Устройство, принцип работы и виды электрических ламп, применяемых для освещения производственных помещений.

Лампы накаливания.

В лампах накаливания используют световое излучение нити накала (спирали), нагретой до высокой температуры. В них в световой поток превращается только 14% подведенной энер­гии, т.е. КПД ламп накаливания очень низкий. Но в тоже время они широко применяются из-за простоты производства и дешевизны эксплуатации.

Световой отдачей лампы называют отношение излучаемого ею светового потока к мощности (люмен/ватт).

Все характеристики ламп связаны с напряжением, на которое включена лампа. Так при увеличении напряжения, резко увеличивается световая отдача, но и резко сокращается срок службы.

При изготовлении ламп нить накала выполняется в виде спирали из вольфрама, стеклянная колба заполняется инертным газом, в некоторых случаях на внутренней поверхности наносится зеркальный слой.

Напряжение питания ламп накаливания от 1 до 220 В.

Мощность до 1500 Вт.

Светоотдача - от 9 до 18 Лм/Вт (увеличивается с увеличением мощности).

Срок службы до 1000 часов.

Люминесцентные лампы.

• Люминесцентные лампы низкого давления.

Принципиальным отличием люминесцентных ламп от ламп накаливания является то, что в них световой поток создается излучением возбужденных атомов люминофора, которое вызывается ультрафиолетовым излучением, возникающим при электрическом разряде в парах ртути.

Одной из самых распространенных люминесцентных ламп является ртутная лампа низкого давления (рис. 50). Конструктивно эта лампа представляет собой стеклянную трубку, на внутренних стенках которой нанесен люминофор. В торцы трубки через цоколи введены электроды, на которых внутри лампы крепится вольфрамовая спираль нить накала. Внутрь трубки вводится небольшое количество паров ртути (воздух откачен). При подаче напряжения к лампе между ее нитями накала возникает электрический разряд в парах ртути, в результате лампа начинает излучать световой поток. В таких лампах до 25% энергии превращается в световое излучение. Существует пять групп цветности (параметр излучаемого светового потока):

• ЛБ-лампа белая.

• ЛХБ - холодно-белая.

• ЛТБ - тепло-белая.

• ЛД-дневная.

• ЛДЦ - лампа дневная, с правильной цветопередачей. Люминесцентные лампы включаются в сеть с помощью пускорегулирующих устройств (дроссель и стартер, рис. 51). С помощью стартера осуществляется кратковременный нагрев вольфрамовой спирали при зажигании лампы. Дроссель в момент разрыва цепи стартером создает импульс высокого напряжения, который обеспечивает дуговой разряд в лампе и ее зажигание. При свечении лампы, нить накала не нагрета.

Мощность - от 15 до 80 Вт.

Светоотдача - 30-60 Лм/Вт.

Срок службы - 3000 часов.

• Люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ).

Применяются для освещения больших пространств как с наружи, так и внутри помещений.

Ртутная лампа высокого давления (рис. 52) состоит из цоколя, укрепленного на колбе, внутри колбы помещены кварцевая трубка с ртутью и электродами. Внутренняя поверхность колбы равномерно покрыта тонким слоем люминофора. Подача напряжения к электродам лампы вызывает электрический разряд в парах ртути, сопровождаемый интенсивным излучением света широкого спектра. Под воздействием ультрафиолетовых лучей люминофор излучает белый свет. Схема включения лампы приведена на рисунке 53.

Лампы ДРЛ включают в сеть 220 вольт переменного тока через пускорегулирующие устройство. Зажигание ламп происходит следующим образом. При включении лампы ток, проходя через выпрямитель и резистор, заряжает конденсатор С₂. Когда напряжение конденсаторе С₂ достигнет примерно 220 В, происходит пробой воздушного зазора разрядника Р и конденсатор С₂ разряжается на обмотку дросселя, в результате чего в рабочей обмотке дросселя дается повышенное напряжение, импульсом которого и зажигается лампа Л. Для защиты выпрямителя от высокого напряжения служит конденсатор С₁. Конденсатор С₃ устраняет радиопомехи, создаваемые пусковым устройством.

Мощность - от 125 до 1500 Вт.

Светоотдача - 30-60 Лм/Вт.

Срок службы - 3000 часов.

Так как люминесцентные лампы являются источником реактивной энергии, в последнее время они выпускаются со встроенными компенсирующими устройствами, обеспечивающими высокий коэффициент мощности - до 0,9.

Необходимо помнить, что люминесцентные лампы являются источником повышенной опасности для организма человека, поэтому они должны хранится и утилизироваться в установленном порядке не нанося вреда здоровью людей.

Виды электроизмерительных приборов и их применение в электроустановках.

Электрические измерения представляют собой целую науку и отрасль электротехники.

Электроизмерительные приборы подразделяются на стационарные (щитовые) и переносные. По степени точности показаний электроизмерительные приборы подразделяются на восемь классов - С.05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Эти цифры показывают величину максимальной погрешности в процентах. По принципу действия приборы могут быть - магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферромагнитные, индукционные и другие.

Измерение тока и напряжения

Амперметры и вольтметры в основном бывают магнитоэлектрической и электромагнитной системы.

Приборы магнитоэлектрической системы (рис. 35) применяются только в цепях постоянного тока.

Для измерения тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока чаще применяются приборы электромагнитной системы (рис. 36). Принцип действия их основан на взаимодействии между магнитным полем, создаваемым измеряемым током, и подвижным ферромагнитным сердечником. По неподвижной катушке проходит измеряемый электрический ток. Магнитное поле, создаваемое током, действует на пластинку, втягивая ее внутрь катушки. Чем больше ток в катушке, тем больше втягивается в нее пластинка и тем больше отклоняется по шкале связанная с ней стрелка, показывая величину тока, проходящего по катушке. Для уменьшения колебания стрелки в приборе имеется успокоитель.

Принципиально устройство вольтметров и амперметров одинаково. Однако в конструкции этих приборов имеется некоторое отличие, вызванное тем, что амперметр включают в измеряемую цепь последовательно, а вольтметр - параллельно. Поэтому амперметр должен обладать как можно меньшим сопротивлением во избежание излишнего падения напряжения в нем. Вольтметр же, наоборот, должен обладать значительным сопротивлением для уменьшения протекающего по нему тока.

Измерение мощности.

Для измерения активной мощности в цепях переменного тока применяют ваттметры электродинамической и ферромагнитной системы.

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии токов, протекающих по проводникам. В приборе имеются две катушки - неподвижная и вращающаяся, с вращающейся катушкой связана стрелка прибора. При включении прибора в электрическую цепь, под влиянием взаимодействия токов создается вращающий момент, поворачивающий подвижную катушку.

P = U*I

Момент прямо пропорционален произведению токов, протекающих в катушках. Чем больше это произведение, тем на больший угол повернется вращающаяся катушка, а вместе с ней и стрелка прибора.

Неподвижную катушку (токовую) включают в цепь последовательно, а вращающуюся (напряжения) включают параллельно. Как видно из формулы 9.1 произведение мгновенных значений тока и напряжения равно мощности, таким образом угол поворота вращающейся катушки, а вместе с тем и отклонение стрелки прибора по шкале будут тем больше, чем больше измеряемая ваттметром электрическая мощность.

Существует большое количество приборов для измерения других параметров электрических цепей - омметры, фарадометры, частотомеры, для измерения индуктивности и многих других параметров. Последнее время широкое распространение получили электронные приборы с цифровой индикацией, повышенной точности и удобные в работе.