9) Замена светильников с низким или ухудшенным за время эксплуатации КПД, на более эффективные, например с корпусами из алюминия с отражением, близким к зеркальному.
10) Разработка и применение рациональных схем осветительных сетей, уменьшение потерь электроэнергии, повышение коэффициента мощности (cos φ) в электроосветительных установках.
2. Экономия расхода электроэнергии и повышение срока службы ламп при регулировании напряжения
Зависимость срока службы источников света от фактического уровня напряжения выражают [5,6] эмпирической формулой вида:
(1)
где и - напряжения, соответственно фактическое и номинальное, В;
– уровень напряжения;
– соответствующий срок службы;
– показатель изменения срока службы.
При небольших отклонениях напряжения от номинального эта формула позволяет считать, что отклонение срока службы лампы (в%), т.е. иначе говоря, изменение напряжения на 1% вызывает изменение срока службы на % в сторону, обратную изменению напряжения. Для ЛН – = 14 [7 - 9], для ЛЛ – = 1,5÷3,2 (для емкостного балласта) и = 0,7 ÷ 3 (для индуктивного балласта) [10]. На рис.1 приведены рассчитанные по уравнению (1) кривые зависимости срока службы ламп от фактического подводимого к ним напряжения.
Рис.1. Зависимость срока службы ламп от фактического напряжения (все данные в процентах номинальных значений)
Относительные энергетические и световые характеристики источников света могут быть описаны при небольших изменениях напряжения линейным двухчленном:
; (2)
где и - соответственно, фактическое и номинальное значение характеристики;
– уровень напряжения;
или степенной функцией [11, 12]: (3)
где m – показатель степени для соответствующей характеристики.
С учетом (2) и (3) может быть рассчитана зависимость подводимого напряжения от уровня таких относительных величин, как активная Кр, реактивная мощности и cos φ комплекса ПРА – лампа, тока , напряжения , светового потока , световой отдачи и коэффициента амплитуды тока .
Из теории работы источников света известно [8, 11, 13], что отклонение напряжения на зажимах осветительных приборов вызывает изменение их энергетических и светотехнических характеристик, в частности, меняются ток, мощность (активная и реактивная), значение и качественные характеристики светового потока (например, коэффициент пульсации), световая отдача, коэффициент амплитуды тока ГРЛ (что приводит к изменению их срока службы). В последнем случае усредненная зависимость срока службы ГРЛ от коэффициента амплитуды тока ламп показывает (рис. 2), что на участке ab (1,41 ≤ ≤ 1,8) срок службы практически не зависит от , а на участке bc, малые изменения вызывают большие изменения срока службы ламп.
Рис.2. Кривая относительного изменения срока службы газоразрядной лампы в зависимости от коэффициента амплитуды тока
Для ламп накаливания все характеристики могут быть представлены [8, 9, 11, 12] степенной функцией в виде уравнения (3), где показатель m будет равен: 1,58 – для мощности; 1,8 – для тока; 3,61 – для светового потока; 2,03 – для светоотдачи; 14 – для срока службы. Анализ кривых показывает (рис. 3), что при изменении напряжения на лампе в пределах 0,9≤≤11, изменение тока лампы составляет 0,5%, потребляемой мощности - 1,8%, светового потока - 3,5%, светоотдачи – 2%, на каждый процент изменения напряжения сети. Коэффициент мощности установок с ЛН равен единице. Пульсациями светового потока в установках с ЛН из – за их незначительности можно пренебречь. Галогенные лампы типа КГ являются разновидностью обычных ламп накаливания, но имеют по сравнению с последними значительно лучшие энергетические и светотехнические характеристики.
Рис.3. Относительные характеристики ламп накаливания:
1 – ток лампы; 2 – мощность лампы; 3 – световой поток;
4 - светоотдача лампы; 5 – срок службы
Характеристики комплектов ЛЛ – ПРА, когда ПРА принимаются индуктивными или индуктивно – емкостными (2УБК, УБЕ + УБИ), не зависят от типа ламп (ЛД, ЛБ и другие), но, в тоже время, эти характеристики различны при различных схемах ПРА. Все зависимости для ЛЛ приведены на рис. 4 и 5. Существенно, что если у ЛН изменению напряжения на 1% соответствует изменение светового потока на 3,7%, то у ЛЛ поток изменяется в этом случае в среднем на 1 – 1,5%. С изменением подводимого напряжения световая отдача ЛЛ меняется очень мало, причем она даже увеличивается с уменьшением напряжения сети, достигая максимума при напряжении 90 ÷ 80% от номинального, снижаясь при дальнейшем уменьшении напряжения. Следует отметить, что напряжение на ЛЛ также возрастает с понижением сетевого напряжения, в то время, как ток лампы понижается. При включении ЛЛ мощностью 80 Вт по бесстартерной схеме с балластом 2БЛ-80/220, ток и мощность комплекта меняются почти так же, как у ламп на 30 и 40 Вт в схемах с УБИ (рис.6), а общий световой поток - также, как световой поток ламп на 30 и 40 Вт в схемах с 2УБК, т.е. изменяется на 1% с изменением напряжения сети на 1%. Зажигание ЛЛ в схемах с УБИ происходит при напряжении сети ≥ 78÷82% от номинального напряжения Uном, погасание включенных ламп - при ≤ 63÷66% от Uном; в схемах с 2УБК лампы зажигаются при ≥ 75÷80% от Uном, лампы отстающего тока гаснут при ≤ 78÷82% от Uном, лампы опережающего тока - при ≤ 53÷60% от Uном; в схеме с 2БЛ - 80 зажигание происходит при ≥ 77 ÷ 82% от Uном, а погасание – при ≤ 6 5÷70% от Uном.
|
Рис.4. Относительные характеристики люминесцентных ламп с балластами типа УБИ и 2УБК: 1 – ток сети; 2 – мощность комплекта; 3 – световой поток; 4 - световая отдача |
Рис.5. Относительные характеристики люминесцентных ламп с балластами типа 2УБК: I – лампа накаливания; II – лампа отстающего тока; III – лампа опережающего тока; 1 – ток лампы; 2 – мощность лампы; 3 - световой поток; 4 – напряжение на лампе |
Характеристики ламп ДРЛ показывают (рис.7), что при изменении уровня напряжения в пределах ± 10% они изменяются практически прямолинейно и могут быть аппроксимированы следующими линейными уравнениями:
для потребляемой комплектом мощности:
; (4)
для тока лампы:
; (5)
для напряжения на лампе:
; (6)
для светоотдачи:
. (7)
|
Рис.6. Относительные характеристики люминесцентных ламп с бесстартерными балластами 2БЛ: 1 – ток лампы; 2 – мощность комплекта; 3 – световой поток; 4 – световая отдача |
Рис.7. Относительные характеристики ламп ДРЛ: 1 – ток лампы; 2 – мощность комплекта; 3 – световой поток; 4 – световая отдача; 5 – срок службы; 6 – напряжение на лампе |
Из уравнений (4) - (7) следует, что изменение уровня напряжения на зажимах комплекта лампа-дроссель на 1% вызовет изменение потребляемой мощности на 2,4%, а тока на 2,1%. Светоотдача лампы при этом сохранится практически постоянной. Мало изменяется также напряжение на самой лампе: около 1% на каждый процент изменения напряжения сети. Коэффициент пульсации светового потока при отклонениях напряжения в пределах ± 10% практически не изменяется. Коэффициент стабильности горения при вышеуказанных пределах отклонения напряжения для комплектов с лампами ДРЛ составляет (0,6÷0,7), что соответствует нормам. Недостатком ламп ДРЛ следует считать недопустимость большого снижения напряжения питания. Уже при кратковременном (2-3 периода) снижении напряжения на зажимах комплекта на 10% может произойти погасание лампы, повторное зажигание которой возможно только через 5÷10 мин [13].
На основе анализа характеристик рассмотренных источников света можно сделать следующие выводы. Наиболее чувствительными к изменению питающего напряжения по потребляемой мощности и световому потоку являются ЛН, в том числе и КГ, а также ксеноновые лампы типа ДКсТ. Снижение напряжения, даже в допустимом по нормам пределе – 5% , ведет для ЛН и ДКсТ к потере 15÷20% светового потока, а для других ГРЛ – в среднем 8÷12%. Повышение напряжения в допустимом по нормам пределе (т.е. на 5%), вызывает увеличение мощности, потребляемой всеми источниками света, на 7÷15%. При этом срок службы ЛЛ сокращается на 20÷30%, а ламп ЛН и ДКсТ – в 2 раза. Это обуславливает необходимость жесткой стабилизации напряжения на зажимах источников света. Поэтому стабилизация напряжения позволяет повысить экономичность использования осветительных установок [14,15]. Необходимо учитывать, что уменьшение или регулирование напряжения сети однозначно определяет степень снижения тока и напряжения на ЛЛ, а также её мощности и светового потока. Для ламп высокого давления (для ДРЛ) это справедливо только в отношении мощности и светового потока (Светотехника, 1986, №12, С.14).
Зависимость светового потока ламп от отношения фактического напряжения у ламп - , к номинальному- :
для ЛН: ; (8)
для ДРЛ: ; (9)
для ЛЛ (с ПРА типа УБК): ; (10)
где - световой поток при, отличном от, лм;
- световой поток при , лм.
Экономия электроэнергии ∆ от применения регулирования снижением напряжения (кВт×ч/год):
для ЛН: ∆; (11)
для ДРЛ: ∆; (12)
для ЛЛ (с ПРА типа УБК): ∆, (13)
где - мощность одной лампы при ;
- время снижения напряжения в течение года, час;
Зависимость срока службы ламп от напряжения:
для ЛН: ; (14)
для ЛЛ и ДРЛ: , (15)
где - номинальный срок службы ламп, ч.
Мощность, потребляемая осветительной установкой:
; (16)
где – нормируемая освещенность;
– нормируемый коэффициент запаса;
- коэффициент потерь в ПРА (для ДРЛ - 1,1);
- световая отдача лампы (для ДРЛ - 50 лм/Вт);
- коэффициент пропорциональности.
Для оценки перерасхода электроэнергии, происходящего от перенапряжений, необходимо определить возможный рост потребляемой мощности в зависимости от питающего напряжения:
для ЛН: (17)
Анализ изменения мощности, потребляемой газоразрядными лампами при изменении питающего напряжения, следует проводить для комплекта «лампа - ПРА». Основная доля дополнительной мощности, потребляемой освещением при превышении , приходится именно на балластное сопротивление ПРА. При росте напряжения питающей сети ток лампы и, следовательно, ток в цепи включенного последовательно балластного сопротивления увеличивается, напряжение на балластном сопротивлении также повышается, а на лампе - уменьшается. Поскольку активное сопротивление лампы сравнительно мало, изменение потребляемой ею мощности практически неощутимо, в то время как потребление мощности балластом возрастает значительно. Электрические параметры всех газоразрядных ламп зависят от схем их включения. При любых схемах параметры газоразрядных ламп значительно меньше зависят от напряжения питающей сети, чем параметры ламп накаливания.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
