Выбор напряжения осветительных сетей

Род тока и частота напряжения

По роду тока различают сети переменного и постоянного тока. Одним из характеристик является частота тока: у переменного частота изменяется в широких пределах, а у постоянного она равна нулю.

Постоянный ток применяется там, где необходим по технологии и передачи энергии на большие расстояния.

Преимущества постоянного тока:

1. Нет реактивной мощности, передается только активная мощность;

2. На постоянном токе большая глубина регулирования скорости вращения электрических машин постоянного тока. Сейчас применяются тиристорные регуляторы частоты асинхронных двигателей (АД).

Недостатки:

1. На постоянном токе трудно трансформировать напряжение, нужно инвертирование;

2. Большая стоимость и габариты электрических машин.

Существует оптимальная частота на уровне прошлого века − 50 и 60 Гц. Такие значения частоты приводят к росту стоимости и габаритов оборудования, а если частота большая, то эти параметры уменьшаются, но увеличиваются потери (вихревые токи, гистерезис).

По мнению Мукосеева на сегодня оптимальная частота равняется 400 Гц (танки, подводные лодки, корабли и т.д.).

Выбор напряжения осветительных сетей

По режиму работы нейтрали трансформаторов различают системы с изолированной и заземленной нейтралью.

В связи с этим можно получить напряжения: 127 В, 220 В, 380 В.

Раньше по правилам ПУЕ не разрешалось применять в осветительных сетях лампы мощностью больше 250 Вт на напряжении 380 В, но сейчас разрешается.

Наиболее распространенными являются лампы накаливания. Сопоставим эти лампы на 127 В и 220 В. Чтобы получить наибольшую светоотдачу нужна большая температура нити, которая ограничивает срок службы лампы. В связи с этим существует оптимальный диаметр нити накала.

Сопротивление нити накала:

,

где − удельное сопротивление нити накала,

−длина нити накала,

− сечение нити накала.

,

где − номинальное напряжение лампы,

− номинальная мощность лампы.

Сопротивление нити накала лампы на 220 В в три раза больше, чем лампы на 127 В:

Тогда длина нити накала . Поэтому по конструкции уменьшают длину и сечение, а следовательно нужно уменьшить температуру нити накала для нормального срока службы. Поэтому для одной и той же мощности ламп накаливания световая отдача на напряжении 220 В меньше, т.е. чтобы обеспечить тот же уровень освещенности нужно затратить большую мощность или количество ламп. Лампы накаливания на напряжении 127 В применяются там, где нужна лучшая освещенность (самолетостроение).