Эффективность электромагнитных и электронных пускорегулирующих аппаратов для газоразрядных растениеводческих ламп
Технические и экономические параметры разрядных ламп, светильников, применяемых в растениеводстве закрытого грунта. Применение средств автоматического управления осветительными и облучательными установками. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.05.2019 |
| Размер файла | 169,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРОННЫХ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ РАСТЕНИЕВОДЧЕСКИХ ЛАМП
Студент Музычева О.С.
Руководитель д.т.н., проф. Беззубцева М.М
В настоящее время во всем мире огромное значение уделяется экономии электроэнергии в осветительных и облучательных установках. Основные пути в этом направлении следующие:
1. Замена традиционных источников света, таких как лампы накаливания, галогенные лампы, на лампы - с более высокой светоотдачей (люминесцентные, ртутные, натриевые высокого давления).
2. Замена традиционных электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) на современные - электронные пусковые регулирующие аппараты (ЭПРА).
3. Применение средств автоматического управления осветительными и облучательными установками.
4. Своевременное проведение мероприятий по техническому обслуживанию осветительных и облучательных установок и т.д.
Технические и экономические параметры разрядных ламп, светильников, облучателей, осветительных и облучательных установок существенно зависят от параметров ПРА, без которых не могут работать практически все разрядные лампы. Разрядный источник света и ПРА образуют единый комплект, элементы которого находятся в неразрывной взаимосвязи. Так, от параметров ПРА зависят световая отдача комплекта "лампа - ПРА", срок службы лампы, габаритные размеры и стоимость светильника, затраты на облучательную установку [4].
Традиционно для электропитания ламп используются системы, работающие от сети переменного тока 50-60 Гц и состоящие из токоограничивающего реактора, последовательно включенного с лампой, и устройства для зажигания разряда. К достоинствам таких систем следует отнести низкую стоимость и достаточно высокую надежность самого электромагнитного балласта. Основные проблемы, связанные с электромагнитными балластами: мерцание от сети 50 Гц; нестабильность мощности и светового потока лампы при колебаниях напряжения сети; низкий коэффициент мощности, необходимость применения емкостного компенсатора; большие масса и габариты всей системы электропитания, трудности в управлении радиационным режимом в теплице.
Растущий интерес к возможности использования ЭПРА, или электронных балластов, для питания газоразрядных ламп высокого давления, (ГЛВД) вызвано рядом причин.
Первая из них - рациональное управление в рабочем и аномальном режимах. осветительный разрядный лампа управление
Дело в том, что ГЛВД очень критичны к перегрузке по мощности, а традиционные электромагнитные балласты не в состоянии обеспечить стабилизацию мощности на заданном уровне при изменении условий эксплуатации лампы (например, при повышенном напряжении сети), а также изменении ее характеристик в процессе старения. По данным исследований [1,2], при повышенном напряжении сети (242 В) срок службы сокращается в среднем в 2-3 раза. Требуется более частая замена ламп, что приводит к дополнительным затратам.
Второй причиной является возможность управления мощностью лампы (энергетическим потоком) в зависимости от времени суток и изменяемых условий облученности, например, в тепличных хозяйствах. Это потенциально дает значительную экономию электроэнергии. Решение этой проблемы в светильниках с электромагнитными ПРА (ЭмПРА) затруднительно. Использование ЭПРА позволяет осуществлять управление светом без дополнительных усложнений питающей сети. Экономия электроэнергии за счет более высокого КПД ЭПРА и возможности управления светом может достигать 40% по сравнению с питанием от электромагнитного ПРА [4].
Поэтому использование ЭПРА вызывает повышенный интерес в сельском хозяйстве и многих других отраслях народного хозяйства.
Сравнительные характеристики двух типов ПРА приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнительные характеристики основных типов ПРА
|
Тип |
Пусковые токи |
Коэффициент мощности |
Стабилизация мощности на лампе при колебании напряжения сети |
Возможность управления световым потоком |
Вес, кг |
|
|
Электромагнитный ПРА |
1.4 * 1ном |
0,85 |
плохо |
нет |
10 |
|
|
Электронный ПРА |
0.7 * 1ном |
0,96 |
хорошо |
есть |
~ 3.5 |
К преимуществам ЭПРА можно отнести: отсутствие пусковых токов, высокий коэффициент мощности, хорошая стабилизация мощности лампы при колебаниях напряжения сети, возможность регулировки светового потока, малый вес. В результате, применение ЭПРА является весьма перспективным и позволяет повысить эффективность тепличных облучательных установок на 20^30 %. Основными причинами, сдерживающими более быстрое внедрение ЭПРА, является их недостаточная надежность и более высокая цена.
Экономичность облучательной установки необходимо рассматривать с учетом характеристик пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Активные потери в стандартных электромагнитных ПРА могут достигать 25% мощности, потребляемой ОУ, потери в электронных высокочастотных ПРА (ЭПРА) не превышают 10% [2].
Стандартные электромагнитные ПРА экономически целесообразно использовать в относительно недорогих светильниках в ОУ с малым временем эксплуатации в течение года. В ОУ с годовой наработкой более 2000ч., укомплектованных относительно дорогими светильниками, преимущественно с зеркальными оптическими элементами, экономически целесообразно использовать электромагнитные ПРА с пониженными потерями и ЭПРА. Применение ЭПРА эффективно в ОУ с системами автоматического управления освещением.
Для зажигания разрядных ламп необходим импульс напряжения порядка нескольких сотен вольт, а для стабилизации процесса горения требуется ограничение рабочего тока лампы до нескольких сотен миллиампер. Обе функции в обычных ПРА выполняет индуктивное сопротивление (дроссель) в комплекте с зажигающим устройством (ИЗУ).
Рис.1 Схема включения ГЛВД с электромагнитным индуктивным балластом: ЕL - лампа; LL - дроссель; ИЗУ - импульсное зажигающее устройство
ЭПРА зажигает лампу быстро и "без миганий"; потери в электронных ПРА более чем в 2 раза ниже, чем у обычных дросселей в электромагнитных ПРА. Электронный ПРА включает несколько функциональных блоков, показанных на рисунке 2.
Сетевое напряжение 220 В частотой 50 Гц преобразуется выпрямителем 1 со сглаживающим конденсатором в постоянное напряжение - 325 В. Высокочастотный генератор на двух транзисторах 2 преобразует это постоянное напряжение в переменное (с прямоугольной формой кривой) частотой выше 40 кГц. Напряжение с выхода преобразователя через усилитель мощности 3 подается на лампу 4, включенную, как и в стандартных стартерно-дроссельных схемах, через дроссель 5. Однако, благодаря тому, что схема работает на высокой частоте, индуктивность дросселя и его габариты очень малы по сравнению с обычным ПРА. Вместо стартера параллельно лампе обычно включается конденсатор 6. Дроссель 5 и конденсатор 6 образуют последовательный резонансный контур.
Электронный блок управления 7 выполняет несколько функций: стабилизирует ток лампы при колебаниях сетевого напряжения; корректирует коэффициент мощности; обеспечивает регулирование светового и фитопотока ламп за счет изменения частоты напряжения преобразователя 2.
Рис. 2. Структурная схема ЭПРА: 1 - выпрямитель; 2 - инвертор; 3 - усилитель мощности; 4 - лампа; 5 - дроссель; 6 - конденсатор; 7 - блок управления.
Для достижения процесса зажигания лампы, как упоминалось выше, к ней должно быть приложено достаточно высокое напряжение, а для обеспечения приемлемого полезного срока службы электроды лампы перед зажиганием разряда должны быть прогреты до температуры электронной эмиссии. В высокочастотном режиме работы схемы ПРА указанные условия зажигания обеспечивает резонансная цепь, последовательно включенная с электродами. Колебательный режим этого контура регламентируется так называемым "холодным" проводником. Помехозащитный низкочастотный фильтр на входе схемы препятствует обратному воздействию генератора высокой частоты на сеть (проникновению в сетевые провода высших гармоник тока). Благодаря встроенному электронному ПРА лампы могут включаться во все сети со стандартными значениями частот (50/60 Гц) и колебания частоты на работе лампы не сказываются; возможно также питание ламп постоянным напряжением.
Таблица 2. Работа ЭПРА для лампы ДНаТ-250 в различных режимах
|
Напряжение сети U, В |
Потребляемая мощность PK, Вт |
Режим полной мощности |
КПД |
Коэффициент мощности |
|||
|
Напряжение на лампе UH, В |
Ток лампы IH, А |
Потребляемый ток IC, А |
|||||
|
220 |
272 |
102 |
2,55 |
1,27 |
0,96 |
0,98 |
|
|
250 |
266 |
102 |
2,55 |
1,1 |
0,97 |
0,97 |
|
|
190 |
279 |
102 |
2,55 |
1,5 |
0,93 |
0,98 |
|
|
Режим пониженной мощности |
|||||||
|
220 |
109 |
71,5 |
1,41 |
0,52 |
0,93 |
0,96 |
Экономичность ЭПРА определяется уменьшенным энергопотреблением при сохранении светового потока за счет уменьшения на 50-55% потерь по сравнению с электромагнитным ПРА, дополнительным энергосбережением благодаря возможности управления световым потоком лампы (переход на пониженную мощность), уменьшенными эксплуатационными расходами за счет повышения срока службы ламп. Как видно, из представленных в таблице 2 данных, коэффициент мощности имеет высокое значение при всех возможных режимах в диапазоне изменения напряжения 220В ± 15% .
В настоящее время разработана и изготавливается целая гамма ЭПРА. Отечественные ЭПРА не только не уступают импортным аналогам, но и имеют ряд преимуществ, решающим среди которых, несомненно, являются их значительно более низкая стоимость, а также адаптация под наши светильники - конструктивно ЭПРА сделан в типоразмере дросселя, что позволяет легко произвести замену дросселя на ЭПРА.
Одна из последних отечественных разработок - ЭПРА для натриевых ламп высокого давления (или ДРЛ) большой мощности 250 Вт, 400 Вт. Данный ЭПРА не имеет аналогов в мире. К его особенностям относится:
o высокий коэффициент использования мощности;
o стабилизация постоянной мощности на лампе в диапазоне напряжений от 189 В до 280 В; o отсутствие мерцания; o увеличение срока службы ламп; o экономия электроэнергии.
Таким образом, использование ЭПРА позволяет осуществлять гибкое регулирование и стабилизацию режимов облучения растений в теплице без дополнительных усложнений питающей сети. Экономия электроэнергии за счет более высокого кпд ЭПРА и возможности управления может достигать 40% по сравнению с питанием от электромагнитного ПРА. Поэтому, использование ЭПРА вызывает повышенный интерес в сельском хозяйстве и многих других отраслях.
Литература
1. Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки в АПК - СПб, СПбГАУ, 2012. - с.2
2. Гулин С.В. Энергетическая эффективность спектральных параметров облучательных установок селекционных климатических сооружений// Известия МААО, №18 - 2013 - с.8-11.
3. А.с. СССР №1598918, МПК А 01 G 9/24, G 05 F 1/44, А 01 G 9/26. Способ стабилизации светотехнических характеристик газоразрядных источников излучения и устройство для его осуществления / СВ. Гулин, В.Н. Карпов, В.П. Шарупич, О.В. Смехун, А.З. Саакян. Опубл. 15.10.90. Бюл. № 38.
4. Краснопольский А.Е., Соколов В.Б., Троицкий A.M. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация пускорегулирующих аппаратов - светотехнических изделий, с помощью которых осуществляется питание разрядной лампы от электрической сети. Стартерные и бесстартерные ПРА для люминесцентных ламп. Зажигающие устройства для ламп высокого давления.
курсовая работа [434,9 K], добавлен 02.05.2011Применение разрядных ламп в различных областях народного хозяйства. Технические данные некоторых трубчатых ксеноновых ламп. Перспективность дальнейшего совершенствования трубчатых ксеноновых ламп. Конструктивные особенности, виды режимов работы ламп.
презентация [3,4 M], добавлен 24.06.2012Спектральные характеристики излучения разных видов производимых ламп – источников света. Принцип действия, срок службы стандартных ламп накаливания, галогеновых, люминисцентных, разрядных ламп высокого давления, светодиодов. Оценка новых разработок.
реферат [1,3 M], добавлен 04.03.2012Преимущества люминесцентных ламп, их виды и применение, устройство и принцип действия. Марки и характеристики проводов и кабелей, применяемых при электромонтажных работах. Применяемые механизмы, инструменты и приспособления; монтаж люминесцентных ламп.
реферат [665,5 K], добавлен 22.07.2010Требования к энергоэкономичности освещения. Кривая силы света компактной люминесцентной лампы. Преимущества галогенных ламп. Применение газоразрядных ламп высокого накаливая. Светодиоды: понятие, особенности использования. Системы управления освещением.
реферат [103,2 K], добавлен 30.10.2012Исторический обзор развития электрических источников света. Виды электрических источников света, их сравнительные энергетические и технические характеристики, применение. Особенности ламп накаливания, светодиодных, люминесцентных, газоразрядных ламп.
контрольная работа [35,9 K], добавлен 07.08.2013Исследование истории изобретения, преимуществ и недостатков ламп накаливания, а также вреда от них. Характеристика элементов конструкции ламп: тела, колбы, токовводов. Описания использования декоративных, иллюминационных, зеркальных, сигнальных ламп.
курсовая работа [722,6 K], добавлен 28.09.2011Основні відомості про освітлювальні електроустановки. Будова і призначення ламп розжарювання. Схема вмикання ламп розжарювання. Експлуатація і ремонт освітлювальних установок. Характерні випадки несправностей люмінесцентних ламп і способи їх усунення.
реферат [893,7 K], добавлен 29.08.2010Пути экономии электроэнергии в электроосветительных установках. Экономия расхода электроэнергии и повышение срока службы ламп при регулировании напряжения. Применение экономичных источников света на основе газоразрядных ламп, особенности их работы.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 21.11.2010Высокий спрос на энергосберегающие технологии. Устройство и принцип действия энергосберегающих ламп. Сравнительный анализ мощности и светоотдачи энергосберегающих ламп и ламп накаливания. Экономичность энергосберегающих ламп при их использовании.
презентация [640,7 K], добавлен 13.10.2016Преимущества и недостатки ламп накаливания, их виды и применение, устройство и действие. Марки и характеристики проводов и кабелей, применяемых при электромонтажных работах. Применяемые механизмы, инструменты и приспособления; монтаж ламп накаливания.
реферат [2,0 M], добавлен 22.07.2010Основные преимущества люминесцентных ламп перед лампами накаливания. Параметры и виды люминесцентных ламп, правила их утилизации и особенности маркировки. Запуск и подключение, область применения. История и принцип работы. Причины выхода из строя.
реферат [344,3 K], добавлен 06.01.2011Лампы общего назначения, их принцип действия, конструкция. Преимущества и недостатки ламп накаливания. Декоративные и иллюминационные лампы. Ограничения импорта, закупок и производства ламп накаливания. Утилизация отработавших люминесцентных ламп.
реферат [1020,9 K], добавлен 08.02.2012Технические характеристики, конструкция и принцип действия лампы накаливания общего назначения "Искра". Преимущества энергосберегающих ламп Eurolamp: светоотдача, срок службы, низкая теплоотдача, распределение света и возможность выбора цвета освещения.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 15.10.2013Законодавчі та урядові рішення про заборону виробництва і продажу ламп розжарювання. Споживання електроенергії на освітлення. Люмінесцентні енергозберігаючі лампи як засіб енергозбереження: принцип роботи, недоліки і переваги. Історія світлодіодів.
доклад [568,0 K], добавлен 14.11.2012История изобретения ламп с металлическими нитями накала: первая практичная лампочка. Исследовательская работа Г. Гебеля, А. Лодыгина, Дж. Свана, Т. Эдисона и В. Кулиджа. Принцип действия, конструкция и долговечность современных ламп накаливания.
презентация [412,7 K], добавлен 07.01.2011Розрахунок освітлення для різних типів ламп (накалювання, газорозрядні та світло-діодні), за умови, що використовуються стельові світильники. Підрахунок необхідного середньомісячнього споживання електроенергії для ламп та вартість електроенергії.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 05.02.2015Определение назначения регенеративных теплообменных аппаратов как устройств, обеспечивающих нагрев или охлаждения материальных потоков, их преимущества и недостатки. Устройство и преимущества люминесцентных светильников. Энергоемкость галогенных ламп.
реферат [46,7 K], добавлен 27.05.2013Изучение наиболее простых методов экономии электроэнергии. Преимущества и принцип работы люминесцентных ламп, проблема их утилизации. Различие между лампами накаливания и люминесцентными. Оценка эффективности практического применения данных ламп.
реферат [49,5 K], добавлен 18.01.2011Технико-эксплуатационные характеристики металлогалогенной лампы. Срок службы, безопасность и особенности эксплуатации. Структура рынка металлогалогенных ламп в РФ. Основные организации, которые занимаются продажей металлогалогенных ламп в г. Саранске.
реферат [23,9 K], добавлен 27.12.2014
