Глава IV. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
§ 1. Основные светотехнические определения. Источники электрического света
Мощность источника света, т. е. количество света, испускаемого источником в единицу времени, называется световым потоком, для численного определения которого пользуются единицей люмен. Плотность светового потока в пространстве определяется силой света, а на поверхности — освещенностью.
Единицей силы света является свеча, а единицей освещенности — люкс. Яркость того или иного предмета зависит от силы света.
Рациональная освещенность на рабочем месте имеет большое значение. Недостаточная освещенность ухудшает производительность труда и вредно влияет на состояние зрения работающих, а также может служить причиной травматизма. В то же время освещенность, превышающая нормы, влечет к ненужным материальным затратам.
При выборе рационального освещения руководствуются соответствующими таблицами руководящих материалов по проектированию.
Способы освещения (мощности ламп, светильники, их расположение и высота подвеса) должны обеспечивать необходимую освещенность.
§ 2. Лампы накаливания
По конструктивному исполнению лампы бывают общего исполнения и специальные (автомобильные, тракторные и т. п.). Лампа состоит из трех основных частей: колбы, нити накала и цоколя. Колба может быть изготовлена из прозрачного, матированного или молочного стекла. Нить накала выполняется из вольфрама. Цоколь (резьбовой) служит для крепления лампы в патроне. Присоединяясь к контактам патрона, цоколь контактирует, соединяет нити накала с электрической сетью.
В лампе накаливания нити, нагреваясь до 2500—3000°, излучают световой поток, Колбы ламп могут быть заполнены газами: азоном, аргоном или их смесью. Применяются также колбы с выкаченным изнутри воздухом. В первом случае лампы называются газополными, во втором — вакуумными. Световая отдача газополных ламп большая, чем вакуумных, так как в них газы препятствуют распылению вольфрама с поверхности раскаленной нити.
Хорошо зарекомендовали себя биспиральные лампы, имеющие нить накаливания, выполненную в виде двойной спирали. Колбы этих ламп заполнены криптоно-ксеноновой смесью.
Помимо ламп накаливания на 220 в применяются также лампы и на более меньшие напряжения. Так, для помещений особо опасных и с повышенной опасностью промышленность выпускает лампы на 12 и 36 в. Автомобильные и тракторные лампы выпускаются на напряжение 6 и 12 б.
Численные значения напряжения, при котором может работать лампа, и ее номинальной мощности приводятся на цоколе или на колбе.
§ 3. Люминесцентные лампы
Лампа имеет вид стеклянной колбы трубчатой формы. С двух концов лампы внутри колбы расположены электроды. Внутренняя поверхность колбы покрыта слоем специального вещества, называемого люминофором. Работа лампы основана на свечении этого люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей. Это происходит в результате дугового разряда, возникающего в колбе. Воздуха в колбе нет. Вместо него вводится некоторое количество ртути и газа аргона.
Люминесцентная лампа включается в сеть с помощью выключателя. Происходит едва тлеющий разряд. Затем разогреваются находящиеся в колбе электроды, которые начинают испускать электроны. В схеме включения лампы должен быть дроссель. Дроссель создает условия для возникновения кратковременного напряжения, большего, чем напряжение в сети. Это напряжение, приложенное к электродам лампы, вызывает в ней разряд, и лампа начинает светиться.
После того как лампа начнет гореть, дроссель, последовательно включенный с лампой, вызовет снижение напряжения в цепи, т. е. на электродах лампы и стартера напряжение станет ниже, чем в сети. Кроме того, при включении лампы увеличивается ток, а дроссель не позволяет току беспредельно возрастать. Поэтому без дросселя люминесцентные лампы включать нельзя.
Люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания имеют более высокий коэффициент полезного действия, световая отдача их значительно выше. Срок службы намного больше. Так, если для лампы накаливания средний срок службы принят 1000 час., то для люминесцентной лампы он равен 5000 час.
Промышленность выпускает эти лампы на напряжение 127 и 220 в. Технические характеристики ламп приводятся в табл. 27.
Таблица 27
Технические характеристики люминесцентных ламп
§ 4. Светильники
Светильники подразделяются по конструктивному исполнению, а также в зависимости от распределения ими светового потока.
По конструктивному исполнению светильники делятся на: открытые (лампа ничем не отделена от окружающей среды); защитные — закрытые, неуплотненные (лампа отделена от внешней среды стеклянной оболочкой);
влагозащитные (корпуса, патроны, отражатели сделаны из материалов, противостоящих действию влаги, или защищены специальными покрытиями, которые обеспечивают поддержание изоляции в требуемых нормах).
пылезащищенные — пыленепроницаемые (предохраняют от попадания внутрь светильника пыли за счет уплотнения места соединения стеклянного колпака с корпусом);
взрывозащищенные (температура повышается в определенных допустимых пределах, герметичность, исключено возникновение искр);
для химически активной среды (надежное уплотнение из материалов, не поддающихся коррозии).
В зависимости от распределения светового потока осветительные устройства делятся на светильники прямого, отраженного и рассеянного света.
Для наружного освещения, помимо обычных светильников, применяются также прожекторы. Мощность прожекторов, применяемых в сельской местности, бывает 300—1000 вт.
§ 5. Системы и виды освещения
Электрическое освещение внутри зданий подразделяется в зависимости от типа помещений, условий и характера производства работ на местное, общее и комбинированное.
Местное освещение применяется для освещения определенных рабочих мест. Оно выполняется как стационарно, так и нестационарно. К достоинствам местного освещения относится высокая степень освещенности непосредственно на рабочем месте при относительно небольших мощностях электрических ламп.
Общее освещение предназначено для освещения не только рабочих мест, но и проходов.
Комбинированное освещение предусматривает одновременно использование систем местного и общего освещения.
Электрическое освещение подразделяется также на рабочее и аварийное.
Рабочее освещение предназначено для нормальной освещенности на рабочих участках, а аварийное применяется в помещениях, в которых по роду работы необходимо иметь минимальное освещение рабочих мест и проходов на случай неожиданного отключения рабочего освещения.
Аварийное освещение действует от независимого стационарного источника электроэнергии или же применяются переносные электрические фонари, работающие от аккумуляторов или сухих элементов.
Кроме того, электрическое освещение широко используется при проведении полевых работ в ночное время. Источником электроэнергии служат генераторы, устанавливаемые на сельхозмашинах. В качестве светильников применяются автотракторные фары.
§ 6. Схема внутренней электросети
Вводы в многоэтажные дома городского типа осуществляются кабелем. Кабель доходит до так называемого вводного ящика, а от него — к распределительному щиту. От щита отходят стояки. Стояки прокладываются вертикально и на каждой лестничной клетке устанавливается этажный щиток, от которого отходят провода в квартиры.
В сельской местности больше одноэтажных домов. Провода ввода внутри таких помещений соединяются со щитом, от которого отходят провода, предназначенные для освещения и привода в действие всевозможных электрифицированных машин и установок.
В начале сети должны быть установлены предохранители. На общих щитках предохранители ставятся только в фазных проводах. В квартирных щитках ввиду того, что замену предохранителей могут производить не электрики, для уменьшения пожароопасности сети, предохранители устанавливаются также и в нулевом проводе.
Для учета расхода электроэнергии в начале сети на щитке устанавливается счетчик.
Рис. 101. Шкаф вводный до 500 в.
По этому же принципу осуществляется проводка осветительных и силовых сетей производственных помещений. Для силовых сетей устанавливаются вводные шкафы. Один из них показан на рис. 101. Если после этого вводного шкафа сети разветвляются на отдельные группы потребителей, то для этих групп могут устанавливаться отдельные щитки.
§ 7. Отдельные схемы включения ламп
Электрическая лампа включается между двумя проводами — фазным и нулевым. Лампа накаливания присоединяется к сети с помощью патрона. При этом к верхнему контакту патрона подключается фазный провод, а к боковому контакту (резьбе) — нулевой провод. Выключатель необходимо устанавливать в рассечку фазного провода.
Рис. 102. Включение в сеть электрической лампы и штепсельной розетки.
Рис. 103. Включение и выключение ламп переключателем.
Если присоединение патрона произвести неправильно, т. е. к верхнему контакту подключить нулевой провод, а к боковому контакту фазный провод, то лампа будет также действовать — гореть. Однако при этом увеличивается угроза поражения человека током. Вворачивая или выворачивая лампу, можно дотронуться до резьбы лампы, которая, соприкасаясь с боковым контактом патрона, также будет под напряжением.
Помимо стационарных светильников, в схемах предусматриваются штепсельные розетки, в которые могут включаться переносные лампы, приборы и другие электроустройства. В этом случае добавляется еще один, третий провод. Правильное включение штепсельной розетки в сеть после лампы показано на рис. 102.
Для управления лампами (включение их и отключение) применяется также переключатель. На рис. 103 показано управление лампами с помощью переключателя. При этом переключатель выполняет четыре действия: включает обе лампы сразу, включает их поочередно и выключает обе лампы сразу. Особенно незаменим переключатель при включении и отключении лампы или группы ламп с двух мест (рис. 104).
Для включения люминесцентных ламп имеется несколько схем. На рис. 105 показаны две возможные схемы включения — для одной лампы и для двух спаренных ламп.
Рис. 104. Включение и выключение ламп двумя переключателями (с двух мест).
Рис. 105. Схемы включения люминесцентных ламп: а) одной лампы; б) двух ламп, спаренных между собой.
