МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З КУРСУ “СПОЖИВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ”

Частина 1 “Електричне освітлення”

для студентів спеціальності 7.090603 “Електротехнічні системи електроспоживання”

Київ 2005

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З КУРСУ “СПОЖИВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ”

Частина 1 “Електричне освітлення”

для студентів спеціальності 7.090603 “Електротехнічні системи електроспоживання”

Затверджено на засіданні

кафедри електропостачання ІЕЕ

Протокол № 19 від “ 30 ” червня 2005 р.

Київ 2005

Конспект лекцій з курсу “Споживачі електричної енергії” (Частина 1 “Електричне освітлення”) для студентів спеціальності 7.090603 “Електротехнічні системи електроспоживання”. Укл. О.І. Соловей, А.В. Чернявський, А.Л. Хороших. – К.: НТУУ”КПІ”, 2005. – 68 ст.

Мета даної розробки – методична допомога студентам у вивченні дисципліни “Споживачі електричної енергії”, що дозволяє: 1) опанувати основними світлотехнічними поняттями та величинами; 2) ознайомитися з існуючими джерелами світла та освітлювальними приладами, а також їх основними показниками; 3) засвоїти основні методи світлотехнічних розрахунків; 4) оволодіти основними прийомами побудови системи електропостачання освітлювальних установок; 5) отримати навички в розробленні технічно можливих заходів підвищення енергетичної ефективності освітлювальних установок.

Укладачі: О.І. Соловей, канд. техн. наук, доц.

А.В. Чернявський, ас.

А.Л. Хороших.

Рецензент: В.П. Розен, канд. техн. наук, проф.

ЗМІСТ

вступ 7

1 ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ СВІТЛОТЕХНІКИ 7

1.1 Основні світлотехнічні поняття 7

1.2 Енергетичні системи величин 9

1.3 Оптичні властивості тіл 12

1.4 Приймачі енергії випромінювання 12

1.5 Світлова система величин 15

1.6 Теплові випромінювачі 16

1.7 Люмінесценція 18

1.8 Вимірювання оптичного випромінювання 18

2 ДЖЕРЕЛА СВІТЛА 19

2.1 Основні показники джерел світла 19

2.2 Лампи розжарювання 20

2.3 Люмінесцентні лампи 21

2.4 Ртутні лампи високого тиску 22

2.5 Металогалогенні лампи 23

2.6 Натрієві лампи 23

2.7 Ксенонові лампи 24

3 ОСВІТЛЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ 24

3.1 Загальні поняття 24

3.2 Світлотехнічні показники світильників 25

3.3 Пускорегулюючі апарати 27

3.4 Класифікація світильників за призначенням і умовами експлуатації 31

4 СВІТЛОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА ПРОЕКТУ 31

4.1 Загальні відомості 31

4.2 Вибір виду і системи освітлення 32

4.3 Рівні освітленості 33

4.4 Показник засліпленості 35

4.5 Пульсація випромінювання 36

4.6 Передача кольору 37

5 ОСНОВНІ МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ОСВІТЛЕНОСТІ 37

5.1 Вихідні дані 37

5.2 Метод світлового потоку 41

5.3 Точковий метод 42

5.4 Метод питомої потужності 46

6 ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК 47

6.1 Напруга освітлювальних мереж 47

6.2 Схеми живлення освітлювальних установок 48

6.3 Визначення розрахункових навантажень системи освітлення 51

6.4 Вибір перерізу провідників за припустимим струмом навантаження 52

6.5 Розрахунок освітлювальної мережі за втратами напруги 53

6.6 Вибір перерізів провідників за механічною міцністю 56

6.7 Розрахунок мереж на мінімум провідникового матеріалу 57

7 Економія електроенергії при експлуатації освітлювальних приладів 59

Література 65

вступ

Сучасне людство не можливо уявити без використання освітлювальних установок. Освітлювальні установки створюють необхідні умови освітлення, які забезпечують зорове сприйняття, яке надає 90% інформації, що отримує людина з оточуючого її середовища. Освітлення створює нормальні умови для роботи та навчання, покращує наш побут. Без сучасних засобів освітлення неможлива робота шахт, копалень, метрополітену тощо. Джерела світла застосовуються для штучного освітлення виробничих споруд, житлових та громадських приміщень, вулиць, майданів, автострад, тунелів, спортивних будівель, складів, театрів, телестудій, для декоративного освітлення та у світловій рекламі.

Майже всі сучасні джерела світла – електричні. За середньостатистичними даними у розвинених країнах на освітлення виробничих приміщень, житлових і громадських будівель та відкритих зон витрачається 13-15% усієї електроенергії, що виробляється. У зв’язку з цим, дуже актуальною стала задача раціонального використання електричної енергії на штучне освітлення.

Аналіз великої кількості проектних рішень та результатів обстежень діючих освітлювальних установок на багатьох підприємствах різних галузей промисловості, а також у вуличному освітленні, проведений низкою науково-дослідних організацій, показав, що електрична енергії, що витрачається на потреби освітлення, часто використовується нераціонально. Досить часто застосовуються неефективні джерела світла, а вибір світильників за світлотехнічними характеристиками, а також їх розміщення не завжди обґрунтовано. Зустрічаються випадки, коли рекомендовані проектом джерела світла та світильники під час монтажу замінюються на менш економічні. У зв’язку з цим в даному конспекті лекцій запропоновано можливі заходи щодо підвищення ефективності використання електричної енергії в освітлювальних установках.

1 Загальні питання світлотехніки

1.1 Основні світлотехнічні поняття

Будь-яке тіло, що має температуру вище абсолютного нуля, випромінює в навколишній простір променисту енергію, перенесення якої здійснюється електромагнітними хвилями. Особливістю випромінювання є його двоїстність, тобто корпускулярно-хвильовий дуалізм.

З одного боку, випромінювання здійснюється елементарними частинками – фотонами, енергія яких (кванти) визначається з виразу

,

де – постійна Планка;

ν – частота випромінювання, Гц.

Швидкість поширення фотонів у вакуумі дорівнює швидкості світла З іншого боку, хвильові властивості фотонів характеризуються довжиною хвилі і частотою, довжина хвилі фотона у вакуумі визначається

Електромагнітні хвилі характеризуються широким діапазоном від , що відповідає гама-випромінюванню, до – випромінювання генераторів змінного струму промислової частоти.

Світлотехніка вивчає оптичні випромінювання, що є електромагнітними хвилями з довжиною приблизно від і знаходяться між рентгенівськими променями і радіохвилями (рисунок 1).

Рисунок 1 – Діапазон електромагнітного і оптичного випромінювання

Оптичне випромінювання по-різному впливає на об'єкти, особливо на біологічні, тому діапазон оптичного випромінювання ділять ще на три області електромагнітних хвиль: 1 – 380 нм – ультрафіолетове випромінювання,  нм – видиме, 780 нм – 1 мм – інфрачервоне випромінювання.

Видиме випромінювання має великий вплив на життя на Землі. Воно дає можливість живим організмам, зокрема людині, бачити й орієнтуватися в просторі. Під дією видимого випромінювання Сонця рослини і водорості виробляють продукти харчування для живих істот. Енергія органічних речовин у надрах Землі – це теж результат дії оптичного випромінювання Сонця протягом мільйонів років.

Спектр сонячного випромінювання являє собою суцільний спектр, у якому всі кольори плавно переходять один в інший. Випромінювання окремого кольору, однієї довжини хвилі, виділене з усього спектра, називається монохроматичним. Взагалі, суцільний спектр – це спектр, у якого монохроматичні складові заповнюють без розривів інтервал довжини хвиль, у межах якого відбувається випромінювання.

Розрізняють також смугастий і лінійчатий спектри. У смугастого спектра монохроматичні складові утворюють окремі групи (смуги), що складаються з множини тісно розташованих ліній. Лінійчатий спектр складається з окремих монохроматичних випромінювань, що мають вільні проміжки між собою.

Лінійчаті спектри випромінювання характерні для розрядних джерел, а суцільні – для джерел теплового випромінювання. Варто мати на увазі, що спектри люмінесцентних речовин, що складаються з нескінченно великого числа монохроматичних випромінювань, що примикають одне до одного, можна розглядати як суцільні спектри.