Люминесцентные лампы рассчитаны для нормальной работы при температуре окружающего воздуха +15...+40 °С. В случае понижения температуры давление аргона и ртутных паров резко понижается и зажигание, а также горение лампы ухудшаются.
Продолжительность работы лампы тем больше, чем меньшее количество раз она включается, т. е. чем меньше изнашивается оксидный слой электродов. Понижение напряжения, подводимого к лампе, а также понижение температуры окружающего воздуха способствуют более интенсивному износу оксида электродов. При снижении напряжения на 10—15 % лампа может не зажечься или же ее включение будет сопровождаться многократным миганием. Повышение напряжения облегчает процесс зажигания лампы, но уменьшает ее светоотдачу.
Недостатки люминесцентных ламп: снижение коэффициента мощности электрической сети, создание радиопомех и стробоскопического эффекта из-за пульсации светового потока и т. д.
Стробоскопический эффект состоит в создании у человека при люминесцентном освещении иллюзии того, что движущийся (вращающийся) с некоторой скоростью предмет находится в покое или движется (вращается) в противоположную сторону. В производственных условиях это опасно для жизни и здоровья людей. В то же время стробоскопический эффект применяется при проверке правильности работы электросчетчиков. На вращающемся диске электросчетчика имеются вдавленные углубления (метки). Если смотреть сверху на диск, освещенный люминесцентным светом, то в случае правильного хода диска создается впечатление, что углубления (метки) находятся в покое.
Для устранения явлений стробоскопии, снижения радиопомех, улучшения коэффициента мощности применяются специальные схемы включения люминесцентных ламп.
1.3. Лампы люминесцентные высокого давления
Лампы ртутные высокого давления типа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) выпускаются мощностью 50, 80, 125, 175, 250, 400. 700, 1000 и 2000 Вт.
Лампа ДРЛ состоит из стеклянного баллона (колбы) эллипсоидной формы, на внутренней поверхности которого нанесен слой люминофора — фторогерманата магния (или арсената магния). Для поддержания стабильности свойств люминофора баллон заполнен углекислым газом. Внутри стеклянного баллона (колбы) находится трубка из кварцевого стекла, заполненная парами ртути под высоким давлением. Когда в трубке происходит электрический разряд, его видимое излучение проходит через слой люминофора, который, поглощая ультрафиолетовое излучение кварцевой разрядной трубки, превращает его в видимое излучение красного цвета.
Средняя продолжительность работы ламп ДРЛ составляет от 6000 ч (лампы мощностью 80 и 125 Вт) до 10 000 ч (лампы мощностью 400 Вт и более).
Для ламп ДРЛ регламентируется также процентное содержание красного излучения (6 и 10 %). Номинальное напряжение сети для всех ламп ДРЛ составляет 220 В. Коэффициент пульсации ламп ДРЛ 61-74 %.
К наиболее современным источникам света относятся металлогалогенные лампы, в ртутный разряд которых вводятся добавки йодидов натрия, таллия и индия с целью увеличения световой отдачи ламп. Металлогалогенные лампы типа ДРИ (дуговые ртутные йодидные) имеют колбы эллипсоидной или цилиндрической формы, внутри которых размещается кварцевая цилиндрическая горелка. Внутри этой горелки и происходит разряд в парах металлов и их йодидов.
Мощность ламп ДРИ составляет 250, 400, 700, 1000, 2000 и 3500 Вт. Световая отдача ламп ДРИ составляет 70—95 лм/Вт.
Световая отдача натриевых ламп высокого давления достигает 100—130 лм/Вт. У этих ламп внутри стеклянной цилиндрической колбы помещается разрядная трубка из пол и кристаллического оксида алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропускающая его излучение. Давление в трубке — порядка 200 кПа. При таком давлении резонансные линии натрия расширяются, занимая некоторую спектральную полосу, в результате чего цвет разряда становится более белым. Продолжительность работы ламп 10—15 тыс. часов.
Для освещения больших по площади территорий находят применение мощные (5, 10, 20 и 50 кВт) ксеноновые трубчатые безбалластные лампы типа ДКсТ. Они зажигаются с помощью пускового устройства, вырабатывающего высоковольтный (до 30 кВ) высокочастотный импульс напряжения, под воздействием которого в лампе возникает разряд в ксеноне.
Лампы мощностью 5 кВт имеют номинальное напряжение ПО В, мощностью 10 кВт — напряжение 220 В, мощностью 20 и 50 кВт — напряжение 380 В. Световая отдача этих ламп — от 17,6 до 32 лм/Вт.
2. Схемы питания люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы включаются в сеть последовательно с индуктивным сопротивлением (дросселем), обеспечивающим стабилизацию переменного тока в лампе.
Дело в том, что электрический разряд в газе имеет неустойчивый характер, когда незначительные колебания напряжения вызывают резкое изменение тока в лампе.
Различают следующие схемы питания ламп: импульсного зажигания, быстрого зажигания, мгновенного зажигания.
В схеме импульсного зажигания (рис. 1) процесс зажигания обеспечивается пускателем (стартером). Здесь вначале подогреваются электроды, затем возникает мгновенный импульс напряжения. Стартер представляет собой миниатюрную газоразрядную лампочку с двумя электродами. Колба лампочки заполнена инертным газом неоном. Один из электродов пускателя жесткий и неподвижный, а другой биметаллический, изгибающийся при нагреве. В нормальном состоянии электроды пускателя разомкнуты. В момент включения схемы в сеть к электродам лампы и пускателя прикладывается полное напряжение сети, так как ток в цепи лампы отсутствует и, следовательно, потеря напряжения в дросселе равна нулю. Приложенное к электродам стартера напряжение вызывает в нем газовый разряд, который в свою очередь обеспечивает прохождение тока небольшой силы (сотые доли ампера) через оба электрода лампы и дроссель. Под действием теплоты, выделяемой проходящим током, биметаллическая пластина, изгибаясь, замыкает пускатель накоротко, в результате чего сила тока в цепи возрастает до 0,5— 0,6 А и электроды лампы быстро нагреваются. После замыкания электродов пускателя газовый разряд в нем прекращается, электроды остывают и затем размыкаются. Мгновенный разрыв тока в цепи вызывает появление электродвижущей силы самоиндукции в дросселе в виде пика напряжения, что и приводит к зажиганию лампы, электроды которой к тому моменту оказываются раскаленными. После зажигания лампы напряжение на ее зажимах составляет около половины сетевого. Остальная часть напряжения гасится на дросселе. Напряжение, прикладываемое к пускателю (половина сетевого), оказывается недостаточным для его повторного срабатывания.
Рис. 1. Импульсная схема включения люминесцентной лампы в сеть:
1 – пускатель (стартер); 2 – лампа; 3 – дроссель.
В схеме быстрого зажигания (рис. 2) электроды ламп включены на отдельные обмотки специального накального трансформатора. При подаче напряжения на негорящую лампу потеря напряжения в дросселе будет невелика, повышение напряжения обмоток накала полностью приложено к электродам, которые быстро и сильно раскаляются, и лампа может зажечься при нормальном сетевом напряжении. В момент возникновения разряда в лампе сила тока накала пускорегулирующего аппарата автоматически уменьшается.
Рис. 2. Схема быстрого зажигания люминесцентной лампы:
1 – дроссель; 2 – лампа; 3 – накальный трансформатор.
В схеме мгновенного зажигания (рис. 3) используется дроссель-трансформатор и отдельный резонансный контур, создающий повышенное (в 6—7 раз больше рабочего) напряжение на лампе в момент включения. Схемы мгновенного зажигания применяются только в отдельных случаях, например во взрывоопасных помещениях с лампами, содержащими специальные усиленные электроды. Электроды ламп нормального типа в схеме, показанной на рис. 3, быстро изнашиваются. Высокое напряжение, подаваемое на лампу в начальный момент, представляет опасность для обслуживающего персонала.
Рис. 3. Схема мгновенного зажигания люминесцентной лампы
1 – лампа; 2 – конденсатор; 3 – дроссель-транформатор.
При работе дросселей возникает шум. Для обеспечения необходимых силы тока и напряжения на зажимах лампы в пусковом и рабочих режимах, повышения коэффициента мощности, уменьшения стробоскопического эффекта и снижения уровня радиопомех к люминесцентным лампам придаются специальные пускорегулирующие аппараты. В состав пускорегулирующих аппаратов входят дроссели, конденсаторы (для повышения коэффициента мощности и подавления радиопомех) и сопротивления, помещаемые в общий металлический кожух и заливаемые битумной массой.
По способу зажигания пускорегулирующие аппараты делятся на три группы: стартерного (условное обозначение УБ), быстрого и мгновенного зажигания (условное обозначение АБ).
Основные типы пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных ламп: 1УБИ-40/220-ВП-600У4 или 2УБИ-20/220-ВПП-110ХЛ4, что означает следующее: первая цифра указывает, какое количество ламп включается с аппаратом; УБ —стартерный пускорегулирующий аппарат; И — индуктивный сдвиг фаз потребляемого аппаратом тока (может быть Е — емкостный или К — компенсированный, т. е. компенсирующий стробоскопический эффект); 40 и 20 — мощность лампы, Вт; 220 — напряжение питающей сети, В; В — встроенный аппарат (может быть Н — независимый); П — с пониженным уровнем шума; ПП — с особо низким уровнем шума; 600 и ПО — номер серии или модификация пускорегулирующего аппарата; У и ХЛ - пускорегулирующий аппарат предназначен для эксплуатации в районах с умеренным или холодным климатом соответственно (может также быть ТВ — тропический влажный климат; ТС — тропический сухой климат; Т — тропический влажный и сухой; 0 — любой климат на суше); 4 — размещение в помещениях с искусственно регулируемым климатом (может быть 1 — на открытом воздухе; 2 — помещения, плохо изолированные от окружающего воздуха, и навесы; 3 — обычные естественно вентилируемые помещения; 5 — помещения с повышенной влажностью и невентилируемые подземные помещения).
Пускорегулирующие аппараты для дуговых ртутных люминесцентных ламп (ДРЛ), дуговых ртутных йодидных (ДРИ), натриевых ламп высокого давления (НЛВД) обозначаются так: 1ДБИ-400ДРЛ/220-Н или 1ДБИ-400ДНаТ/220-В. Здесь ДБ - дроссель балластный; ДРЛ и ДНаТ — тип лампы (ДНаТ означает то же, что и НЛВД); Н — независимый пускорегулирующий аппарат.
Электрическая схема стартерных двухламповых пускорегулирующих аппаратов дана на рис. 4.
Рис. 4. Электрическая схема стартерного пускорегулирующего аппарата 2 УБИ для двух ламп
1 – дроссель; 2 – лампы; 3 – стартеры.
Пускорегулирующие аппараты для дуговых ртутных люминесцентных ламп типа ДРЛ выполняются с дросселем (рис. 5).
Рис.5. Схема включения ламп типа ДРЛ через дроссель.
1 – дроссель; 2 – лампа; С – конденсатор.
Для включения ламп ДРИ и ДНаТ применяются пускорегулирующие аппараты с унифицированными устройствами импульсного зажигания, основными элементами которых служат диодные тиристоры (рис. 6). Здесь, однако, повторное включение погасшей не оборудованной специальным блоком мгновенного перезажигания лампы возможно только после ее остывания, т. е. через 10—15 мин.
Рис.6 Схема включения ламп типа ДРИ или ДНаТ.
1 – импульсное зажигающее устройство; 2 – балластный дроссель
3. Основные светотехнические величины
Количество света, излучаемого источником, называется световым потоком и обозначается Ф. Единица светового потока — люмен (лм).
Световой поток, заключенный внутри телесного угла q, в вершине которого расположен точечный источник света силой J, определяется по формуле Ф = Jq.
Сила света J — это плотность светового потока в том или ином направлении; измеряется в канделах (кд).
Кандела — это сила света, испускаемая с площади 1/600 000 м2 сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому сечению направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины (2045 К), и давлении 101 325 Па.
Телесный угол в равен отношению площади поверхности о, вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке S, к квадрату радиуса r (рис. 2.1). Если r = 1, то телесный угол численно равен площади поверхности, вырезанной конусом на сфере единичного радиуса. Единицей телесного угла служит стерадиан (ср).
Таким образом, люмен есть произведение канделы на стерадиан. Освещение рабочей поверхности будет тем лучше, чем больший световой поток приходится на эту поверхность. Степень освещения поверхности, т. е. плотность светового потока на освещаемую поверхность, характеризуется освещенностью Е, которая измеряется в люксах (лк). Если на 1 м2 какой-либо поверхности падает световой поток, равный 1 лм, то освещенность Е будет 1 лк, т. е. лм/м2.
При освещении рабочей поверхности в ней выделяются светлые и темные детали, различающиеся своей яркостью I., которая зависит не только от освещенности, но и от отражающих свойств поверхности. Яркость определяет световое ощущение, получаемое глазами. Если яркость поверхности очень мала, на ней трудно различать подробности, и наоборот, если яркость очень велика, то поверхность слепит глаза. Яркость равна отношению силы света к площади проекции отражающего (излучающего) тела в заданном направлении; измеряется в канделах на метр квадратный (кд/м2).
4. Техника безопасности при обслуживании электроосветительных установок
Организация работы по технике безопасности на объектах электромонтажных работ предусматривает: назначение лиц, ответственных за безопасность работ (производитель работ, начальники участков, мастера и бригадиры монтажных бригад); инструктаж по безопасным методам работы на рабочих местах; вывешивание предупредительных плакатов, установку ограждений, назначение дежурных при выполнении монтажных работ, опасных для окружающих.
Все монтажные работы на токоведущих частях или вблизи них должны производиться при снятом напряжении.
При монтаже электроустановок применяются различные машины, механизмы и приспособления, облегчающие труд рабочих-монтажников и обеспечивающие безопасные условия работы. Неумелое обращение с указанными средствами механизации может быть причиной травм.
В электромонтажной практике широко применяются специальные автомобили и передвижные мастерские. Так, спецавтомобиль типа СК-А с прицепом предназначен для перевозки и прокладки кабеля в земляных траншеях. Для монтажа воздушных линий используют телескопические вышки, оборудованные корзиной, в которой монтажник может быть поднят на высоту до 26 м. Для подъема опор и деталей конструкций воздушной линии применяют стреловые краны на колесном и гусеничном ходу.
На электромонтажных работах используется электрифицированный рабочий инструмент. По защитным мерам от поражения электрическим током электрифицированный ручной инструмент делится на 3 класса:
I класс — машины с изоляцией всех деталей, находящихся под напряжением; штепсельная вилка имеет заземляющий контакт;
II класс — машины, у которых все детали, находящиеся под напряжением, имеют двойную или усиленную изоляцию; эти машины не имеют устройств для заземления;
III класс — машины на номинальное напряжение не выше 42 В.
Номинальное напряжение машин переменного тока I и II классов не должно превышать 380 В.
К электрифицированному инструменту относятся:
• сверлильные ручные электрические машины как с коллекторными однофазными двигателями на номинальное напряжение 220 В, так и с трехфазными асинхронными двигателями на номинальное напряжение 36 и 220 В;
• электромолоток, предназначенный для пробивки проемов и ниш в кирпичной кладке и бетоне при монтаже проходов через стены и перекрытия, при установке групповых щитов и щитков в случае скрытой электропроводки (номинальное напряжение электродвигателя 220 В);
• электроперфоратор, предназначенный для бурения глубоких отверстий диаметром до 32 мм в стенах и перекрытиях зданий из кирпича или бетона на глубину до 700 мм;
• электрический бороздодел, предназначенный для вырубания борозд в кирпичных стенах для прокладки проводов скрытой электропроводки (ширина вырубаемой борозды 8 мм при глубине 20 мм).
К работе с ручными электрическими машинами допускаются рабочие, прошедшие производственное обучение по технике безопасности. Каждая машина должна иметь инвентарный номер.
Ручные электрические машины запрещается применять во взрывоопасных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, разрушающей металл и изоляцию.
Машины, не защищенные от брызг, не разрешается применять на открытых площадках во время дождя или снегопада.
Перед работой с машиной необходимо проверить комплектность и надежность крепления деталей, исправность кабеля (шнура) и штепсельной вилки, целостность изоляционных деталей корпуса, рукоятки и крышек щеткодержателей, наличие защитных кожухов, работу выключателя и работу машины на холостом ходу. При работе машин I. класса необходимо применять индивидуальные электрозащитные средства (диэлектрические перчатки).
Для смены режущего инструмента, регулировки, при переноске ручной машины и перерывах в работе ее необходимо отключать.
Запрещается работать ручной электрической машиной при наличии хотя бы одной из следующих неисправностей: повреждение штепсельного соединения, кабеля (шнура) или их защитной трубки; повреждение крышки щеткодержателя машины с коллекторным электродвигателем; нечеткая работа выключателя; появление дыма, кругового огня на коллекторе, резкого запаха горелой изоляции; вытекание смазки; повышенный стук, шум, вибрация; поломка или появление трещин в корпусе, рукоятке либо защитном ограждении; поломка режущего инструмента.
Работы по монтажу воздушных линий электропередачи (сети наружного освещения) связаны с подъемом людей и материалов на высоту с помощью грузоподъемных машин и механизмов. При этом возникает опасность травмирования в случае падения с опор или других конструкций, а также поражения током молнии при работе во время грозы или наведенным напряжением от соседних линий.
Во время опускания нижнего конца опоры в котлован никто из рабочих не должен в нем находиться. Подъем на опору должен осуществляться с помощью телескопической вышки, монтерских когтей, лазов, лестниц. Во избежание ушибов и ранений в результате падения с высоты деталей и инструмента запрещается находиться под опорой и корзиной вышки во время производства работ, не разрешается сбрасывать какие-либо предметы с высоты опоры.
При раскатке голого провода с барабана рабочий должен работать в брезентовых рукавицах. На время работ по монтажу линий протяженностью более 3 км смонтированные участки проводов необходимо замыкать накоротко и заземлять на случай появления на данном участке наведенного напряжения от соседних линий или от грозового облака.
Для прокладки кабеля по стенам или конструкциям здания на высоте 2 м и более следует применять прочные подмостки с ограждением в виде перил и бортовой доски (у настила). Не разрешается прокладка кабеля с лестниц. Подъем кабеля для крепления его на опорных устройствах кабельной конструкции на высоту более 2 м необходимо производить с помощью рогаток и ручных блоков. На углах поворота кабельной линии не следует при раскатке оттягивать кабель руками. При прогреве кабеля в зимнее время электрическим током напряжением 220 В его оболочка должна быть заземлена во избежание электротравм в случае замыкания токоведущей жилы на стальную броню или алюминиевую (свинцовую) оболочку.
