4.7. Влияние отклонений напряжения на работу электроприемников и энергосистем
Каждый приемник электроэнергии имеет наилучшие технико-экономи- ческие показатели при определенном оптимальном напряжении на его зажимах. Отклонение напряжения от оптимального приводит к изменению техникоэкономических показателей приемников электрической энергии. При изменении напряжения меняются также показатели самой сети –– в основном за счет изменения потерь мощности и энергии. Таким образом, отклонения напряжения в отдельных точках сети оказывают влияние на всю систему электроснабжения промышленного предприятия. Рассмотрим примеры влияния отклонений напряжения в системе электроснабжения на работу отдельных приемников электрической энергии и на протекание технологических процессов. В настоящее время наиболее распространенными приемниками электрической энергии в промышленности являются асинхронные двигатели, которые используются для привода самых разнообразных механизмов. При отклонении напряжения сети от номинального активная мощность на валу асинхронного двигателя остается практически постоянной, однако изменяются потери активной мощности в нем, что может вызвать перерасход электрической энергии. Реактивная мощность двигателя при этом существенно меняется, в среднем повышение напряжения на 1 % приводит к росту потребления реактивной мощно-
сти на 5 %. При снижении напряжения на шинах загруженных асинхронных двигателей снижается их срок службы. Частота вращения асинхронных двигателей меняется в зависимости от подведенного напряжения. В ряде случаев при использовании асинхронных двигателей в установках поточных линий, автоматизированных станках и так далее изменения напряжения даже в допустимых пределах (–5…+10) % могут существенно повлиять на производительность технологического оборудования. Значительное влияние оказывает отклонение напряжения на протекание электротермических процессов. Отрицательное отклонение напряжения на зажимах неавтоматизированных электрических печей приводит к снижению их мощности и изменению продолжительности технологического процесса. Влияние отклонения напряжения на работу дуговых печей зависит от выбора параметра регулирования. При поддержании постоянными сопротивления дуги и ее длины мощность печи снижается пропорционально квадрату напряжения; при поддержании постоянным тока дуги пропорционально первой степени напряжения; при поддержании постоянной мощности печи происходит увеличение потерь мощности в квадратичной зависимости по отношению к снижению напряжения. Отклонения напряжения могут ухудшать технологический и энергетический режим печей сопротивления и индукционных печей, при снижении напряжения на 8––10 % возникает опасность полного нарушения технологического процесса. Отклонение напряжения оказывает влияние и на электрическую сварку. Снижение напряжения ухудшает качество сварных швов. Повышение напряжения приводит к увеличению реактивной мощности сварочного агрегата. Отклонение напряжения существенно влияет на работу осветительных установок. От подведенного напряжения зависят световой поток, освещенность, срок службы, потребляемая мощность и КПД осветительных приемников электрической энергии. Так, например, для ламп накаливания повышение напряжения только на 1 % сверх номинального вызывает увеличение потребляемой мощности приблизительно на 1,5 %, светового потока –– на 3,7 %, сокращение срока службы ламп накаливания –– на 14 %. Увеличение напряжения на 3 % сокращает срок службы ламп накаливания на 30 %, а повышение напряжения на 5 % приводит к сокращению срока службы ламп в 2 раза. Срок службы люминесцентных ламп при повышении напряжения на 10 % сокращается на 20–– 30 %. Понижение напряжения ниже номинального увеличивает срок службы ламп накаливания, уменьшает мощность, потребляемую лампой. Однако в лампе уменьшаются ток и световой поток, что отрицательно отражается на освещенности. При снижении напряжения на 20 % и более у газоразрядных ламп, в том числе и люминесцентных, зажигание становится невозможным. Отклонение напряжения оказывает влияние и на приемники электрической энергии других видов. Например, вычислительные цифровые машины, автоматические устройства с программным управлением, вычислительные машины непрерывного действия и т. д.
Влияние отклонений напряжения на работу электроприемников
Значительное влияние напряжения сети на работу электроприемников заставляет уделять большое внимание поддержанию напряжения на зажимах потребителей, близкого к номинальному напряжению. Подводимое к потребителям напряжение является одним из качественных показателей электроэнергии.
Изменения напряжения в сети можно классифицировать следующим образом:
1. Медленно протекающие изменения напряжения, которые обычно и бывают при работе сети. Эти изменения называются отклонениями напряжения . Отклонения напряжения определяются как разность действительного напряжения на зажимах электроприемников и номинального напряжения. Отклонения напряжения могут быть отрицательными и положительными величинами. Первым соответствуют понижения напряжения по отношению к номинальному, вторым — повышения напряжения .
Отклонения напряжения в электрических сетях обусловливаются изменениями нагрузок сети, режимов работы электростанций и т. д.
2. Быстро протекающие изменения напряжения вследствие аварий в электрических системах и других причин. В качестве примеров можно указать на короткие замыкания, качание машин, включение и отключение одного из элементов установки и т. п. Быстро протекающие изменения называются колебаниями напряжения .
Все приемники электрической энергии конструируются для работы при определенном номинальным напряжении. Отклонения напряжения от номинального на их зажимах ведет к ухудшению работы электроприемников.
Изменение основных характеристик ламп накаливания в зависимости от напряжения на их зажимах дано на рис. 1.
Рис. 1. Характеристики ламп накаливания: 1 — световой поток, 2 — светоотдача, 3 — срок службы (цифры на ординате для кривых 1 и 2).
Приведенные кривые показывают большое влияние напряжения на работу ламп накаливания. Например, снижению напряжения на 5% соответствует уменьшение светового потока на 18%, а понижение напряжения на 10% вызывает снижение светового потока лампы более чем на 30%.
Снижение светового потока ламп приводит к уменьшению освещенности рабочего места, в результате чего уменьшается производительность труда и ухудшаются качественные показатели.
Плохое освещение рабочих мест, проходов, улиц и т. д. увеличивает количество несчастных случаев с людьми. Понижение напряжения ухудшает к. п. д. ламп накаливания. Снижение напряжения на 10% уменьшает световую отдачу лампы (лм/м/вт) на 20%.
Повышение напряжения сети приводит к увеличению к. п. д. ламп. Но повышение напряжения влечет за собой резкое уменьшение срока службы ламп. При повышении напряжения на 5% срок службы ламп накаливания уменьшается вдвое, а при повышении на 10% — более чем в 3 раза.
Люминесцентные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения сети. Отклонения напряжения на 1 % в среднем вызывают изменение светового потока лампы на 1,25%.
У бытовых нагревательных приборов (плитки, утюги и т. п.) нагревательные элементы состоят из активных сопротивлений. Мощность, отдаваемая ими в зависимости от напряжения сети, выражается уравнением
P = I 2 R = U 2 /R
показывающим, что снижение напряжения сети вызывает резкое уменьшение мощности, отдаваемой нагревательным прибором. Последнее приводит к значительному увеличению времени работы прибора и перерасходу электроэнергии на приготовление пищи и т. д.
Характеристики всех других бытовых электроприборов также зависят от подведенного напряжения. При изменениях напряжения на зажимах электродвигателей изменяются вращающий момент, потребляемая мощность и срок службы изоляции обмоток.
Вращающие моменты асинхронных электродвигателей пропорциональны квадрату приложенного к их зажимам напряжения. Если момент двигателя при номинальном напряжении принять за 100%, то при напряжении 90%, например, вращающий момент составит 81%. Сильное снижение напряжения может даже привести к остановке электродвигателей или невозможности пустить электродвигатель, приводящий в движение машину с тяжелыми условиями пуска (подъемники, дробилки, мельницы и т. д.). Недостаточные (вращающие моменты электродвигателей могут явиться причиной брака продукции, порчи полуфабриката и т. п.
Зависимости изменения потребляемой электродвигателями мощности от напряжения при стационарном режиме работы системы называются статическими характеристиками электрической нагрузки потребителей .
При понижении напряжения активная мощность, потребляемая электродвигателем, уменьшается вследствие уменьшения вращающего момента и связанного с этим увеличения скольжения.
Увеличение скольжения вызывает возрастание потерь активной мощности в двигателе. При увеличении напряжения скольжение уменьшается и потребная для привода механизма мощность увеличивается. Потери активной мощности в электродвигателе уменьшаются.
Анализ показывает, что активная нагрузка от электродвигателей при изменениях напряжения, соответствующих нормальным режимам работы системы, меняется незначительно и потому может приниматься постоянной.
Изменение реактивной нагрузки электродвигателей от напряжения зависят от соотношения реактивной мощности намагничивания и реактивной мощности рассеяния двигателей. Реактивная мощность намагничивания изменяется примерно пропорционально четвертой степени напряжения. Реактивная мощность рассеяния, зависящая от тока электродвигателей, изменяется обратно пропорционально примерно второй степени напряжения.
При снижениях напряжения против номинального (до некоторой величины) реактивная нагрузка электродвигателей всегда снижается. Объясняется это тем, что реактивная мощность намагничивания, составляющая до 70% всей реактивной мощности, потребляемой электродвигателем, снижается быстрее, чем увеличивается реактивная мощность рассеяния.
Зависимости потребления реактивной мощности от напряжения сети для некоторых потребителей приведены на рис. 2. Эти кривые — статические характеристики электрических нагрузок потребителей в целом, т. е. с учетом влияния на них трансформаторов, освещения и т. д.
Рис. 2. Статические характеристики электрических нагрузок: 1 — бумажный комбинат, cos φ = 0,92, 2 — металлообрабатывающий завод, cos φ = 0,93, 3 — текстильная фабрика, cos φ = 0,77.
Кривая 1 бумажного комбината идет очень круто. Чем меньше загрузка двигателей и чем выше коэффициент мощности их при номинальном напряжении, тем круче идет кривая зависимости потребляемой реактивной мощности от напряжения сети. Длительное снижение напряжения на 10% на зажимах электродвигателей при полной их загрузке приводит вследствие более высокой температуры обмоток к износу изоляции двигателей примерно вдвое скорее, чем при номинальном напряжении.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Влияние напряжения на основные характеристики ламп электрического освещения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Козловская В. Б., Радкевич В. Н., Колосова И. В.
Произведены анализ и систематизация информации о влиянии величины напряжения на основные светотехнические, электрические и экономические характеристики ламп накаливания, газоразрядных ламп низкого и высокого давления.Получены аналитические и графические зависимости, позволяющие оценивать количественные изменения соответствующих характеристик ламп при отклонении напряжения от номинального значения.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Козловская В. Б., Радкевич В. Н., Колосова И. В.
Экономное использование электрической энергии осветительными установками
Об экономии электрической энергии за счет внедрения ресурсосберегающих ламп
Перспективы экономии электроэнергии в осветительных системах
Определение расхода электроэнергии на освещение промышленных предприятий
Индукционные лампы
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Influence of Voltage on Main Characteristics of Electric Lighting Lamps
An analysis and systemization of data on influence of voltage value on main lighting engineering, electric and economic characteristics of incandescent lamps, gaseous-discharge lamps of low and high pressure have been made in the paper.Analytical and graphical dependences have been obtained that ensure to evaluate quantitative changes of corresponding lamp characteristics at voltage deviation from nominal value.
Текст научной работы на тему «Влияние напряжения на основные характеристики ламп электрического освещения»
э л е к т р о э н е р г е т и к а
ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАМП ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Кандидаты техн. наук, доценты КОЗЛОВСКАЯ В. Б., РАДКЕВИЧ В. Н., инж. КОЛОСОВА И. В.
Белорусский национальный технический университет
Для электрического освещения помещений, зданий и наружных территорий применяются лампы накаливания, газоразрядные лампы низкого давления (ГЛНД) и газоразрядные лампы высокого давления (ГЛВД). При выборе источника света в первую очередь учитывают такие характеристики ламп, как номинальная мощность Рпот, световой поток Ф, световая отдача Н и срок службы Т. Значения этих показателей приводятся в справочной литературе при номинальном подведенном напряжении. Однако даже при неизменной величине напряжения на шинах источника питания далеко не все световые приборы работают при номинальном напряжении, так как имеет место потеря напряжения в электрических сетях. Следовательно, фактические характеристики источников света могут отличаться от указанных в справочной литературе, что сказывается на результатах расчета расхода электроэнергии. К сожалению, в технической литературе приводится информация о влиянии напряжения на некоторые технические характеристики отдельных типов источников света, которая в разных источниках может не совпадать и даже быть противоречивой.
Цель данной статьи — анализ и систематизация информации о влиянии величины напряжения на показатели электропотребления и эксплуатационные характеристики различных ламп с учетом требований действующей нормативно-технической документации.
Как известно, все электроприемники, в том числе и световые приборы, обладают регулирующим эффектом нагрузки, под которым понимается изменение потребляемой мощности в процентах при изменении напряжения на 1 %. Зависимость потребляемых активной Р и реактивной Q мощностей электроприемников от напряжения называется статической характеристикой электрической нагрузки по напряжению. В соответствии с действующим ГОСТ 13103-97 [1] установившееся отклонение напряжения (%) определяется по формуле
где иу — усредненное значение напряжения в рассматриваемой точке сети; Цпот — номинальное напряжение сети.
Нормально допустимые и предельно допустимые значения 5Ц, на выводах электроприемников равны соответственно ±5 и ±10 % [1].
Для ламп накаливания статическая характеристика активной нагрузки выражается степенной функцией [2-5]
где т — показатель, характеризующий регулирующий эффект нагрузки освещения.
В литературных источниках приводятся разные значения показателя т: 1,53 [2]; 1,58 [3]; 1,6 [4, 5]. Однако это несущественно влияет на результаты расчета, так как при отклонении напряжения от номинального в пределах ±10 % они различаются не более чем на 5 %. Поэтому примем для ламп накаливания значение т = 1,58.
Из формулы (1) имеем
иу = Цпот + Цпот. (3)
Подставив выражение (3) в (2), получим
Тогда величина, на которую изменяется потребление активной мощности ламп накаливания в процентах от Рпот, вычисляется по формуле
Статические характеристики нагрузок газоразрядных источников света определяются с учетом применяемых пускорегулирующих аппаратов (ПРА). Поэтому регулирующий эффект нагрузки для одного и того же типа лампы в зависимости от ПРА может быть разным. Для люминесцентных ламп низкого давления и ГЛВД типа ДРИ при использовании электромагнитных ПРА статическая характеристика активной нагрузки может быть представлена в виде линейной зависимости [3, 6]
Г1 + т(Цу — Цпот) 1
где т — расчетный коэффициент, значение которого принимается равным: 2 — для люминесцентных ламп низкого давления; 2,2 — для ламп типа ДРИ.
С учетом выражения (3) статическая характеристика (6) имеет вид
Процентное изменение электропотребления осветительными установками с ГЛНД и лампами типа ДРИ в зависимости от величины отклонения напряжения вычисляется по формуле
Из газоразрядных источников света высокого давления на производственных предприятиях наиболее широкое распространение получили лампы типа ДРЛ. Для этих ламп в (в комплекте с ПРА) статическая характеристика активной нагрузки имеет вид [3, 7]
Согласно [8] зависимость потребляемой активной мощности от напряжения для ламп типа ДРЛ приближенно может определяться, как и для газоразрядных ламп низкого давления, по выражению (6) при т = 2. Сопоставляя результаты расчетов по (6) и (9), можно сделать вывод о том, что они отличаются незначительно (не более, чем на 4 %).
Статическую характеристику нагрузки для ламп типа ДРЛ с учетом формулы (3) запишем в виде
Величина в процентах, на которую изменяется потребление активной мощности ламп типа ДРЛ в комплекте с ПРА в зависимости от значения отклонения напряжения, определяется по формуле
Количественная оценка увеличения или уменьшения потребления электроэнергии осветительными установками с разными типами ламп при отклонении напряжения от номинального производится по выражениям, аналогичным (5), (8) и (11).
На рис. 1 представлены графические зависимости, отражающие изменения потребления активной мощности (электроэнергии), при отклонении подведенного напряжения в диапазоне ±10 % от номинального значения для разных источников света. Как видно из рис. 1, наибольшим регулирующим эффектом по активной мощности обладают газоразрядные лампы высокого давления типа ДРЛ и ДРИ.
Световой поток источника света зависит от ряда факторов, в том числе и от величины напряжения, подведенного к световому прибору. Для ламп накаливания эта зависимость имеет вид [2, 5]
где Фпот — световой поток источника света при номинальном напряжении, люмен (лм).
Рис. 1. Изменение потребления активной мощности различными типами источников света при отклонении напряжения
Значения показателя степени п в литературных источниках несколько различаются: 3,6 [5, 8]; 3,67 [2]. Учитывая (3), формулу (12) представим как
Уменьшение светового потока при отрицательных значениях 5 иу и увеличение — при положительных, выраженное в % от номинального значения, определяется следующим образом:
Расчеты по формуле (14) при п = 3,6 и 3,67 показывают, что при изменении 5иу в предельно допустимом диапазоне результаты отличаются не более чем на 3 %. Поэтому в расчетах можно принять значение п = 3,6.
Для ГЛНД и ГЛВД зависимость светового потока от напряжения выражается формулой [6, 8]
где Фпот — световой поток источника света при номинальном напряжении, лм; п — 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) выражение (15) имеет вид
Изменение светового потока газоразрядной лампы при отклонении подведенного напряжения от номинального значения определяется по формуле
На рис. 2 показано, как изменяется световой поток в зависимости от отклонения напряжения для различных типов электрических ламп. Из рис. 2 следует, что в максимальной степени величина напряжения влияет на световой поток ламп накаливания.
Экономичность источника света оценивается с помощью световой отдачи, которая рассчитывается по формуле
Подставив (12) и (2) в формулу (18), получим выражение световой отдачи при напряжении иу для ламп накаливания
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
где Нпот — световая отдача лампы при номинальном напряжении, лм/Вт.
При известном значении отклонения напряжения на зажимах светильника
Изменение световой отдачи (%) в зависимости от величины отклонения напряжения для ламп накаливания
-5Ц, % 10 — 8 — 6 ^ 1 — 8 0 +5Ц, %
Рис. 2. Изменение светового потока различных типов источников света при отклонении напряжения
Для люминесцентных ламп низкого давления и ламп типа ДРИ выражение световой отдачи в зависимости от величины напряжения выводится путем подстановки (15) и (6) в (18). После выполнения некоторых математических преобразований получаем следующую формулу:
пи у + (1 — п)ипо даЦу + (1 — т)иш
При расчете по выражению (22) для ГЛНД принимают п = 1,5 и т = 2, а для ГЛВД типа ДРИ — п = 3 и т = 2,2.
С учетом формулы (3) после преобразования соотношения (22) получим
1 + тСи1 1 100 ш
Изменение световой отдачи ГЛНД и ламп типа ДРИ, выраженное в процентах, при отклонении напряжения от номинального значения на величину 5 и рассчитывается по формуле
Для ГЛВД типа ДРЛ с использованием выражений (15) и (9) световая отдача определяется как
С учетом (3) после преобразования формулы (25) получим
Величина, на которую изменяется световая отдача лампы типа ДРЛ при повышении или понижении подведенного напряжения, определяется по формуле
г 5иу 1 + 2,5—у 100
Рис. 3 дает графическое представление об изменении световой отдачи ламп при отклонении напряжения в электрической осветительной сети в диапазоне ±10 % от номинального значения. Для ламп типа ДРЛ световая отдача практически не меняется при изменении подведенного напряжения. Как показали расчеты, при увеличении напряжения на 10 % световая отдача лампы также увеличивается на 0,56 %, а при снижении напряжения на 10 % — уменьшается на 0,93 %.
Упростив выражения (5), (8), (11), (14), (17), (21), (24), (27) 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 (табл. 1).
Величина напряжения оказывает влияние на срок службы электрических источников света. Согласно ГОСТ 2239-79 для ламп накаливания зависимость продолжения горения Т от напряжения определяется следующим выражением:
где Тл — продолжительность горения при заданном напряжении лампы ил; п — показатель, равный 13 — для вакуумных ламп и 14 — для газополных ламп.
Рис. 5. Изменение световой отдачи различных типов источников света при отклонении напряжения
Аналитические выражения, отражающие изменения характеристик источников света
при отклонении напряжения
Тип источника света Зависимость изменения параметра от отклонения напряжения, %
Потребляемая активная мощность Световой поток Световая отдача
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Лампа накаливания 5Р = =((1 + 0,015иу)и8-1>100 5Ф = =((1 + 0,015иу)3,6-1> 100 5Н = =((1 + 0,015иу)2,°2-1)^100
ГЛНД 5Р = 25 иу 5Ф = 1,55иу 0,55иу 5Н = у 1 + 0,025и у
ДРЛ 5Р = 2,435иу 5Ф = 2,55иу 0,75и у 5Н = у 1 + 0,02435и у
ДРИ 5Р = 2,25 иу 5Ф = 35иу 0,85и у 5Н = у 1 + 0,0225иу
Отметим, что при иу > 1,1ил происходит резкое снижение продолжительности горения ламп накаливания.
Для газоразрядных ламп в литературных источниках дается противоречивая информация о сроке службы ламп в зависимости от напряжения сети. Например, в [6] 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.
Согласно [3, 8, 9] срок службы люминесцентных ламп и ламп типа ДРЛ сокращается как при положительных, так и при отрицательных отклонениях напряжения. В среднем при 5Ц = ±10 % срок службы люминесцентных ламп сокращается на 20-25 % [3]. 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.
1. Проанализированы зависимости потребляемой активной мощности, светового потока и световой отдачи для ламп накаливания, люминесцентных ламп низкого давления и газоразрядных ламп высокого давления типа ДРЛ и ДРИ. Получены аналитические и графические зависимости, позволяющие оценивать, насколько изменяются эксплуатационные характеристики ламп при отклонении напряжения от номинального значения, что может использоваться на практике.
2. В максимальной степени отклонение напряжения влияет на электропотребление ламп типа ДРЛ, световой поток и световую отдачу ламп накаливания.
3. Наиболее изучены эксплуатационные характеристики ламп накаливания. Для газоразрядных ламп изменение продолжительности горения в зависимости от отклонения напряжения оценивается весьма приблизительно. Данные об эксплуатационных характеристиках некоторых типов газоразрядных ламп в литературе отсутствуют.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Н о р м ы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения: ГОСТ 13109-97.
2. Б у д з к о, И. А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов / И. А. Будзко, М. С. Левин. — М.: Агропромиздат, 1985. — 320 с.
3. К о з л о в с к а я, В. Б. Электрическое освещение: справ. / В. Б. Козловская, В. Н. Рад-кевич, В. Н. Сацукевич. — Минск: Техноперспектива, 2007. — 255 с.
4. К о н ю х о в а, Е. А. Электроснабжение объектов / Е. А. Конюхова. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 320 с.
5. С т а б р о в с к и й, Л. Н. Новое направление в создании энергосберегающего электрооборудования / Л. Н. Стабровский // Энергия и Менеджмент. — 2002. — № 1-2. — С. 14-17.
6. А з а л и е в, В. В. Эксплуатация осветительных установок промышленных предприятий / В. В. Азалиев, Г. Д. Варсанофьева, Ц. Е. Кроль. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 164 с.
7. К у д р и н, Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий / Б. И. Кудрин, В. В. Прокопчик. — Минск: Вышэйш. шк., 1988. — 357 с.
8. А й з е н б е р г, Ю. Б. Справочная книга по светотехнике / Ю. Б. Айзенберг. — М.: Энергоатомиздат, 1995. — 528 с.
9. Р о х л и н, Г. Н. Разрядные источники света / Г. Н. Рохлин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 719 с.
Представлена кафедрой электроснабжения
Поступила 09.09.2008 13
Люминесцентная лампа и здоровье человека
Люминесцентные лампы нашли свое применение для освещения школ и больниц, офисов и магазинов, банков и производственных помещений. В сравнении с лампой накаливания люминесцентная лампа имеет более высокую световую отдачу и более высокий коэффициент полезного действия.
Экономия электрической энергии в быту – одна из важных проблем нашего времени. Постоянный рост тарифов на электроэнергию приводит к росту расходов на ее потребление. Энергосбережение сегодня в моде: о нем говорят везде и всюду, о нем говорят все. Производители осветительных приборов повышают класс их энергетической эффективности, население стремится экономить электрическую энергию.
На протяжении многих лет одной из наиболее энергосберегающих ламп являлась люминесцентная. Люминесцентные лампы нашли свое применение для освещения школ и больниц, офисов и магазинов, банков и производственных помещений. В сравнении с лампой накаливания люминесцентная лампа имеет более высокую световую отдачу и более высокий коэффициент полезного действия. Люминесцентные лампы создают рассеянный свет разнообразного спектра. Их энергопотребление почти в 5 раз меньше, чем ламп накаливания, а срок службы составляет до 20000 часов против 1000 часов. Более популярные компактные люминесцентные лампы. Они имеют стандартный цоколь, их монтаж простой, взамен лампы накаливания можно легко установить компактную люминесцентную лампу.
Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) представляет собой скрученную трубку, наполненную смесью, состоящей из инертного газа и паров ртути. При прохождении электрического тока вследствие электрического разряда смесь начинает светиться, что приводит к появлению ультрафиолетового излучения, невидимого человеческим глазом. На внутреннюю поверхность трубки нанесен флюоресцирующий состав – люминофор. Люминофор поглощает ультрафиолетовое излучение, преобразует его в видимый свет.
Несмотря на важные достоинства люминесцентных ламп, они несут и некоторую опасность для здоровья человека. Ссылаясь на результаты научных исследований известно, что ультрафиолетовое излучение преобразуется не полностью, часть его проходит через слой люминофора в неизмененном виде, а вследствие деградации люминофора изменяется спектр, уменьшается световая отдача и снижается коэффициент полезного действия лампы. К тому же, через стекло люминесцентной лампы проникают некоторые типы ультрафиолетовых лучей. При попадании их на кожу человека, ультрафиолетовые лучи вызывают ее старение, кожа становится огрубевшей, теряет свою эластичность, так как происходит разрушение коллагена и эластина кожи. У людей с повышенной чувствительностью кожи может появиться высыпание, экземы, псориаз и отечность. Особенно опасными являются ультрафиолетовые лучи для нежной кожи младенцев. Люминесцентное освещение может бать причиной головных болей и мигреней, приступов эпилепсии у человека.
Существенный недостаток люминесцентных ламп – пульсация в процессе работы, что вызывает мерцание света, невидимое невооруженным глазом, которое возникают из-за колебаний напряжения в сети. Пульсация света, воздействует на сетчатку глаза, корректируется и воспринимается человеком как ровный свет. Она вызывает напряжение в глазах, преждевременную усталость, головную боль, раздражительность, трудность сосредоточиться на ответственной работе. Пульсация в работе люминесцентных ламп оказывает негативное воздействие и на центральную нервную систему человека, непосредственно на нервные окончания коры головного мозга и, как следствие, вызывает повышенную утомляемость и плохое самочувствие, снижает работоспособность человека. Чем больше пульсация, тем сильнее ее действие на организм человека.
Лампа накаливания также имеет коэффициент пульсации порядка 13%. Колебания напряжения сети оказывают влияние на раскаленную нить вольфрама. Но процесс ее остывания происходит медленно, поэтому мерцание при этом несколько сглаживается и пульсация уменьшается.
В процессе работы люминесцентных ламп, в том числе и компактных ламп, следствие частого мигания лампы, вызванного колебанием переменного тока, возникает стробоскопический эффект. Явление стробоскопического эффекта обозначает возникновение зрительной иллюзии (искажение действительной картины) неподвижности или мнимого движения предмета. При освещении пульсирующим светом в поле зрения движущихся и вращающихся предметов возникает опасность возникновения стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект может быть причиной различных производственных травм.
Люминесцентное освещение негативно влияет на зрительную работоспособность человека. Не рекомендуется устанавливать люминесцентные лампы в помещениях школ (особенно оно опасно для детей в возрасте 13-14 лет, это период формирования их зрительной системы), в детских дошкольных учреждениях, в детских комнатах. Развитие науки и современных технологий привело к созданию электронных пускорегулирующих устройств, которые способны снизить уровень мерцания и гула в работе ламп, увеличить их экономичность. Эти устройства сглаживают колебания, но не все устройства могут сделать свет максимально постоянным и ровным, этим требованиям отвечают лишь самые дорогие и качественные устройства. Проверить пульсацию электрических ламп, установленных в домах, квартирах и на других объектах, можно используя специальное профессиональное оборудование.
Одной из проблем люминесцентных ламп является их химическая опасность, что связано с наличием в их составе ртути. В случае боя лампы может произойти отравление ее парами. Наличие ртути влечет за собой и проблему утилизации люминесцентных ламп. Неправильная их утилизация может нанести урон окружающей среде и здоровью человека вследствие попадания ртути в почву и воду.
Сегодня все большее распространение и практическое применение находят светодиодные лампы, которые являются наиболее совершенными и качественными источниками света. Светодиодные лампы излучают ровный световой поток и достаточной яркости. В отличие от люминесцентных ламп, светодиодные лампы имеют низкое потребление электрической энергии, то есть обладают высокой энергоэффективностью. Важнейшие достоинства светодиодных ламп – это высокая надежность в работе и длительный срок службы, который составляет 50 тысяч часов и более. Особенность светодиодных ламп и в том, что они мгновенно включаются в работу при подключении к электрической сети, обеспечивая стабильный световой поток определенной яркости, цветовой температуры. При этом не происходит пульсация, мигание, как при работе люминесцентных ламп, что очень важно для создания комфортного освещения и обеспечения нормальных условий для работы человека. Коэффициент пульсации светодиодных ламп составляет меньше 1%. Использование диммеров в работе светодиодных ламп позволяет управлять яркостью освещения. Преимущество светодиодных ламп в их химической и экологической безопасности. В составе светодиодных ламп отсутствуют вредные для здоровья человека и окружающей среды вещества и их соединения. Важно и то, что они стабильно работают в условиях высоких и низких температур, устойчивы к различным влияниям атмосферы. Утилизация светодиодных ламп не требует соблюдения специальных мер и правил безопасности. Учитывая преимущества светодиодных ламп, более целесообразно и разумно переходить на их использование, как наиболее современных, энергоэффективных, надежных и долговечных источников света.
Мы — динамично развивающаяся компания «LampsAZ», которая уже более десяти лет работает на рынке светодизайна
(099) 7200002 (068) 7200002 (093) 7200002