книги из ГПНТБ / Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник

решить относительно s. Таким образом можно определить мини­ мально допустимое сечение кабеля, при котором номинальный ток в проектируемой линии будет вызывать максимально допусти­ мую потерю напряжения.

§ 39. Контроль состояния изоляции электрооборудования

От качества изоляции электрических сетей, машин и аппа­ ратов зависит надежность работы электрооборудования и элект­ робезопасность обслуживающего персонала. В большинстве слу­ чаев перегорание обмоток электрических машин и аппаратов происходит вследствие снижения сопротивления их изоляции.

Уменьшение сопротивления изоляции электрооборудования по отношению к корпусу судна увеличивает вероятность смертельно­ го поражения электрическим током при соприкосновении челове­ ка с оголенным проводником, находящимся под напряжением.

Следует заметить, что сопротивления изоляции различных элементов электроустановки по отношению к корпусу судна дейст­ вуют как параллельные сопротивления. Следовательно, чем больше электрических машин и аппаратов в установке, чем более протяженная и разветвленная сеть, тем меньше, при всех прочих равных условиях, сопротивление изоляции всей электро­ установки относительно корпуса судна. Так, например, если сопро­ тивление изоляции одного кабеля равно 1 МОм, то общее сопро­ тивление изоляции десяти таких же кабелей — 0,1 МОм.

По Правилам Регистра СССР сопротивление изоляции кабель­ ных сетей напряжением от 125 до 500 В должно быть не менее 1 МОм. При напряжении сети более 500 В сопротивление изоля­ ции должно быть не менее 2000 Ом на каждый вольт номинально­ го напряжения. Минимально допустимое сопротивление изоляции относительно корпуса судна и между фазами для судового электро­ оборудования напряжением до 500 В приводится в табл. 13.

170

напряжение между минусовым полюсом и корпусом. Сопротивле­ ние изоляции обоих полюсов относительно корпуса (R+ и RJ) вы­ числяется по формулам:

и_

и- ■(U+- ■и_)

где RB— сопротивление вольтметра.

Недостаток метода в том, что каждый раз, желая узнать соп­ ротивление изоляции, необходимо производить вычисления. Иног­ да шкалу вольтметра с переключателем градуируют непосредст­ венно в омах, но тогда замер изоляции получается весьма приб­

171

Глава VIII

Электрическое освещение на судах

§ 40. Источники света

Все физические тела в природе излучают и поглощают энер­ гию, которая называется лучистой. Эта энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн самой различной длины. Для освещения используется лучистая энергия видимой части спектра.

Нормальный человеческий глаз воспринимает электромагнит­ ные колебания с длинами волн в диапазоне 0,38—0,77 мк. При этом чувствительность глаза будет неодинаковой к излучениям различной длины волн. Лучистая энергия, воспринимаемая и оце­

световой поток, излучаемый абсолютно черным телом с площадью выходного отверстия 0,5303 мм2 при температуре затвердевания

люмен распределен в телесном угле в один стерадиан, то сила та­ кого света равна одной свече.

Яркостью светящейся поверхности (источник света или отра­ жающая поверхность) называется отношение силы света к площа­ ди этой поверхности:

Измеряется яркость в нитах. Яркостью в 1 нит обладает светящаяся поверхность, если с каждого квадратного Метра ее площади рав­ номерно излучается в перпендикулярном направлении свет си­ лой в 1 св.

Яркость поверхности люминесцентной лампы, например, со­ ставляет 5000—9000 нит.

173

потока, падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности:

Измеряется освещенность в люксах (лк). Поверхность имеет осве­ щенность в 1 лк, если на каждый квадратный метр ее площади равномерно падает световой поток в 1 лм.

Величина освещенности используется для оценки освещения в производственных и бытовых условиях. Рациональное освещение рабочих поверхностей и помещений позволяет сохранить зрение, здоровье и жизненный тонус человека, повысить производитель­ ность труда и снизить аварийность и травматизм. Именно поэтому понятие освещенности является одной из основных категорий охраны труда и техники безопасности. В Правилах Регистра

СССР приводятся минимальные нормы освещенности основных су­ довых помещений.

Для измерения освещенности используется люксметр, в кото­ ром чувствительным элементом является фотоэлемент, а измери­ тельным — гальванометр, отградуированный в люксах.

Источники света характеризуются с в е т о в о й о т д а ч е й , под которой понимается отношение светового потока к мощности, пот­ ребляемой источником света. Измеряется световая отдача в лм/Вт.

На судах в качестве источников света получили распростране­ ние лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Лампы накаливания. В лампах накаливания световая энергия излучается раскаленной нитью. При этом большая часть всей из­ лучаемой энергии остается за пределами видимого спектра. Теоре­ тически раскаленная нить излучает больше всего световой энер­ гии при температуре 6500°К- Этой температуре соответствует мак­ симально возможный к. п. д. лампы накаливания 14,5%. При более высокой температуре интенсивность излучения смещается в сторо­

2400—3000°С. Более тугоплавких материалов для нити накала пока не найдено, и поэтому к. п. д. существующих ламп не уда­ ется поднять выше 3—4%, а световая отдача их не превышает

16лм/Вт.

Несмотря на это,' лампы накаливания находят широкое при­

менение благодаря их простоте, дешевизне и малым размерам. Лампа накаливания состоит из цоколя и стеклянной колбы, внут­ ри которой размещается нить накала. В настоящее время лампы выпускаются с грушевидной, шарообразной, каплеобразной и ци­ линдрической (пальчиковой) формой колбы. Она наполняется смесью газов аргона с азотом или ксенона с криптоном. Инертные

174

Продолжение табл. 14

газы, особенно ксенон с криптоном, уменьшают распыление вольф­ рамовой нити и тем самым увеличивают срок службы лампы. Кроме того, эти газы обладают низкой теплопроводностью, что способствует повышению рабочей температуры нити.

Лампы накаливания бывают с резьбовыми и штифтовыми цо­

метрах. Лампы мощностью 300 Вт и больше имеют цоколь Р-40. Штифтовые цоколи условно обозначаются так: 1Ш-9; 2Ш-15; и 2Ш-22. Первая цифра показывает число контактных штифтов,

которые располагаются с торцевой части цоколя, а вторая — диаметр цоколя в миллиметрах. Лампы с штифтовым цо­ колем применяются в местах с повышенной вибрацией и тряской, где резьбовой цоколь может самопроизвольно вывинчи­ ваться.

Отечественная промышленность выпускает лампы накалива­ ния специально для судового освещения (табл. 14), которые, в отличие от ламп общего назначения, имеют нить накала с боль­ шей механической прочностью и латунный цоколь.

Срок службы ламп-зависит от напряжения сети. При повы­ шении напряжения на 5% выше номинального срок службы сок­ ращается на 30%. Часто лампы выходят из строя из-за нарушения герметичности колбы, что является следствием низкого качества изготовления их.

В процессе эксплуатации лампы вольфрамовая нить испаряет­ ся, а ее пары оседают на стенах колбы, уменьшая прозрачность ее. Кроме того, возрастает сопротивление нити, что приводит к умень­ шению мощности лампы. Следовательно, с течением времени и не­ перегоревшая лампа может не обеспечивать минимально необхо­ димый световой поток и должна быть заменена.

176

тока через газы или пары металлов. Су­ ществуют лампы тлеющего дугового, высокочастотного и импульс­

ультрафиолетового и других видов облучения.

Дуговой разряд в газе или парах металла и является источ­ ником, возбуждающим свечение люминофора. Наиболее интен­ сивное ультрафиолетовое излучение дает электрический дуговой

разряд в парах ртути.

В качестве люминофора для люминесцентных ламп выбира­ ются вещества, наиболее интенсивно светящиеся именно при ульт­ рафиолетовом облучении. От состава вещества люминофора за­ висит и спектр светового излучения. В светотехнике сейчас наибо­

ция очень сильно влияют на спектр излучения. Тип люминофора оказывает большое влияние на к. п. д. и световую отдачу ламп.

В зависимости от давления газов или паров, в которых проис­ ходит дуговой разряд, люминесцентные лампы делятся на лампы низкого, высокого и сверхвысокого давления.

Для освещения судовых помещений и в быту широко приме­ няются люминесцентные лампы низкого давления. На рис. 102 показана конструкция и схема включения такой лампы.

С внутренней стороны стеклянной трубки 1 наносится слой люминофора 2. Трубка наполняется небольшим количеством паров ртути и инертным газом-аргоном при давлении около 3 мм рт. ст. В оба ее торца впаяны по два штырька, к которым подключены вольфрамовые спирали 3, покрытые оксидным слоем, обладающим

хорошей термоэлектронной эмиссией.

Для того чтобы между электродами (спиралями) трубки на­ чался дуговой электрический разряд, необходимо выполнить два условия: разогреть спирали и создать кратковременный всплеск напряжения, значительно превышающий рабочее напряжение

177

лампы. Оба эти условия автоматически выполняются схемой включения, в которую входят стартер 4 и дроссель 5.

В качестве стартера используется неоновая лампа специаль­ ной конструкции. Один или оба ее электрода выполнены из би­ металлической пластины.

При подаче питания на схему в неоновой лампе (стартере) возникает тлеющий разряд и ее электроды быстро нагреваются. Би­ металлический электрод прогибается до соприкосновения с дру­ гим электродом, замыкая цепь спиралей люминесцентной лампы, которые разогреваются возросшим в цепи током. Биметалличе­ ский электрод стартера остывает и выпрямляется, разрывая цепь. Резкое уменьшение тока при наличии в цепи дросселя (индуктив­ ное сопротивление) вызывает всплеск напряжения, необходимый для зажигания лампы. После зажигания напряжение на электродах

Конденсатор С1 служит для - компенсации реактивной мощно­ сти, обусловленной наличием дросселя. При отсутствии конден­ сатора коэффициент мощности лампы составляет около 0,5.

Конденсатор С2 небольшой емкости служит для устранения радиопомех, вызванных процессом зажигания лампы, и создает более благоприятные условия работы стартера. Стартер, выпол­ ненный на основе тлеющего разряда неоновой лампы, получил наибольшее распространение, хотя на судах встречаются иногда стартеры люминесцентных ламп, работающие по другому прин­ ципу.

Разработаны различные схемы бесстартерного зажигания лю­ минесцентных ламп. Они отличаются более высокой надежностью, но значительно дороже и вызывают дополнительные потери энер­ гии.

Люминесцентные лампы намного экономичнее ламп накалива­ ния. Их световая отдача достигает 65 лм/Вт. Они менее чувстви-

178

тельны к колебаниям напряжения сети и имеют срок службы не менее 5000 ч.

Наша промышленность выпускает лампы: дневного — ЛД, хо­ лодно-белого— ЛХБ, тепло-белого — Л ТБ и белого — ЛБ светов мощностью от 15 до 80 Вт, напряжением 127 и 220 В.

В табл. 15 приведены основные характеристики люминесцент­ ных ламп, выпускаемых отечественной промышленностью.

Люминесцентные лампы малоынерционные, и поэтому сила света их колеблется в соответствии с синусоидальным характером питающего напряжения. Такие мигания света не воспринимаются глазом, но воспринимаются нервной системой и утомляют чело­ века. Кроме того, они создают стробоскопический эффект у вра­ щающихся деталей, в результате чего деталь кажется неподвиж­ ной или вращающейся в другую сторону. По Правилам Регистра

СССР необходимо принимать меры к устранению стробоскопиче­ ского эффекта. Наиболее просто это достигается подключением люминесцентных ламп одного помещения к различным фазам трехфазной сети. Существуют специальные схемы подключения двух и трех ламп, у которых питающее напряжение сдвинуто по фазе.

Люминесцентные лампы низкого давления имеют относительно небольшую мощность и поэтому не могут использоваться для освещения открытых палуб, территорий портов и больших поме­ щений. Увеличение мощности таких ламп связано с увеличением Длины трубки. Расчеты показывают, что при мощности лампы в 200 Вт длина трубки должна составлять 4,7 м, а при мощности 300 Вт — 7 м. Совершенно очевидно, что такие лампы для эксплуа­ тации непригодны.

Большую мощность светового излучения при относительно ма­ лых размерах источника позволяют получить дуговые ртутные лю­ минесцентные лампы высокого давления типа ДРЛ (рис. 103).

179