Энергосберегающие ЭПРА в системах освещения

Энергосберегающие ЭПРА в системах освещения

Газоразрядные источники  света низкого давления (люминесцентные лампы), благодаря повышенной энергоэффективности и своему свойству создавать рассеянный свет, являются наиболее подходящими для освещения  помещений. Они нашли массовое использование для внутреннего освещения в промышленных, общественных и коммерческих зданиях. Однако качество освещения и продолжительность срока службы газоразрядного источника   (люминесцентной лампы) зависят от устройства, обеспечивающего ее зажигание и поддержание рабочего режима.

Традиционно электропитание  этих ламп производится током сетевой частоты 50 Гц от электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ПРА), в которых высокое напряжение для зажигания получают от реактора после размыкания биметаллического ключа, обеспечивающего протекание через себя тока накала электродов при замкнутом состоянии контактов.

  

 Электромагнитный балласт  (ЭмПРА) представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Параллельно лампе подключается стартер, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Дроссель формирует за счет самоиндукции запускающий импульс, а также ограничивает ток через лампу.   

 Преимуществом электромагнитного  балласта является простота конструкции.  Недостатков же такой схемы  достаточно много:

• вредное и неприятное мерцание 100 Гц, а в приэлектродных областях - 50 Гц (лампа питается переменным напряжением низкой частоты, и в паузах, при переходе сетевого напряжения через ноль газ успевает деионизироваться, что можно описать как характерное мерцание). Мерцание может повредить зрению, а иногда бывает опасным (из-за стробоскопического эффекта - вращающиеся синхронно с частотой сети предметы могут казаться неподвижными). Поэтому люминесцентные лампы с электромагнитным балластом не применяют для освещения подвижных частей станков и механизмов;
• долгий запуск (1-3 с в зависимости от степени износа лампы);
• небольшой срок службы ламп;
• малый cos φ, что приводит к необходимости использования компенсирующих устройств;
• высокий коэффициент гармонических искажений, особенно по 3-ей гармонике, что крайне негативно сказывается на нагреве нейтрали питающего трансформатора;
• наличие громоздкого (а в ряде случаев и весьма шумного) дросселя и ненадежного стартера, а вышедший из строя стартер вызывает фальстарт (визуально - несколько вспышек перед стабильным зажиганием). В свою очередь, фальстарт резко снижает срок службы люминесцентной лампы;
• повышенный уровень шума и тепловыделения, возникающие при работе дросселя;
• низкий коэффициент мощности (высокие потери);
• большие габариты и масса.

 

  Электромагнитные пускорегулирующие  аппараты из-за указанных недостатков не позволяют в полной мере раскрыть все возможности освещения с использованием люминесцентных ламп. Устранить эти недостатки и получить дополнительные возможности энергосбережения позволяют электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА), второе название которых - электронные балласты.  

 Электронный  балласт (ЭПРА) подает на электроды  лампы не сетевое напряжение, а высокочастотные (20-100 кГц) колебания,  в результате чего заметное  для глаз мигание ламп исключено.  Может использоваться один из  двух вариантов запуска ламп:

• Холодный запуск - при этом лампа зажигается сразу после включения. Такую схему лучше использовать в случае, если лампа включается и выключается редко, так как режим холодного пуска более вреден для электродов лампы.
• Горячий запуск - с предварительным прогревом электродов. Лампа зажигается не сразу, а спустя 0,5-1 с, зато срок службы увеличивается, особенно при частых включениях и выключениях.

 

  Современные электронные балласты  обеспечивают:

• приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в высокочастотном диапазоне;
• слабое электромагнитное поле;
• надежное и быстрое (без мерцаний) зажигание ламп;
• стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения;
• возможность регулировки светового потока;
• отключение по истечении срока службы лампы;
• высокое качество потребляемой электроэнергии - близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании активного корректора мощности).
• меньшее количество перегоревших ламп (до 30%) за счет увеличения их срока службы.

 

  Электронные балласты являются  достаточно дорогими устройствами, однако начальные затраты компенсируются  их высокой экономичностью, которая  характеризуется:

• уменьшенным на 20 % энергопотреблением (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД ЭПРА по сравнению с электромагнитным ПРА;
• увеличенным на 50% сроком службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;
• снижением эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров.

 

  Электронные балласты производятся  в массовом количестве и имеют  высокий спрос на Западе, где  интенсивно внедряются энергосберегающие  технологии. В настоящее время  электронные балласты находят  растущее применение в изделиях  ведущих электротехнических и  светотехнических фирм. 

 На данный  момент  в США 55% всех балластов - электронные , в Японии таковых 42%, в Германии 40 %, а в Европе и Китае по 25%, Россия и СНГ отстают от Восточных и Западных соседей. 

 Отдельно следует  отметить использование ЭПРА  при работе ламп ультрафиолетового  обеззараживания, которые используются  в установках ультрафиолетовой  очистки питьевой воды, сточных  вод и воздуха. Использование  компактных ЭПРА  в области обеззараживания, работающих на частоте 40-50 кГц, позволило повысить КПД систем, увеличить срок службы УФ-ламп и варьировать электрическую мощность ламп в процессе их работы. Кроме того, применение программируемого пуска лампы позволило достичь больших значений числа включений, что является важнейшей характеристикой комплекта балласт-лампа. 

 В России также  как и на Западе растет интерес  к электронным балластам, как  у потребителей, так и у производителей  светотехнической продукции. Работы  по освоению производства элементной  базы и электронных балластов  для трубчатых ламп ведутся  рядом российских фирм. Однако  пока у нас в стране распространены  электронные балласты, главным образом,  китайских производителей, предлагающих более низкую цену в совокупности с низким качеством. 

 В некоторых  случаях рекомендуется избежать  ненужной экономии, поскольку от  исправности ЭПРА зависит также  и исправность ламп. К тому  же, по подсчетам экспертов, качественный  электронный балласт за счет  экономии электроэнергии и длительной  работы ламп окупится в течение  срока эксплуатации. 

 Вообще, необходимо  отдельно отметить, лампа и балласт  - это комплект, каждая часть которого  практически бессмысленна друг  без друга. Именно поэтому лампа  или балласт «подобранные по  мощности» зачастую просто не  работают или имеют крайне  низкие эксплуатационные характеристики.  

 В связи с  вышесказанным, растущий рынок  электротехники и светотехники  привлекает к проблемам разработки  электронных балластов значительное  количество специалистов, имеющих  опыт в проектировании преобразовательных  устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание 

 

 

  

 

 

 

Введение                                                                                                                  3

1. Рациональное освещение  квартиры                                                              5

2. Освещение на промышленных  предприятиях                                          11

3. Уличное освещение                                                                                         12

3.1 Выгода перехода  от ламп ДРЛ к «натриевым»                             12

3.2    Совершенствование автоматизированного управления с целью экономии энергии                                                                                    14

3.3  Эволюция освещения: энергосберегающие светильники на полупроводниковых источниках света                                                           19

4.  Космическое зеркало                                                                                     26

Заключение                                                                                                  28

Литература                                                                                                            30 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Уходя, гасите свет.

Автор неизвестен. 

 

 

 

Введение

Приблизительно за один век  человечество прошло путь от лучинки  до космического зеркала. На сей момент уже осветили всё что нужно  и не очень, хотя можно было-бы ещё.

Необходимо отметить, что  лампы накаливания, которые сыграли  огромную роль в развитии человечества и которым в 2006 году исполнилось 125 лет со дня их изобретения, сегодня  являются недопустимо устаревшим источником света. Их можно сравнить с такой  устаревшей техникой, как паровозная или конная тяга, и со многим другим, от чего человечество уже отказалось.

Освещение в жилых домах, общественных зданиях, промышленности потребляет электроэнергию в значительном объеме. Раскрытие больших потенциалов  сбережения энергии возможно путем  применения инновационных концепций  освещения и использования современных  энергоэффективных светильников. Для планомерного внедрения систем энергоэффективного освещения следует решить существующие проблемы в данной области.

Современные проблемы энергоэффективного освещения многогранны и имеют широкий спектр. Их решением сейчас занимается большое количество фирм и организаций, работающих в области светотехники. И это действительно актуально, поскольку дефицит энергии становится проблемой все большего числа российских городов. В условиях энергетического и мирового экономического кризиса актуально звучат слова известного писателя-фантаста Артура Кларка: "В качестве единой мировой валюты будет киловатт-час". Россия к этому приближается весьма быстрыми темпами.

В стране в 2006 году потребность  в электроэнергии увеличилась в 2,5 раза. Планы по введению новых  генерирующих мощностей были пересмотрены, и вместо 23 МВт за пятилетку было решено ввести 41 МВт новых энергетических мощностей.       

В России зимой короткий световой день, вплоть до полярной ночи в северных городах. Пик потребления электрической мощности на освещение по времени совпадает с максимальным потреблением на цели отопления. 

Энергетическая стратегия  Российской Федерации на период до 2020 года предусматривает, что 80% прироста промышленного производства должно быть обеспечено за счет энергосбережения и структурной перестройки экономики  страны в направлении повышения  энергоэффективности.

В данном реферате коротко  рассмотрены перспективные возможности  сбережения энергии на нужды освещения.  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

1. Рациональное  освещение квартиры 

 

 

  Самыми крупными потребителями  электроэнергии в коммунально-бытовом  хозяйстве являются жилые дома. В  них ежегодно расходуется в среднем 400 кВт*ч на человека, из которых примерно 280 кВт*ч потребляется внутри квартиры на освещение и бытовые приборы  различного назначения и 120 кВт*ч –  в установках инженерного оборудования и освещения общедомовых помещений. Внутриквартирное потребление электроэнергии составляет примерно 900 кВт*ч в год в расчёте на «усреднённую» городскую квартиру.    

Итак, потребность в энергии  постоянно увеличивается. Электростанции работают с полной нагрузкой, особенно напряжённо – в осенне-зимний период года в часы наибольшего потребления  электроэнергии: с 8.00 до 10.00 и с 17.00 до 21.00. И в это напряжённое время  где-то столь необходимые для  производства киловатт-часы тратятся напрасно. В пустующих помещениях горят электрические лампы, светятся экраны телевизоров. Установлено, что 15-20% потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости  потребителей.    

Простота и доступность  электроэнергии породили у многих людей  представление о неисчерпаемости  наших энергетических ресурсов, притупили  чувство необходимости её экономии.