период замыкания контактов стартера, t2 — момент появления импульса напряжения на электродах лампы, tпуск— общая длительность пускового режима лампы.

ды лампы и стартера подается напряжение сети Uс, которое достаточно для образования тлеющего разряда между электродами стартера. Поэтому в цепи протекает ток тлеющего разряда стартера Iтл = 0,01...0,04 А. Тепло, выделяемое при протекании тока через стартер, нагревает биметаллический электрод, который выгибается в сторону другого электрода. Через промежуток времени тлеющего разряда tтл = 0,2...0,4 с контакты стартера замыкаются — момент t1 на рис. 2.36, в, и по цепи начинает течь пусковой ток Iпуск. величина которого определяется напряжением сети и сопротивлениями дросселя и электродов лампы. Этого тока не достаточно для нагревания электродов стартера, и биметаллический электрод стартера разгибается, разрывая цепь пускового тока. Предварительно пусковой ток разогревает электроды лампы. Благодаря наличию в цепи индуктивности, при размыкании контактов стартера в цепи возникает импульс напряжения в момент времени t2 -зажигающий лампу. Время разогрева электродов лампы составляет 0,2...0,8 с что в большинстве случаев недостаточно, и лампа может не загореться с первого раза, и весь процесс

может повториться. Общая длительность пускового режима лампы Iпуск составляет 5...15 с. Длительность пускового импульса при размыкании контактов стартера составляет 1...2 мкс, что недостаточно для надежного зажигания лампы, поэтому параллельно контактам стартера включают конденсатор емкостью 5...10 пф.

Параметры некоторых ЛЛНД приведены в табл. 2.47, а ПРА — в табл. 2.48. Отказы установок с ЛЛНД перечислены в табл. 2.49. Обозначения типов ПРА расшифровываются следующим образом (табл. 2.50):

Таблица 2.50 РАСШИФРОВКА ОБОЗНАЧЕНИЙ ТИПОВ ПРА

Дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ)

При повышении давления в лампе и плотности тока разряд в ней становится более интенсивным по излучению. Наряду с излучением в видимой области спектра получается излучение в ультрафиолетовой области. При использовании такого разряда в источниках света требуется исправление его цветности путем преобразования ультрафиолетового излучения в красное.

Для получения такого излучения используются трубчатые кварцевые лампы, называемые в данном случае горелками. Горелка представляет собой кварцевую трубку с впаянными по концам катодами на больший ток, чем при разряде низкого

давления. С целью облегчения зажигания впаиваются дополнительные электроды зажигания в один или оба конца трубки, соединенные с противоположным катодом через добавочное сопротивление R — рис. 2.37. Из-за малого расстояния между основным и дополнительным электродами между ними происходит разряд при включении лампы, приводящий к ионизации газа в трубке. Когда сопротивление столба разряда в трубке станет меньше добавочного сопротивления в цепи дополнительного электрода, начинается разряд между основными электродами. Такие горелки применяются в лампах ДРЛ. Так как работа горелки зависит от действия внешней среды, то она размещается внутри колбы лампы, покрытой изнутри люминофором, который поглощает ультрафиолетовое излучение и превращает его в видимое красное. Внешняя колба лампы наполняется инертным газом. Время, в течение которого происходит установление нормального режима работы лампы, называемое временем разгорания, составляет 7...10 мин. Повторное зажигание лампы возможно только после ее остывания.

Рис. 2.37. Схема конструкции горелки лампы ДРЛ:

1 — основной электрод, 2 — электрод зажигания, 3 — вводы, R — добавочное сопротивление.

Рассмотренные лампы требуют для своей работы ПРА. Лампа с горелкой и нитью накала в колбе не требует специальных устройств для включения и может прямо включаться в сеть. Такие лампы называются ртутно-вольфрамовыми.

Параметры ламп ДРЛ приведены в табл. 2.47, а ПРА для них — в табл. 2.48. Неисправности установок с люминесцентными лампами перечислены в табл. 2.49.