Оценка и повышение эффективности работы осветительных установок промышленных предприятий
.pdfДля ГЛНД и ГЛВД зависимость светового потока от напряжения выражается формулой [30,32]
|
|
|
|
n(U |
y |
U |
ном |
) |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
, |
(3.15) |
||||
ном |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Uном |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где n – расчетный коэффициент, значение которого принимается равным 1,5 – для ГЛНД; 2,5 – для ламп типа ДРЛ; 3,0 – для ламп типа ДРИ.
С учетом (3.3) выражение (3.15) имеет вид
|
|
n U |
y |
|
|
ном 1 |
|
|
. |
(3.16) |
|
|
|
||||
|
|
100 |
|
|
|
Изменение светового потока газоразрядной лампы при отклонении подведенного напряжения от номинального значения определяется по формуле
= n Uy. |
(3.17) |
На рисунке 3.2 показано, как изменяется световой поток в зависимости от отклонения напряжения для различных типов электрических ламп.
Из рисунка 3.2 следует, что в максимальной степени величина отклонения напряжения влияет на световой поток ламп накаливания. В меньшей степени подведенное напряжение сказывается на световом потоке люминесцентных ламп низкого давления.
91
|
- Ф,% |
- Uy,% |
+ Uy,% |
|
|
|
- Ф,% |
Рис. 3.2 Изменение светового потока источников света при отклонении |
|
|
Рис.2 Изменение светового потока различных типов |
|
напряжения от номинального значения |
|
источников света при отклонении напряжения |
3.4. Зависимость световой отдачи источников света от напряжения
Важнейшим эксплуатационным параметром источника света, определяющим его энергетическую эффективность, является световая отдача, которая рассчитывается по следующей формуле [5]:
H . |
(3.18) |
Р
92
Подставив выражения (3.12) и (3.2) в (3.18), получим формулу для определения световой отдачи при напряжении Uy для ламп накаливания
H H |
|
U |
y |
n m |
||
|
|
|
|
, |
||
ном |
|
|
||||
|
Uном |
|
||||
|
|
|
||||
где Нном – световая отдача лампы при номинальном напряжении, лм/Вт.
При известном значении отклонения напряжения на зажимах светильника световая отдача ламп накаливания вычисляется по формуле
|
|
U |
y |
n m |
Н Нном 1 |
|
|
. |
|
|
|
|||
|
|
100 |
|
|
Изменение световой отдачи (%) в зависимости от величины отклонения напряжения для ламп накаливания определяется по выражению
|
|
|
Uy |
n m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.19) |
||
|
|
100. |
|||||||
H |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для люминесцентных ламп низкого давления и ламп типа ДРИ выражение световой отдачи в зависимости от величины напряжения выводится путем подстановки (3.15) и (3.6) в (3.18). После выполнения некоторых математических преобразований получаем следующую формулу:
H H |
|
nUy |
(1 n)Uном |
|
|
|
|
. |
(3.20) |
||||
|
|
|||||
|
ном |
|
|
|
|
|
|
mUy |
(1 m)Uном |
|
|||
При расчете по выражению (3.20) для ГЛНД принимают n = 1,5 и m = 2, а для ГЛВД типа ДРИ – n = 3 и m = 2,2.
93
C учетом формулы (3.3) после преобразования соотношения
(3.20) получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
1 100 |
|
||||||
H |
|
H |
|
|
|
|
. |
|||
|
ном |
1 |
m U |
у |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
||
Изменение световой отдачи ГЛНД и ламп типа ДРИ, выраженное в процентах, при отклонении напряжения от номинального значения на величину U рассчитывается по формуле
|
1 n |
U |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(3.21) |
|
|
|
|
|
|||||
H |
100 |
|
|
1 |
100. |
|||
|
|
|
||||||
|
1 m |
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
100 |
|
|
|
|
||
Для ГЛВД типа ДРЛ с использованием выражений (3.15) и (3.9) световая отдача определяется как
H H |
|
2,5Uy 1, |
5Uном |
|
|
|
|
. |
(3.22) |
||||
|
|
|||||
|
ном |
2, 43Uy 1, |
|
|
|
|
|
|
43Uном |
|
|||
С учетом (3.3) после преобразования формулы (3.22) получим
|
|
1 |
|
2, 5 U |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н Н |
100 |
|
||||||
|
|
|
|
|
. |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
ном |
|
2, 43 Uy |
|||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина, на которую изменяется световая отдача лампы типа ДРЛ при повышении или понижении подведенного напряжения, определяется по формуле
|
1 2,5 |
Uy |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|||||
H |
|
|
|
1 |
100. |
(3.23) |
||
|
|
|
|
|||||
|
1 2, 43 |
Uy |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
94 |
|
|
|
|
|
|
|
Как показали расчеты по формуле (3.23), световая отдача ламп типа ДРЛ практически не зависит от величины подведенного напряжения. При увеличении напряжения на 10 % световая отдача лампы ДРЛ увеличивается на 0,56 %, а при снижении напряжения на 10 % – уменьшается на 0,93 %.
Рисунок 3.3 дает графическое представление об изменении световой отдачи ламп накаливания, ДРИ и люминесцентных ламп низкого давления при отклонении подведенного напряжения в диапазоне 10 % от номинального значения.
|
- Н,% |
- Uy,% |
+ Uy,% |
|
- H,% |
|
Рис. 3Изменение световой отдачи различных типов источников света |
Рис. 3.3 Изменениеприсветовойклоненииотдачинапряженияисточников света при отклонении напряжения |
|
95
Приведенные на рисунке 3.3 зависимости показывают, что в наибольшей степени отклонение напряжения от номинального значения влияет на световую отдачу ламп накаливания, являющихся менее эффективными ИС по сравнению с газоразрядными лампами.
Упростив выражения (3.5), (3.8), (3.11), (3.14), (3.17), (3.19),
(3.21), (3.23) и подставив в них принятые значения расчетных коэффициентов, получим формулы для оценки изменения потребляемой активной мощности, светового потока и световой отдачи для различных источников света в зависимости от отклонения питающего напряжения (таблица 3.1).
Таблица 3.1 Аналитические выражения, отражающие изменения характеристик
источников света при отклонении напряжения
Тип источника |
Зависимость изменения параметра от отклонения напряжения, % |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
света |
Потребляемая |
Световой поток |
Световая отдача |
|||||||
|
активная мощность |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лампа |
P = |
= |
|
|
|
H = |
||||
=((1 + 0,01 Uy)1,58–1)* |
=((1 + 0,01 Uy)3,6–1) * |
=((1 + 0,01 Uy)2,02–1) * |
||||||||
накаливания |
||||||||||
*100 |
*100 |
|
|
|
*100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ГЛНД |
P = 2 Uy |
= 1,5 Uy |
H = |
0,5 Uy |
||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
1 0,02 Uy |
|||||
ДРЛ |
P = 2,43 Uy |
= 2,5 Uy |
H = |
|
|
0,7 Uy |
|
|||
|
|
0,0243 Uy |
||||||||
|
|
|
1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
ДРИ |
P = 2,2 Uy |
= 3 Uy |
H = |
|
0,8 Uy |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 0,022 Uy |
||||||
3.5. Влияние напряжения на срок службы источников света
Для источников оптического излучения наиболее важным показателем надежности является срок службы. Различают полный срок службы (до перегорания источника света), полезный срок службы (до момента выхода одного из параметров за допустимые
96
пределы), а также минимальную продолжительность горения, которая определяется с учетом вероятности безотказной работы лампы в течение заданного времени.
Величина напряжения оказывает влияние на срок службы электрических источников света. Согласно ГОСТ 2239–79 [33] для ламп накаливания зависимость продолжения горения T от напряжения определяется следующим выражением:
T T |
|
Uл |
n |
|
|
|
, |
(3.24) |
|||
|
|||||
л |
|
|
|
||
|
Uy |
|
|||
где Тл – продолжительность горения при заданном напряжении
лампы Uл;
Uу - усредненное значение напряжения в рассматриваемой точке сети;
n – показатель, равный 13 – для вакуумных ламп и 14 – для газополных ламп.
С учетом соотношения (3.3), приняв напряжение лампы Uл в качестве номинального, получим формулу (3.24) в таком виде:
|
|
|
|
n |
||
|
|
1 |
|
|
||
T T |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
л |
|
U у |
|
|||
1 |
|
|
||||
|
||||||
|
|
100 |
||||
Изменение срока службы ламп накаливания, выраженное в процентах, в зависимости от величины отклонения напряжения Uу определяется по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|||
Т |
|
|
|
|
|
|
|
U у |
|
||
|
|
|
|||
1 |
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 100 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отметим, что при повышении подведенного к лампе накаливания напряжения на 5% по отношению к номинальному значению ее срок службы сокращается примерно в два раза. При Uy 1,1Uл про-
97
исходит резкое снижение продолжительности горения ламп накаливания. Понижение подведенного напряжения на 5% почти в два раза увеличивает срок службы лампы. Однако при этом световая отдача ИС снижается примерно на 10%.
Срок службы газоразрядных ламп в зависимости от изменения напряжения определяется в соответствии с выражениями, приведенными в [34]:
1) для ламп типа ДРЛ
Т Т |
|
(5 4 |
U у |
) , |
(3.25) |
л |
|
||||
|
U ном |
|
|
||
|
|
|
|
||
2) для люминесцентных ламп низкого давления
Т Т |
|
(4 3 |
U у |
) . |
(3.26) |
л |
|
||||
|
U ном |
|
|
||
|
|
|
|
||
С учетом выражения (3.3) формулы для расчета срока службы газоразрядных ламп (3.25) и (3.26) приобретают следующий вид:
1) для ламп типа ДРЛ
Т Т |
|
(1 4 |
U у |
) ; |
(3.27) |
л |
|
||||
|
100 |
|
|
||
|
|
|
|
||
2) для люминесцентных ламп низкого давления
Т Т |
|
(1 3 |
U у |
) . |
(3.28) |
л |
|
||||
|
100 |
|
|
||
|
|
|
|
||
На основе выражений (3.27) и (3.28) получены формулы, позволяющие оценить изменение продолжительности горения газоразрядных ламп:
1) для ламп типа ДРЛ
Т 4 U у ; |
(3.29) |
2) для люминесцентных ламп низкого давления |
|
Т 3 U у |
.(3.30) |
Расчеты по формулам (3.29) и (3.30) показывают, что по сравнению с лампами накаливания срок службы газоразрядных ламп в меньшей степени зависит от величины подведенного напряжения.
98
Так, например, при повышении напряжения на 5% относительно номинального значения продолжительность горения ламп типа ДРЛ сокращается на 20%, а люминесцентных ламп низкого давления – на 15%.
На рисунке 3.4 приведены кривые, отражающие изменение срока службы ламп накаливания газополных (ЛНГ) и вакуумных (ЛНВ), типа ДРЛ и люминесцентных низкого давления в зависимости от отклонения напряжения.
Уместно отметить, что для газоразрядных ламп в литературных источниках дается противоречивая информация о сроке службы ламп в зависимости от напряжения сети. Например, в [30] отмечается, что срок службы люминесцентных ламп низкого давления изменяется на 1,5–3 %, а типа ДРЛ – на 3,5 % в противоположную сторону на каждый процент изменения напряжения питания. Информации, касающейся срока службы ламп типа ДРИ, не имеется, так как их эксплуатационные характеристики недостаточно изучены.
Рис. 3.4 Изменение срока службы различных типов источников света при отклонении напряжения
99
Согласно [5,6,32] срок службы люминесцентных ламп и ламп типа ДРЛ сокращается как при положительных, так и при отрицательных отклонениях напряжения. В среднем при U = 10 % срок службы люминесцентных ламп сокращается на 20–25 % [5]. Продолжительность горения газоразрядных ламп снижается при частых включениях и отключениях. Таким образом, для газоразрядных ламп не установлен единый закон изменения срока службы в зависимости от величины напряжения.
100