《工厂供电第10章-工厂的电气照明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工厂供电第10章-工厂的电气照明（110页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,1,1,霍平,工厂供电,刘介才,2,2,第十章 工厂的电气照明,本章首先介绍照明技术包括绿色照明的有关概念，接着讲述工厂常用的电光源和灯具类型及其选择与布置，然后重点讲述照明质量、标准及照度的计算，最后介绍照明供电系统及其导线截面的选择计算。,工厂供电,3,3,第十章 工厂的电气照明,第一节 照明技术的基本概念,工厂供电,4,照明按其光源方式分，有自然照明（自然采光）和人工照明两大类。,电气照明具有灯光稳定、色彩丰富、控制调节方便和安全经济等优点，成为现代人工照明中应用最为广泛的一种照明方式。,电气照明具有灯光稳定、色彩丰富、控制调节方便和安全经济等优点，成为现代人工照明中应用最为广泛的一
2、种照明方式。,5,(一)光和光通量,1.光 光是物质的一种形态，是一种波长比毫米无线电波短又比X射线长的电磁波，而所有电磁波都具有辐射能。,在电磁波的辐射谱中，光谱的大致范围包括： (1) 红外线，波长为780nm1mm； (2) 可见光，波长为380780nm； (3) 紫外线，波长为1380nm。,6,(一)光和光通量,1.光,7,1.光,(一)光和光通量,可见光 分为： 红（640780nm） 橙（600640nm） 黄（570600nm） 绿（490570nm） 青（450490nm） 蓝（430450nm） 紫（380430nm）等七种单色光。,8,人眼对各种波长的可见光，具有不同的
3、敏感性。 正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感，也就是这种黄绿色光的辐射可引起人眼的最大视觉。因此波长越偏离555nm的光辐射，可见度越低。,1.光,(一)光和光通量,9,2.光通量 光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量(luminous flux)，简称光通，符号为，单位为lm（流明）。,(一)光和光通量,10,(二)光强及其分布特性,1.发光强度 发光强度(luminous intensity)简称光强，是光源在给定方向的辐射强度，符号为I，单位为cd（坎德拉）。,对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，它在各个方向的发光强度均等，其值为,为光源在立体角
4、内所辐射的总光通量。,空间立体角=A / r 2，其中r 为球的半径，A为与相对应的球面积。,11,11,2. 配光曲线 配光曲线即发光强度分布曲线，是在通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具发光强度与对称轴之间角度的 函数曲线,(二)光强及其分布特性,12,图a一般照明灯具，配光曲线绘制(极坐标)。光源采用光通量为1000lm的假想光源 图b聚光强的投光灯，配光曲线绘制（直角坐标）,(二)光强及其分布特性,13,(三)照度和亮度,1.照度 受照物体表面单位面积投射的光通量，称为照度（illuminance）。其符号为E，单位为lx（勒克斯）。,如果光通均匀地投射在面积为A 的表面上，则该表面的
5、照度值为,14,2.亮度 发光体（不只是指光源，受照表面的反射光通也可看作间接光源）在视线方向单位投影面上的发光强度，称为亮度（luminance）。其符号为L，单位为cd / m2（坎德拉每平方米）。,(三)照度和亮度,(三)照度和亮度,15,2.亮度,(三)照度和亮度,设发光体表面法线方向的发光强度为I，而人眼视线与发光体表面法线成角，如图。因此视线方向的发光强为 ，而视线方向的投影面积为 。发光体在视线方向的亮度为,发光体的亮度值与视线方向无关。,16,(四)物体的光照性能,当光通投射到物体上时，一部分光通从物体表面反射回去，一部分光通被物体所吸收，而余下的一部分光通 则透过物体，如图。
6、,17,(1)反射比（reflection ratio） 又称反射系数，其定义是反射光通与总投射光通之比，即,(四)物体的光照性能,18,(2)吸收比（absorption ratio） 又称吸收系数，其定义是吸收光通与总投射光通之比，即,(四)物体的光照性能,19,(3)透射比（transmission ratio） 又称透射系数，其定义是透射光通 与总投射光通之比，即,(四)物体的光照性能,20,墙壁、顶棚及地面的反射比近似值（参考）,(四)物体的光照性能,21,(五)光源的发光效能、色温和显色性,1.光源的发光效能 光源的发光效能（luminous efficacy）是指光源发出的光通量
7、除以光源功率所得的商，简称光源的光效，其单位为lm/w（流明每瓦特）。,22,2. 光源的色温度 色温度（colour temperature）是以发光体表面颜色来估计其温度的一个物理量。,光源的色温度用其辐射光的色品与某一温度下“黑体”（其辐射能力特别强，可视为完全辐射体）辐射光的色品相同时黑体的温度来度量。 色温度的单位为K（开尔文）。 普通白炽灯的色温度最高为2900K（1000W灯泡） 普通日光色荧光灯的色温度为6500K（40W）。,(五)光源的发光效能、色温和显色性,23,3. 光源的显色性 光源的显色性（colour rendering）是指光源对被照物体颜色显现的性能。 物体的
8、颜色以日光或与日光相当的参考光源照射下的颜色为准。,(五)光源的发光效能、色温和显色性,24,3. 光源的显色性,显色指数（符号为Ra）是指由国际照明委员会（CIE）规定的8种试验色样，在由被测光源照明时与由参考光源照明时其颜色相符程度的度量。被测光源的Ra越高，说明该光源的显色性越好，物体颜色在该光源照明下的失真度越小。 以日光的Ra=100为基准，白炽灯的Ra=9599，而普通直管形荧光灯的Ra=6072，这说明普通荧光灯的显色性比白炽灯的显色性差得多。,(五)光源的发光效能、色温和显色性,25,25,第十章 工厂的电气照明,第二节 工厂常用的 电光源和灯具,工厂供电,26,(一)工厂常用
9、电光源的类型,1.热辐射光源 热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源，如白炽灯和卤钨灯。,(1)白炽灯 灯丝通过电流加热到白炽状态而引起热辐射发光。 白炽灯的结构简单，价格低廉，使用方便，而且显色性好。但是它的光效低，耗电多，使用寿命较短，耐震性也较差。,27,1.热辐射光源,(2)卤钨灯 有两端引入式和单端引入式两种。结构如图。前者用于需高照度的工作场所，后者主要用于放映灯等。,(一)工厂常用电光源的类型,28,1.热辐射光源,(2)卤钨灯 卤钨灯实质上是在白炽灯内充入含有卤素或卤化物的气体，利用卤钨循环原理来提高灯的光效和使用寿命。,卤钨灯工作时管壁温度可高达600，因此灯不
10、能与易燃物品靠近。 卤钨灯的耐震性更差，须注意防震。、 卤钨灯的显色性好，使用也方便。 最常用的卤钨灯为碘钨灯。,(一)工厂常用电光源的类型,29,2.气体放电光源 气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，,(1)荧光灯 结构如图,1-灯头 2-灯脚 3-玻璃芯柱 4-灯丝（钨丝） 5-玻管（内壁涂荧光粉 ，充惰性气体） 6-汞（少量）,(一)工厂常用电光源的类型,(一)工厂常用电光源的类型,30,荧光灯是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励管内壁涂覆的荧光粉，使之再辐射出大量的可见光。 荧光灯的光效比白炽灯高，使用寿命也比白炽灯长得多。
11、,2.气体放电光源,(1)荧光灯,(一)工厂常用电光源的类型,31,荧光灯的接线图,S-起辉器 L-镇流器 C-电容器,灯管起燃后，管内电压降很小，因此借助镇流器L来产生很大一部分电压降，以维持灯管稳定的电流。 C 用来提高电路功率因数的。未接C 时功率因数只有0.5左右；接入C 以后功率因数可提高到0.95以上。,32,33,荧光灯工作时，其灯光将随着加在灯管两端电压的周期性交变而频繁闪烁，这就是“频闪效应”(stroboscopic effect)。频闪效应可使人眼发生错觉。 使用荧光灯，必须设法消除其频闪效应。消除频闪效应的方法很多，最简单的方法，是在该灯具内安装两根或三根荧光灯管，而各
12、根灯管分别接到不同相的线路上。,2.气体放电光源,(1)荧光灯,(一)工厂常用电光源的类型,34,荧光灯有普通直管形荧光灯和稀土三基色细管径荧光灯和紧凑型节能荧光灯。 稀土三基色细管径（26mm）荧光灯具有光效高、寿命长、显色性较好的优点，可取代普通荧光灯，以节约电能。 紧凑型荧光灯有U形、2U形、H形和2D形等多种形式。常用的2U形紧凑型荧光灯的结构外形。 紧凑型荧光灯具有光色好、光效高、能耗低和适用寿命长等优点，可取代普通照明用白炽灯，以节约电能。,2.气体放电光源,(1)荧光灯,(一)工厂常用电光源的类型,35,荧光灯有普通直管形荧光灯,(1)荧光灯,稀土三基色细管径（26mm）荧光灯具
13、有光效高、寿命长、显色性较好的优点，可取代普通荧光灯，以节约电能。,紧凑型荧光灯有U形、2U形、H形和2D形等多种形式。常用的2U形紧凑型荧光灯的结构外形。,36,1-放电管（内壁涂覆荧光粉，管端有灯丝，管内充少量汞） 2-底罩（内装电子镇流器、起辉器和电容器等） 3-灯头（内有引入线）,2.气体放电光源,(1)荧光灯,(一)工厂常用电光源的类型,37,又称高压水银荧光灯。它是荧光灯的改进产品，属于高气压（压强可达105Pa以上）的汞蒸气放电光源。,1) GGY型荧光高压汞灯 最常用的一种。 2) GYZ型自镇流高压汞灯 利用自身的灯丝兼作镇流器。 3) GYF型反射高压汞灯 采用部分玻壳内壁
14、镀反射层的结构，使光线集中均匀地定向反射。,2.气体放电光源,(一)工厂常用电光源的类型,(2)高压汞灯,38,1-第一主电极 2-第二主电极 3-金属支架 4-内层石英玻壳（内充适量汞和氩） 5-外层石英玻壳 （内涂荧光粉，内外玻壳间充氮） 6-辅助电极（触发极） 7-限流电阻 8-灯头,(2)高压汞灯,39,高压汞灯接线如图,1-第一主电极 2-第二主电极 3-辅助电极（触发极） 4-限流电阻,(2)高压汞灯,40,高压汞灯工作时，其第一主电极与辅助电极（触发极）间首先击穿放电，使管内的汞蒸发，导致第一主电极与第二主电极间击穿，发生弧光放电，使管壁的荧光质受激，产生大量的可见光。,高压汞灯
15、光效较高，寿命较长，但启动时间较长，显色性较差。,(2)高压汞灯,41,(3)高压钠灯 结构如图,1-主电极 2-半透明陶瓷放电管 （内充钠、汞及氙或氖氩混合气体） 3-外玻壳（内外壳间充氮） 4-消气剂 5-灯头,高压钠灯利用高气压（压强可达104 Pa）的钠蒸气放电发光，其光谱集中在人眼较为敏感的区间，因此其光效比高压汞灯还高一倍，且寿命长，但显色性也较差，启动时间也较长。 接线与高压汞灯相同。,2.气体放电光源,(一)工厂常用电光源的类型,42,(3)高压钠灯,2.气体放电光源,(一)工厂常用电光源的类型,2.气体放电光源,43,1-主电极 2-放电管 （内充汞、稀有气体和金属卤化物）
16、3-保温罩 4-石英玻壳 5-消气剂 6-启动电极 7-限流电阻 8-灯头,由金属蒸气与金属卤化物分解物的混合物放电而发光的放电灯。 接线与高压汞灯相同。,金属卤化物填充在放电管内的铟、镝、铊、钠等金属的卤化物，在高温下分解产生的金属蒸气和汞蒸气混合物的激发，产生大量的可见光。 光效和显色指数也比高压汞灯高得多。,(4)金属卤化物灯,2.气体放电光源,(一)工厂常用电光源的类型,44,(4)金属卤化物灯,金属卤化物灯型式： NTI钠铊铟灯 ZJD高光效金属卤素灯 DDG日光色镝灯 KNG钪钠灯,尽量以高压钠灯或金属卤化物灯取代高压汞灯,2.气体放电光源,(一)工厂常用电光源的类型,45,(5)单灯混光灯（mix-light in single lamp） 上世纪末发展起来的高效节能型新光源。 1) HXJ 系列金卤钠灯由一支金属卤化物灯管芯和一支中显钠灯管芯串联构成，吸取了中显钠灯和金属卤
