Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

Вагин Г.Я. 1 Маслеева О.В. 1 Пачурин Г.В. 1 Терентьев П.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники – важнейший резерв повышения производительности труда и качества продукции, снижения травматизма и сохранения здоровья людей. Осветительные установки создают необходимые условия освещения на рабочих местах на производстве, транспорте, сельском хозяйстве и в жилых домах. В России в настоящее время в промышленности, сельском хозяйстве, в общественных и жилых зданиях и на улицах городов установлено более 1,0 млрд световых точек. Результаты исследований влияния качества питающего напряжения на лампы накаливания показывают, что наибольшее влияние на качественные характеристики источников света (ИС) оказывают отклонения и колебания напряжения. В данной статье приводятся результаты исследования влияния отклонений напряжения на основные качественные характеристики различных типов источников света и даются рекомендации по допустимым отклонениям напряжения. Установлено, что для поддержания нормируемой величины освещенности необходимо, чтобы питающее напряжение не опускалось ниже номинального значения; наибольшее влияние отклонения напряжения оказывают на лампы накаливания, а наименьшее ‒ на люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы; изменение напряжения ±15 % практически не оказывает влияния на величину коэффициента пульсаций для всех типов ламп.
питающее напряжение
колебания напряжения
источники света
пульсация светового потока
величина освещенности
производительность труда
снижение травматизма
1. Айзенберг Ю.Б., Современные проблемы энергоэффективного освещения // Энергосбережение. – 2009. – № 1.
2. Бегеман Т. Светоизлучающие диоды – тенденции развития и влияние на освещение // Светотехника. – 2001. – № 5.
3. ГОСТ 24940-96. Здания и сооружения. Методы измерения освещенности. – М.: ГУП ЦЦП, 1997.
4. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
5. ГОСТ Р 54149–2010. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
6. ГОСТ Р 54350 – 2011. Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2011.
7. Карпов Ф.Ф., Солдаткина Л.А. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1970.
8. Кнорринг Г.М., Фадин И.М., Сидоров В.Н. Справочная книга для проектирования электрического освещения. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отде ление, 1992.
9. Кроль Ц.И., Мясоедова Е.И., Терешкевич С.Г. Качество промышленного освещения. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 225 с.
10. Кулаков И.А., Рожкова Н.В. Компактные люминесцентные лампы и светильники (обзор) // Светотехника. – 1984. – № 3.
11. Кухтин Н., Тюхова Ю. Энергоэффективное освещение // Энергосбережение. 2009. № 1.
12. Методические указания МУ 2.24.706-98 ОМ/МУ ОТ РМ 01-98. Оценка освещения рабочих мест. Минздрав РФ, 1998.
13. Рекомендации МКО 84:1989. Измерение светового потока.
14. Рекомендации МКО 127:2007. Измерения свето диодов.
15. СП 31-110-2003. Свод правил. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий.
16. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Знак, 2006.
17. СП 52.13330.2011. Свод правил. «Естественное и искусственное освещение».
18. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ.
19. Шуберт Ф. Светодиоды: пер. с англ.; под ред. А.Э. Юновича. – М.: Физматгиз, 2008.
20. Электротехнический справочник: ВЧ, ТЧ / под ред. В.Г. Герасимова и др. – М.: Издательство МЭИ, 2008.
21. Юнович А.Э. Светодиоды как основа освещения будущего // Светотехника. – 2003. – № 3.

Одним из необходимых условий комфортного существования современного человеческого общества является использование искусственных источников света. Осветительные установки создают необходимые условия освещения на рабочих местах на производстве, транспорте, сельском хозяйстве и в жилых домах. Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники – важнейший резерв повышения производительности труда и качества продукции, снижения травматизма и сохранения здоровья людей [1].

В России в настоящее время в промышленности, сельском хозяйстве, в общественных и жилых зданиях и на улицах городов установлено более 1,0 млрд световых точек. На освещение ежегодно расходуется свыше 110 млрд кВт·ч электроэнергии (ээ), т.е. примерно 14 % от всей вырабатываемой в стране [1, 11, 16].

Основными качественными характеристиками, которые должны выполняться на рабочих местах, являются: освещенность, пульсации светового потока и фликер (доза колебательности). Допустимые значения этих характеристик зависят от разрядов зрительный работы и приводятся в стандартах [4, 17].

Результаты исследований влияния качества питающего напряжения на лампы накаливания, приведенные в [7, 20], показывают, что наибольшее влияние на качественные характеристики источников света (ИС) оказывают отклонения и колебания напряжения. Как показано в работах [7, 20], при отклонении напряжения в пределах ±1 % от номинального световой поток изменяется на ±3,5 %, и световая отдача на ±1,8 %. Снижение освещенности рабочих мест в 1,5–2 раза приводят к уменьшению производительности труда на 1–2 %. Колебания напряжения приводят к фликеру, который оказывает большое влияние на утомляемость зрения [8, 9].

В соответствии с Федеральным законом № 261-ФЗ [10] в России поставлена задача о замене ламп накаливания на энергоэкономичные газоразрядные (ГРЛ) и светодиодные (СДЛ) источники света. Такая замена позволит на 70–80 % снизить электропотребление системами освещения, увеличить производительность труда и снизить выбросы углекислого газа в атмосферу [11].

В настоящее время на российский рынок поступает большое количество ГРЛ и СДЛ различных производителей, данных о влиянии на них отклонений напряжения нет [2, 10, 19, 21]. Нет данных о допустимых отклонениях напряжения на зажимах ГРЛ и СДЛ и в новом стандарте на качество электроэнергии ГОСТ Р 54149-2010 [5]. В данной статье авторы приводят результаты исследования влияния отклонений напряжения на основные качественные характеристики различных типов ГРЛ и СДЛ и дают рекомендации по допустимым отклонениям напряжения.

Материалы и методы исследования

При исследовании отклонения напряжения изменялись в пределах ±15 % от номинального напряжения. Исследования проводились по методикам, приведенным в [16-21]. Для измерения освещенности следует использовать люксметры с измерительными преобразователями излучения, имеющими спектральную погрешность не более 10 % [3, 6, 12–15].

Исследование проводили с помощью следующих приборов:

– анализатора качества электрической энергии Fluke 434, использовался для анализа параметров электроэнергии в электрической сети;

– клещей Fluke 345 для анализа мощности, регистрации качества электроэнергии, тока и питающего напряжения;

– Testo 435 – многофункциональный измерительный прибор для оценки качества освещенности от источников света;

– Люксметр-пульсметр Аргус-07 для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения, и коэффициента пульсаций излучения искусственного освещения;

– лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) – для понижения или повышения напряжения.

Технические характеристики Testo 435:

Рабочая температура –20…+50 °C;

Диапазон измерений 0…100000 Лк;

Разрешение 1 Лк/0,1 Гц;

Погрешность измерений: 5 %.

Технические характеристики Аргус-07:

Диапазон измерения освещенности: 10 – 200000 Лк;

Коэффициент пульсации: 1–100 %;

Погрешность измерения: 8 %;

Спектральный диапазон: 0,38–0,8 мкм.

Схема измерительной установки показана на рис. 1.

pic_6.tif

Рис. 1. Схема измерения освещенности

В табл. 1 приведены паспортные данные исследуемых источников света.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты замеров величин освещенности для различных типов ламп при изменении питающего напряжения приведены в табл. 2 и на рис. 2, коэффициента пульсаций – табл. 3 и на рис. 3. При обработке результатов измерений считали, что нормируемая освещенность на рабочем месте создается источниками света при номинальном напряжении 220 В.

Выводы

1. Анализ результатов исследования отклонения напряжения на освещенность показал:

– для поддержания нормируемой величины освещенности необходимо, чтобы питающее напряжение не опускалось ниже номинального значения;

– наибольшее влияние отклонения напряжения оказывают на лампы накаливания, а наименьшее на люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы;

– изменения напряжения ±15 % не оказывают влияния на величину освещенности для люминесцентных ламп Т5 и светодиодных ламп;

Таблица 1

Паспортные данные источников света

Тип источников света

Маркировка

Светоотдача, лм/Вт

Индекс цветопередачи, Ra

Цветовая температура Tцб, К

Срок службы, ч

Лампы накаливания

ЛН

10–15

100

2400–2700

1000

Стандартные люминесцентные лампы низкого давления (стандарт Т12)

ЛЛ

60-80

65

2700–6000

8000

Люминесцентные лампы низкого давления (стандарт Т8)

ЭЛЛ

80–95

85

2700–6000

16000

Сверхтонкие люминесцентные лампы низкого давления (стандарт Т5)

ТЛЛ

95–105

≥ 85

2700–6000

16000

Компактные люминесцентные лампы низкого давления

КЛЛ

60–70

80

2700–6400

9000

Светодиодные лампы

СД

До 200

80

2700–4000

до 50 000

Таблица 2

Освещенность для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Напряжение, В

Освещенность для различных типов ламп, лк

ЛН 75

КЛЛ 20

ЛЛ Т8 4*18

ЛЛ Т5 4*54

СДЛ 9

187

96

106

816

6866

313

190

102

108

892

6865

312

193

108

110

928

6867

311

196

114

110

963

6870

311

199

122

114

998

6869

310

202

131

115

1030

6868

310

205

133,5

116

1058

6867

309

208

145

119

1094

6868

310

211

150

120

1116

6867

310

214

162

122

1136

6864

309

217

165

123

1162

6864

310

220

176

124

1177

6863

309

223

182

126

1198

6863

309

226

197

127

1215

6862

309

229

200

129

1242

6853

309

232

210

130

1258

6853

308

235

222

134

1267

6854

308

238

232

134

1281

6854

309

241

247

135

1296

6855

309

244

253

136

1315

6855

309

247

257

137

1316

6856

308

250

267

138

1320

6855

308

253

288

140

1325

6855

307

pic_7.tif

Рис. 2. Изменение освещенности для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Таблица 3

Коэффициенты пульсаций для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Напряжение, В

Коэффициенты пульсаций для различных типов ламп, %

ЛН 75

КЛЛ 20

ЛЛ Т8 4*18

ЛЛ Т5 4*54

СДЛ 9

187

12,2

9

53

1,8

2,2

190

12,4

8,8

52,6

1,8

2

193

12,6

8,6

52,4

1,8

1,8

196

12,8

8,4

52

1,8

1,6

199

13

8,2

51,8

1,8

1,4

202

13

8

51,6

1,8

1,2

205

13,2

7,8

51,2

1,8

1,2

208

13,2

7,8

51

1,8

1

211

13,4

7,6

50,8

1,8

1

214

13,4

7,6

50,6

1,8

0,8

217

13,6

7,4

50,6

1,8

0,8

220

13,6

7,4

50,6

1,8

0,6

223

13,8

7,4

50,6

1,8

0,6

226

13,8

7,2

50,4

1,8

0,4

229

14

7,2

50,4

1,8

0,4

232

14,2

7

50,4

1,8

0,4

235

12,6

7

50,4

1,8

0,4

238

12,8

6,8

50,6

1,8

0,4

241

12,8

6,6

50,6

2

0,2

244

13

6,6

50,8

2

0

247

13,2

6,6

50,8

2

0

250

13,4

6,4

51

2

0

253

13,6

6,4

51

2

0

pic_8.tif

Рис. 3. Изменение коэффициента пульсации для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

– уменьшение напряжения на 2.5 % приводит к уменьшению освещенности на рабочем месте для ламп накаливания – на 10 %, люминесцентных ламп Т8 – на 3 % и ламп КЛЛ – на 2 %.

2. Результаты исследования отклонения напряжения на величину коэффициента пульсаций выявили:

– изменения напряжения ±15 % практически не оказывают влияния на величину коэффициента пульсаций для всех типов ламп;

– наименьший коэффициент пульсаций имеют люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы за счет применения ЭПРА.

Рецензенты:

Лоскутов А.Б., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Электроснабжение и электроэнергетика», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород;

Кузьмин Н.А., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Автомобильный транспорт», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 07.02.2014.


Библиографическая ссылка

Вагин Г.Я., Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Терентьев П.В. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 3-2. – С. 247-252;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33617 (дата обращения: 19.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674