Рус> Укр> Eng> ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ

Ссылки по теме> Библиотека> Отчет о поиске> Индивидуальное задание

АВТОРЕФЕРАТ

магистерской выпускной работы Аникеенко А.А.

«Электромагнитная совместимость искусственных источников света»

Руководитель: д.т.н.; проф.Куренный Э.Г.

      Актуальность темы.

      В настоящее время положение с освещением в промышленности Украины может быть оценено как критическое. Согласно данным статистических документов системы осветительных установок в более 60% производственных площадей промышленных сооружений, 75 % помещений административных зданий, в том числе более трех четвертей школ и других учебных помещений, около 90% наружного освещения вообще не отвечают нормативным требованиям. Основными причинами такого положения является дефицитность экономических источников света и осветительных приборов, эксплуатация физически изношенных изделий. Кроме того, ряд отечественных аналогов по своему техническому уровню еще уступают изделиям передовых зарубежных фирм. Положение дел с освещением осложняется подорожанием электроэнергии. В условиях непрерывного повышения цен на энергоресурсы, всевозрастающих требований к качеству освещения, особенную актуальность приобретает проблема снижения расходов и рациональное использование энергии, а также повышение экологической чистоты осветительных установок.
      Осветительные установки промышленных предприятий в нашей стране потребляют более 40% электроэнергии, расходуемой на искусственное освещение.
      Условия искусственного освещения на промышленных предприятиях оказывают большое влияние на зрительную работу, физическое и моральное состояние людей, а, следовательно, на производительность труда, качество продукции и производственный травматизм. Чем точнее и напряженнее выполняемая зрительная работа, тем больше это влияние. Многочисленными исследованиями установлены зависимости функции зрения от условий искусственного освещения. Ими руководствуются при нормировании количественных и качественных характеристик промышленных осветительных установок и при выработке рекомендаций по выбору источников света, систем и способов искусственного освещения.
      Отрицательное влияние на зрение оказывают пульсации освещенности при питании разрядных ламп током промышленной частоты (50 Гц), которые вызывают утомление зрения. При освещении быстро движущихся или вращающихся предметов может появиться явление стробоскопического эффекта, повышающего опасность травматизма. В осветительных установках должны приниматься меры по снижению пульсации до уровня, установленного нормами.
      В нынешнее время с ростом осветительной нагрузки наблюдается тенденция применения энергосберегающих ламп. Для сопоставления различных источников света помимо стоимости, срока службы, потребляемой мощности нужно учитывать и другие показатели. Поэтому весьма актуальной является задача оценки электромагнитной совместимости (ЭМС) искусственных источников света по статическим и динамическим характеристикам.

      Цель работы.

      Оценить электромагнитную совместимость искусственных источников света (ламп) по статическим и динамическим характеристикам. Для выполнения поставленной нами цели необходимо решить следующие задачи:

      1. Опытным путем получить статические характеристики (зависимость светового потока лампы от напряжения сети, которое остается неизменным во время каждого опыта) различных видов ламп и обработать их методом наименьших квадратов;

      2. Опытным путем получить динамические характеристики (зависимость светового потока лампы от напряжения сети при быстрых его изменениях) различных видов ламп и обработать их методом наименьших квадратов;

      3. Сопоставить между собой все типы ламп, использованные в исследованиях, по фактору чувствительности к изменению напряжения, а также эффективности применения той или иной лампы.

      Содержание работы.

      1. Оценка ЭМС по статическим характеристикам

      Изменения напряжения на зажимах осветительных электроприемников (кратко - ламп) ухудшают условия работы при искусственном освещении и влияют на срок службы ламп.
      Влияние отклонения напряжения на освещение:
      1. Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1*U ном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза;
      2. При величине напряжения 0,9*U ном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15 %;
      3. При величине напряжения менее 0,9*U ном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8*U ном просто не загораются.
      Поэтому в общем случае для оценки ЭМС требуется разработать динамические модели процессов преобразования электрической энергии в световую, изменения срока службы ламп и воздействий на человека (утомление, психологическая реакция), приводящих к уменьшению производительности и ухудшению здоровья.
      Уровень сложности моделей определяется конкретными условиями задачи. При медленных изменениях (отклонениях) напряжения обычно пренебрегают инерционностью ламп и используют статические характеристики, при быстрых – ЭМС оценивают в рамках динамических моделей.
      Статические характеристики находятся опытным путем при неизменном напряжении во время каждого опыта. Обычно напряжение U выражают в относительных единицах от номинального, а статические характеристики аппроксимируют степенными функциями вида

      В работе представлены исследования различных типов ламп: лампы накаливания (ЛН), люминесцентные лампы (ЛЛ) и энергосберегающие (ЭСЛ). В работе была произведена статическая обработка исследований по методу наименьших квадратов, были получены аналитические характеристики.

      2. Динамические показатели ЭМС ламп
      Необходимость в динамических моделях возникает при быстрых изменениях напряжения, которые уменьшают срок службы лампы и вызывают неблагоприятные воздействия на человека вследствие изменения освещенности рабочего места.
      Одним из показателей электромагнитной совместимости (ЭМС) ламп является доза фликера напряжения, которая оценивает дополнительное утомление человека от колебаний напряжения. В стандарте ГОСТ 13109-97 во фликермодели используется стандартная лампа накаливания 60 Вт. В последнее время применение ламп накаливания не рекомендуется. В связи с этим возникает необходимость учета во фликермодели параметров ламп, которые имеются на рассматриваемом предприятии. Для этого необходимо знать параметры моделей ламп. В [4] параметры определялись путем низкочастотной модуляции напряжения с несущей частотой 50 Гц. Диапазон возможных колебаний находится в приделах от 0,5 до 35 Гц. Известно, что частотная модуляция применима, если частота колебаний намного меньше несущей частоты. Это условие выполняется для начального диапазона частот. В связи с этим возникла необходимость в определении параметров моделей по временным характеристикам.
      Переходные функции определяются по реакции объекта на скачкообразное изменение входной величины. Колебания напряжения относятся к действующим значениям напряжения. Осуществить прямоугольный скачок действующих значений невозможно. Поэтому в предлагаемом методе осуществлялись быстрое изменение мгновенных значений напряжения с помощью тиристорного ключа, который шунтировал включенное последовательно с лампой сопротивление. Записывались процессы изменения мгновенных значений напряжения и светового потока – с помощью аналого-цифровых преобразователей. По полученным массивам данных путем непрерывного квадратичного осреднения на интервале 0,01 с. В результате были получены графики изменения действующих значений напряжения и светового потока. Задаваясь различными постоянными времени по графику изменения напряжения строился график ожидаемого изменения светового потока. По методу наименьших квадратов определялась искомая постоянная времени - как минимум среднеквадратических отклонений расчетного и фактического графиков светового потока.
      Исследования были выполнены для разных видов ламп разной мощности.

      Список литературы:

      1. Козлов В.А., Билик Н.И., Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электроснабжения городов. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 254с.
      2. Шидловский А.К., Борисов Б.П., Вагин Г.Я, Куренный Э.Г., Крахмалин И.Г. Электромагнитная совместимость электроприемников промышленных предприятий. – К.: Наукова думка, 1992. – 235 с.
      3. Шидловский А.К., Куренный Э.Г. Введение в статистическую динамику систем электроснабжения. – К.: Наукова думка, 1984. – 268 с.
      4. Brauner G., Hennerbichler C. Lamp models for flicker simulation and illumination planning / 5th International Conference: Electrical power Quality and utilisation, Cracow, 1999 – P. 235 – 240.