供配电技术第3版第十章

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1、第10章 电气照明,内容：电气照明是供配电系统中不可缺少的组成部分。实践和实验都证明，照明设计是否合理，将直接影响到生产产品的质量和劳动生产率及工作人员的视力健康。因此电气照明的合理设计对工业生产具有十分重要的意义。 重点：照度计算、 照明供电系统, 10.1 电气照明概述 10.2 常用照明光源和灯具 10.3 照度计算 10.4 照明配电及控制 小结 思考与练习,10.1 电气照明概述,照明分为自然照明（天然采光）和人工照明两大类，而电气照明是人工照明中应用范围最广的一种照明方式。 实践和实验都证明，照明设计是否合理，将直接影响到生产产品的质量和劳动生产率以及工作人员的视力健康。因此电气照

2、明的合理设计对工业生产具有十分重要的意义。绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全且性能稳定的照明电器产品，达到节约能源、保护环境，有益于提高生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明，因此，电气照明的合理设计具有十分重要的意义。,10.1.1照明技术的有关概念,1. 光、光谱和光通量 （1）光 光是物质的一种形态，是一种辐射能，在空间中以电磁波的形式传播，其波长比无线电波短而比X射线长。 这种电磁波的频谱范围很广，波长不同其特性也截然不同。 （2）光谱 把光线中不同强度的单色光，按波长长短依次排列，称为光源的光谱。,光谱的大致范围包括：,红外线波长为780nm-1mm

3、； 可见光波长为380nm-780nm； 紫外线波长为1nm-380nm。 可见，波长为380-780nm的辐射能为可见光，他作用于人的眼睛就能产生视觉。但人眼对各种波长的可见光，具有不同的敏感性。实验证明，正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感，因此波长越偏离555nm的辐射，可见度越小。,（3）光通 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。用符号表示，单位为流明（lm）。,2.发光强度及其分布特性,（1）光强 发光强度简称光强，是表示向空间某一方向辐射的光通密度。用符号I表示，单位为坎德拉（cd）。 对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，其各个方向的光强相

4、等，计算公式为 : 式中，为光源发光范围的立体角，单位为球面度（sr），且=A/r2，其中r为球的半径，A为与相对应的球面积；为光源在立体角内所辐射的总光通量。,（2）光强分布曲线 光强分布曲线也叫配光曲线，是在通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具光强与对称轴之间角度的函数曲线。配光曲线是绘在极坐标 配光曲线是用来进行电气计算的一种基本技术资料。,3.照度和亮度,（1）照度 受照物体表面的光通密度称为照度。用符号E表示，单位为勒克司（lx）。 当光通量均匀地照射到某物体表面上（面积为S）时，该平面上的照度值为 可见，发光体的亮度值实际上与视线方向无关。 （2）亮度 发光体（受照物体对人眼可看作

5、是间接发光体）在视线方向单位投影面上的发光强度称为亮度。用符号L表示，单位为cd/m2。,4.物体的光照性能和光源的显色性能,（1）物体的光照性能 当光通量投射到物体上时，一部分光通从物体表面反射回去，一部分光通被物体吸收，而余下一部分光通则透过物体 。 物体的光照性能用三个参数反射比、吸收比和透射比表征：,反射比 是指反射光的光通量与总投射光通量之比即 =/ 吸收比 是吸收光的光通量与总投射光的光通量之比，即 =/ 透射比 是透射光的光通量与总透射光的光通量比，即 =/ 该三个参数存在如下关系：+=1 一般特别重视反射比这个参数，因为他与照明设计直接相关。,（2）光源的显色性能,同一颜色的物

6、体在具有不同光谱的光源照射下，能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，叫做光源的显色性。 为表征光源的显色性能，特引入光源的显色指数这一参数。光源的显色指数Ra是指在待测光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体的颜色相符合的程度，而将日光与其相当的参照光源显色指数定为100。因此物体颜色失真越小，则光源的显色指数越高，也就是光源的显色性能越好。 白炽灯的一般显色指数为9799，荧光灯的为7590，显然荧光灯的显色性要差一些。 5眩光 由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细节或目标的能力的视觉对象，称为眩光。眩光可分为：直接眩光、反射眩光、

7、和不舒适眩光。,10.1.2照明方式和种类,1. 照明方式 照明可分为一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明 一般照明 ：供照度要求基本上均匀的场所的照明。 分区一般照明：对某一特定区域，如进行工作的地点，设计成不同的照度来照亮该区域的一般照明。 局部照明 ：仅供工作地点（固定式或便携式）使用的照明。 混合照明 ：一般照明和局部照明组成的照明。,2.照明的种类,照明按其用途可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。 （1）正常照明 正常工作时的室内外照明。 （2）应急照明 正常照明熄灭后供工作人员暂时继续作业和疏散人员使用的照明。应急照明，正常照明熄灭后，供工作人员继续和暂

8、时继续作业的照明、供疏散人员使用的照明。 应急照明包括： 疏散照明用于确保疏散通道被有效辩认和使用的照明； 安全照明用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明； 备用照明用于确保正常活动继续进行的照明。 （3）值班照明 非生产时间内供值班人员使用的照明。 （4）警卫照明 警卫地区周界的照明。 （5）障碍照明 在高层建筑上或基建施工、开挖路段时，作为障碍标志用的照明。,10.1.3 照明质量,照明质量主要用照度水平、照度均匀度、眩光限制和光源颜色等照明质量指标来衡量。 1照度水平 照度是决定物体明亮程度的直接指标。合适的照度有利于保护人的视力和提高生产效率。 2照度均匀度 公共建筑的工作房间和工业

9、建筑作业区域内的一般照明的照度均匀度，不应小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。 3. 眩光限制 直接型灯具的遮光角不应小于相关规定。公共建筑和工业建筑常用房间或场所的不舒适眩光应采用统一眩光值(UGR)评价，室外体育场所的不舒适眩光应采用眩光值(GR)评价, 并符合相关规定。,4光源颜色 光源颜色质量包含光的表观颜色及光源显色性能两个方面。 光的表观颜色，即色表，可用色温或相关色温描述。室内照明光源色表可按其相关色温分为三组，光源色表分组宜按表10-1确定。长期工作或停留的房间或场所

10、，照明光源的显色指数（Ra）不宜小于80。在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，Ra可低于80，但必须能够辨别安全色。,表10-1 光源色表分组,10.1.4 绿色照明 绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全且性能稳定的照明电器产品，节约能源、保护环境，有益于提高人民生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。 美国于1991年首先提出“绿色照明”的概念。我国于1993年启动绿色照明，1996年制订了中国绿色照明工程实施计划，绿色照明工程是一项实现全国范围节约照明用电、保护生态环境的系统工程。我国规定到2016年底逐步淘汰普通照明白炽灯， 反射型白炽灯和特殊用途白炽灯

11、除外，特殊用途白炽灯是指专门用于科研医疗、火车船舶航空器、机动车辆、家用电器等的白炽灯。 绿色照明的主要内容是采用高效照明产品，使建筑物照明更科学、舒适、安全和可靠，同时更节能环保。 绿色照明产品应符合高光效，节省电能； 长寿命，节约资金； 舒适，提高照明质量和工作效率；环保，减少使用含有害物质（如含汞量）等条件。 绿色照明产品包括光源、灯具、电器附件、配线器材及调光控制设备和调控照度器材等。,10.2 常用照明光源和灯具,照明器一般是由照明光源、灯具及其附件组成。照明光 源和灯具是照明器的两个主要部件，照明光源提供发光 源，灯具既起固定光源、保护光源及美化环境的作用，还 对光源产生的光通量进

12、行再分配、定向控制和防止光源产 生眩光。 10.2.1照明光源 根据光源的发光物质主要分为两大类：固体发光光源和气 体放电发光光源。固体发光光源按发光形式又分为热辐射光 源（如白炽灯、卤钨灯等）和电致发光光源（如场致发光 灯、半导体二极管等）。气体放电光源按放电形式分为辉光 放电光源（如氙灯、霓虹灯等）和弧光放电光源；弧光放电 光源又分为低气压灯（如荧光灯、低压钠灯等）和高气压灯 （如高压钠灯、金属卤化物灯等）。,1. 热辐射光源,（1）白炽灯 白炽灯发光原理为灯丝通过电流加热到白炽状态从而引起 热辐射发光。 白炽灯结构简单，价格低，显色性好，使用方便，适用于 频繁开关。但发光效率低，使用寿命

13、短，耐震性差。 我国规定到2016年底逐步淘汰普通照明白炽灯， 反射型白 炽灯和特殊用途白炽灯除外，特殊用途白炽灯是指专门用于 科研医疗、火车船舶航空器、机动车辆、家用电器等的白炽 灯。 （2）卤钨灯 卤钨灯是在白炽灯泡中充入微量的卤化物，利用卤钨循环的作用，使灯 丝蒸发的一部分钨重新附着在灯丝上，以达到既提高光效、延长寿命的目 的。最常用的卤钨灯为碘钨灯。,2. 气体放电光源,（1）荧光灯 利用汞蒸汽在外加电压作用下产生电弧放电，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，使之再发出大量的可见 光。二者混合光色接近白色。 荧光灯采用的直管细管径荧光灯有管径为16毫米的T5管

14、和26毫米的T8管。 适 用于办公楼、教室、图书馆、商场，以及高度在4.5m以下的生产场所（如仪表、 电子、纺织、卷烟等）。 荧光灯是应用最广泛、用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高， 发光柔和、寿命长等优点，但需要附件较多，不适宜安装在频繁起动的场合。 （2）高压钠灯 高压钠灯利用高压钠蒸汽放电工作的，光呈淡黄色。 高压钠灯照射范围广，光效高，寿命长（比高压汞灯高一倍），紫外 线辐射少，透雾性好，色温和显色指数较优，但起动时间（48分钟）和 再次起动时间（1020分钟）也较长，对电压波动反应较敏感。广泛应用 于高大工业厂房、体育场馆、道路、广场、户外作业场所等。,（3）金属卤化物灯

15、,金属卤化物灯在高压汞灯内添加某些金属卤化物，选择适当的金属卤化 物并控制他们的比例，可制成各种不同光色的金属卤化物灯。可用于商 场、大型的广场和体育场等处。 （4）氙灯 氙灯为惰性气体弧光放电灯，高压氙气放电时能产生很强的白光，接近 连续光谱。适用于广场、车站和大型屋外配电装置等。 （5）紧凑型荧光灯 紧凑型荧光灯主要通过灯管和电子镇流器低功耗实现节能，在我国又称 为节能灯。紧凑型荧光灯按色温分为冷色和暖色，按结构分有2U、3U、螺 旋管节能灯，双U插拔管节能灯、H型插拔管节能灯等多种产品。紧凑型荧 光灯采用纯三基色荧光粉，具有显色指数高、光效高（是普通白炽灯的8倍）、寿命长、体积小、节能效

16、果明显（比同功率白炽灯节能 80%）、使 用方便等优点，国家已紧凑型荧光灯作为节能产品（绿色照明产品）重点 推广和使用。适用于住宅、宾馆、商场等场所。 （6）单灯混光灯 单灯混光灯是在一个两个不同光源，吸收不同光源的优点，是一种节能 光源。主要用于照度要求高的高大建筑物室内照明。,3.各种照明光源的主要技术特性,光源的主要技术特性有光效、寿命、色温等等，有时这些技术特性是相互矛盾的，在实际选用时，一般先考虑光效高、寿命长，其次再考虑显色指数、起动性能等次要指标。,4.新型照明电光源,电光源进入了小型化、节能化和电子化的新时期。常见的新型照明 电光源有： （1）固体放电灯。常见的有采用红外加热技术研制的耐高温陶瓷灯 泡、采用聚碳酸酯塑料研制出的双重隔热塑料灯泡、利用化学蒸汽沉 积法研制出的回馈节能灯泡、表面温度仅40的冷光灯泡、