Учебное пособие 800623

светодиодными лампами) [1].Одним из действующих начал фотохимического повреждения является липофусцин [2] – фототоксичный пигмент старости, который из-за избирательного поглощения света в полосе 440–460 нм генерирует свободные радикалы, отравляющие пигментный эпителий сетчатки [3].

Наибольшее опасение вызывают белые светодиоды с коррелированной цветовой температурой болеее 4000 К. Так как компонет излучения в синий части спектра, существенно превосходит желто-зеленную часть спектра излучения в светильниках с вышеуказаными светодиодами.

Коррелированную цветовую температуру светильников с белыми светодиодами принципиально можно снижать с помощью соответствующих цветных светофильтров до 2700–4000 К.

В качестве таких светофильтров могут выступать соответствующим образом объёмно окрашенные светорассеиватели светильников или же линзовые части СД, изготовляемые по тем же технологиям, что и используемые в производстве полимерных солнцезащитных очков и, отчасти, искусственных хрусталиков глаз [4,5]. С физиологической точки зрения центральная зона сетчатки, ответственная за остроту зрения и работу при чтении, вообще не нуждается в участии сине-голубой составляющей в освещении, так как сформирована без участия синечувствительных колбочек и является сине–слепой [6]. По расчётам, применение указанных коррегирующих светофильтров практически не влияет на индекс цветопередачи Ra белых светодиодов. При примении корригирующих светофильтров для приближения спектра белых светодиодов к спектру излучения солнца, рекомендуются такие светофильтры, которые поглощали участок спектра в области 440465 нм.

Даллее будет представлены спектры пропускания стандартных светофильтров, по которым можно будет проанализировать характер изменения спектра белого светодиода, а именно, какой из исследованных образцов наиболее качествено ограничивает участок спектра 440 – 465 нм.

На рис. 1 представлены спектры пропускания стандартных светофильтров.

Как видно из рисунка, кривые пропускания светофильтров (ЖС-3, ЖС-9, ЖЗС-10) практически полностью перекрываю избыточное излучение синей части области спектра, не приводя к

101

существенному изменению спектральной характеристики белого светодиода.

Рис.1. Спектры пропускания стандартных светофильтров

В лаборатории ЦКП «Светотехническая метрология» (институт электроники и светотехники МГУ им. Н.П.Огарева) [7] были проведены исследования спектральных характеристик белого светодиода, перекрытого корригирующими светофильтрами.

Исследования проводились с помощью высокочувствительного спектрорадиометра общего назначения

«Specbos».

На рис. 2 представлен спектр излучения белого светодиода.

Рис.2. Спектр излучения светодиода с коррелированной цветовой температурой 9176 К

Для ограничения участка спектра в области 440-465 нм применялись корригирующие светофильтры с различными спетрами пропускания.

102

На рис. 3-5 представлены результаты исследования при прекрытии корригирующими светофильтрами светодиода с коррелированной цветовой температурой 9176 К.

Рис.3. Спектр светодиода при прекрытии корригирующим светофильтром ЖЗС-10

Рис.4. Спектр светодиода при прекрытии корригирующим светофильтром ОС-12

Рис.5. Спектр светодиода при прекрытии корригирующим светофильтром ЖС-12

103

На основании проведенных исследований обосновано применение корригирующихсветофильтров для изменения спектра светодиодов, путем поглощения участка спектра в области 440– 465 нм. По расчётам, применение указанных корригирующих светофильтров практически не влияет на индекс цветопередачи Ra белых СД.

Литература

1.Капцов В. А. Синий свет светодиодов – новая гигиеническая проблема/ В. А. Капцов, В. Н. Дейнего // Анализ риска здоровью. – 2016. – №1. – С. 15–25.

2.Kitchel, E. The Effects of Blue Light on Ocular Health // J. Vis. Impair. Blind. – 2000. – Vol. 94. – № 6. – P. 357–361.

3.Островский М. А. Молекулярные механизмы повреждающего действия света на структуры глаза и системы защиты от такого повреждения // Успехи биологической химии. – 2005. – Т. 45. – С. 173–204.

4.Островский М. А. и др., Светофильтр для наблюдения в условиях плохой видимости // Авторское свидетельство СССР №

1399694. 1988.

5.Федоров С. Н. и др. Искусственный хрусталик глаза и полимерная композиция для изготовления искусственного хрусталика //Авторское свидетельство СССР № 176113. 1992.

6.Островский М. А. Потенциальная опасность освещения светодиодами для глаз детей и подростков / П. П. Зак, М. А. Островский // Научный журнал «Светотехника». – 2012. – №3. С. 4– 6.

7.Центр коллективного пользования научным оборудованием «Светотехническая метрология» (Институт электроники и светотехники) [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://mrsu.ru/ru/sci/labs.php?ELEMENT_ID=57865&sphrase_id=2240 828

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»

104

УДК 551.515.4

А.С. Филиппов, Ю.А. Перцев, В.В. Орлов

ОСОБЕННОСТИ АКТИВНОЙ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Рассматриваются конструкции различных активных молниезащит

Ключевые слова: системы молниезащиты, активная молниезащита, принцип действия

Активная молниезащита –это технология в области систем внешней молниезащиты, появившаяся в середине 1980-х годов и служащая для искусственного принятия иотведения тока молнии в грунт. Система активной молниезащиты срабатывает в случае, когда опасная грозовая деятельность угрожает своим естественным развитием какой-то конкретной защищаемой территории. Активные молниеотводы представляют собой молниеприёмники, которые по утверждению изготовителей, порождают ответные стримеры раньше и с большей длинной, чем традиционные системы, что увеличивает эффективность и позволяет обойтись меньшим числом более низко расположенных молниеприёмников. Для порождения стримеров активные системы ионизируют воздух с помощью:

небольших количеств радиоактивных материалов (этот метод был популярен в ранних системах, в настоящие время практически не применяется, так как противоречит нормативному документу IEC 62305-3:2006);

Специализированных электронных схем; Разрядников, рассчитанных на срабатывание по достижению

определённой напряжённости электрического поля.

Внешне активный молниеотвод отличается конструкцией вокруг стержня молниеприёмника, напоминающей в разных вариантах цилиндр, перевёрнутую салатницу или летающую тарелку.

Радиоактивные молниеотводы изобрели во Франции почти в середине двадцатого века. Идея показалась более чем соблазнительной разместить на вершине молниеотвода капсулу с радиоактивным веществом. Его излучение ионизирует воздух в окрестностях капсулы, что стимулирует электрический разряд. Эффект оказался нулевым, что легко объяснимо. Мощного источника излучения на молниеотводе не разместить –пострадают

105

люди, а слабый источник ионизации у вершины молниеотвода существует и без радиоактивной капсулы. Воздух там ионизируется благодаря короне.

Проверка в лаборатории показала, что даже не слишком длинная искра в 5-6 метров не реагирует на радиоактивное излучение из заземлённого электрода.

Активная молниезащита с системой разрядников реагирует на возрастание напряжённости электрического поля в процессе приближения грозового облака: от напряжения, которое индуцируется этим полем на антенных устройствах, заряжаются конденсаторы, и когда напряжение на них доходит до 13000-14000 вольт, в разрядниках происходит электрический пробой, и на устройстве формируется импульс напряжением более 200000 вольт, при этом его полярность противоположна полярности имеющего место грозового фронта. Данный импульс появляется раньше, чем формируется естественный восходящий лидер, даётся старт, зажигание для зарождения искусственного восходящего лидера, который быстро развивается на большое расстояние, покрывая обширную зону, защищаемую молниеприёмником.

Особенно полезна активная молниезащита в случаях, когда специфика защищаемого объекта не допускает применения иных традиционных средств молниезащиты.

В настоящие время широко распространяется активная молниезащита «FOREND» и «Громостар». Устройство «FOREND» имеет высоковольтные резисторы и конденсаторы, которые и формируют импульс амплитудой более 200 кВ. В системе «Громостар» специальная индукционная катушка генерирует «встречный лидер» к лидеру молнии и образует канал прохождения разряда к молниеприёмнику.

Большинство специалистов в области молниезащиты считают, что эти системы не работают должным образом.Подтверждённых опытных данных о преимуществе активной молниезащиты по сравнению с пассивной в России нет, а зарубежные специалисты не выявили ни каких преимуществ активных молнеотводов.

Воронежский государственный технический университет

106

УДК 621.311

А.П. Кылымыстый, С.А. Горемыкин, Т.Л. Сазонова

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Рассматриваются вопросы развития и надежности систем электроснабжения

Ключевые слова: электроснабжение, надежность систем электроснабжения, безотказность, системы электроснабжения

Анализ работы энергетических систем показал, что в отдельных системах число аварий в течение года составляет несколько десятков и это приводит к годовому недоотпуску электроэнергии в миллионы киловатт. Согласно стандарту качества электроэнергии по Российской Федерации ГОСТ 32144-2013 имеются нормативы, которые не всегда выполняются по ряду причин. Вызвано это тем, что электрооборудование предприятий в процессе функционирования взаимодействует как между собой, так и питающей сетью, что часто вызывает возникновение перенапряжений.

Перенапряжение может возникнуть из-за: неполнофазного режима питания, короткого замыкания, повреждения изоляции относительно земли, атмосферных воздействий, феррорезонансных явлений, несимметрии коротких замыканий, коммутаций в системах электроснабжения, смещения нейтрали, несимметрии емкостных токов и.т.д.

Основными средствами защиты от перенапряжений служат: ограничители перенапряжений, вентильные разрядники, реакторы, защитные искровые промежутки, схемы управления, а также шунтирующие сопротивления в выключателях, быстродействующие выключатели без повторных зажиганий дуги с управлением моментами коммутации, устройства для разряда распределительных линий во время бестоковой паузы, дугогасящие катушки, RC-цепочки. Выбор параметров защит должен обосновываться на строгом технико-экономическом анализе с использованием математического моделирования как функциональных процессов в защищаемых аппаратах, так и учета вероятностных характеристик надежности элементов системы электроснабжения.

Опасность представляют резонансные явления, которые вызывают не только перенапряжения, но его провалы.

Провалы напряжения могут возникнуть из-за: изменение нагрузки, короткие замыкания, работа устройств повторного

107

включения, запуск мощных приемников на предприятиях той же распределительной системы, неисправность на смежных электрически связанных участках цепи и.т.д.

Результаты анализа свидетельствуют, что для сокращения провалов напряжения необходимо применять современные микропроцессорные устройства релейной защиты и средств автоматики, осуществлять секционирование шин подстанций и распределительных пунктов, снижать сопротивление заземления, использовать грозозащитные устройства, проводить профилактические мероприятия по чистке изоляции и замене дефектных изоляторов.

Анализ развития систем электроснабжения показал, что на первое место выдвигаются повышенные требования к качеству работы релейной защиты и средств автоматики. Без релейной защиты и автоматики невозможно безотказно обеспечить электрической энергией приемники промышленных предприятий. С методологических позиций требуемую надежность сложных технических систем можно обеспечить на принципах управления, диагностирования, контроля, прогнозирования, экспертных систем и.т.д. Каждая из позиций решает свою специфическую задачу обеспечения надежности. Для этой цели система электроснабжения представляется в виде отдельных уровней.

Литература

1. ГОСТ Р 50571.1-2009(МЭК 60364-1:2005) Национальный стандарт Российской Федерации. Электроустановки низковольтные. часть1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения.

2. Сазонова Т.Л. Математическая модель потерь мощности в линиях 6-10кВ//Системные проблемы надежности, качества, инфор. - телекоммуционных и электронных технологий в инновационных проектах: мат.межд. конференции. Москва 2009, с135-136

Воронежский государственный технический университет

108

УДК 621.3

А.А. Герасименко, М.А. Герасименко, Д.Г. Козлов

ПРИМЕНЕНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

В данной статье рассмотрены способы использования и виды нетрадиционной энергии для электроснабжения и обогрева сельскохозяйственных потребителей. Применение нетрадиционных энергоресурсов позволяет снижать потребление традиционных ресурсов до

90%

Ключевые слова: электроснабжение, энергопотребление, солнечные коллекторы, ветрогенераторы

Растущие потребности сельского хозяйства в энергоресурсах и высокая цена на органическое топливо в сочетании с аварийным состоянием электрических сетей и оборудования, а также негативным воздействием традиционных энергетических объектов на окружающую среду вызывает необходимость в поиске нетрадиционных источников энергии.

Одним из путей решения данной задачи является применение в системе энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей солнечной и ветровой энергии [1, 3, 8, 9, 12].

Современные, хорошо продуманные и простые в обслуживании солнечные и ветровые системы смогут обеспечить потребителей энергией, где это необходимо и когда это необходимо. Мировой опыт работы доказал, что они экономически эффективны, надежны и являются основой повышения уровня производительности сельского хозяйства.

Примером устройства, которое способно превращать солнечную энергию в тепло, является солнечный коллектор. Его применение состоит в том, что он преобразовывает радиацию в тепло. Солнечные коллекторы применяются для подогрева воды для горячего водоснабжения, отопления жилых домов и сельскохозяйственных построек. Использование энергии солнца коллекторами производится путем накапливания ее в так называемых модулях. Они фиксируются на крыше зданий и состоят из стеклянных трубок и пластин, которые, в целях поглощения большего объема солнечного света, окрашивают в черный цвет [10].

109

Солнечные коллекторы разделяют на следующие группы [11,

12]:

1.Плоские солнечные коллекторы. Являются самыми распространенными. Их рационально применять для бытовых и сельскохозяйственных отопительных нужд, а также при подогреве воды для горячего водоснабжения.

2.Вакуумные коллекторы. Их используют, когда требуется вода высокой температуры. Они имеют нескольких стеклянных трубок, проходя через которые лучи солнца нагревают их, а они, в свою очередь, отдают тепло воде.

3.Воздушные солнечные коллекторы. Их используют для воздушного отопления, рекуперации воздушных масс и для осушительных установок.

4.Интегрированные коллекторы. Самый упрощенный образец. Их используют для заблаговременного подогрева воды, например, для газовых котлов. В быту подогретая вода накапливается в специальном баке – накопители и далее используется для различных нужд.

Преимущества солнечных установок: они абсолютно бесплатны и неиссякаемы, имеют полную безопасность в использовании, экономичны, так как расход средств осуществляется только лишь на приобретение оборудования для установок, их применение обеспечивает недостаток скачков напряжения, они долговечны и проще в использовании и сервисе.

Однако следует знать, что внедрение в ваш дом солнечной энергии требует больше ухода, чем при пользовании традиционной электросетью. Солнечные батареи не имеют подвижных частей, это частью полной стабильной системы. Следовательно, как только они установлены, на них практически мало что может повлиять. Единственное, что должен делать человек, сохранять панели чистыми. Так как очень много снега, пыли и птичьего помета препятствуют попаданию солнечного света на экраны, а количество произведенной электроэнергии может уменьшиться на целых 7 %. Однако, нет надобности обслуживать их часто, хватает поливать панели водой из шланга 1…4 раза в год и нет необходимости подниматься на крышу. К тому же, иногда следует проверять все части панели, чтобы они были в рабочем режиме.

Применение солнечной энергии при помощи таких установок

скаждым годом набирает популярности. Солнечные батареи

110