Электропотребление систем освещения

Расход электроэнергии на освещение составляет в среднем 8-10% от общего потребления энергии в машиностроении, 15-25% - в текстильной, элек­тронной и полиграфической промышленности. Замене осветительных приборов на более эффективные легко реализуется, при этом достигается не только экономия электроэнергии, но и существенно увеличи­вается срок службы ламп, следовательно, снижаются и эксплуатационные расходы. Более качественное ос­вещение создает комфортные условия труда и повышает производительность работников предприятия.

Источники электроосвещения. Для осветительных приборов используют напря­жения 12, 36, 127, 220 и 380 В. Коэффициенты мощности ламп накаливания равны единице, у газораз­рядных ламп с пускорегулирующей аппаратурой - 0,5-0,6. В осветительных установках с лампами ДРЛ и с люминесцентными лампами используется группо­вая компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей.

Осветительные приборы являются однофазной на­грузкой. Эту нагрузку легко распределить по фазам для получения равномерной загрузки фаз. Освеще­ние представляет собой равномерный характер на­грузки, продолжительность работы которой зависит от сезона и географического положения. При исполь­зовании газоразрядных ламп в сети (прежде всего в нулевом проводе) появляются высшие гармоники. Сравнительная характеристика источников света приводится
в табл. 3.2.3.1.

Таблица 3.2.3.1. Сравнительные характеристики источников света

Лампы накаливания. Лампы накаливания имеют самую низкую свето­вую отдачу и самый маленький срок службы. Чаще всего ЛН используются в ЖКХ, на промышленных предприятиях для аварийного освещения производст­венных помещений, во вспомогательных и подсобных помещениях без постоянного пребывания людей, а также там, где другие лампы не подходят по условиям окружающей среды (повышенная влажность и др.) или при специальных требованиях по ограничению радиопомех. На срок службы ЛН сильно влияет вели­чина напряжения питания. На каждый процент изме­нения напряжения питания ламп срок службы ЛН из­меняется на 10 % в обратную сторону. Напряжение питания существенно влияет и на световой поток ЛН: на каждый процент изменения напряжения световой поток изменяется в ту же сторону на 3,7 %.

Люминесцентные лампы. Люминесцентные лампы являются самым рас­пространенным источником освещения администра­тивных зданий, конструкторских бюро, лабораторий, а также при небольшой высоте установки — до 4 м и производственных помещений. ЛЛ имеют светоотдачу 50-90 лм/Вт, что во много раз превышает свето­отдачу ЛН. Срок службы ЛЛ (не менее 5000 ч) также существенно выше срока службы ЛН. Люминесцентные лампы применяются для внутреннего освещения сухих помещений, так как на их работу влияют температура окружающего воздуха и влажность. При отклонении температуры окружающей среды от оптимальных значений снижается световой поток: максимальная светоотдача ЛЛ при температурах 18-25 °С. Область надежного зажигания ЛЛ находится при температурах от -20 до +40°С. ЛЛ должны применяться при относи­тельной влажности воздуха не более 60-65 %. При более высокой влажности на поверхности ЛЛ образу­ется пленка, затрудняющая зажигание лампы. На срок службы ЛЛ влияют напряжение питания и частые включения-выключения ламп. На каждый процент из­менения напряжения питания срок службы изменяется в обратную сторону на 1,5~3,0 %.

Высо­кая стабильность светового потока люминесцентной лампы достигнута за счет использования между стеклом и люминофором проз­рачной защитной пленки, предотвращающей вредные реакции между ртутью, стеклом и люминофором, приводившие к поглощению ртути, почернению стекла и люминофора.

Эффект мерцания осветительных приборов, или пульсация, оказывает негативное воз­действие на биоритмы и самочувствие человека. Применяемые в настоящее время устаревшие люминесцентные лампы с электромагнитными дросселями создают такой эффект. Новое поколение ЛЛ предназначено для включения и работы только с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), которые создают ток высокой частоты. При этом обеспечиваются большие преимущества в отсутствии пульсации и возможности автоматической регулировки света.

Лампы высокого давления. Лампы высокого давления широко используются для наружного освещения и для освещения больших помещений (цеха, склады, павильоны и др.). Одним из недостатков ламп высокого давления является их инерционность при повторном включении: если напряжение питания на какой-то миг отключится и снова включится, то требуется определенное время для зажигания ламп, иногда несколько минут. Это во многих случаях требует наличия дополнительного дежурного освещения.

Электрические и световые параметры ламп высокого давления мало зависят от влажности окружающего воздуха и температуры. Потери мощности в индуктивных балластах составляют до 10 % мощности лампы (у ЛЛ — более 20 %). На световые параметры ламп влияет их положение: в горизонтальном положении световой поток может снизится до 15% по сравнению с вертикальным положением. Светоотдача и срок службы у ДРЛ и МГЛ примерно такие же, как у люминесцентных ламп. У натриевых ламп светоотдача примерно в два раза выше, но очень низкий индекс цветопередачи. Из-за последнего (красноватый оттенок цвета) натриевые лампы не применяются для освещения цехов и производственных помещений их применяют для наружного освещения территорий предприятий и дорог.

В табл. 3.2.3.2 проводится сравнение мощности и светового потока различных ламп.

Таблица 3.2.3.2.Сравнение мощности и светового потока различных ламп

Светодиоды. В последнее время появились новые виды осветительных приборов - светодиоды. Эти приборы потребляют очень небольшую мощность, имеют очень большой срок службы, основные преимущества светильников на светодиодах:

1. Направленность светового потока – возможность создавать точечную направленность света. Светодиоды размещаются на плоской поверхности и производят идеальное направленное освещение. Показатель использования светового потока равен 90 %, тогда как у стандартного источника света он составляет не более 60–75 %;

2. Контрастность при освещении поверхности светодиодами в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, что обеспечивает идеальную четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи составляет 80–85);

3. Отсутствие стробоскопического эффекта. При работе светодиодной матрицы отсутствует вредный эффект низкочастотных пульсаций, свойственный люминесцентным и газоразрядным источникам света;

4. Моментальное включение – не требуют времени на «разогрев» до полноценного уровня светоотдачи;

5. Низкий пусковой и рабочий токи, что снимает опасность перегрузки сети в момент включения светильников со светодиодами. Рабочий и пусковой токи равны 0,7–1,1 А, у светильников с газоразрядной лампой пусковой ток равен 4,5 А, а рабочий – 2,1 А;

6. Устойчивость к износу – срок действия не зависит от частоты включения / выключения. На продолжительность срока службы обычных ламп влияет частота включения / выключения;

7. Контролируемость и управляемость – совместимость с электронными системами контроля, которые управляют интенсивностью и цветом светового потока;

8. Устойчивость к низким температурам – возможность работы на холоде и в неблагоприятных условиях. В условиях низких температур эффективность излучения люминесцентных ламп резко падает. Эффективность светодиодов немного повышается при низких температурах, что делает их незаменимыми в наружном освещении;

9. Прочность и надежность – отсутствие стеклянных деталей и нити накала делает их незаменимыми в условиях промышленности, на транспорте, эскалаторах и в других ситуациях. Светодиоды также широко используются как антивандальное освещение, т. к. не содержат стекла, что отвечает требованиям безопасности и для детских комнат;

10. Специальные димеры для светодиодов работают с максимальной амплитудой, и минимальная интенсивность света составляет 5 % от максимума, а бывает и даже меньше;

11. Ресурс светильников со светодиодными матрицами составляет 40–70 тыс. ч. работы, что эквивалентно 15–20 годам работы в режиме городского освещения (за это время галогеновую лампу пришлось бы сменить 100 раз, а металлогалогеновую – 30);

12. Экономия электроэнергии достигает 50 % по сравнению с традиционными газоразрядными лампами и 90 % – по сравнению с лампами накаливания.

Рис.3.2.3.1. Светильник для общественных помещений Рис.3.2.3.2. Светильник для освещения улиц

Светодиоды можно применить как дежурное освещение, в подъездах жилых домов при использовании схем, включающих на короткое время (2-5 мин.) основное освещение по нажатию жильцами электрических кнопок или по сигналу от датчиков присутствия.

Освещение промышленных предприятий по назначению подразделяется на рабочее, охранное, аварийное и эвакуационное. Освещение, в зависимости от места его установки, бывает внутреннее и наружное.

Чаще всего для освещения помещений используются люминесцентные лампы. Лампы накаливания применяют там, где по условиям окружающей среды нельзя применять люминесцентные лампы. Люмине­сцентные лампы также неэффективно устанавливать на высоте более 5 м, для таких целей лучше использовать металлогалогенные лампы.

Для наружного освещения используются как светильники, так и прожекторы.