Монтаж ЕО. лабораторна 6
Робота 6 Монтаж світильників з газорозрядними лампами низького тиску
Мета роботи
Завдання до роботи
Загальні відомості
Порядок виконання роботи
зміст звіту
Контрольні питання
бібліографічний список
Ознайомитися з конструкцією і принципом дії люмінесцентних ламп (ЛЛ).
Вивчити схеми включення ЛЛ в мережу.
З'ясувати призначення кожного елемента в схемі включення ЛЛ.
1. Вивчити конструкцію та принцип дії люмінесцентних ламп.
2. Вивчити схеми включення ЛЛ і способи монтажу світильників з ЛЛ.
3. Провести монтаж схеми включення люмінесцентних ламп.
4. Виміряти і розрахувати параметри схеми, що містить ЛЛ.
Люмінесцентна лампа - це довга скляна трубка (колба) 1, внутрішня поверхня якої покрита шаром люмінофора 2 (рис. 6.1) [1, 2, 7]. У герметично закритих торцях колби на молібденових електродах 3, прикріплених до скляної ніжці 5, змонтована вольфрамовая оксидована моноспіраль 6. До електродів 4 спіралі 6 припаяні штирі 8, ізольовані від цоколя лампи 7 спеціальною мастикою.
Лампа заповнена аргоном і невеликою кількістю ртуті. Електричний розряд в такий лампі починається в атмосфері інертного газу, а потім, у міру випаровування ртуті, триває в її парах.
Перетворення електричної енергії в світлове випромінювання в люмінесцентних лампах має дві фази: електричний розряд в парах ртуті супроводжується короткохвильовим ультрафіолетовим випромінюванням (перша фаза); що виникає ультрафіолетова радіація, впливаючи на люмінофор, викликає його фотолюмінесценцію (друга фаза). Таким чином, люмінофор перетворює ультрафіолетове випромінювання в видиме. Спектр випромінювання лампи залежить від хімічного складу люмінофора.
Мал. 6.1. Пристрій люмінесцентної лампи:
1 - скляна трубка (колба); 2 - люмінофор; 3 - дротяні екрани; 4 - електроди; 5 - ніжка; 6 - оксидована моноспіраль; 7 - цоколь; 8 - ніжки-штирі
Залежно від кольоровості і призначення люмінесцентні лампи вітчизняного виробництва мають відповідне маркування: ЛД - лампа денного світла, ЛБ - лампа білого світла, ЛХБ - лампа холодно-білого світла, ЛТБ - лампа тепло-білого світла, ЛДЦ - лампа поліпшеної кольоропередачі, ЛФ - лампа з високою фотосинтетичної ефективністю. Цифри в маркуванні лампи, наприклад ЛТБ - 80, означають споживану потужність в ватах.
Потужність що випускаються люмінесцентних ламп становить: 15, 20, 30, 40, 65 і 80 Вт. Середня тривалість горіння всіх типів ламп не менше 10 тис. Годин при оптимальних умовах: t = 18 ... 25 ° С і відносній вологості повітря не більше 70%.
Для розігріву електродів люмінесцентної лампи і полегшення її запалювання в схемі включення часто застосовують стартер. Стартер (рис. 7.2) являє собою мініатюрну газорозрядну лампу 3 з біметалічними (одним або двома) електродами 1 і 2, заповнену сумішшю 60% аргону, 28,8% неону і 11,2% гелію.
Мал. 7.2. Пристрій стартера тліючого розряду:
1, 2 - біметалеві електроди; 3 - газорозрядна лампа; 4 - струмопідведення; 5 - конденсатор; 6 - металевий корпус; 7 - контактні електроди
Скляна колба лампи стартера поміщена в металевий корпус циліндричної форми 6. Напруга запалювання газорозрядної лампи становить 70 В для стартера, розрахованого для роботи в мережі 127 В і 128 В для стартера на 220 В. Приєднання стартера до схеми здійснюється контактними електродами 7.
Схеми включення газорозрядних ламп
Схеми включення газорозрядних ламп можуть бути стартерний і бесстартернимі [1, 2].
Стартерная схема включення трубчастої люмінесцентної лампи низького тиску показана на рис. 6.3.
Мал. 6.3. Стартерная схема включення люмінесцентної лампи
При подачі напруги на схему струм через лампу EL не тече, так як газовий проміжок є ізолятором і для його пробою потрібно напругу, що перевищує напруга мережі. В стартере SK при цьому виникає тліючий розряд, що супроводжується протіканням струму (20 ... 50 мкА) в електричному ланцюзі (дросель LL, нитка розжарення електродів люмінесцентної лампи EL, стартер SK). Біметалічні електроди стартера SK розігріваються, згинаються, накоротко замикаються один з одним і замикають ланцюг напруження електродів люмінесцентної лампи EL через дросель LL на напругу мережі. Проходить при цьому по нитках напруження електродів струм в 1,4 ... 1,5 рази перевищує номінальний робочий струм люмінесцентної лампи.
За 1 ... 2 з електроди люмінесцентної лампи розігріваються до 700 ... 900 ° С, внаслідок чого збільшується електронна емісія, і полегшуються умови пробою газового проміжку. Після припинення тліючого розряду в стартері його електроди охолоджуються і, повертаючись у вихідне положення, розмикають ланцюга розжарення електродів люмінесцентної лампи. У момент розриву ланцюга виникає електрорушійна сила самоіндукції в дроселі LL, величина якої пропорційна індукції дроселя і швидкості зміни струму в момент розриву ланцюга. Утворився за рахунок е.р.с. самоіндукції імпульс підвищеної напруги (700 ... 1000 В) прикладається до електродів лампи. Відбувається пробою і лампа починає світитися. До стартеру ж, включеному паралельно лампі, прикладається приблизно половина напруги мережі, якого недостатньо для повторного пробою його газорозрядної лампи, і тому вона більше не запалюється. Якщо лампа не засвітиться, запалювання автоматично повторюється.
Дросель (котушка з залізним сердечником) служить також і для обмеження струму в лампі, забезпечуючи її стабільну роботу. Для зменшення радіоперешкод в ланцюг стартера включений конденсатор C1. Пускорегулюючі апарати (ПРА) у схемі ламп витрачають близько 30% їх номінальної потужності.
У схемі використовується конденсатор С2, який компенсує реактивну потужність, створювану дроселем і тим самим збільшує коефіцієнт потужності світильника з ЛЛ до 0,9 ... 0,95.
Загальний недолік газорозрядних джерел світла полягає в тому, що світловий потік їх пульсує з частотою рівною 100 Гц. Око не в змозі вловити безперервне мигтіння світла завдяки зорової інерції. Однак при висвітленні пульсуючим світлом обертових і рухомих предметів може виникнути стробоскопічний ефект, який полягає в появі помилкового уявлення нерухомості, зворотного напрямку обертання або множинності рухомих предметів. Це дуже небезпечно в виробничих умовах.
У стартерних (однолампових) схемах включення застосовують дроселі типу 1УБК і 1УБІ (рис. 6.4, а).
Мал. 6.4. Схеми включення люмінесцентних ламп:
а - однолампових з ПРА типу 1 УБІ і 1 УБК;
б - дволамповою стартерной з ПРА типу 2 УБК;
в - однолампових бесстартерной з ПРА типу 1 АБИ;
г - однолампових бесстартерной з ПРА типу 1 АБК.
Для усунення стробоскопічного ефекту газорозрядні лампи включають по дволамповою схемою (рис. 6.4, б), яка забезпечує зміну світлового потоку кожної з ламп із зсувом по фазі. Внаслідок цього сумарний світловий потік двох ламп майже не пульсує, що досягається включенням в ланцюг однієї з ламп конденсатора С3 і розрядного резистора R.
З огляду на те, що стартерні схеми включення газорозрядних ламп недостатньо надійні в роботі, промисловість випускає бесстартерние схеми (рис. 6.4, в, г), де баластні пристрої 1 АБИ і 1 АБК мають звичайний або сімметрірованний дросель, накальний трансформатор TV з вторинною обмоткою, розділеної на симетричні частини і проводить зволікання (або смужки) на лампі. Цей дротик (на рис.6.4 зображена пунктиром) полегшує запалювання лампи.
При включенні люмінесцентної лампи за схемами (рис. 6.4, в, г) на лампу одночасно подається напруга від первинної обмотки накального трансформатора TV для запалювання і для підігріву електродів лампи від накальних обмоток.
Однак якість освітлення і тривалість терміну служби люмінесцентної лампи залежать від пристрою, що забезпечує її запалювання та підтримання робочого режиму.
Електромагнітні пускорегулюючі апарати, описані вище, через своїх недоліків (мерехтливого світла, нестабільності освітленості при коливаннях напруги мережі, підвищеного рівня шуму, низького коефіцієнта потужності, відсутність можливості управління світлом) не дозволяють в повній мірі розкрити всі можливості освітлення з використанням люмінесцентних ламп [ 5, 6]. Усунути ці недоліки і отримати додаткові можливості енергозбереження дозволяють електронні пускорегулюючі апарати (ЕПРА), друга назва яких - електронні баласти. Сучасні електронні баласти забезпечують:
- миттєве (без мерехтінь і шуму) запалювання ламп;
- комфортне освітлення (приємний немерехтливе світло без стробоскопических ефектів і відсутність шуму) завдяки роботі в високочастотному (40 кГц) діапазоні;
- стабільність освітлення незалежно від коливань напруги;
- відсутність спалахів і спалахів несправних ламп, які відключаються електронною системою контролю несправностей;
- близький до одиниці коефіцієнт потужності завдяки споживанню синусоїдального струму з нульовим фазовим зрушенням.
Електронні баласти є досить дорогими пристроями, однак початкові витрати компенсуються їх високою економічністю, яка характеризується:
- зменшеним на 20% енергоспоживанням (при збереженні світлового потоку) за рахунок підвищення світловіддачі лампи на підвищеній частоті і більш високого ККД ЕПРА;
- збільшеним на 50% терміном служби ламп завдяки щадному режиму роботи і пуску;
- зниженням експлуатаційних витрат за рахунок скорочення числа замінних ламп і відсутності необхідності заміни стартерів;
- додатковим енергозбереженням до 80% при роботі в системах управління світлом.
Електронні баласти виробляються в масовій кількості і мають високий попит на Заході, де інтенсивно впроваджуються енергозберігаючі технології. В даний час електронні баласти знаходять зростаюче застосування у виробах провідних електротехнічних і світлотехнічних фірм "OSRAM", "PHILIPS", "GENERAL ELECTRIC", "SYLVANIA", "TRIDONIC", "MOTOROLA LIGHTING" і ін. [6-10].
ЕПРА є перетворювачами струму мережевої частоти (50 Гц) в струм підвищеної частоти (40 кГц) і містять необхідні вузли для підтримки оптимального режиму запалювання і роботи лампи, а також пристрої контролю працездатності ламп і засоби захисту від аномальних режимів [6, 7]. Модифікації ЕПРА мають можливість роботи з пристроями управління світлом. Електронні баласти, призначені для установки в дволампове світильники 2х40 (36) Вт, 2х20 (18) Вт, виконані за схемою, представленої на рис. 7.5, і містять такі вузли: мережевий вузол захисту, мережевий фільтр, випрямляч, коректор коефіцієнта потужності, інвертор, вузол захисту, модуль управління.
Мал. 6.5. Силова блок-схема ЕПРА
Способи кріплення світильників
Для кріплення світильників з люмінесцентними лампами використовують конструкції КЛ (рис. 7.6), в комплект яких входять короба КЛ - 1УЗ і КЛ - 2УЗ, заглушки КЛ - 3УЗ, стельові скоби КЛ - СПУЗов і тросові підвіси КЛ - ПТНЗ, виготовлені з лакофарбовим покриттям [ 3, 4].
Мал. 6.6. Конструкції КЛ для світильників з люмінесцентними лампами
Короба КЛ-1УЗ - (I) і КЛ-2УЗ - (II) служать для прокладки в них проводів електропроводки, кріпляться між собою накладками і стандартними різьбовими болтами, що забезпечує не тільки надійне механічне їх з'єднання, а й безперервну електричну зв'язок заземлення. У коробах КЛ-1УЗ передбачена однорядная підвіска світильників, а в КЛ-2УЗ - дворядна, при цьому перший тип коробів кріпиться на відстані 2 м між опорами і має допустиме навантаження 700 Н, а другий тип - відповідно 1 м і 1400 Н.
Короба постачають з відгалужувальними стисками У739МУЗ для приєднання світильників до магістральних проводах (з розрахунку три стискання на два короби). Для огляду або ремонту світильники опускають на двох підвісах, які в робочому положенні складаються і заходять усередину короба.
Заглушки КЛ-3УЗ (III) використовують для закривання торців коробів, стельові скоби КЛ - СПУЗов (IV) - для кріплення коробів до перекриттів за допомогою болтів або дюбелів. А тросові підвіси КЛ - ПТНЗ (V) - для підвіски коробів на катанці - дроті або тросі діаметром 8 мм.
Люмінесцентні світильники 1 (рис. 6.7) за допомогою тросового підвісу 8 встановлюють на коробах 2, які кріплять до перекриття 6 підвісом 4 через заставну деталь 5. Живлення світильників робочого освітлення здійснюється кабелем 3. а аварійного освітлення - кабелем 7.
Мал. 6.7. Способи підвіски конструкцій КЛ
Світильники приєднують до мережі всередині коробів за допомогою освітлювальних затискачів У739 без розрізання проводів. При цьому короба збирають в лінію довжиною 20 м з десяти двотаврових секцій, що дозволяє підвішувати на них 15 люмінесцентних світильників при однорядном і 30 при дворядному розташуванні.
Кріплення світильників ЛПО за допомогою дюбелів. Для освітлення житлових і громадських приміщень призначені, наприклад, стельові світильники типу ЛПО (табл. 6.1), що випускаються заводом «ЛЮМСВЕТ» (м.Москва) з одним, з двома відбивачами (крилами) або без відбивача, з однією або двома лампами (18 Вт, 36 Вт і 58 Вт) (рис. 6.8) [10].
У корпусі світильника є отвір для проводки живильного проводу. Сталевий корпус світильника зазвичай кріплять до стелі дюбель-цвяхами, дюбель-гвинтами або розпірні дюбелями (див. Роботу №1).
Таблиця 6.1
Технічні характеристики світильників ЛПО
Найменування Кількість ламп Потужність, Вт Габаритні розміри, мм Довжина Ширина Висота ЛПО-71-1х18-703 1 18 620 200 105 ЛПО-71-2х18-703 2 18 620 200 105 ЛПО-71-1х36-703 1 36 тисяча двісті двадцять-сім 200 105 ЛПО-71-2х36-703 2 36 1227 200 105 ЛПО-71-1х58-703 1 58 1527 200 105 ЛПО-71-2х58-703 2 58 1527 200 105 ЛПО-71-1х18-803 1 18 620 60 90 ЛПО -71-2х18-803 2 18 620 100 85 ЛПО-71-1х36-803 1 36 1227 60 90 ЛПО-71-2х36-803 2 36 1227 100 85 ЛПО-71-1х58-803 1 58 1527 60 90 ЛПО-71 -2х58-803 2 58 1527 100 85 ЛПО-71-1х18-903 1 18 620 90 160 ЛПО-71-1х36-903 1 36 1227 90 160 ЛПО-71-1х58-903 1 58 1527 90 160
Мал. 6.8. Загальний вигляд світильників ЛПО:
а - ЛПО-71-703 (з двома крилами); б - ЛПО-71-803 (без крил); в - ЛПО-71-903 (з одним крилом)
Світильники ЛВО-27 (рис. 6.9) типу Down Light [10] призначені для висвітлення суспільно-адміністративних і житлових приміщень (рис. 6.10). Легко встановлюється в підвісну стелю за допомогою пружинних кліпс. Дзеркальний відбивач забезпечує світловий потік з потрібним кутом розсіювання. У світильнику використовуються компактні люмінесцентні лампи або лампи розжарювання. Світильники поставляються білого, чорного, сріблястого (алюмінієвого) квітів, інші кольори - на замовлення. Комплектуються електромагнітними або електронними пускорегулирующими апаратами.
Мал. 7.9. Світильник ЛВО-27-190-110 під дві компактні люмінесцентні лампи потужністю 18 Вт
Мал. 6.10. Світильники спрямованого світла серії D own L ight
Завод світильників "ЛЮМСВЕТ" [10] випускає також вбудовані растрові світильники. Світильники можуть комплектуватися будь-яким відбивачем за бажанням замовника - подвійним параболічним "Парабола", "Мілано", "Верона", V-образним ( "Алора").
V-подібний дзеркальний відбивач складається з трьох центральних кутових і двох бічних дзеркальних параболічних алюмінієвих профілів, з'єднаних між собою родину поперечними планками з рифленого алюмінію. У комплект відбивача належить учасник заземлення.
До корпусу світильника відбивач кріпиться за допомогою металевих пружин, що дозволяють легко здійснювати заміну ламп і стартерів.
Вбудований світильник ЛВО-13-4х18-151 з V-подібним відбивачем (рис. 6.11) встановлюється в Т-профільний модульний стелю зі структурою 600х600, 600х1200 мм і видимої підтримуючої системою 24 мм. Він може також встановлюватися в приміщеннях, де епізодично використовується невелика кількість техніки. Світильники можуть комплектуватися електронними баластами.
Мал. 6.11. Вбудований світильник з дзеркальним V-образним відбивачем (ALORA) -ЛВО-13-4х18-151
Вбудовувані в підвісні стелі Armstrong (рис. 7.12) світильники широко використовуються для освітлення суспільно-адміністративних будівель.
Мал. 6.12. Підвісна стеля Armstrong
1. Вивчіть елементи схем включення люмінесцентних ламп, розташованих на лабораторному стенді і на рис. 6.13.
2. Ознайомтеся з монтажною схемою включення люмінесцентних ламп.
3. Монтажними проводами зберіть схему включення ламп (рис. 6.13) між відповідними затискачами на лабораторному стенді.
4. Після перевірки викладачем схеми, здійсните її включення автоматичним вимикачем QF.
Мал. 6.13. Схема включення люмінесцентних ламп
Виміряйте вольтметром напругу на лампах (U11-16, U21-26) після їх загоряння та визначте струм.
Після успішно проведеного експерименту вимкніть автоматичний вимикач QF. За згодою викладача від'єднайте монтажні дроти від блоку затискачів стенду і здайте їх викладачеві або лаборанту.
6. Знаючи номінальну потужність ламп, розрахуйте коефіцієнт потужності світильника.
7. Для світильника, запропонованого викладачем з табл. 6.1, розрахуйте номінальний струм, підберіть кабель (провід) для його монтажу та Вичертите ескіз його кріплення до конструкції, зазначеної викладачем і складіть вказівками по його монтажу.
1. Назва та мета роботи.
2. Схема на рис. 6.13.
3. Розрахунки, за визначенням струмів, що протікають через лампи і коефіцієнта потужності світильника.
4. Ескіз кріплення світильника і вказівками з монтажу.
1. У чому принципові відмінності газорозрядних джерел світла від ламп розжарювання?
2. Які функції дроселя, стартера, конденсатора?
3. Назвіть основні переваги та недоліки люмінесцентних ламп.
4. Чи може працювати люмінесцентна лампа без баластного пристрої? Без стартера?
5. Як здійснюється попереднє нагрівання електродів?
6. Яка напруга має бути на затискачах самої лампи, якщо вона розрахована для роботи від мережі 220 В?
7. Від яких факторів залежить термін служби люмінесцентної лампи?
8. Назвіть основні переваги електронних ПРА.
9. У скільки разів індуктивність дроселя в електронній ПРА менше, ніж в ПРА стартерной схеми?
10. Опишіть технологію монтажу вбудованого світильника в підвісну стелю Armstrong.
1. Афанасьєва О.І., Соболєв В.М. Джерела світла і пускорегулююча апаратура. - М .: Вища школа, 1986.
2. Практикум по механізації і електрифікації тваринництва / Под ред. Воробйова В.А. - М .: Агропромиздат, 1989.
3. ктитором А.Ф. Виробниче навчання електромонтажників з освітлення, освітлювальних і силових мереж і електроустаткування. - М .: Вища школа, 1984.
4. ктитором А.В. Практичний посібник з монтажу електричного освітлення. - М .: Вища школа, 1990..
5. Панфілов Д.І., Поляков В.Д., Обжерін Е.А. Порівняльний аналіз способів регулювання світлового потоку люмінесцентних ламп // Світлотехніка. 2000. № 3. С.18-21.
6. www.promel2000.narod.ru
7. www.spdgk.ru
8. www.osram.ru
9. www.avgt.ru
10. www.lumsvet.ru
1. У чому принципові відмінності газорозрядних джерел світла від ламп розжарювання?2. Які функції дроселя, стартера, конденсатора?
4. Чи може працювати люмінесцентна лампа без баластного пристрої?
Без стартера?
5. Як здійснюється попереднє нагрівання електродів?
6. Яка напруга має бути на затискачах самої лампи, якщо вона розрахована для роботи від мережі 220 В?
7. Від яких факторів залежить термін служби люмінесцентної лампи?
9. У скільки разів індуктивність дроселя в електронній ПРА менше, ніж в ПРА стартерной схеми?