Что такое электрическое освещение
Перейти к содержимому

Что такое электрическое освещение

  • автор:

СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ

Системы искусственного электрического освещения используются во всех сферах жизнедеятельности человека.

Это сложные многокомпонентные инженерные системы, в которых конечный потребитель контактирует только с небольшой частью электрооборудования.

Системы освещения

В их состав входят следующие элементы:

Электрогенерирующие мощности.

Глобальные (ГЭС, ТЭС, АЭС) — обеспечивает всю структуру энергопотребления региона. Локальные (системы солнечных панелей и ветрогенераторы различной мощности) — обеспечивают дополнительную энергетическую подпитку одного отдельно взятого объекта.

Это может быть жилой дом, производственное предприятие или коммерческая организация.

Система транспортировки электроэнергии.

Воздушные ЛЭП или кабельные сети.

Преобразователи.

Различные трансформаторы, конвекторы и выпрямители, осуществляющие преобразования параметров электрического тока от транспортного до потребительского.

Устройства распределения электроэнергии.

Открытого и закрытого типа (ОРУ, ЗРУ).

Защитное оборудование.

Как правило, это цепи релейной защиты, куда могут входить следующие компоненты: реле сопротивления, силы тока и напряжения, устройства дуговой и грозовой защиты, а также защиты от коротких замыканий.

Управляющее оборудование.

Бытовые электрические счётчики и различные автоматизированные системы контроля и учета коммерческого потребления электроэнергии.

Устройства эксплуатации и потребления.

В этот раздел входит всё оборудование конечного пользователя, в том числе и системы освещения.

Если посмотреть на систему освещения с точки зрения потребителя, то она будет состоять из следующих компонентов. Прежде всего, это источники искусственного электрического освещения (различные лампы, светильники, бра, прожектора и т.п.) и оборудование управления – выключатели.

Электропроводка может быть низко- и высоковольтной. Низковольтный переменный ток 12В и 24В получается при помощи понижающих трансформаторов. Необходимость в низковольтных электросетях возникает на предприятиях, использующих соответствующее осветительное оборудование (как правило, импортного производства).

Повсеместно на территории РФ принят стандарт высоковольтного осветительного оборудования — 220В. Потребительские токопроводящие системы, использующиеся для освещения, имеют ограничения по силе тока.

В низковольтных электрических системах она не превышает 25А, соответственно общая мощность электропотребления ограничивается на уровне 300 Вт при напряжении 12 Вольт. На практике такая система электрического искусственного освещения достаточна для подачи питания на всего на 9 ламп галогенного типа мощностью 30 Вт каждая.

Это один из основных аргументов в пользу эксплуатации высоковольтных систем, у которых величина силы тока равна 15А, а электрическая мощность 3,5кВт.

Если суммарная мощность всех установленных светильников превышает допустимое значение, то системы освещения разбивают на несколько автономных подсистем, подключая каждую из электросетей к отдельному трансформатору и/или УЗО (устройство защитного отключения).

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ

  1. Бытовое — применяется в жилых помещениях;
  2. Рабочее — может быть как общим, так и локализованным — непосредственно на рабочих местах. Как правило, строго нормировано в соответствии с нормативами условий труда;
  3. Дежурное — иногда называют охранным освещением. Используется на коммерческих и производственных объектах в нерабочее время. Предназначено для освещения охраняемых зон;
  4. Аварийное — активируется вместо основных источников электрического освещения в экстремальных ситуациях.

Последнее бывает двух типов:

Эвакуационное.

Обеспечивает минимально необходимую видимость при экстренной эвакуации персонала и посетителей из здания. Источники эвакуационного освещения должны быть обязательно установлены в местах, представляющих опасность при быстром передвижении в условиях ограниченной видимости: узкие проходы, коридоры без окон, лестничные площадки и т.п.

Безопасности.

Используется на промышленных объектах, где существует непрерывный технологический процесс. Освещение безопасности по нормативам имеет автономные источники энергообеспечения и обустраивается в местах, которые могут представлять опасность для персонала. Активируется при полном отключении рабочего освещения.

Кроме того следует отметить:

Используется для обозначения помещений с зонами повышенной опасности. На практике представляет собой таблички с подсветкой и символами радиационной или биологической опасности. На производстве также встречаются световые таблички с обозначением лазерной опасности, повышенного электромагнитного поля и т.п..

Бактерицидное.

Разновидность освещения ультрафиолетовым или кварцевым светом, которое используется для обеззараживания помещений. Такие установки являются как стационарными, так и переносными.

Разновидность освещения в ультрафиолетовом диапазоне со строго определенной длиной волны — 297НМ. Используется в закрытых помещениях и при недостатке дневного освещения. Стимулирует некоторые физиологические процессы в организме.

ЛАМПЫ ДЛЯ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ

По типу источника света система искусственного электрического освещения делится на следующие виды:

Лампа накаливания (ЛОН).

Одна из первых и наиболее массово выпускаемых лампочек. Свет образуется в результате прохождение электричества через вольфрамовую проволоку с ее последующим накаливанием. В свет превращается не более 5% электроэнергии остальные тратятся на выработку тепла. Излучает жёлтый свет, срок службы редко превышает 1000 часов. Популярна из-за своей доступной стоимости;

Металлогалогенная лампа (МГЛ).

Является газоразрядной лампой высокого давления. Свет вырабатывают ионы в газовых галогенидах некоторых металлов. Для работы необходимо импульсно зажигающее устройство (ИЗУ) и дроссель (балласт). Срок службы около 15 тыс. часов. Эффективность претворения электроэнергии в свет выше на 20-25% чем у ламп накаливания.

Из недостатков следует отметить высокую стоимость и длительное время разгорания (30 сек. — 3 мин). Кроме того их невозможно включить повторно пока лампа не остынет.

Ртутные галогенные лампы (ДРЛ).

Свет вырабатывается электрическим разрядом в парах ртути. Технически полностью аналогичны металл галогеновым лампам. Срок службы до 10 тыс. часов, светоотдача до 55 лм/Вт. Имеется чувствительность к низким температурам и длительное время разгорание, которое может достигать 10 мин.

Одной из разновидностей ДРЛ являются ртутно вольфрамовые лампы (ДРВ) в их колбе кроме паров ртути имеется и вольфрамовая нить. Такие лампы могут использоваться без балласта и ИЗУ, но имеют гораздо меньший срок службы — до 4000 часов, а также низкая эффективность светоотдачи до 30 лм/Вт.

Натриевые лампы (ДНАТ).

Также относятся к классу газоразрядных ламп, свечение образуется в парах натрия. Излучают желто-оранжевый свет, из-за этого, несмотря на высокую эффективность, светоотдачи (150 лм/Вт), имеют ограниченную сферу применения. Экономичны, срок службы достигает 30 тыс. часов.

Для полного запуска необходимо до 7 мин. Часто используются в отраслях, где необходимо круглосуточное освещение, к примеру, в теплицах.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) (энергосберегающие лампы дневного света).

Как правило имеют спиралеобразный излучающий элемент на пластиковой основе, где расположен дроссель и ИЗУ, который заканчивается стандартными цоколями Е14/27/40.

Светодиодные лампы (LED).

Являются наиболее экономичными из всех существующих ныне. Срок службы составляет около 30 тыс. часов, а энергопотребление по сравнению с классическими лампами накаливания ниже в 10 раз. Они не содержат ртуть и выпускаются практически во всех цветовых вариациях. Единственным недостатком является довольно высокая цена устройств.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Искусственное электрическое освещение характеризуется по нескольким параметрам:

Освещенность — измеряется в люксах (Lux), характеризует количество света падающего на рабочую поверхность определённой площади.

Равномерность освещения — этот параметр необходим для определения оптимального количества осветительных приборов в помещении. Выражается в отношении минимального и среднего уровня светового потока на единицу площади. (D = Emin / Eav чем ближе этот параметр к единице, тем лучше).

Коэффициент мощности — этот параметр определяет, насколько эффективно используется электроэнергия для освещения. Низкие показатели этого коэффициента означают чрезмерные потери, что не только снижает эффективность системы освещения, но и может привести к перегреву электросети.

Степень ослеплённости — параметр определяющий способность источника света снижать видимость или вызывать неприятные ощущения вследствие чрезмерной яркости.

Мерцание / частота мерцания — измеряется в герцах (Гц) определяет периодичность изменения интенсивности светового потока в видимом диапазоне. Было выявлено, что человек с нормальным зрением замечает мерцание с частотой 100Гц. При этом мерцание искусственного света с частотой до 300Гц оказывает влияние на мозговую деятельность.

Последние исследования показали, что в производственных в помещениях, где находятся установки с движущимися элементами крайне не рекомендуется использовать люминесцентные лампы с низкой частотой мерцания.

Наложение мерцание на движение механизмов может создать стробоскопический эффект. Когда движущиеся элементы кажутся неподвижными или визуально меняют направление движения.

Цветовая температура — измеряется в градусах Кельвина (К). Определяется как коэффициент на и соотношение между красным и синим цветом. Чем выше показатель, тем больше отклонения в синий спектр — холодный цвет. Цветовая температура напрямую влияет на психологический комфорт работников, находящихся в помещении. Регламентируется СНиП 23-05-95.

Индекс цветопередачи — измеряется в Ra. Определяет способность искусственного света передавать естественный цвет освещаемого объекта. Максимальный показатель составляет 100 единиц, что соответствует естественной освещенности в полдень. Для производственных помещений достаточно индекса цветопередачи в 50 Ra, для офисов — 60 Ra, для длительного пребывания и жилых помещений не менее 75 Ra.

Электрическое освещение: источники света, назначение и исполнение светильников

1.Рабочее– создает необходимую освещенность на рабочих местах, в помещениях, на участках территории.

2.Аварийное– создает при погасании рабочего освещения осветительные условия, необходимые для продолжения работы, а также когда отсутствие освещения может вызвать тяжелые последствия для людей и производства.

3.Эвакуационное– создает безопасный выход людей из помещений, на лестницах, переходах.

4.Дежурное– предназначено для облегчения ориентировки в помещениях и на открытых территориях в нерабочее время при отключении рабочего и аварийного освещения.

5.Охранное– устраивается вдоль границ охраняемой территории предприятия или сооружения.

Различают 2 системы освещения:

1)общее (равномерное или локализованное)

2)комбинированное (общее + местное)

Равномерное освещение создает одинаковую освещенность по всей площади помещения.

Локализованное создает на разных участках разную освещенность.

Местное – создает повышенную освещенность на рабочих местах.

Источники света.

1. Лампы накаливания.

1) ЛОН – лампы общего назначения. Заполнение – азот, аргон; аргон + криптон + азот. Срок службы ≈ 1000 часов, светоотдача до 19 Лм/Вт

-широкий ассортимент по мощности, напряжению, по назначению (общее, местное освещение, прожекторное, транспортное, сигнальное);

— простота эксплуатации, компактность, малая зависимость от окружающей среды.

— очень большая зависимость от напряжения (при 0,9Uномсрок службы увеличивается до 3600 часов; при 1,1Uномснижается до 400 часов).

2) Галогенные (КГ) или йодные (КИ).Срок службы до 2000 часов, светоотдача до 22 Лм/Вт, единичная мощность до 3,5 кВт.

— должны работать только в горизонтальной плоскости;

— зависимость от напряжения.

3) Инфракрасные лампы (ИК, ЗК, КЗ).

2. Люминесцентные лампы.

Разряд происходит в парах ртути. Видимый свет преобразует люминофор. От люминофора зависит спектральный состав светового потока.

— высокая световая отдача до 90 Лм/Вт;

— большой срок службы до 15 тыс. часов.

– обязательна пускорегулирующая аппаратура (* стартерная, * безстартерная, * мгновенного розжига);

— большие размеры лампы;

— зависимость от окружающей среды ( Т=+5°С – 40°С);

— обладает пульсацией светового потока при работе на переменном токе, что приводит к стробоскопическому эффекту, т.е. искажается восприятие вращающихся объектов;

— необходимо применять специальные схемы включения.

3. Лампы высокого давления.

Разряд проходит в колбе с парами ртути (ультрафиолетовый диапазон). Видимое освещение преобразуется во внешней колбе с люминофором. Бывают 2-х и 4-х электродные.

— не зависят от окружающей среды ( — 40 °С до — 80°С );

— высокая светоотдача 40 – 50 Лм/Вт;

— мощность 80 – 2000 Вт;

— срок службы до 10 – 18 тыс. часов.

– длительное время разогревания до 7 минут;

— полный спектр излучения ( дают синий цвет), что уменьшает область применения (освещение, промышленность).

В ртутную среду лампы дополнительно вводятся йодиты натрия и скандия. Спектр излучения близок к солнечному. Мощность 250 – 3000 Вт.

— высокая светоотдача 90 Лм/Вт;

— срок службы до 3000 часов.

Применение: для освещения общественных и промышленных зданий, открытых пространств.

Электроосвещение

Электрическое освещение — это совокупность устройств, производящих видимый свет посредством электрического тока.

Освещение и среда, которая им формируется, характеризуются рядом показателей:

  • Освещенность — представляет собой отношение светового потока, который падает на поверхность, к площади данной поверхности.
  • Световой поток, который представляет собой часть потока энергии света, воспринимаемую человеком и характеризующую излучение, распространяемое по всем направлениям от источника.
  • Сила света, которая является пространственной величиной плотности светового потока — это количество энергии, излучаемое источником света в разных направлениях неравномерно.
  • Яркость поверхности, представляющая собой отношение силы света, которая излучается поверхностью, к площади этой поверхности.
  • Коэффициент отражения, характеризующий способность поверхности отражать световой поток, который на нее падает. Данный показатель характеризует отношение отраженного светового потока к падающему. Он зависит от цвета и фактуры поверхности
  • Фон — поверхность, которая прилегает к объекту различения.
  • Объект различения — объект который необходимо различать в процессе работы.
  • Контраст объекта различения.
  • Показатель ослепленности — критерий оценки слепящего действия, оказываемого источником света.
  • Коэффициент пульсации — оценивает колебания освещенности, связанные с изменение светового потока во времени.
  • Наименьшие размеры объекта различения.

Особенности производственного электроосвещения

Различают два основных вида производственного освещения:

  • Искусственное.
  • Совмещенное.

Искусственное освещение выполняется электрическими источниками света. Существуют следующие функциональные виды искусственного электроосвещения производственного помещения: рабочее 3/4, которое обязательно для осуществления всех технологических процессов на производстве; аварийное 3/4, которое необходимо для продолжения работы, в случае рабочего освещения; эвакуационное 3/4, которого достаточно для организации и проведения эвакуации сотрудников из помещения в случае аварийной ситуации; освещенность запасных выходов и основных проходов должна составлять не менее 0,5 люксов на уровне пола и не менее 0,2 люкса на открытых территориях; охранное 3/4 устанавливают вдоль границ охраняемой территории; сигнальное, которое предназначено для фиксирования границ опасных зон, а также указания безопасного пути эвакуации.

Конструктивно искусственные системы производственного освещения распределяются без учета расположения рабочих мест и равномерно; общее локализованное 3/4 с целью увеличения освещения при помощи установки ламп, как можно ближе к рабочим местам и поверхностям; местное 3/4 для освещения рабочего места; комбинированное (применение местного и общего освещения).

Основные группы и характеристики искусственных электрических источников света. Расчет электроосвещения

Электрические источники света делятся на три основных группы: светодиодные лампы, лампы накаливания и газоразрядные лампы. Газоразрядная лампа представляет собой трубку в виде цилиндра, в которую закачаны пары ртути. Среди преимуществ выделяется отсутствие нагрева в процессе работы и цветопередача, а среди недостатков снижение светового потока при изменении температуры окружающей среды. В светодиодных лампах используются полупроводниковые кристаллы, светящиеся при преобразовании электрической энергии. Преимущества данных ламп относительно других — высокие срок службы (до 100 000 часов), цветопередача (80-85) и световая отдача (до 120 люмен на ватт). Лампы накаливания характеризуются теплой тональностью излучаемого света и погрешностью в передаче желтых, красных и сине-голубых цветов. Главными преимуществами являются нетребовательность к оборудованию, а недостатки — невысокий коэффициент полезного действия, невысокий срок службы, а также нагрев в процессе эксплуатации.

К основным характеристикам ламп относятся: номинальное напряжение, световая отдача, световой поток, срок службы.

Расчет электрического освещения может производиться и одни из тремя способов: метод удельной мощности, метода коэффициента использования светового потока и точечный метод. Метод удельной мощности самый простой, но его главный недостаток — невозможность получения точных результатов, поэтому он используется с целью получения только приближенных значений. Точечный метод применяется для расчета местного освещения и не рекомендован для общего, так как не учитывает ряд составляющих. Для расчета освещения производственного помещения подходит метод коэффициента использования светового потока. Основной величиной при данном методе является световой поток светильника:

$Fрасч = Ен * S * КЗ * z / N * j$

где, Ен — нормативная степень освещенности (табличное значение); S – площадь помещения; КЗ — коэффициент запаса; z – коэффициент минимальной освещенности; N – число светильников; j – коэффициент использования светового потока (табличное значение).

Необходимое количество светильников рассчитывается следующим образом:

где, R — количество рядов светильников; L – расстояние между лампами в рядах.

Число их рядов можно рассчитать по следующей формуле:

где, А — ширина помещения; х — расстояние от края помещения до светильника.

Для проверки результатов расчет применяется выражение:

$(Fгост — Fрасч) / Fгост * 100$%

Расчет будет считаться верным, в том случае, если полученное значение укладывается в диапазон от -10 % до +20 %

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Рис. 1. ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ. 1 - нить накала (в некоторых лампах монтируется вертикально - вдоль оси стеклянной опорной ножки); 2 - цоколь; 3 - стеклянный баллон.

Рис. 1. ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ. 1 — нить накала (в некоторых лампах монтируется вертикально — вдоль оси стеклянной опорной ножки); 2 — цоколь; 3 — стеклянный баллон.

ПЕРВАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ - копия лампы, изобретенной Т. Эдисоном в 1879. Нить накала лампы, полученная обугливанием хлопковой нитки, светила в течение 40 ч.

ПЕРВАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ — копия лампы, изобретенной Т. Эдисоном в 1879. Нить накала лампы, полученная обугливанием хлопковой нитки, светила в течение 40 ч.

Рис. 2. РТУТНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА - типичная конструкция 40-Вт лампы с люминофорным покрытием. 1 - наружная колба; 2 - рабочий электрод; 3 - токопроводящие стойки; 4 - кварцевая трубка дугового разряда; 5 - рабочий электрод; 6 - пусковой электрод; 7 - опорные траверсы трубки дугового разряда; 8 - пусковые резисторы; 9 - опорные элементы; 10 - внутреннее люминофорное покрытие.

Рис. 2. РТУТНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА — типичная конструкция 40-Вт лампы с люминофорным покрытием. 1 — наружная колба; 2 — рабочий электрод; 3 — токопроводящие стойки; 4 — кварцевая трубка дугового разряда; 5 — рабочий электрод; 6 — пусковой электрод; 7 — опорные траверсы трубки дугового разряда; 8 — пусковые резисторы; 9 — опорные элементы; 10 — внутреннее люминофорное покрытие.

Рис. 3. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА - типичная конструкция лампы с холодными катодами, рассчитанной на токи ниже средних. 1 - ртуть; 2 - штампованная стеклянная ножка с электровводами; 3 - трубка для откачки (при изготовлении); 4 - выводные штырьки; 5 - концевая панелька; 6 - катод с эмиттерным покрытием. Трубка наполнена инертным газом и парами ртути. Внутренние стенки трубки покрыты люминофором.

Рис. 3. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА — типичная конструкция лампы с холодными катодами, рассчитанной на токи ниже средних. 1 — ртуть; 2 — штампованная стеклянная ножка с электровводами; 3 — трубка для откачки (при изготовлении); 4 — выводные штырьки; 5 — концевая панелька; 6 — катод с эмиттерным покрытием. Трубка наполнена инертным газом и парами ртути. Внутренние стенки трубки покрыты люминофором.

Рис. 4. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА с подогревными катодами, рассчитанная на большие токи.

Рис. 4. ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА с подогревными катодами, рассчитанная на большие токи.

Рис. 5. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ двух разных типов в поперечном разрезе.

Рис. 5. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ двух разных типов в поперечном разрезе.

ПИКАДИЛЛИ - одна из центральных площадей Лондона.

ПИКАДИЛЛИ — одна из центральных площадей Лондона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *