Електричні джерела світла

Сучасними електричними джерелами світла є лампи розжарювання, люмінесцентні низького тиски й ртутні високого тиски,

Лампи розжарювання (мал. 4, а) найпоширеніші в якості електричного джерела світла. Лампи розжарювання мають вольфрамову нитку, найчастіше спіральн, що перебуває у вакуумі або інертному газі. Принцип дії ламп розжарювання заснований на перетворенні електричної енергії, подводимой до її нитки, в енергію видимих випромінювань, що впливають на органі зору людину, що й створюють у нього відчуття світла, близького до білого. Перетворення електричної енергії в енергію видимих випромінювань відбувається в лампі розжарювання при нагріванні її нитки з вольфраму до температури, що досягає 2600—2700°С, При цьому вольфрамова нитка лампи не перегоряє, тому що температура плавлення вольфраму (3200—3400°С) значно вище температури розжарення нитки, а також внаслідок того, що з колби лампи вилучене повітря або ж колба заповнена інертними газами (суміші азста, аргону, ксенону), у середовищі яких метал не окисниться.

Лампи розжарювання, із внутрішнього обсягу (колби) яких викачано повітря, називають вакуумними, а заповнені інертними газами — газополными.

Термін служби ламп розжарювання коливається в широких межах, тому що залежить від ряду умов, у тому числі стабільності номінальної напруги, наявності або відсутності механічних впливів на лампу (поштовхи, струс і ін.), температури навколишнього середовища і т.д. Гарантійний термін служби ламп розжарювання загального призначення близько 1000 ч.

Рис. 4. Електричні джерела світла:

а — лампа розжарювання, б — люмінесцентна лампа низького даоления, в — дугова ртутна лампа високого тиску (ДРЛ); / — цоколь, 2 я скляна ніжка, 3 ь нитка розжарення, 4 — скляна колба, 5 д електрод, 6 — скляна трубка, 7 — кварцова трубка, 8 — шар люмінофора

При тривалій роботі' лампи її вольфрамова нитка під впливом високої температури нагрівання поступово випаровується, зменшуючись у діаметрі, і, нарешті, перегоряє. Чим вище температура нагрівання нитки розжарення. лампи, тим більше світла вона випромінює, однак процес випару вольфрамової нитки протікає інтенсивніше й строк її служби скорочується. Тому для ламп розжарювання припустима така робоча температура нагрівання нитки, яка не викликає інтенсивного випару останньої.

рівних умовах мають біль-

Газополные лампи при інших шую, чому вакуумні лампи, світлову віддачу, оскільки газ, що перебуває в колбі під тиском, перешкоджає випару вольфрамової нитки, що дозволяє підвищити її робочу температуру, а отже, і світлову віддачу.

Недоліком газополных ламп є деяка додаткова втрата в них тепла нитки розжарення через конвекцію газу, що заповнює внутрішню порожнину колби.

З метою зниження теплових втрат газополные лампи заповнюють малотеплопроводными газами або зменшують розміри й змінюють конструкцію нитки розжарення, виконуючи її у вигляді щільної гвинтоподібної спіралі (моноспирали) 'або подвійної спіралі (биаспирали).

Основним недоліком ламп розжарювання є низька світлова віддача: тільки 2—4% споживаної ними електричної енергії перетворюється в енергію видимих випромінювань, сприйманих оком людину, інша частина енергії перетвориться в тепло, випромінюване лампою.

Світловою віддачею лампи З називається відношення світлового потоку Р до її потужності Р

Р Р ЛМ

^Ь~~Р ~ВГ'

Лампи розжарювання загального призначення за ДСТ 2239—60 на напруги 127 і 220 В виготовляють потужністю від 15 до 1500 Вт.

Світлова віддача ламп залежить від їхньої потужності й напруги. Вона зростає зі збільшенням потужності й знижується з увеличенил•ем напруги. У ламп розжарювання напругою 12 У світлова віддача приблизно на 10% вище, чим у ламп напругою 220 В.

Для висвітлення підприємств, установ і навчальних закладів: у цей час застосовують переважно люмінесцентні* лампи низького тиску.

Люмінесцентна лампа нгизкого тиску (мал. 4, б) являє собою скляну герметично закриту трубку 6, внутрішня поверхня якої покрита тонким слоем.люмінофора 8**. Із трубки викачане повітря верб її введені невелика кількість газу аргону й дозована крапля ртуті. Усередині трубки (на її кінцях) у скляних ніжках 2 укріплені вольфрамові биспиральные електроди 5, з'єднані із двух-штырьковыми цоколями /, службовцями для приєднання лампи до електричної; мережі через спеціальні патрони.

При подачі напруги до лампи між її електродами (покритими окислами стронцію, барію або кальцію, що підвищують випромінювання, електронів електродами лампи) виникає електричний розряд у парах ртуті, у результаті лампа починає випромінювати світловий потік.

Для характеристики люмінесцентних ламп прийняті наступні літерні позначення: Л — характеризує групу джерела світла (лампа люмінесцентна); Д, Б, ТБ і ХБ — визначають кольоровість світіння (ДааДенна, Б ябіла, ТБ ятепло-біла, ХБ — холодно-біла).

Лампи, що мають у позначенні букву Ц, призначені для правильної передачі кольору й чіткого розрізнення колірних відтінків.

При відсутності спеціальних вимог до передачі кольору при? міняють люмінесцентні лампи ЛБ, ЛХБ або ЛТБ.

При наявності вимог до передачі кольору використовують люмінесцентні лампи ЛД або ЛДЦ.

Люмінесцентні лампи низького тиску відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 6825—61 виготовляють на напругу 127 В потужністю 15 і 20 Вт; на напругу 220 В — потужністю 30, 40, 80 і 125 Вт. Термін служби ламп при нормальному режимі роботи близько 5000 ч.

* Люмінесценцією називають світіння фізичного тіла або хімічної речовини.

** Люмінофор — це хімічна речовина, здатне світитися при; впливі на нього якого-небудь зовнішнього джерела енергії, наприклад електричного розряду.

Світловіддача люмінесцентних ламп приблизно в 4—5 раз вище, чим у ламп розжарювання.

Однієї з різновидів люмінесцентних ламп є дугова ртутна лампа (ДРЛ) високого тиску.

Дугові ртутні лампи (ДРЛ) високого тиску (мал. 4, в) служать для висвітлення міських вулиць, площ, а також території й виробничих приміщень підприємств. Лампи ДРЛ випускаються двохелектродними й чотирьох-електродними.

Двохелектродна лампа ДРЛ,.(,див..-рис,,.4,.в) складається із цоколя, укріпленого на колбі (балоні), усередині якої поміщені кварцова трубка (пальник) із ртуттю й газом аргоном, а також електроди. Кварцова трубка й електроди прикріплені до скляної ніжки. Внутрішня поверхня колби (балона) рівномірно покрита тонким шаром люмінофора.

Подача напруги до електродів лампи викликає електричний розряд у парах ртуті, супроводжуваний інтенсивним випромінюванням світла широкого спектра. Під впливом ультрафіолетових променів цього спектра люмінофор, що покриває стінки колби, випромінює світло помаранчево--червоного кольору, який, змішуючись із основним світловим потоком лампи,'утворює світловий потік, сприйманий оком людини як білий колір із зеленуватим відтінком.

По конструкції й принципу роботи четырехзлектродная лампа,■ (ДРЛ) аналогічна двохелектродній лампі з тієї лише разни-" цей, що четырехзлектродная лампа має два додаткові електроди, підключених до основних, для полегшення запалювання. При включенні такої лампи між її додатковими й найближчими основними електродами виникає тліючий розряд, пари ртуті іонізуються й у такий спосіб полегшує виникнення розряду між основними електродами.

Двохелектродні лампи ДРЛ випускають потужністю 250, 500, 750 і 1000 Вт, а чотириелектродні — потужністю 250, 400, 700 і 1000 Вт.

§ 8. Схеми включенні електричних джерел світла,

л' '

\__ Існує безліч схем включення електричних источ­
ников світла. Найбільш простими є схеми включення ламп
розжарювання, а більш складними — люмінесцентних ламп і ду­
говых ртутних ламп (ДРЛ) високого тиску. "" \

Схеми включення ламп розжарювання. Приєднання до мережі двох ламп розжарювання, керованих одним однополюсним вимикачем, показане на мал. 5, а. Кількість ламп може бути більше двох.

Керування п'ятьома лампами здійснюється двома, располо-'" женными поруч однополюсними вимикачами (мал. 5,6). Пово-' ротом першого вимикача виключають перші дві лампи, а поворотом другого — інші три. Таку схекгу включення ламп

23...

<8> ®т®®

_П ПпП-!

Ф?Фф?9

е)

Рис, Схема приєднання групи ламп розжарювання до освітлювальної мережі:

«—, що включаються одним вимикачем, б —, що включаються двома вимикачами, в —, що включаються люстровым перемикачем, г —, що включаються із двох місць, д — приєднання ламп у мережі, литаемой від трехпроводной системи з ізольованої нейтралью, е — приєднання ламп у мережі, що харчується від четырехпроводной системи із заземленої нейтралью

застосовують у більших приміщеннях з режимом роботи, що вимагають різному ступеня освітленості.

Для попеременного зміни кількості ламп, що включаються (наприклад у люстрі) їх приєднують до мережі за допомогою, люсторового перемикача (мал. 5,е). При першому повороті перемикача включається одна лампа із трьох, при другому —• інші дві, але вимикається перша лампа, третім поворотом перемикача включаються всі лампи, а четвертим — усі лампи люстри вимикаються.

При необхідності незалежного керування однієї або декількома лампами із двох місць застосовується схема мал. 5, г, де використовують два перемикачі, з'єднаних двома перемичками. Перемички й проведення, що йде від перемикача до ламп, створюють необхідні ланцюги незалежного керування лампами із двох місць. Ця схема застосовується при висвітленні коридорів і сходових кліток житлових будинків і підприємств, а також тунелів із двома або декількома виходами.

Лампи освітлювальних електроустановок, що харчуються від трехпроо водної системи трифазного струму, включають на междуфазное напруга мережі (мал. 5, д), а, що харчуються від четырехпроводной мережі —• між фазним і нульовим проводами (мал. 5, е).

Ливарний цех

В освітлювальних електроустановках промислових підприємств застосовується дистанційне й автоматичне керування, якщо воно необхідно за умовами роботи або з метою забезпечення безпеки людей. Зразкова схема освітлювальної електроустановки з дистанційним керуванням мережею робочого висвітлення й автоматичним включенням мережі аварійного висвітлення показана на мал. 6.

Рис. 6. Схема освітлювальної електроустановки промислового підприємства: / — вступне обладнання мережі робочого висвітлення, 2 — апарати дистанційного керування мережею робочого висвітлення, 3 — цеховий розподільний щит, 4 — апарати автоматичного включення мережі аварійного висвітлення; 5 — вступне обладнання мережі аварійного висвітлення, 6 — понижувальний трансформатор харчування мережі місцевого висвітлення, 7 — лінії, що відходять, харчування освітлювальної мережі

Мережі робітника й аварійного висвітлення в схемі мають роздільне пи-таниеот різних джерел електропостачання.

У мережі робочого висвітлення передбачені апарати дистанційного керування, що дозволяють включати й відключати їх із центрального пульта керування. Апарати 4, установлювані в мережі аварійного висвітлення, пов'язані з апаратами 2 робочого висвітлення так, щоб автоматично...включати аварійне висвітлення при зникненні напруги в мережі робочого висвітлення.

Схеми включення люмінесцентних ламп. Люмінесцентні лампи можуть включатися в електричну мережу по стартерной або бесстартерной схемам запалювання.

При включенні ламп по стартерной схемі запалювання Лр#«"*7) у якості стартера застосовується газорозрядна неонова лампа із двома (рухливим і нерухливим) електродами.

Рис. 7. Стартерное запалювання люмінесцентної лампи:

а асхема, б — загальний вид стартера; / — дросель, 2 алампа, 3 — стартер

Включают люмінесцентну лампу в електричну мережу тільки послідовно з баластовим опором, що обмежують ріст струму в лампі, і в такий спосіб, що охороняють її від руйнування. У мережах змінного струму як баластового опору застосовують котушку з більшим індуктивним опором — дросель.

•еезяягйгйние люм'штесцентной лампи відбувається в такий спосіб. При включенні лампи між електродами виникає тліючий розряд, тепло якого нагріває рухливий біметалічний електрод. При нагріванні до певної температури рухливий електрод стартера, звиваючись, замикається з нерухливим, утворюючи електричне коло, по якому протікає струм, необхідний для попереднього підігріву електродів лампи. Підігріваючись, електроди починають випускати електрони. ". Під час протікання струму в ланцюзі електродів лампи розряд у стартері припиняється, у результаті рухливий електрод стартера остигає й, розгинаючись, вертається у вихідне положення, розриваючи при цьому електричне коло лампи. При розриві до напруги мережі додається э.д.с. самоіндукції дроселя й виниклий у дроселі імпульс підвищеного напруги викликає дуговий розряд у лампі і її запалювання. З виникненням дугового розряду напруга на електродах лампи й паралельно з'єднаних з ними електродах стартера знижується настільки, що виявляється недостатнім для виникнення тліючого розряду між електродами стартера. Якщо запалювання лампи не відбудеться, то на

електродах стартера з'явиться повна напруга мережі й увесь процес повториться.

Для включення люмінесцентних ламп застосовують спеціальні стартерные й бесстартерные пускорегулирующие апарати (ПРА) комплектні обладнання, що представляють собою, що забезпечують надійне запалювання й нормальнуюроцмп, а також пшщь шение коефіцієнта шощностиТр частътеерешшното струму 50 Гц в електричнім колійзменяются величина й напрямок струму. Ці зміни, що відбуваються й у ланцюзі люмінесцентних ламп, приводять до відповідного до зниження й відновлення інтенсивності світіння люмінофора, викликаючи коливання (пульсацію) світлового потоку лампи. Коливання світлового потоку ламп небезпечні, оскільки" створюють так званий стробоскопический ефект.

Стробоскопический ефект •- це явище, що викликає викривлення зорового сприйняття людиною дійсного положення (стану) спостережуваних обертових предметів. Так, наприклад, видимі людиною обертові предмети можуть видатися нерухливими або обертовими повільніше або у зворотному напрямку на відміну від дійсності.

Рис. 8. Схема бесстартерного запалювання дволампового люмінесцентного світильника: ПРО Про Ін.— основна обмотка дроселя, З — конденсатор* Нтр — накальный трансформатор, Л — люмінесцентна' лампа, ДОДр — додаткова обмотка дроселя

У цей час промисловістю випускаються пускові обладнання для включення люмінесцентних ламп по антистробоскопической компенсованій схемі.

У ПРА встановлюються також обладнання, що пригнічують радіоперешкоди.

Останнім часом широке поширення одержують більш надійні в роботі бесстартерные ПРА.

Схема включення бесстартерных ПРА дволампового люмінесцентного.Світильника показана на мал.

Схеми включення ламп ДРЛ. Лампи ДРЛ включають в електричну мережу змінного струму напругою 220 В через

* Підвищення коефіцієнта потужності досягається застосуванням ємностей, що компенсують, у вигляді конденсаторів, що включаються між фазним і нульовим проводами.

27-

обладнання, що підпалює, за допомогою якого здійснюється запалювання лампи імпульсом високої напруги (мал.».

обладнання, що підпалює, складається з розрядника Р, селенового випрямляча СВ, зарядного опору Я и конденсаторів, З 1 і З2. Основна обмотка дроселя в схемі служить для запобігання різкого зростання струму в лам-' пе, а також для стабілізації її режиму горіння.

220В

Рис. 9. Схема включення двохелектродної лампи ДРЛ: 00 Др — основна обмотка дроселя. З1 — конденсатор захисту випрямляча, СВ — селеновий випрямляч, ДО — зарядний опір, Л — двухэлектродхная лампа ДРЛ, З2 — зарядний конденсатор, Р — розрядник, ДОДр — додаткова обмотка дроселя, СЗ — помеховгнітючий конденсатор

Запалювання ламп відбувається так. При включенні лампи струм,.проходячи через випрямляч СВ і зарядний опір Р, заряджає конденсатор З2. Коли напруга на конденсаторі З2 досягнеться приблизно 220 В, відбувається пробій повітряного проміжку розрядника Р и конденсатор З2 розряджається на додаткову обмотку дроселя, у результаті чого в основній обмотці дроселя створюється підвищена напруга, імпульсом⁴ якого й запалюється лампа Л. Для захисту випрямляча від імпульсу високої напруги служить конденсатор З1. Конденсатор СЗ необхідний для усунення перешкод радіоприйманню, створюваних, що підпалюють обладнанням при запалюванні лампи.

Чотириелектродна лампа на відміну від наведеної вище схеми включення двохелектродної лампи включається в мережу за спрощеною схемою, у якій відсутнє поджигающее обладнання-. Запалювання четырехэлектродыний лампи проводиться напругою живильної мережі 220 В.

У схемі включення в мережу четырехзлектродной лампи є дросель і конденсатор, які виконують ті ж функції, що й у схемі включення двохелектродної лампи ДРЛ...

Дата добавления: 2015-12-08