LED svietidlá na jednosmerný alebo striedavý prúd. Oblúkové lampy s ultravysokým tlakom. Napájacie napätie a frekvencia

Úvod

1. 
   Klasifikácia a základné parametre elektrických svetelných zdrojov
   1. 
      Žiarovky
   2. 
      Nízkotlakové žiarivky
   3. 
      Vysokotlakové žiarivky
2. 
   Napájacie schémy žiarivky
3. 
   Základné svetelné veličiny
4. 
   Bezpečnostné opatrenia na údržbu elektrických osvetľovacích zariadení

ÚVOD

Inštalácie elektrického osvetlenia sa používajú vo všetkých priemyselných a domácich priestoroch, verejných, obytných a iných budovách, na uliciach, námestiach, cestách, križovatkách a pod. Toto je najbežnejší typ elektroinštalácie. Existujú tri typy elektrického osvetlenia.

Pracovné osvetlenie určené na bežné aktivity vo všetkých miestnostiach a otvorených priestoroch s nedostatočným prirodzeným svetlom. Mal by poskytovať normalizované osvetlenie v miestnosti na pracovisku.

Núdzové osvetlenie je určená na vytvorenie podmienok pre bezpečnú evakuáciu osôb v prípade núdzového vypnutia pracovného osvetlenia v priestoroch alebo pokračovania prác v priestoroch, kde nie je možné podľa podmienok technológie práce zastaviť. Núdzové osvetlenie by malo vytvárať osvetlenie najmenej 5% z celkového počtu, aby ste mohli pokračovať v práci, alebo najmenej 2 luxy a evakuačné osvetlenie - najmenej 0,5 luxu na podlahe, pozdĺž hlavných priechodov a schodísk.

bezpečnostné osvetlenie pozdĺž hraníc chráneného priestoru je neoddeliteľnou súčasťou pracovného osvetlenia, vytvorí osvetlenie zóny na oboch stranách plotu.

Podľa pravidiel pre elektroinštaláciu je osvetlenie rozdelené do troch systémov.

Všeobecné osvetlenie v priemyselných priestoroch môže byť jednotná (s rovnomerným osvetlením v celej miestnosti) resp lokalizované keď sú svietidlá umiestnené tak, aby sa na hlavných pracoviskách vytvorilo zvýšené osvetlenie. Lokálny systém zabezpečuje osvetlenie pracovísk, objektov a plôch.

Kombinované nazývajú taký osvetľovací systém, v ktorom sa k celkovému osvetleniu miestnosti alebo priestoru pridáva miestne osvetlenie, čím sa vytvára zvýšené osvetlenie na pracovisku. Hlavným prvkom osvetľovacej elektroinštalácie je svetelný zdroj – svietidlo, ktoré premieňa elektrickú energiu na svetelné žiarenie.

Široko používané sú dve triedy svetelných zdrojov: žiarovky a vypúšťanie plynu(fluorescenčné, ortuťové, sodíkové a xenónové).

Hlavnými charakteristikami svietidla sú menovité hodnoty napätia, výkon svetelného toku (niekedy - svietivosť), životnosť, ako aj rozmery (celá dĺžka L , priemer, výška stredu svetla od stredového kontaktu závitovej alebo kolíkovej základne po stred závitu).

Najbežnejšie typy podrážok: E- závitové; ATs - kolík jednokontaktný, Vd - pin dvojkontaktný(následné písmená označujú priemer závitu alebo základne).

Okrem toho zaostrovanie R, hladký valcový podhľad SV niektoré ďalšie sokle.

Pri označovaní žiaroviek na všeobecné účely písmená znamenajú: V - vákuum, G - plnené plynom, B - bispirálne plnené plynom, BK - bispiral kryptón.

Veľký význam má závislosť charakteristík žiaroviek (LN) od skutočne dodávaného napätia. So zvyšujúcim sa napätím sa zvyšuje teplota vlákna, svetlo sa stáva belším, rýchlo sa zvyšuje tok a svetelný výkon je o niečo pomalší, v dôsledku čoho sa životnosť lampy výrazne znižuje.

Nízkotlakové trubicové ortuťové žiarivky (LL), široko používané v osvetľovacích inštaláciách, majú oproti LN množstvo významných výhod; napríklad vysoká svetelná účinnosť, dosahujúca 75 lm / W; dlhá životnosť, dosahujúca až 10 000 hodín pri štandardných svietidlách: možnosť použitia svetelného zdroja rôzneho spektrálneho zloženia s lepším podaním farieb pre väčšinu typov ako u žiaroviek; relatívne nízky (aj keď oslepujúci) jas, čo je v niektorých prípadoch výhodou.

Hlavné nevýhody LL svietidiel sú: relatívna zložitosť spínacieho obvodu; obmedzený výkon jednotky a veľké veľkosti daného výkonu; nemožnosť prepínania svietidiel pracujúcich na striedavý prúd na napájanie zo siete priamy prúd: závislosť charakteristík od teploty okolia. Pre bežné svietidlá je optimálna teplota okolia 18 - 25 ° C, pri odchýlke teploty od optima klesá svetelný tok a svetelná účinnosť; na t
Podľa súčasných noriem, v ktorých medzera medzi hodnotami osvetlenia pre žiarovky a plynové výbojky vo väčšine prípadov nepresahuje dva stupne, je vysoká svetelná účinnosť a dlhá životnosť LL, ako aj DRL žiaroviek. sú vo väčšine prípadov hospodárnejšie ako žiarovky.

Výhody žiaroviek DRL sú: vysoká svetelná účinnosť (až 55 lm / W); dlhá životnosť (10 000 hodín); kompaktnosť; odolnosť voči vplyvom prostredia (okrem veľmi nízkych teplôt).

Nevýhody lámp DRL by sa mali zvážiť: prevaha modrozelenej časti v spektre lúčov, čo vedie k neuspokojivému podaniu farieb, čo vylučuje použitie lámp v prípadoch, keď sú predmetom rozlišovania tváre ľudí alebo maľované povrchy; schopnosť pracovať iba na striedavý prúd; potreba zapnúť cez predradníkovú tlmivku; trvanie zapaľovania pri zapnutí (približne 7 minút) a začiatok opätovného zapálenia aj po veľmi krátkom prerušení napájania lampy po ochladení (približne 10 minút); pulzácia svetelného toku väčšia ako u žiariviek; výrazné zníženie svetelného toku ku koncu životnosti.

Žiarovky sa vyrábajú pre napätie 12-20 V s výkonom 15-1500 wattov. Životnosť žiaroviek na všeobecné použitie je 1 000 hodín Svetelný tok meraný v lúmenoch na 1 W spotrebovanej energie žiarovky sa pohybuje od 7 (pre žiarovky s nízkym výkonom) do 20 lm / W (pre žiarovky s vysokým výkonom). Banky žiaroviek sú plnené neutrálnym plynom (dusík, argón, kryptón), čo zvyšuje životnosť volfrámového vlákna a zvyšuje účinnosť žiaroviek.

V súčasnosti sa vyrábajú zrkadlové žiarovky typu ZK a ZSh pre zvýšené napätie: 220-230, 235-245 V.

Halogénové žiarovky typu KG-240 (trubicové s volfrámovým vláknom v kremennej žiarovke) s výkonom 1000, 1500 a 2000 W sa rozšírili vďaka zvýšenému svetelnému výkonu.

Žiarivky sú sklenená trubica naplnená plynom - argónom, ktorej vnútorný povrch je potiahnutý fosforom. V skúmavke je aj kvapka ortuti. Pri pripojení k elektrickej sieti sa vo výbojke tvoria ortuťové pary a vzniká svetlo, ktoré je blízke dennému svetlu.

Elektrotechnický priemysel vyrába sériu energeticky účinných LL svietidiel určených pre všeobecné a lokálne osvetlenie priemyselných, verejných a administratívnych priestorov (LB18-1, LB36, LDTs18, LB58). Pre obytné priestory sa používajú výbojky LEC18, LEC36, LEC58, ktoré v porovnaní so štandardnými LL s výkonom 20, 40 a 65 W majú zvýšenú účinnosť, zníženú spotrebu elektrickej energie o 7-8%, nižšiu spotrebu materiálu, zvýšenú spoľahlivosť pri skladovaní a preprave. Pre administratívne priestory vyrábajú LL s vylepšeným podaním farieb (LETS a LTBTSTS) s výkonom 8-40 wattov. Svietidlá majú lineárny a kučeravý tvar (v tvare U a W, prstencový). Všetky lampy, okrem kruhových, majú na koncoch dvojkolíkové podstavce.

Podľa spektra vyžarovaného svetla sa LL delí na typy: LB - biela, LHB - studená biela, LTB - teplá biela, LD-day a LDC - denné správne podanie farieb.

Farebne korigované vysokotlakové ortuťové výbojky DRL pozostávajú zo sklenenej banky potiahnutej fosforom, vo vnútri ktorej je umiestnená kremenná výbojka naplnená ortuťovými parami.

Výbojkové metalhalogenidové výbojky DRI sa vyrábajú so svetelnou účinnosťou 75-100 lm/W s dobou horenia 2000-5000 hod.. Tieto výbojky poskytujú lepšie podanie farieb ako výbojky DRL.

Na osvetlenie suchých, prašných, vlhkých miestností sa vyrábajú metalhalogenidové zrkadlové výbojky typu DRIZ.

Sodíkové výbojky HPS s výkonom 400 a 700 W vyžarujú zlatobiele svetlo; ich svetelná účinnosť je 90-120 lm/W, doba horenia viac ako 2500 hodín.

1. 
   Klasifikácia a základné parametre elektrických svetelných zdrojov

Elektrické svetelné zdroje podľa spôsobu generovania žiarenia môžeme rozdeliť na teplota(žiarovky) a fluorescenčné(žiarivky a plynové výbojky).

Hlavné parametre elektrických svetelných zdrojov: napájacie napätie; menovitý výkon; svetelná účinnosť, meraná v lúmenoch na watt (lm/W); štartovacie a prevádzkové prúdy; menovitý svetelný tok; pokles svetelného toku po určitej dobe prevádzky; priemerná životnosť lampy.

1.1. Žiarovky

Na účely osvetlenia sú elektrické žiarovky stále široko používané kvôli ich jednoduchej prevádzke a začleneniu do siete, spoľahlivosti a kompaktnosti.

Hlavnou nevýhodou žiaroviek je ich nízka účinnosť (asi 2%), t.j. žiarovky viac zahrievajú ako svietia. Životnosť žiaroviek je v priemere 1000 hodín Žiarovky sú veľmi citlivé na zmeny v dodávanom napätí. Zvýšenie napätia o 1 % prekročenie nominálnej hodnoty vedie k zvýšeniu svetelného toku o 4% a zníženiu životnosti o 13-14 %. S poklesom napätia sa životnosť zvyšuje, ale svetelný tok svietidla klesá, čo ovplyvňuje produktivitu pracovníkov.

Životnosť žiaroviek sa znižuje ich vibráciami, častým zapínaním a vypínaním, nezvislou polohou. Svetlo žiaroviek sa od prirodzeného líši prevahou lúčov žlto-červenej časti spektra, ktorá skresľuje prirodzené farby predmetov.

Žiarovky môžu byť vákuum(výkon typu B od 15 do 25 W) a naplnené plynom(typy G, B, BK s výkonom od 40 do 1500 W).

Plynové výbojky typu G (monospiral) a B (bispiral) sú plnené argónom s prídavkom 12-16% dusíka.

Štrukturálne sa bispirálna lampa líši od monospirálnej lampy tým, že jej vlákna sú vo forme dvojitých špirál, to znamená špirály stočenej zo špirály. Svetelný výkon týchto lámp je približne o 10 % vyšší ako u bežných (monospirálnych) lámp.

Dvojšpirálové výbojky plnené kryptónom (výbojky typu BK) sa navonok líšia svojim hríbovitým tvarom a majú svetelnú účinnosť o 10-20 % vyššiu ako výbojky plnené argónom. Vzhľadom na vysoké náklady na kryptónový plyn sa lampy typu BK vyrábajú od 40 do 100 wattov.

Všimnite si, že volfrámové vlákno môže byť zložené nielen do špirály a dvojitej špirály, ale aj do trojitej špirály a vytvoriť rôzne konštrukčné tvary (valcový, prstencový, obdĺžnikový atď.). Stupnica menovitého výkonu pre bežné žiarovky (W): 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000.

Svietidlá s výkonom 15 a 25 W sa vyrábajú vo vákuu, 40-100 W - bicoil s argónovou alebo kryptónovou náplňou, 150 W - monocoil alebo bicoil a 200 W a viac - monocoil s argónovou náplňou. Svetelná účinnosť svietidiel 7-18 lm/W.

Pre svietidlá s výkonom 15 až 200 W sa používa pätica E27 / 27, pre svietidlá s výkonom 300 W s bankou s dĺžkou 184 mm - pätica E27 / 30, pre svietidlá s výkonom 300 až 1 000 W - základňa E40/45.

Svietidlá s výkonom do 300 W je možné vyrábať v priehľadných aj matných (MT), opálových (O), mliečnych (ML) bankách. Všimnite si, že opál je minerál podtriedy hydroxidov (SiO 2 x nH 2 O).

Symboly pre žiarovky na všeobecné použitie: slovo "lampa", typ výplne a telesa vlákna, typ žiarovky (ak je nepriehľadná), rozsah napätia, menovitý výkon, číslo GOST. Napríklad označenie „Lamp B 125-135-25 GOST 2239-79“ znamená: vákuovú lampu, priehľadnú žiarovku na napätie 125-135 V, výkon 25 W, vyrobené v súlade s GOST 2239- 79.

Označenie "Lamp GMT 220-230-150 GOST 2239-79" znie takto: plynom plnená monospirálna argónová lampa v matnej žiarovke pre napätie 220-230 V, výkon 150 W, vyrobená v súlade s GOST 2239-79.

Žiarovky pre miestne osvetlenie sa vyrábajú pre 12 V s výkonom od 15 do 60 W a pre 24 a 36 V s výkonom 25, 40, 60 a 100 W. Označenie týchto svietidiel, napríklad MO-36-60 alebo MO-12-40, znamená: žiarovka pre miestne osvetlenie s napätím 36 V s výkonom 60 W a žiarovka pre miestne osvetlenie s napätie 12 V s výkonom 40 W. Okrem toho sa vyrábajú miniatúrne žiarovky typu MN pre napätie 1,25 V s výkonom 0,313 W; 2,3V výkon 3,22W; 2,5V výkon 0,725W, 1,35W, 2,8W; 36V výkon 5,4W. Svetelný tok lámp sa môže časom znižovať. Existujú normy na zníženie svetelného toku každej žiarovky po 750 hodinách prevádzky pri menovitom napätí.

Nedávno sa rozšírili žiarovky, ktorých žiarovky sú pokryté zrkadlovou alebo bielou difúznou reflexnou vrstvou. Takéto svietidlá sa nazývajú svietidlá. Zrkadlová časť banky má vhodný tvar, aby sa získala určitá krivka svietivosti (obr. 2.2). Keďže svietidlá s reflexnými vrstvami majú potrebnú krivku svietivosti, na ich aplikáciu sa používajú osvetľovacie zariadenia bez optických zariadení, čo výrazne znižuje náklady na svietidlá. Tieto svietidlá nevyžadujú čistenie a ich svetelný tok je počas prevádzky stabilnejší.

Žiarovky s reflexnými vrstvami (svietidlá) sa delia na: žiarovky na všeobecné osvetlenie s difúznou (D) vrstvou typu NHD (žiarovky plnené argónom, monošpirálové s difúznou vrstvou); lampy lokálneho osvetlenia s difúznou vrstvou typu MOD; zrkadlové svietidlá so stredným (G) rozložením svetla typu NZS; zrkadlové svietidlá so širokým (W) rozložením svetla typ ZN27-ZN28; zrkadlové svietidlá s koncentrovaným rozložením svetla typu NZK; zrkadlové lampy pre miestne osvetlenie typu MOZ.

Svietidlá všeobecného osvetlenia s difúznou vrstvou typu NGD sa vyrábajú pre napätie 127 V s výkonom 20, 60, 100, 150 a 200 W a pre napätie 220 V s výkonom 40, 100, 150, 200 a 300 W.

Lampy lokálneho osvetlenia s difúznou vrstvou typu MOD sa vyrábajú pre napätie 12 V s výkonom 25, 40 a 60 W a pre napätie 36 V s výkonom 40, 60 a 100 W.

Zrkadlové svietidlá s priemerným (G) rozdeľovačom svetla typu NZS sa vyrábajú pre napätie 127 a 220 V s výkonom 40, 60, 75 a 100 W.

Zrkadlovky so širokým (W) rozložením svetla typu ZN30 sa vyrábajú len pre napätie 220 V s výkonom 300, 500, 750 a 1000 W.

Zrkadlovky s koncentrovaným rozložením svetla typu NZK sa vyrábajú pre napätie 127 a 220 V s výkonom 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750 a 1000 W. Životnosť všetkých svietidiel pre napätie 220 V a svietidiel s výkonom 150 až 1000 W pre napätie 127 V je 1500 hodín.

Zrkadlové svietidlá pre miestne osvetlenie typu MOZ sú dostupné len pre napätie 36 V s výkonom 40, 60 a 100 wattov.

Životnosť všetkých vyššie neuvedených lámp je 1000 hod. Svietivosť lámp je 8,5-20,6 lm/W.

Priemysel tiež vyrába halogénové žiarovky, ktorých životnosť je 2000 hodín alebo viac, to znamená 2-krát dlhšie ako vyššie uvedené žiarovky.

Do zloženia plynovej náplne žiarovky halogénovej žiarovky sa pridáva jód, ktorý za určitých podmienok zabezpečuje spätný prenos odparených častíc volfrámu zo stien žiarovky do telesa žiarovky. Práve táto okolnosť umožňuje zdvojnásobiť životnosť žiarovky so zvýšenou svetelnou účinnosťou. Halogénové žiarovky majú lineárne a kompaktné vlákna. Lineárne vykurovacie telesá sú vyrobené vo forme dlhej špirály (pomer dĺžky špirály k priemeru je viac ako 10), ktorá je umiestnená v trubicovej kremennej banke s koncovými prívodmi. Kompaktné vlákna majú kratšiu špirálu. Tieto lampy majú aj menšiu žiarovku.

Označenie halogénových žiaroviek: KG220-1000-5 - halogénová žiarovka so žiarovkou z kremenného skla, jód, napätie 220 V, výkon 1000 W, číslo dizajnu 5; KGM (malý) pre napätie 30, 27 a 6 V.

Rúrkové halogénové žiarovky sú dostupné pre 220 V s výkonom 1000, 1500, 2000, 5000 a 10 000 W, ako aj pre napätie 380 V s výkonom 20 000 W. Svetelný tok halogénových žiaroviek sa pohybuje od 22 klm (1000 W žiarovky) do 260 klm (10 000 W žiarovky). Svetelný výkon týchto svietidiel je 22-26 lm/W.

Kvôli nestabilite napájacieho napätia sa v súčasnosti vyrábajú žiarovky, ktoré umožňujú odchýlku napätia v rozsahu ± 5 V od vypočítaného. Rozsah napätia je uvedený na svietidle, napríklad 125-135V, 215-225V, 220-230V, 225-235V, 230-240V.

Pre vysoké napätie elektrickej sietešpeciálne žiarovky sa vyrábajú pre menovité napätie 235 V a 240 V. Tu je rozsah napätia 230-240 V a 235-245 V. Menovité napätie 240 V sa používa len pre svietidlá s výkonom 60, 100 a 150 W. Svietidlá pre napätie 235 a 240 V by sa nemali používať so stabilným sieťovým napätím 230 V kvôli prudkému poklesu ich svetelného toku v takejto sieti.

1.2. Nízkotlakové žiarivky

Nízkotlakové žiarivky sú na oboch koncoch utesnená sklenená trubica, ktorej vnútorný povrch je pokrytý tenkou vrstvou fosforu. Lampa bola evakuovaná a naplnená inertným plynom, argónom, pri veľmi nízkom tlaku. Do lampy sa vloží kvapka ortuti, ktorá sa po zahriatí zmení na ortuťové pary.

Elektródy volfrámových lámp vyzerajú ako malá špirála potiahnutá špeciálnou zlúčeninou (oxidom) obsahujúcou soli bária a uhličitanu strontnatého. Paralelne so špirálou sú dve tuhé niklové elektródy, z ktorých každá je pripojená k jednému z koncov špirály.

V nízkotlakových žiarivkách vyžaruje plazma pozostávajúca z ionizovaného kovu a plynových pár vo viditeľnej aj ultrafialovej časti spektra. Pomocou luminoforov sa ultrafialové lúče premieňajú na žiarenie viditeľné okom.

Fluorescenčné trubicové nízkotlakové výbojky s oblúkovým výbojom v ortuťových parách podľa farby žiarenia delíme na výbojky s bielym svetlom (typ LB), výbojky s teplým bielym svetlom (LTB), denné svetlo s farebnou korekciou (CLC).

Menovitá stupnica výkonu pre žiarivky (W): 15, 20, 30, 40, 65, 80.

Dizajnové vlastnosti svietidla sú označené písmenami nasledujúcimi za písmenami označujúcimi farbu svietidla (P - reflex, U - tvar Y, K - krúžok, B - rýchly štart, A - amalgám).

Takzvaný energeticky úsporné žiarivky, majúci účinnejší dizajn elektród a vylepšený fosfor. To umožnilo vyrábať žiarovky so zníženým výkonom (18 W namiesto 20 W, 36 W namiesto 40 W, 58 W namiesto 65 W), s priemerom žiarovky zníženým 1,6-krát a zvýšenou svetelnou účinnosťou.

Lampy s bielym svetlom typu LB poskytujú najvyšší svetelný tok zo všetkých uvedených typov lámp rovnakého výkonu. Približne reprodukujú farbu slnečného svetla a používajú sa v miestnostiach, kde sa od pracovníkov vyžaduje značné namáhanie očí.

Svietidlá s teplým bielym svetlom typu LTB majú výrazný ružový odtieň a používajú sa pri potrebe zvýraznenia ružových a červených tónov, napríklad pri farebnom podaní ľudskej tváre.

Farba žiariviek typu LD je blízka farbe žiariviek s korigovanou farbou typu LDC.

Lampy so studeným bielym svetlom typu LHB zaberajú farebne medzipolohu medzi bielym svetlom a žiarovkami s denným svetlom s korigovanou farbou av niektorých prípadoch sa používajú na rovnakej úrovni ako denné svetlo.

Priemerná doba horenia žiariviek je minimálne 12 000 hodín.

Svetelný tok každej lampy po 70 % priemerná doba horenia by mala byť aspoň 70 % menovitého svetelného toku.

Priemerný povrchový jas žiariviek sa pohybuje od 6 do 11 cd/m 2 . Svetelná účinnosť žiaroviek typu LB sa pohybuje od 50,6 do 65,2 lm/W.

Žiarivky, keď sú pripojené k sieti so striedavým prúdom, vyžarujú svetelný tok, ktorý sa mení v čase. Pulzačný koeficient svetelného toku je 23% (pre lampy typu LDC - 43 %). So zvýšením menovitého napätia sa zvyšuje svetelný tok a výkon spotrebovaný lampou.

K dispozícii sú aj erytémové a baktericídne žiarivky. Ich banky sú vyrobené zo špeciálneho skla, ktoré prepúšťa ultrafialové žiarenie. V erytémových lampách sa používa špeciálny fosfor, ktorý premieňa žiarenie ortuťového výboja na ultrafialové žiarenie s rozsahom vlnových dĺžok, ktorý najviac spôsobuje spálenie (erytém) ľudskej pokožky. Takéto lampy sa používajú v zariadeniach na umelé ultrafialové ožarovanie ľudí a zvierat. Germicídne lampy sa používajú v zariadeniach na dezinfekciu vzduchu; Tieto lampy nemajú fosfor.

Žiarivky sú určené pre bežnú prevádzku pri teplote okolia +15...+40 °C. V prípade poklesu teploty prudko klesá tlak pár argónu a ortuti a zhoršuje sa zapaľovanie, ako aj horenie lampy.

Doba prevádzky lampy je tým dlhšia, čím menej krát je zapnutá, t.j. tým menej sa opotrebováva oxidová vrstva elektród. Zníženie napätia dodávaného do lampy, ako aj zníženie teploty okolia prispievajú k intenzívnejšiemu opotrebovaniu oxidu elektródy. Keď napätie klesne o 10-15%, lampa sa nemusí rozsvietiť alebo jej zahrnutie bude sprevádzané opakovaným blikaním. Zvýšenie napätia uľahčuje proces zapaľovania lampy, ale znižuje jej svetelný výkon.

Nevýhody žiariviek: zníženie účinníka elektrickej siete, vytváranie rádiového rušenia a stroboskopického efektu v dôsledku pulzovania svetelného toku atď.

Stroboskopický efekt spočíva v tom, že v človeku pri žiarivkovom osvetlení vzniká ilúzia, že objekt pohybujúci sa (rotujúci) určitou rýchlosťou je v pokoji alebo sa pohybuje (rotujúci) v opačnom smere. Vo výrobných podmienkach je nebezpečný pre ľudský život a zdravie. Stroboskopický efekt sa zároveň využíva na kontrolu správnej činnosti elektromerov. Na otočnom kotúči elektromera sú prelisované vybrania (značky). Ak sa pozriete na disk zhora, osvetlený fluorescenčným svetlom, potom ak sa disk pohybuje správne, zdá sa, že vybrania (značky) sú v pokoji.

Na odstránenie javov stroboskopie, zníženie rádiového rušenia a zlepšenie účinníka sa používajú špeciálne schémy na zapínanie žiariviek.

1.3. Vysokotlakové žiarivky

Vysokotlakové ortuťové výbojky typu DRL (oblúková ortuťová žiarivka) sa vyrábajú s výkonom 50, 80, 125, 175, 250, 400, 700, 1000 a 2000 W.

Lampa DRL pozostáva zo sklenenej nádoby (banky) elipsoidného tvaru, na ktorej vnútornom povrchu je nanesená vrstva fosforu - fluorogermanátu horečnatého (alebo arzeničnanu horečnatého). Pre zachovanie stability vlastností fosforu je balónik naplnený oxidom uhličitým. Vo vnútri sklenenej nádoby (banky) je trubica z kremenného skla naplnená vysokotlakovými ortuťovými parami. Keď v trubici dôjde k elektrickému výboju, jeho viditeľné žiarenie prejde vrstvou fosforu, ktorý pohltením ultrafialového žiarenia kremennej výbojky premení na viditeľné červené žiarenie.

Priemerná doba prevádzky žiaroviek DRL sa pohybuje od 6000 hodín (žiarovky s výkonom 80 a 125 W) do 10 000 hodín (žiarovky s výkonom 400 W a viac).

Pri DRL lampách je regulované aj percento červeného žiarenia (6 a 10 %). Menovité napätie siete pre všetky svietidlá DRL je 220 V. Koeficient zvlnenia svietidiel DRL je 61-74%.

Medzi najmodernejšie svetelné zdroje patria metalhalogenidové výbojky, v ktorých sa do ortuťového výboja pridávajú jodidy sodíka, tália a india, aby sa zvýšila svetelná účinnosť výbojok. Metalhalogenidové výbojky typu DRI (oblúkový ortuťový jodid) majú elipsoidné alebo valcové žiarovky, vo vnútri ktorých je umiestnený valcový kremenný horák. Vo vnútri tohto horáka dochádza k výboju kovových pár a ich jodidov.

Výkon lámp DRI je 250, 400, 700, 1000, 2000 a 3500 wattov. Svetelný výkon žiaroviek DRI je 70-95 lm/W.

Svetelný výkon vysokotlakových sodíkových výbojok dosahuje 100-130 lm/W. V týchto lampách je výbojka vyrobená z polokryštalického oxidu hlinitého umiestnená vo vnútri sklenenej valcovej banky, inertnej voči parám sodíka a dobre prepúšťajúcej jeho žiarenie. Tlak v trubici je asi 200 kPa. Pri tomto tlaku sa rozširujú rezonančné čiary sodíka, ktoré zaberajú určité spektrálne pásmo, v dôsledku čoho sa farba výboja stáva belšou. Trvanie lámp je 10-15 tisíc hodín.

Na osvetlenie veľkých plôch sa používajú výkonné (5, 10, 20 a 50 kW) xenónové trubicové bezpredradníkové výbojky typu DKst. Zapaľujú sa pomocou štartovacieho zariadenia, ktoré generuje vysokonapäťový (do 30 kV) vysokofrekvenčný napäťový impulz, pod vplyvom ktorého dochádza v lampe k xenónovému výboju.

Svietidlá s výkonom 5 kW majú menovité napätie PO V, výkon 10 kW - napätie 220 V, výkon 20 a 50 kW - napätie 380 V. Svetelná účinnosť týchto svietidiel je od 17,6 do 32 lm/W.

2. Schémy napájania žiariviek

Žiarivky sú zapojené do siete sériovo s indukčnou reaktanciou (tlmivkou), ktorá zabezpečuje stabilizáciu striedavého prúdu vo svietidle.

Faktom je, že elektrický výboj v plyne je nestabilný, keď mierne kolísanie napätia spôsobuje prudkú zmenu prúdu v lampe.

Rozlišujú sa nasledujúce schémy napájania svietidiel: pulzné zapaľovanie, rýchle zapaľovanie, okamžité zapaľovanie.

V obvode impulzného zapaľovania (obr. 1) proces zapaľovania zabezpečuje štartér (štartér). Tu sa elektródy najskôr zahrejú, potom dôjde k okamžitému impulzu napätia. Štartér je miniatúrna plynová výbojka s dvoma elektródami. Žiarovka žiarovky je naplnená neónom, inertným plynom. Jedna zo štartovacích elektród je pevná a pevná a druhá je bimetalová, ktorá sa pri zahrievaní ohýba. V normálnom stave sú štartovacie elektródy otvorené. V okamihu, keď je obvod pripojený k sieti, plné napätie siete sa aplikuje na elektródy lampy a štartéra, pretože v obvode lampy nie je žiadny prúd, a preto je strata napätia v induktore nulová. . Napätie privedené na štartovacie elektródy v ňom spôsobí výboj plynu, ktorý následne zabezpečí prechod malého prúdu (stotiny ampéra) cez elektródy lampy aj induktor. Pôsobením tepla generovaného prechádzajúcim prúdom bimetalová doska, ktorá sa ohýba, zatvára štartér skratovaný, v dôsledku čoho sa prúd v obvode zvýši na 0,5 - 0,6 A a elektródy lampy sa rýchlo zahrejú. Po zatvorení štartovacích elektród sa v nej zastaví výboj plynu, elektródy vychladnú a následne sa otvoria. Okamžité prerušenie prúdu v obvode spôsobí, že sa v induktore objaví elektromotorická sila samoindukcie vo forme napäťového vrcholu, čo vedie k zapáleniu lampy, ktorej elektródy sa v tom čase ukážu na byť rozpálený. Po zapálení lampy je napätie na jej svorkách približne polovičné oproti sieťovému napätiu. Zvyšok napätia sa utlmí na škrtiacej klapke. Napätie aplikované na štartér (polovica siete) je nedostatočné na to, aby opäť fungoval.

Ryža. 1. Impulzný obvod na pripojenie žiarivky do siete:

1 - štartér (štartér); 2 - lampa; 3 - plyn.

V obvode rýchleho zapaľovania (obr. 2) sú elektródy lampy pripojené k samostatným vinutiam špeciálneho žhaviaceho transformátora. Keď sa napätie privedie na nehoriacu lampu, strata napätia v induktore bude malá, zvýšenie napätia vinutia vlákna sa úplne aplikuje na elektródy, ktoré sa rýchlo a silne zahrejú a lampa sa môže rozsvietiť. pri normálnom sieťovom napätí. V okamihu výboja vo výbojke sa automaticky zníži prúd vlákna predradníka.

Ryža. 2. Schéma rýchleho zapaľovania žiarivky:

1 - škrtiaca klapka; 2 - lampa; 3 - vláknový transformátor.

Okamžitý zapaľovací obvod (obr. 3) využíva transformátorovú tlmivku a samostatný rezonančný obvod, ktorý v momente zapnutia vytvára na svietidle zvýšené (6-7x väčšie ako pracovné) napätie. Schémy okamžitého zapaľovania sa používajú iba v určitých prípadoch, napríklad vo výbušných miestnostiach s lampami obsahujúcimi špeciálne vystužené elektródy. Elektródy lámp bežného typu v obvode znázornenom na obr. 3, rýchlo sa opotrebujú. Vysoké napätie aplikované na lampu v počiatočnom okamihu je nebezpečné pre obsluhujúci personál.

Ryža. 3. Schéma okamžitého zapálenia žiarivky

1 - lampa; 2 - kondenzátor; 3 - tlmivka-transformátor.

Pri ovládaní škrtiacich klapiek vzniká hluk. Na zabezpečenie potrebného prúdu a napätia na svorkách lampy v štartovacích a prevádzkových režimoch, zvýšenie účinníka, zníženie stroboskopického efektu a zníženie úrovne rádiového rušenia sú k žiarivkám pripevnené špeciálne predradníky. Medzi predradníky patria tlmivky, kondenzátory (na zvýšenie účinníka a potlačenie rádiového rušenia) a odpory umiestnené v spoločnom kovovom obale a vyplnené bitúmenovou hmotou.

Podľa spôsobu zapaľovania sa predradníky delia do troch skupín: štartér (symbol UB), rýchle a okamžité zapaľovanie (symbol AB).

Hlavné typy predradníkov pre žiarivky: 1UBI-40/220-VP-600U4 alebo 2UBI-20/220-VPP-110KhL4, čo znamená nasledovné: prvá číslica udáva, koľko svietidiel je zapnutých so zariadením; UB - predradník štartéra; A - indukčný fázový posun prúdu spotrebovaného zariadením (možno E - kapacitný alebo K - kompenzovaný, t.j. kompenzačný stroboskopický efekt); 40 a 20 - výkon lampy, W; 220 - napájacie napätie, V; B - vstavaný prístroj (možno H - nezávislý); P - so zníženou hladinou hluku; PP - s obzvlášť nízkou hladinou hluku; 600 a softvér - sériové číslo alebo modifikácia predradníka; U a HL - predradník je určený na prevádzku v oblastiach s miernym alebo studeným podnebím (môže byť aj TV - tropické vlhké podnebie; TS - tropické suché podnebie; T - tropické vlhké a suché podnebie; 0 - akékoľvek podnebie na súši) ; 4 - umiestnenie v miestnostiach s umelo riadenou klímou (môže byť 1 - vonku; 2 - miestnosti zle izolované od okolitého vzduchu a prístrešky; 3 - obyčajné prirodzene vetrané miestnosti; 5 - miestnosti s vysokou vlhkosťou a nevetrané podzemné miestnosti).

Predradníky pre oblúkové ortuťové žiarivky (DRL), oblúkové ortuťové výbojky (DRI), vysokotlakové sodíkové výbojky (NLVD) sú označené nasledovne: 1DBI-400DRL / 220-N alebo 1DBI-400DNaT / 220-V. Tu je DB tlmivka predradníka; DRL a DNAT - typ lampy (DNaT znamená to isté ako NLVD); H - nezávislý predradník.

Elektrické schémaštartovacie dvojžiarové predradníky je uvedené na obr. štyri.

Ryža. 4. Elektrický obvod predradníka štartéra 2 UBI pre dve svietidlá

1 - škrtiaca klapka; 2 - lampy; 3 - štartéry.

Štartéry pre oblúkové ortuťové žiarivky typu DRL sa vyrábajú s tlmivkou (obr. 5).

Obr.5. Schéma zapínania svietidiel typu DRL cez tlmivku.

1 - škrtiaca klapka; 2 - lampa; C je kondenzátor.

Na zapnutie výbojok DRI a HPS sa používajú predradníky s unifikovanými impulznými zapaľovacími zariadeniami, ktorých hlavnými prvkami sú diódové tyristory (obr. 6). Tu je však opätovné zapálenie zhasnutej lampy, ktorá nie je vybavená špeciálnou jednotkou na okamžité opätovné zapálenie, možné až po jej vychladnutí, t.j. po 10-15 minútach.

Obr. 6 Schéma zapínania lámp typu DRI alebo DNAT.

1 - impulzné zapaľovacie zariadenie; 2 - balastný plyn

3. Základné svetelné veličiny

Množstvo svetla vyžarovaného zdrojom sa nazýva svetelný tok a označuje sa F. Jednotka svetelného toku - lumen(lm).

Svetelný tok obsiahnutý v priestorovom uhle , na vrchole ktorého je bodový zdroj svetla so silou J, je určený vzorcom Ф = J.

Sila svetla J je hustota svetelného toku v jednom alebo druhom smere; merané v kandelách (cd).

Candela- je to svietivosť vyžarovaná z plochy 1/600 000 m 2 prierezu plného žiariča v smere kolmom na túto časť pri teplote žiariča rovnajúcej sa teplote tuhnutia platiny (2045 K) a tlaku 101 325 Pa.

Pevný uhol in sa rovná pomeru plochy o, vyrezanej na guli kužeľom s vrcholom v bode S, k druhej mocnine polomeru r (obr. 2.1). Ak r = 1, potom sa priestorový uhol numericky rovná ploche plochy vyrezanej kužeľom na sfére jednotkového polomeru. Jednotkou priestorového uhla je steradián(porov.).

Lumen je teda súčinom kandela krát steradiánu. Osvetlenie pracovnej plochy bude tým lepšie, čím väčší bude svetelný tok na túto plochu. Stupeň osvetlenia povrchu, t.j. hustota svetelného toku na osvetlený povrch, je charakterizovaná osvetlením E, ktorá sa meria v apartmány(OK). Ak na 1 m 2 akéhokoľvek povrchu dopadá svetelný tok rovný 1 lm, potom osvetlenie E bude 1 lux, t.j. lm/m2.

Keď je pracovná plocha osvetlená, vyniknú v nej svetlé a tmavé detaily, ktoré sa líšia svojimi jasja., ktorá závisí nielen od osvetlenia, ale aj od reflexných vlastností povrchu. Jas určuje svetelný vnem prijímaný očami. Ak je jas povrchu veľmi nízky, je ťažké na ňom rozlíšiť detaily a naopak, ak je jas veľmi vysoký, potom povrch oslepuje oči. Jas sa rovná pomeru intenzity osvetlenia k projekčnej ploche odrazového (vyžarujúceho) telesa v danom smere; merané v kandelách na meter štvorcový (cd / m 2).

4. Bezpečnostné opatrenia pri údržbe elektrických osvetľovacích zariadení

Organizácia práce na bezpečnosti na objektoch elektrických prác zabezpečuje: vymenovanie osôb zodpovedných za bezpečnosť práce (majster, stavbyvedúci, majstri a majstri inštalačných tímov); brífing na bezpečné metódy práca na pracovisku; vyvesenie výstražných plagátov, inštalácia plotov, vymenovanie osôb do služby pri vykonávaní inštalačných prác, ktoré sú nebezpečné pre ostatných.

Všetky inštalačné práce na častiach pod prúdom alebo v ich blízkosti sa musia vykonávať pri odpojenom napätí.

Pri montáži elektroinštalácie sa používajú rôzne stroje, mechanizmy a zariadenia na uľahčenie práce montážnych pracovníkov a zabezpečenie bezpečných pracovných podmienok. Neodborná manipulácia s uvedenými mechanizačnými prostriedkami môže spôsobiť úraz.

V elektrotechnickej praxi majú široké využitie špeciálne vozidlá a pojazdné dielne. Špeciálne vozidlo typu SK-A s prívesom je teda určené na prepravu a kladenie káblov v zemných výkopoch. Na inštaláciu trolejového vedenia sa používajú teleskopické veže vybavené košom, v ktorom je možné montážnik zdvihnúť do výšky až 26 m.Na zdvíhanie podpier a konštrukčných častí trolejového vedenia slúžia kolesové a pásové žeriavy. použité.

Pri elektroinštalačných prácach sa používa elektrifikovaný pracovný nástroj. Ochrannými opatreniami proti poškodeniu elektrický šok elektrifikované ručné náradie je rozdelené do 3 tried:

Trieda I - stroje s izoláciou všetkých živých častí; zástrčka má uzemňovací kontakt;

Trieda II - stroje, v ktorých všetky živé časti majú dvojitú alebo zosilnenú izoláciu; tieto stroje nemajú zariadenia na uzemnenie;

Trieda III - stroje pre menovité napätie nepresahujúce 42 V.

Menovité napätie strojov na striedavý prúd triedy I a II nesmie presiahnuť 380 V.

Elektrické náradie zahŕňa:

Vŕtacie ručné elektrické stroje s jednofázovými kolektorovými motormi pre menovité napätie 220 V as trojfázovými asynchrónnymi motormi pre menovité napätie 36 a 220 V;

Elektrické kladivo určené na dierovanie otvorov a výklenkov v murive a betóne pri inštalácii priechodov cez steny a stropy, pri inštalácii skupinových panelov a štítov v prípade skrytých elektrických vedení (menovité napätie motora 220 V);

Elektrický dierovač určený na vŕtanie hlbokých otvorov s priemerom do 32 mm do stien a stropov budov z tehál alebo betónu do hĺbky 700 mm;

Elektrická ryha určená na rezanie rýh v tehlových stenách na kladenie vodičov skrytých elektrických rozvodov (šírka ryhy 8 mm v hĺbke 20 mm).

S ručnými elektrickými strojmi môžu pracovať len pracovníci, ktorí prešli školením o bezpečnosti práce. Každý stroj musí mať inventárne číslo.

Ručné elektrické stroje je zakázané používať vo výbušných priestoroch, ako aj v priestoroch s chemicky aktívnym prostredím, ktoré ničí kov a izoláciu.

Stroje, ktoré nie sú odolné voči striekajúcej vode, sa nesmú používať vonku počas dažďa alebo sneženia.

Pred prácou so strojom je potrebné skontrolovať úplnosť a spoľahlivosť upevňovacích častí, prevádzkyschopnosť kábla (šnúry) a zástrčky, neporušenosť izolačných častí tela, kryty rukoväte a držiaka kefy, prítomnosť ochranných kryty, činnosť spínača a činnosť stroja pri voľnobehu. Pri obsluhe strojov I. triedy je nutné používať individuálne elektrické ochranné prostriedky (dielektrické rukavice).

Pre výmenu rezného nástroja, nastavenie, pri prenášaní ručného stroja a počas prestávok v práci, musí byť vypnutý.

Je zakázané prevádzkovať ručný elektrický stroj pri výskyte aspoň jednej z nasledujúcich porúch: poškodenie zástrčkového spojenia, kábla (šnúry) alebo ich ochrannej trubice; poškodenie krytu držiaka kefy stroja s elektromotorom kolektora; fuzzy činnosť spínača; vzhľad dymu, všestranný oheň na kolektore, ostrý zápach spálenej izolácie; únik maziva; zvýšené klepanie, hluk, vibrácie; rozbitie alebo výskyt trhlín v tele, rukoväti alebo ochrannom plote; zlomenie rezného nástroja.

Práce na inštalácii nadzemných elektrických vedení (siete vonkajšieho osvetlenia) sú spojené so zdvíhaním osôb a materiálov do výšky pomocou zdvíhacích strojov a mechanizmov. V tomto prípade hrozí nebezpečenstvo úrazu pri páde z podpier alebo iných konštrukcií, ako aj poškodenie bleskovým prúdom pri práci počas búrky alebo indukované napätie zo susedných vedení.

Počas spúšťania spodného konca podpery do jamy by v nej nemal byť žiadny z pracovníkov. Lezenie na podperu by sa malo vykonávať pomocou teleskopickej veže, montérskych pazúrov, prielezov, rebríkov. Aby sa predišlo otlakom a poraneniam v dôsledku pádu dielov a náradia z výšky, je zakázané byť počas práce pod podperou veže a košom, nie je dovolené zhadzovať akékoľvek predmety z výšky podpery.

Pri rolovaní holého drôtu z bubna musí pracovník pracovať v plátenných rukaviciach. Pri inštalácii vedení s dĺžkou nad 3 km musia byť namontované úseky vodičov skratované a uzemnené v prípade, že sa v tomto úseku objaví indukované napätie zo susedných vedení alebo z búrkového mraku.

Na položenie kábla pozdĺž stien alebo konštrukcií budovy vo výške 2 m alebo viac by ste mali použiť silné lešenie s plotom vo forme zábradlia a bočnej dosky (v blízkosti podlahy). Ukladanie káblov z rebríkov nie je povolené. Zdvíhanie kábla na jeho upevnenie na nosných zariadeniach káblovej konštrukcie do výšky viac ako 2 m sa musí vykonať pomocou prakov a ručných blokov. V rohoch káblové vedenie pri rolovaní neťahajte za kábel rukami. Pri ohrievaní kábla v zime elektrickým prúdom 220 V musí byť jeho plášť uzemnený, aby sa predišlo úrazu elektrickým prúdom v prípade skratu žily s prúdom k oceľovému pancierovaniu alebo hliníkovému (olovnatému) plášťu.

Pre oblúkové lampy ultravysoký tlak(LSVD) sa vzťahuje na lampy pracujúce pri tlakoch 10 × 10 5 Pa a vyšších. Pri vysokých tlakoch plynu alebo kovových pár, pri silnom priblížení elektród, sa oblasti blízko katódy a blízkej anódy výboja zmenšia. Výboj je sústredený v úzkej vretenovite oblasti medzi elektródami a jeho jas, najmä v blízkosti katódy, dosahuje veľmi vysoké hodnoty.

Takýto oblúkový výboj je nepostrádateľným zdrojom svetla pre projektory a reflektory, ako aj množstvo špeciálnych aplikácií.

Použitie ortuťových pár alebo inertného plynu v lampách im dáva množstvo vlastností. Produkcia ortuťových pár pri vhodnom tlaku, ako je možné vidieť z úvahy o vysokotlakových ortuťových výbojkách v článku "", sa dosahuje dávkovaním ortuti do žiarovky. Výboj sa zapáli ako nízkotlaková ortuť pri teplote okolia. Potom, keď sa lampa zapáli a zahreje, tlak sa zvýši. Prevádzkový tlak je určený ustálenou teplotou banky, pri ktorej sa elektrická energia dodávaná do lampy rovná výkonu rozptýlenému v okolitom priestore sálaním a prenosom tepla. Prvou vlastnosťou ultravysokotlakových ortuťových výbojok je teda to, že sa celkom ľahko zapália, ale majú pomerne dlhú dobu zahrievania. Keď zhasnú, opätovné zapálenie je možné vykonať spravidla až po úplnom ochladení. Keď sú lampy naplnené inertnými plynmi, výboj po zapálení takmer okamžite prejde do ustáleného stavu. Zapálenie výboja v plyne pri vysokom tlaku predstavuje určité ťažkosti a vyžaduje použitie špeciálnych zapaľovacích zariadení. Po zhasnutí lampy sa však dá takmer okamžite znovu zapáliť.

Druhým znakom, ktorý odlišuje ultravysokotlakový ortuťový výboj s krátkym oblúkom od zodpovedajúcich plynových výbojov, je jeho elektrický režim. Kvôli veľkému rozdielu medzi potenciálnymi gradientmi v ortuti a inertných plynoch pri rovnakom tlaku je horiace napätie takýchto lámp výrazne vyššie ako pri plnení plynom, vďaka čomu je pri rovnakých výkonoch ich prúd oveľa väčší.

Tretím podstatným rozdielom je emisné spektrum, ktoré u plynových žiaroviek zodpovedá spektrálnym zložením dennému svetlu.

Uvedené vlastnosti viedli k tomu, že oblúkové lampy sa často používajú na filmovanie a premietanie filmov, v simulátoroch slnečného žiarenia a v iných prípadoch, keď sa vyžaduje správna reprodukcia farieb.

Zariadenie lampy

Guľový tvar žiarovky bol zvolený z podmienky zabezpečenia vysokej mechanickej pevnosti pri vysokých tlakoch a malých vzdialenostiach medzi elektródami (obrázky 1 a 2). Guľová banka z kremenného skla má dve diametrálne umiestnené dlhé valcovité nohy, v ktorých sú utesnené vstupy pripojené k elektródam. Dlhá dĺžka nohy je potrebná na odstránenie olova z horúcej žiarovky a jej ochranu pred oxidáciou. Niektoré typy ortuťových výbojok majú prídavnú zapaľovaciu elektródu vo forme volfrámového drôtu priletovaného do žiarovky.

Obrázok 1. Celkový pohľad na ultravysokotlakové ortuťovo-kremenné výbojky s krátkym oblúkom rôzneho výkonu, W:
a - 50; b - 100; v - 250; G - 500; d - 1000

Obrázok 2. Celkový pohľad na xenónové guľové výbojky:
a- jednosmerná lampa s výkonom 100 - 200 kW; b- 1 kW žiarovka na striedavý prúd; v- 2 kW lampa na striedavý prúd; G- 1 kW lampa na jednosmerný prúd

Konštrukcia elektród sa líši v závislosti od druhu prúdu, ktorý napája lampu. Pri prevádzke na striedavý prúd, pre ktorý sú určené ortuťové výbojky, majú obe elektródy rovnaký dizajn (obrázok 3). Od elektród trubicových lámp rovnakého výkonu sa líšia väčšou masívnosťou, kvôli potrebe zníženia ich teploty.

Obrázok 3. Elektródy pre striedavé ortuťové výbojky s krátkym oblúkom:
a- pre žiarovky do 1 kW; b- pre žiarovky do 10 kW; v- pevná elektróda pre výkonné lampy; 1 - jadro z roztrhaného volfrámu; 2 - krycia špirála z volfrámového drôtu; 3 - oxidová pasta; 4 - absorbér plynu; 5 - základ vyrobený zo spekaného volfrámového prášku s prídavkom oxidu tória; 6 - kovaná volfrámová časť

Pri prevádzke lámp na jednosmerný prúd je dôležitá poloha horenia lampy, ktorá by mala byť iba vertikálna - anóda hore pre plynové lampy a najlepšie anóda dole pre ortuťové lampy. Umiestnenie anódy v spodnej časti znižuje stabilitu oblúka, čo je dôležité z dôvodu protiprúdu elektrónov smerujúcich nadol a horúcich plynov stúpajúcich nahor. Horná poloha anódy si vyžaduje zväčšenie jej veľkosti, pretože okrem jej ohrevu v dôsledku väčšieho výkonu rozptýleného na anóde je dodatočne ohrievaná prúdom horúcich plynov. V prípade ortuťových výbojok je anóda umiestnená dole, aby sa zabezpečilo rovnomernejšie zahrievanie a tým sa skrátil čas zahrievania.

Vďaka malej vzdialenosti medzi elektródami môžu ortuťové guľové výbojky fungovať na striedavý prúd zo siete 127 alebo 220 V. kW - (20 - 10) × 10 5 Pa.

Ultravysokotlakové výbojky s guľovou bankou sú najčastejšie plnené xenónom kvôli pohodlnosti jeho dávkovania. Vzdialenosť medzi elektródami je u väčšiny lámp 3 - 6 mm. Tlak xenónu v studenej lampe (1 - 5) × 10 5 Pa pre lampy s výkonom od 50 W do 10 kW. Takéto tlaky spôsobujú, že ultravysokotlakové lampy sú výbušné, aj keď sa nepoužívajú, a na ich skladovanie je potrebné použiť špeciálne puzdrá. Vďaka silnej konvekcii môžu lampy pracovať iba vo vertikálnej polohe bez ohľadu na typ prúdu.

žiarenie lampy

Vysoký jas ortuťových guľových výbojok s krátkym oblúkom sa dosahuje zvýšením prúdu a stabilizáciou výboja na elektródach, ktoré bránia rozširovaniu výbojového kanála. V závislosti od teploty pracovnej časti elektród a ich konštrukcie možno získať rôzne rozloženie jasu. Keď je teplota elektród nedostatočná na zabezpečenie prúdu oblúka v dôsledku termionickej emisie, oblúk sa na elektródach zmršťuje do malých jasných svietiacich bodov a nadobúda tvar vretena. Jas v blízkosti elektród dosahuje 1000 Mcd/m² alebo viac. Malá veľkosť týchto oblastí vedie k tomu, že ich úloha v celkovom toku žiarenia lámp je zanedbateľná.

Pri kontrakcii výboja na elektródach sa jas zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom a prúdom (výkonom) a so zmenšujúcou sa vzdialenosťou medzi elektródami.

Ak teplota pracovnej časti elektród zaisťuje, že oblúkový prúd sa získa v dôsledku termionického vyžarovania, potom sa výboj akoby šíri po povrchu elektród. V tomto prípade je jas rovnomernejšie rozložený pozdĺž výboja a stále sa zvyšuje so zvyšujúcim sa prúdom a tlakom. Polomer výbojového kanála závisí od tvaru a konštrukcie pracovnej časti elektród a takmer nezávisí od vzdialenosti medzi nimi.

Svetelná účinnosť svietidiel sa zvyšuje s rastom ich špecifického výkonu. Pri vretenovitom výboji má svetelný výkon maximum v určitej vzdialenosti medzi elektródami.

Žiarenie ortuťových guľových výbojok typu DRSh má čiarové spektrum so silne výrazným súvislým pozadím. Linky sú značne rozšírené. Vôbec neexistujú žiarenia s vlnovými dĺžkami kratšími ako 280 - 290 nm a vzhľadom na pozadie je podiel červeného žiarenia 4 - 7%.

Obrázok 4. Distribúcia jasu pozdĺž ( 1 ) a naprieč ( 2 ) os výboja xenónových výbojok

Výbojová šnúra jednosmerných guľových xenónových výbojok má pri prevádzke vo vertikálnej polohe s anódou hore tvar kužeľa, spočívajúceho špičkou na hrote katódy a rozširujúceho sa nahor. V blízkosti katódy sa vytvorí malá katódová škvrna s veľmi vysokým jasom. Rozloženie jasu vo výbojovej šnúre zostáva rovnaké, keď sa hustota výbojového prúdu mení vo veľmi širokom rozsahu, čo umožňuje zostaviť rovnomerné krivky rozloženia jasu pozdĺž a naprieč výbojom (obrázok 4). Jas je priamo úmerný výkonu na jednotku dĺžky oblúkového výboja. Pomer svetelného toku a intenzity osvetlenia v danom smere k dĺžke oblúka je úmerný pomeru výkonu k rovnakej dĺžke.

Emisné spektrum sférických xenónových výbojok ultravysokého tlaku sa len málo líši od emisného spektra rúrkových xenónových výbojok.

Výkonné xenónové výbojky majú stúpajúcu charakteristiku prúdového napätia. Sklon charakteristiky sa zvyšuje so zväčšujúcou sa vzdialenosťou medzi elektródami a tlakom. Pokles potenciálu anóda-katóda pre xenónové výbojky s krátkym oblúkom je 9 - 10 V a katóda predstavuje 7 - 8 V.

Moderné ultravysokotlakové guľové lampy sa vyrábajú v rôznych prevedeniach, vrátane tých so skladacími elektródami a vodným chladením. Bol vyvinutý dizajn špeciálneho kovového skladacieho svietidla typu DKsRM55000 a množstva ďalších zdrojov používaných v špeciálnych inštaláciách.

V zásade sú žiarivky zariadenia na striedavý prúd. Môžu však fungovať aj na jednosmerný prúd. Pritom je potrebné vziať do úvahy nasledujúce faktory:

• Pri práci na jednosmerný prúd lampa dáva 75-80% svetla, v režime podobnom práci na striedavý prúd.
• Rezistor sa používa ako obmedzovač prúdu, čo vedie k vyšším stratám energie.
• Zapálenie lampy je zvyčajne náročnejšie. Vo väčšine prípadov bežný štartér nebude fungovať.
• Jeden koniec lampy môže po niekoľkých hodinách používania stmavnúť. Je to spôsobené pohybom elektrónov k jednej elektróde a kladných iónov ortuti k druhej. To vedie k tomu, že na jednom z koncov nedochádza k tvorbe ultrafialového žiarenia, ktoré je nevyhnutné pre luminiscenciu fosforu. Môže to tiež viesť k rýchlejšiemu vyhoreniu elektród. Na odstránenie tohto efektu je potrebné pravidelne meniť polaritu privádzaného napätia.

Niekedy je induktor zapojený do série, aby sa obmedzil štartovací prúd.

Použitie žiarovky ako predradníka

Táto možnosť sa niekedy používa v obvodoch so štartérom. Vlákno žiarovky sa používa ako obmedzovač prúdu. V zásade je možné použiť akýkoľvek odpor, pokiaľ umožňuje rozptýlenie potrebného výkonu. Hlavné nevýhody použitia lampy ako predradníka sú:

• Účinnosť obvodu je veľmi nízka, pretože žiarovka odvádza veľa tepla - na rozdiel od indukčnosti je to odporová záťaž
• Žiarivka pracuje v suboptimálnom režime - znižuje sa svetelný výkon, životnosť atď. Predradník je špeciálne navrhnutý pre konkrétnu žiarovku, žiarovka je nepravdepodobná.
• Vzniknuté teplo (môže dosiahnuť až 40-50 W) spôsobuje pokles svetelného výkonu žiarivky v dôsledku zvýšenia teploty.
• Zvyčajne sa uvádza, že žiarovka dáva dodatočné svetlo. Pri práci „na polovičné svetlo“ však žiarovka vydáva veľmi málo svetla vo viditeľnom rozsahu.

Môžeme povedať, že takúto schému by ste nemali používať - ​​je lepšie kúpiť špeciálny predradník.

Niektoré údaje vám však umožňujú vybrať si žiarovku. Charakteristickým znakom žiaroviek je zmena odporu špirály so zvyšujúcou sa teplotou. Táto tabuľka je vypočítaná pre najbežnejšie bi-špirálové žiarovky s žiarovkou naplnenou inertným plynom. Výpočet prebiehal nasledovne: najprv sa vypočítala lampa, ktorá pri menovitom napätí 220V má príslušný výkon a svetelný tok, následne sa prepočítal odpor špirály na iné hodnoty prúdu.

Predradník pre výbojku

Výbojka - ortuťová alebo halogenidová, podobná žiarivke, má charakteristiku klesajúceho prúdu. Preto je potrebné použiť predradník na obmedzenie prúdu v sieti a zapálenie svietidla. Predradníky pre tieto žiarovky sú v mnohom podobné predradníkom pre žiarivky a tu budú veľmi stručne popísané.

Najjednoduchší predradník (predradník reaktora) je indukčná tlmivka zapojená do série s lampou na obmedzenie prúdu. Na zlepšenie účinníka je paralelne zapojený kondenzátor. Takýto predradník sa dá jednoducho vypočítať rovnakým spôsobom ako vyššie pre žiarivku. Treba poznamenať, že prúd plynovej výbojky je niekoľkonásobne vyšší ako prúd žiarivky. Preto nemôžete použiť tlmivku zo žiarivky. Niekedy sa na zapálenie lampy používa pulzný zapaľovač (IZU, inginitor).

Ak sieťové napätie nestačí na zapálenie lampy, potom môže byť induktor kombinovaný s autotransformátorom na zvýšenie napätia.

Tento typ predradníka má nevýhodu, že pri zmene sieťového napätia sa mení svetelný tok svietidla, ktorý závisí od výkonu úmerného druhej mocnine napätia.

ryža. 2

Tento typ (obr. 3) predradníka s konštantným príkonom je teraz najpoužívanejší medzi indukčnými predradníkmi. Zmena sieťového napätia o 13 % vedie k zmene výkonu lampy o 2 %.

V tomto obvode zohráva kondenzátor úlohu prvku obmedzujúceho prúd. Preto je kondenzátor zvyčajne umiestnený pomerne veľký.

Najlepšie sú elektronické predradníky, ktoré sú podobné elektronickým predradníkom žiariviek. Všetko, čo sa hovorí o týchto predradníkoch, platí pre a pre plynové výbojky. Okrem toho v takýchto predradníkoch môžete nastaviť prúd lampy, čím sa zníži množstvo svetla. Preto ak sa chystáte použiť na osvetlenie akvária plynovú výbojku, potom má zmysel zaobstarať si elektronický predradník.

ryža. 3

Elektronické predradníky

Tieto predradníky prichádzajú s nízkou aj vysokou frekvenciou. Nízkofrekvenčné napájajú lampu z častej siete, napríklad hybridné predradníky (hybrid), ktoré sú bezštartérovým predradníkom (rýchly štart), v ktorých elektronický obvod, ktorý po zapálení lampy vypína sekundárny okruh na ohrev elektród, čo dáva určité zvýšenie účinnosti predradníka. Akváriá

Vysokofrekvenčné elektronické predradníky dodávajú žiarovke napätie s frekvenciou asi 20 000 Hz a vyššou (nezamieňať s vysokofrekvenčnými indukčnými žiarovkami, ktoré pracujú v rozsahu megahertzov). Takéto predradníky sú usmerňovač a prechodový (alebo tyristorový) prerušovač. Predradník má oproti magnetickému predradníku mnoho výhod:

• Zvyšuje účinnosť lampy. Balastný pomer sa zvyšuje o 20-30%, t.j. lampa produkuje viac svetla
• Straty v balaste sa niekoľkokrát znížili – chýba obrovský kus železa. V súlade s tým klesá spotreba energie a klesá teplota, čo je dôležité pre prevádzku lampy.
• Predradník sa stáva kompaktným, čo je dôležité pri jeho umiestnení na stiesnenom mieste.
• Predradník nevytvára hluk v audio rozsahu.
• Znížené blikanie lampy
• Mnoho predradníkov umožňuje zmenu svetelného toku svietidla (stmievanie)

Elektronický predradník má aj svoje nevýhody:

• Relatívne vysoké náklady v porovnaní s magnetickým.
• Niektoré staršie konštrukčné predradníky mali malý únik prúdu do uzemňovacieho vodiča, čo spôsobilo vypnutie ochranného systému (GFCI).
• Tieto predradníky (najmä lacné) môžu mať vyššie harmonické skreslenie. Môžu ovplyvniť blízke rádio (aj keď je to nepravdepodobné - v okruhu nie viac ako pol metra)

Pri kúpe však nový systém výbojky, najmä výbojky HO, VHO, má zmysel uvažovať o použití elektronického predradníka

Obrázok ukazuje zvýšenie účinnosti lampy so zvyšujúcou sa frekvenciou prúdu v porovnaní so sieťovou frekvenciou 60 Hz

Schéma zapnutia žiarivky bez štartéra

Nevýhody okruhu so štartérom ( na dlhú dobu zahrievanie elektród, potreba výmeny štartéra a pod.) viedli k tomu, že sa objavil ďalší okruh, kde sa elektródy zahrievajú s sekundárne vinutie transformátor, ktorý je tiež indukčnou reaktanciou.

Výrazný vonkajšia vlastnosť Takýmto predradníkom je, že oba hlavné vodiče sú pripojené k predradníku, štyri vodiče od predradníka sú pripojené k elektródam lampy.

Existuje mnoho variácií takejto schémy, napríklad keď elektronický obvod vypne vykurovací okruh elektród po zapnutí lampy (spustenie spúšťača) atď. Predradníky tohto typu sa používajú aj v obvode s niekoľkými žiarovkami.

V takomto obvode nie je možné použiť svietidlo určené pre spínací obvod štartéra, pretože je určené na dlhšie zahrievanie elektród a v takomto obvode predčasne zlyhá. Mali by sa používať iba žiarovky označené RS (Rapid Start). Obvod musí poskytovať uzemnený reflektor pozdĺž lampy (niekedy je na lampe kovový pás). To uľahčuje zapaľovanie lampy.

Obrázok ukazuje vnútorný pohľad na takýto predradník. Skladá sa z jadra a cievky, kondenzátora na korekciu účinníka a tepelnej ochrany. Vo vnútri puzdra je všetko vyplnené materiálom rozptyľujúcim teplo.

Schéma zapnutia žiarivky so štartérom

Tradičný obvod používaný veľmi dlhú dobu v prípade, keď je sieťové napätie dostatočné na zapálenie lampy. Využíva predradník, ktorým je veľký indukčný odpor – tlmivku, a štartér – malú neónovú lampu, ktorá slúži na predhrievanie elektród lampy. Paralelne s neónovou lampou je v štartéri kondenzátor na zníženie rádiového rušenia. Do obvodu môže byť tiež zahrnutý kondenzátor na zlepšenie účinníka.

Keď je lampa pripojená k sieti, najskôr dôjde k výboju v štartéri a cez elektródy lampy prechádza malý prúd, ktorý ich zahrieva, čím sa zníži zapaľovacie napätie lampy. Keď dôjde k výboju v lampe, napätie medzi elektródami klesne. deaktivácia štartovacieho okruhu. V starých schémach sa namiesto štartéra používalo tlačidlo, ktoré sa muselo držať niekoľko sekúnd.

Predradník sa používa iba na obmedzenie prúdu. Nie je ťažké vypočítať parametre predradníka sami (v prípade, že ste našli tlmivku v odpade a chcete ju použiť).

Je veľmi jednoduché určiť parametre indukčného predradníka pomocou pravidiel pre výpočet obvodov striedavého prúdu. Vezmime si napríklad 40W lampu (F40T12) s dĺžkou 48" (122 cm), pripojenú k 230V sieti

Prevádzkový prúd lampy je asi 0,43A. Účiník svietidla je približne 0,9 (v zásade možno svietidlo považovať za aktívnu záťaž). Napätie na lampe je: 40W / (0,43A * 0,9) \u003d 102V. Aktívna zložka napätia je: 102V*0,9=92V, jalová zložka je 102V*sqrt(1-0,9^2)=44V.

Straty výkonu v predradníku sú 9-10W. Celkový účinník je teda: (40W + 10W) ​​​​/ (230V * 0,43A) \u003d 0,51 (tu sa jednoznačne požaduje korekčný kondenzátor). Aktívna zložka poklesu napätia na predradníku je: 230V*0,51-102V=15V, reaktívna zložka je 230V*sqrt(1-0,51^2)-44V=154V. Aktívny odpor predradníka je 15V/0,43A=35 Ohm, jalový odpor je 154V/0,43=358 Ohm. Indukčnosť predradníka pri 50 Hz je 358/(2*31,4*50)=1,1H

Podobný výpočet pre svietidlo s výkonom 30W (F30T12) 36" (91 cm) dlhé, s pracovným prúdom 0,37A udáva parametre predradníka - aktívny odpor je 59 ohmov, jalový 450 ohmov. Celkový výkon Faktor je 0,45 Indukčnosť predradníka je 1,4H

Odtiaľ je vo všeobecnosti jasné, čo sa stane, ak použijete predradník pre 40W lampu v obvode s 30W lampou - prúd prekročí nominálnu hodnotu, čo povedie k rýchlejšiemu zlyhaniu lampy. Naopak, použitie predradníka z menej výkonnej žiarovky v obvode s výkonnejšou žiarovkou bude mať za následok obmedzenie prúdu a zníženie svetelného výkonu.

Na zlepšenie účinníka je možné použiť kondenzátor. Napríklad v prvom príklade pre 40W lampu je paralelne zapojený kondenzátor vypočítaný nasledovne. Prúd cez kondenzátor je 0,43A*sqrt(1-0,51^2)=0,37A, reaktancia kondenzátora je 230V/0,37A=622Ω, kapacita pre 50Hz sieť je: 1/(2*3,14*50 *622) = 5,1 uF. Kondenzátor musí byť 250V. Dá sa zapojiť aj do série (výpočet podobne), ale musíte použiť 450V kondenzátor. Akvárium

Časom overené žiarovky sú u nás prekliate, no napriek prevahe „ekonomických“ svetelných zdrojov v sortimente obchodov s elektrotechnickým tovarom sú stále na pultoch a sú stále žiadané.

Samozrejme, ich dizajn, ktorý zostal takmer sto rokov svojej existencie prakticky nezmenený, môže niekomu pripadať archaický a vyvolávať túžbu po modernizácii, aby spotrebovali menej elektriny, menej často vyhoreli a celkovo sa správali „v moderným spôsobom“. Je na to nejaká možnosť? Áno, existuje.

Jedným zo spôsobov, ako modernizovať žiarovku „stará žena“, je zahrnúť do jej napájacieho obvodu špeciálne ovládacie zariadenie, stmievač. Tento anglicizmus pochádza zo slova „stmievanie“ a zariadenie sa zaoberá tým, že plynulo znižuje jas lampy.

Aby sa znížil jas žiary vlastným spôsobom, je potrebné znížiť množstvo napätia, ktoré je na ňu aplikované. Môžete to urobiť dvoma spôsobmi:

1. rozptýliť elektrickú energiu na ceste k lampe;
2. použite napájacie napätie na spustenie regulovaného zariadenia.

Môžete rozptýliť elektrickú energiu a zabrániť jej úplnému dosiahnutiu lampy konvenčný reostat. Takýchto miniatúrnych zariadení bolo veľa v trubicových a polovodičových televízoroch, kde sa zaoberali rôznymi úpravami. Napríklad zvuk. Ak je nominálna hodnota malého reostatu navrhnutá pre 220 voltov, potom ľahko uhasí akúkoľvek energiu z domácej siete. Otázne je len to, že sa zároveň veľmi zahreje, pretože zákon zachovania energie ešte nikto nezrušil.

Stupeň ohrevu možno znížiť použitím veľkého reostatu, napr. predradník pre domácnosť, ktorý je súčasťou napájacieho obvodu elektrického spotrebiča na kompenzáciu dočasných napäťových rázov. Prítomnosť veľkého vypínača na každom vypínači nie je veľmi estetické riešenie. Navyše, rozptyl energie nerieši hlavný problém – jej ekonomiku. Keď je reostat zapnutý, aj keď svetlo svieti, počítadlo sa bude otáčať rovnakou rýchlosťou.

Aby sa skutočne šetrila elektrická energia, je potrebné medzi vypínač umiestniť zariadenie napájané zo siete, ktorého výstupný výkon je možné regulovať. Môžu byť generátor vlastnej oscilácie, keďže vlákno v lampe nerozlišuje zložitosti pôvodu prúdu, hlavnou vecou je, že je variabilné.

Samooscilácie - čo to je?

V rádiu a elektrotechnike existuje množstvo obvodových riešení, ktoré umožňujú meniť smer výstupného prúdu. Tieto zmeny smeru môžu pokračovať, pokiaľ je na vstupe zariadenia napájacie napätie. Preto sú tzv samooscilácie.

Ak pripojíte osciloskop k výstupu generátora vlastnej oscilácie, potom na jeho obrazovke uvidíte niečo podobné sínusoide. S vonkajšou podobnosťou s tým, čo vydáva, sú tieto výkyvy úplne inej povahy. V skutočnosti ide o sériu impulzov, ktoré menia znamenie.

Elektrické prístroje sú dosť drsné, nerozlišujú medzi sériou impulzov a sínusoidou a fungujú na nich perfektne. Pozoruhodným príkladom takéhoto „klamu“ je rozšírené používanie vlastných oscilácií vysoká frekvencia, kvôli čomu bol transformátor zariadenia niekoľkokrát znížený.

Tu je taký generátor vlastnej oscilácie (iba oveľa menší), ktorý vydáva sériu impulzov s frekvenciou 50 Hz, je súčasťou napájacieho obvodu so žiarovkou. Pri vytváraní stmievacieho obvodu pre žiarovku sa používajú moderné polovodičové zariadenia - tyristory, dinistory a triaky.
Umožňujú vám najjednoduchšie ovládať momenty odomknutia a uzamknutia, čím sa zmení smer prúdu v obvode a generujú sa vlastné oscilácie. Existujú však samooscilačné generátory založené na tranzistore, ktoré sú založené na dvojici výkonných prvkov poľa. Použite schému aj cez ochrannú jednotku.

Výhody a nevýhody stmievačov žiaroviek

Každé zariadenie alebo zariadenie má súhrn výhod a nevýhod a majú ich aj stmievače žiaroviek.

Hlavnou, ale možno jedinou výhodou tohto zariadenia je, že umožňuje nastaviť jas žiary bez toho, aby spôsoboval bočné zahrievanie. Dokáže výrazne ušetriť elektrickú energiu a predĺžiť životnosť lampy? Veď posúďte sami:

• pre prevádzku generátora vlastnej oscilácie sa striedavý prúd mení na jednosmerný prúd (na jeho vstupe je diódový mostík), takže celková účinnosť zariadenia je ešte nižšia ako u bežnej lampy;
• žiarovka pri prevádzke mimo menovitého napätia má tiež nižšiu účinnosť;
• ak je počiatočné napätie zariadenia viac ako 30 percent nominálnych 220 voltov, potom je počiatočný prúdový ráz pri zapnutí takmer rovnaký ako pri práci z bežnej siete.

Zdá sa, že za takýchto podmienok je použitie stmievača čisto estetickým rozmarom.