Лабораторные работы / Лаб17 / Лабораторная_17_Давыдов_Крахотин_Смирнова

Основные теоретические положения

Освещённость производственных помещений является одним из важнейших факторов, определяющих условия труда, уровень зрительной нагрузки и безопасность человека.

Качество освещения оценивается совокупностью показателей — освещённостью, равномерностью, коэффициентом использования светового потока, а также коэффициентом пульсации освещённости.

Освещённость (E) — это физическая величина, характеризующая количество светового потока, падающего на единицу поверхности.

Измеряется в люксах (лк). Для измерения освещённости используется люксметр или люксметр пульсметр, который позволяет определить как уровень освещения, так и коэффициент пульсации светового потока.

Средняя освещённость в помещении вычисляется по формуле:

∑ср = ,

где — значения освещённости, измеренные в различных точках помещения, — количество точек измерения.

Световой поток (Φ) — это мощность видимого излучения, излучаемого источником света. Он характеризует общую яркость лампы и измеряется в люменах (лм). Фактический световой поток осветительной установки (Φ )

определяется по выражению:

Φ = ср ,

где — площадь освещаемой поверхности.

Для оценки эффективности системы освещения используется коэффициент использования светового потока ( ), который показывает, какая

2

доля излучаемого лампами света используется для освещения рабочей поверхности:

= Φ ,

Φист

где Φист— суммарный номинальный световой поток всех включённых ламп. Чем выше значение , тем эффективнее система освещения.

При работе газоразрядных источников света (в частности,

люминесцентных ламп) световой поток изменяется во времени с удвоенной частотой питающего тока (100 Гц при 50 Гц сети). Эти колебания называются пульсациями освещённости.

Величина пульсаций характеризуется коэффициентом пульсации :

освещённости за период колебаний.

Большие значения вызывают зрительное утомление, искажение восприятия движущихся предметов и могут способствовать возникновению стробоскопического эффекта. Согласно нормативам, коэффициент пульсации освещённости не должен превышать 10–20% для производственных помещений и 5% для работ высокой точности.

Стробоскопический эффект — это зрительное искажение, при котором движущиеся детали (например, лопасти вентилятора) кажутся неподвижными или вращаются в обратную сторону. Эффект возникает, когда частота пульсации света совпадает с частотой вращения объекта. Это явление опасно при работе с вращающимися механизмами, так как может привести к ошибкам и травмам.

3

Для снижения пульсаций и устранения стробоскопического эффекта применяют: трёхфазное питание люминесцентных ламп (каждая подключается к своей фазе со сдвигом 120°), использование электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), применение светодиодных ламп с постоянным током питания.

Цвет стен помещения влияет на отражение и распределение светового потока. При светлых стенах увеличивается доля отражённого света, что повышает освещённость и коэффициент использования. При тёмных стенах значительная часть света поглощается, и эффективность системы снижается.

Поэтому выбор цвета отделки имеет важное значение при проектировании рационального освещения.

4

Цель работы

•изучение количественных и качественных характеристик систем освещения;

•оценка влияния типа светильника и цветовой отделки интерьера помещения на освещённость и коэффициент использования светового потока;

•ознакомление с нормативными документами, регламентирующими освещённость на рабочем месте;

•ознакомление с методикой оценки условий труда по фактору

«Освещение».

•изучение методик и технической базы для проведения измерений светотехнических параметров.

Ход выполнения работы

1. Измерения при тёмных стенках (чёрный экран)

Сначала были проведены измерения освещённости и коэффициента пульсации при тёмных стенках стенда. Последовательно включались различные источники света — компактные люминесцентные лампы (в

количестве одной, двух и трёх штук), компактная люминесцентная лампа

Madix, светодиодная лампа, лампа накаливания и галогенная лампа.

В каждой из пяти точек макета измерялись значения освещённости ,

лк, и коэффициента пульсации , %. Результаты измерений приведены в таблице 1.1.

5

Таблица 1.1 — Измеренные значения освещённости и коэффициента пульсации при тёмных стенках помещения

На основе полученных данных были рассчитаны средние значения освещённости для каждого варианта освещения, а также определены фактический световой поток установки и коэффициент использования светового потока, а также коэффициент пульсации освещённости. Расчёты проводились по формулам:

Φ = ср

= Φ ,

Φист

где = 0,42 м2— площадь макета, а Φист— суммарный номинальный световой поток включённых ламп. Значения номинального светового потока

Φист для различных ламп были взяты из паспортных данных, представленных на лабораторной установке.

6

Результаты расчётов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Результаты расчётов при тёмных стенках (чёрный экран) (Средняя освещённость ср, фактический световой поток и коэффициент использования )

Анализ полученных данных показывает, что при тёмных стенках помещения уровень освещённости значительно различается в зависимости от типа источника света. Наибольшие значения освещённости наблюдались при использовании галогенной лампы ( ср = 1414,44 лк, = 0,70), что объясняется высоким номинальным световым потоком и направленным характером излучения.

Минимальные значения эффективности ( = 0,15–0,21) зафиксированы при работе с одной–тремя компактными люминесцентными лампами, что связано с потерями светового потока, низкой отражающей способностью тёмных поверхностей и рассеянным характером светового излучения таких ламп.

В целом можно сделать вывод, что при тёмных стенках эффективность использования светового потока снижается, а качество освещения ухудшается

7

из-за значительного поглощения света поверхностями. Это подтверждает необходимость применения светлых отделочных материалов при проектировании систем освещения для повышения равномерности и уровня освещённости.

2. Измерения при светлых стенках (белый экран)

Далее исследовалась эффективность и качество освещения при повышенной отражающей способности поверхностей (светлые стенки

макета). Результаты зафиксированы в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Измеренные значения при светлых стенках помещения

На основе полученных данных, аналогично первому этапу, были рассчитаны средние значения освещённости для каждого варианта освещения,

а также определены фактический световой поток установки и коэффициент использования светового потока. Результаты приведены в таблице 2.2.

При светлых стенках наблюдается заметное повышение освещённости и эффективности использования светового потока для всех типов источников света. Благодаря большему коэффициенту отражения поверхностей увеличивается количество рассеянного света, что способствует более равномерному распределению освещённости в макете.

8

Таблица 2.2. Результаты расчётов при светлых стенках (белый экран)

Наибольшие значения сри вновь обеспечила галогенная лампа ( ср = 1544,64 лк, = 0,76), а также светодиодная лампа ( = 0,53). Эти источники обладают высокой светоотдачей и направленным характером светового потока.

Компактные люминесцентные лампы показали меньшие значения

(0,24–0,32), что связано с конструктивными особенностями ламп,

рассеянным спектром излучения и потерями светового потока.

В целом можно заключить, что использование светлых поверхностей повышает эффективность освещения в среднем на 25–40 % и способствует формированию более комфортных зрительных условий, что особенно важно при проектировании рабочих помещений.

3. Исследование коэффициента пульсации освещённости

На данном этапе проводилось изучение пульсаций светового потока различных источников света. Измерения выполнялись при тёмных стенках макета помещения.

9

Коэффициент пульсации определялся экспериментально с помощью люксметра-пульсметра, регистрирующего изменение освещённости во времени. Измерения проводились для одной, двух и трёх компактных люминесцентных ламп типа КЛ9, а также для лампы накаливания (для сравнения, как эталона с минимальной пульсацией).

Результаты измерений представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Значения коэффициента пульсации освещённости , % (тёмные стенки)

Из таблицы видно, что при увеличении количества работающих люминесцентных ламп коэффициент пульсации освещённости заметно уменьшается. Так, при работе одной лампы в среднем составляет около

30%, при двух — около 20%, а при трёх — 10–15%.

Это объясняется тем, что три лампы подключены к разным фазам трёхфазной сети, и пульсации светового потока каждой из них происходят со сдвигом фаз на 120°. В результате суммарные колебания освещённости частично компенсируются, что приводит к снижению глубины пульсаций и более равномерному световому потоку.

Для лампы накаливания значения находятся на уровне 6–9%, из-за тепловой инерции нити накала световой поток изменяется плавно, и визуально мерцание не ощущается.

В ходе эксперимента установлено, что увеличение количества включённых люминесцентных ламп, подключённых к разным фазам сети,

10