nestormedia.com nestorexpo.com nestormarket.com nestorclub.com
на главнуюновостио проекте, реклама

УЗУ по-магнитогорски


УЗУ по-магнитогорски Массовое внедрение и применение газоразрядных ламп привело к значительной экономии электроэнергии и уменьшению затрат на обслуживание за счет более долгого срока службы ламп.

За почти полувековой период внедрения газоразрядных ламп они стали стандартом для всех отраслей и не нашли широкого применения только при освещении жилья в силу таких отрицательных факторов, как повышенный шум пускорегулирующей аппаратуры, неприятное мерцание света и невозможность быстрого повторного включения лампы до момента ее полного остывания.

С момента начала серийного производства газоразрядных ламп (то есть в течение уже 40 лет) на рынке не появлялось никаких надежно работающих устройств, хотя бы в какой-то мере способных качественно улучшить технико- экономические показатели осветительных приборов. В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и удорожания осветительной арматуры, ламп и комплектующих все более насущной становится потребность во внедрении технологий, позволяющих сократить данные виды непроизводственных затрат.

В условиях же удорожания рабочей силы возникает потребность в снижении затрат на замену вышедших из строя ламп, особенно если они установлены в труднодоступных местах. Уменьшить перечисленные виды расходов позволяют универсальные запускающие устройства (УЗУ), разработанные специалистами научно-исследовательского института БПС (Магнитогорск).

Речь идет об эффективных энергосберегающих технологиях, позволяющих значительно продлить сроки эксплуатации ртутных ламп высокого давления (РВД) и ламп накаливания, а также качественно улучшить эргономические показатели освещения.

По статистическим оценкам в коммунальном секторе для уличного освещения используется до 98% газоразрядных ламп высокого давления в пересчете на потребляемую мощность. При освещении промышленных объектов доля данных ламп составляет 85%. В наиболее перспективной и энергозатратной части сельского хозяйства — тепличном хозяйстве — доля таких ламп составляет 92%.

Поэтому снижение энергопотребления данных ламп и продление срока их службы приносит значительный экономический эффект. Исследования, проведенные "НИИ "БПС", показали, что на освещение улиц в городах и сельской местности используется в среднем 0,09 ламп на человека (в основном мощностью 250-400 Вт), а на освещение жилищно-коммунального сектора и промышленных объектов в промышленных городах — 1,3 лампы на человека мощностью 250-1000 Вт.

Следовательно, только на уличное освещение в крупном промышленном центре с населением 1 млн человек требуется 90 тыс. ламп. При использовании УЗУ в данном случае можно каждый день экономить 70 МВт/ч электроэнергии. С учетом же того, что при освещении промышленных предприятий лампы обычно работают еще дольше, чем при освещении улиц, в промышленности можно ожидать гораздо большей экономии электроэнергии. Нестабильность электрических сетей промышленных предприятий приводит к выходу из строя большого количества ламп, поэтому экономия средств на замену перегоревших ламп получается на них также больше, чем в жилищно- коммунальном секторе.

В пользу применения УЗУ говорит и тот факт, что монтаж прибора в любой тип светильника может осуществляться электриком минимальной квалификации, а также то, что данную процедуру можно выполнять вместо замены перегоревших ламп — постепенно и без привлечения дополнительных средств на оплату электромонтажных работ, выполняемых сторонней организацией. Монтаж УЗУ в светильники, установленные внутри помещений, можно осуществлять в любое время года, в уличные же светильники эти устройства легче монтировать при положительной температуре воздуха.

Поэтому наиболее благоприятным временем покупки УЗУ для установки в уличные светильники являются месяцы с марта по октябрь. Для промышленных объектов, где эксплуатируется подавляющее число газоразрядных ламп, данный фактор не имеет значения. Отсутствие в настоящее время каких-либо прототипов осветительных ламп, более экономичных, нежели ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, позволяет предположить, что в ближайшее десятилетие альтернативы данным лампам не появится, поэтому лампы с УЗУ — это лучший выбор осветительных устройств ближайшего десятилетия.

НИИ "БПС" полностью освоило серийное производство УЗУ на основе разработанных и запатентованных технологий. Применяемые технологии защищены патентами Российской Федерации, имеют сертификаты и дипломы выставок.

В серийно выпускаемых УЗУ используются лучшие комплектующие зарубежного и российского производства, отобранные путем длительного тестирования, что наряду со 100-процентным выходным контролем позволяет обеспечивать отличное качество продукции и длительный срок службы приборов. Применяемые технологии позволяют обеспечивать работу УЗУ в значительном диапазоне окружающей температуры. Герметичность корпуса приборов и применение экологически безопасных деталей и компонентов позволяют использовать УЗУ не только для наружного применения, но и для установки в жилых помещениях, в том числе при любой влажности окружающего воздуха.

Утилизация вышедших из строя УЗУ не требует дополнительных затрат благодаря экологичности применяемых компонентов. В данное время ведется разработка нового поколения УЗУ и продолжаются работы по уменьшению весогабаритных показателей серийно выпускаемых приборов.

В ходе многочисленных испытаний выпускаемых НИИ "БПС" УЗУ и разнообразных установок для высокочастотного запуска газоразрядных ламп высокого давления, выпускаемых российскими и зарубежными предприятиями, специалистам НИИ "БПС" удалось накопить статистические данные, свидетельствующие о преимуществе УЗУ перед выпускаемыми высокочастотными схемами включения газоразрядных ламп высокого давления.

Ресурс работы УЗУ без всякого преувеличения в 10 раз выше, чем у высокочастотных схем запуска. Это обусловлено сравнительно ограниченным сроком службы используемых полупроводниковых элементов высокочастотных схем запуска, причем полупроводниковые силовые ключи как правило в данных схемах работают в тяжелых нагрузочных режимах (до 85% от заявленной производителем максимальной паспортной мощности полупроводников), что никак не продляет срока службы элементов устройства по сравнению с заявленными заводскими параметрами.

Общее теплоизлучение УЗУ при работе на 20-30% ниже, чем у высокочастотных схем запуска. УЗУ излучает в питающую электросеть значительно меньше высокочастотных гармоник. При проведении замеров пускового ударного тока, возникающего на лампе при подаче напряжения с выхода высокочастотных установок различных производителей, было обнаружено наличие пикового броска тока (примерно 5-7 Inom в течение 1-3 сек.) на электродах лампы в момент зажигания, что сильно разрушало электроды.

Замеры в момент запуска лампы изменения напряжений и токов на входе высокочастотных установок не показывали существенных изменений, что обусловлено наличием в схемах сглаживающих конденсаторов большой емкости, способных запасать энергию. Данные конденсаторы выдают большой разрядный ток при зажигании лампы. Поэтому лампы с УЗУ служат дольше, так как одним из основных факторов, существенно влияющих на срок службы лампы, является пусковой режим.

Также было замечено, что некоторые высокочастотные схемы запуска российской сборки имеют во время работы низкочастотные токовые паузы, которые можно уловить даже без приборов. Данные низкочастотные токовые паузы приводят к уменьшению срока службы ламп по сравнению с заявленными параметрами и отрицательно влияют на зрение и центральную нервную систему человека. Многие поставщики высокочастотных схем запуска настраивают свои устройства на обеспечение более высокого светового потока от лампы, чем при стандартной схеме включения. Следует отметить, что при стандартной схеме включения, особенно на светильниках, произведенных в последние 10-15 лет, наблюдается превышение светового потока от лампы по сравнению с параметрами ГОСТ.

Это происходит из-за несоответствия параметров изготавливаемых дросселей требованиям стандартов. При этом лампы работают в недопустимо жестком температурном режиме, что уменьшает срок их службы. Попытки обеспечения высокочастотными схемами запуска еще большего светового потока часто приводят к перегреву кварцевой горелки лампы со всеми вытекающими последствиями.

При разработке схемы УЗУ прежде всего учитывались требования СНиП и ГОСТ, поэтому световой поток при работе ламп с УЗУ не превышает нормативных параметров, кварцевая горелка лампы работает в предусмотренном тепловом режиме, срок службы ламп соответственно увеличивается.

Для обеспечения большего светового потока специалисты НИИ "БПС" рекомендуют заменить тип ламп или установить лампы более высокой мощности, а не эксплуатировать их в аварийном режиме, а также по возможности использовать лампы известных зарубежных производителей.

Как показали опыты, применение импортных газоразрядных ламп высокого давления совместно с УЗУ позволяет увеличить световой поток на 30-40% по сравнению с российскими лампами, при этом более качественно изготовленная импортная новая лампа работает с УЗУ практически вечно. Замечено, что относительная дешевизна высокочастотных схем запуска российской сборки по сравнению с качественными импортными обусловлена еще и конструктивными особенностями.

При проведении испытаний российских схем высокочастотного запуска не раз отмечалось, что используемые схемы электронного балласта имеют значительный температурный дрейф. Применение таких схем без соответствующей термокомпенсации (которая удорожает стоимость) приводит при крайних температурах и напряжениях к разбалансированию схемы. При этом электрические параметры подобных устройств начинают значительно отклоняться от заявленных производителями.

Газоразрядная лампа представляет собой устройство, в котором протекающий через него электрический ток преобразуется сначала в свечение газовой плазмы в ультрафиолетовом диапазоне, которое затем преобразуется за счет свойств люминофора в видимый свет. Поэтому на эффективную продолжительную работу такой лампы оказывает влияние множество различных факторов.

Исследования и наблюдения, проведенные в различных исследовательских лабораториях, в том числе и в НИИ "БПС", показывают, что сроки службы ламп определяются условиями эксплуатации, качеством изготовления и сборки как всей лампы, так и отдельных ее элементов, режимом энергопитания лампы. Получение более высокой интенсивности свечения напрямую зависит от максимально возможного нагрева горелки лампы, разрушение которой резко возрастает при повышении температуры выше определенного предела. В ртутных лампах допускаются большие плотности токов, поэтому электроды ламповой горелки эксплуатируются в тяжелых температурных режимах и могут нагреваться до 1500°-1700°С, а при некоторых условиях — до 2000°С.

Величина токов, проходящих через электроды в режиме дугового разряда, может в несколько раз превышать рабочие (паспортные) токи. Большие плотности токов вызывают усиленное распыление рабочих и поджигающих электродов. Испаряясь с электродов, частицы вольфрама и эмиттера оседают на стенках кварцевой трубки лампы, прозрачность кварцевого стекла уменьшается, и, соответственно, уменьшается выход ультрафиолетового излучения, генерируемого плазменным разрядом.

Данный процесс называется зазеркаливанием кварцевой трубки и существенно снижает светоотдачу, поэтому дальнейшая эксплуатация лампы, которая практически не освещает, становится неэффективной. В то же время уменьшение коэффициента пропускания кварцевого стекла, в свою очередь, нарушает тепловой баланс, так как задерживаемая часть световой энергии превращается в тепловую, перегревающийся кварц начинает кристаллизоваться и чернеть. Процесс кристаллизации кварца дополнительно уменьшает коэффициент пропускания, влияя на дальнейший спад светового потока и делая работу лампы неэффективной. Повышенная температура внутри горелки, резкие перепады температуры при включении лампы, а также нарушения технологии при изготовлении выводов электродов из горелки приводят к растрескиванию кварца.

Микротрещины появляются обычно вблизи электродов и выводов, то есть в местах нахождения наиболее высокотемпературных точек дугового разряда. Через образовавшиеся микротрещины рабочая смесь газов, закачанная под высоким давлением, переходит из горелки в наружную колбу лампы, быстро ухудшая электрические и световые характеристики лампы. При этом уменьшается интенсивность свечения дугового разряда горелки, что ведет к уменьшению светового потока от лампы. Кроме того, для запуска лампы требуется все более высокое напряжение, которое для ламп ДРЛ не должно превышать 190-200 В.

В силу всех вышеперечисленных факторов электрические параметры лампы выходят за пределы возможностей пускорегулирующей аппаратуры, и лампа перестает зажигаться. Особенно ощутимо данные неблагоприятные факторы сказываются при минусовых температурах, и лампу, которая летом еще могла бы светить, в наиболее неудобный для проведения ремонтных работ период — зимой — необходимо менять на новую.

Утилизация же замененных неисправных ламп требует денежных затрат. Одна из основных причин, влияющих на спад светового потока лампы и уменьшения срока ее службы — это момент включения или кратковременного обесточивания, потому что при подаче напряжения возникает моментальный рост пускового тока, разрушающий элементы конструкции лампы. С каждым включением лампы наблюдается ее ускоренное старение, объясняемое усиленным распылением электродов большими пусковыми токами, возникающими при установлении дугового разряда, что связано с переходными процессами, происходящими в горелке лампы.

Следствием скачков напряжения в электросетях является выход из строя многих электроприборов. Особенно чувствительны к перепадам напряжения газоразрядные лампы высокого давления. Так, при увеличении напряжения сети на 10% сила тока дугового разряда увеличивается на 15-20%, соответственно возрастает температура нагрева горелки. Данная ситуация значительно ухудшается при применении закрытых (взрывонепроницаемых) светильников с ухудшенными условиями вентиляции.

Потери светового потока из-за перегрева ламп в таких светильниках на 10-20% больше, чем в открытых светильниках. Как видно из теории и практических испытаний, температурные перепады и механические повреждения, возникающие в материале колбы — кварцевом стекле, быстро разрушают горелку.

Поэтому для обеспечения возможно большего срока службы лампы следует стремиться к максимально возможному снижению ее рабочей температуры. Физические условия, удовлетворяющие этому положению, противоречат условиям, при которых обеспечивается максимально возможная световая отдача. Поэтому разработчикам ламп и пускорегулирующей аппаратуры приходится искать какой-то компромисс.

На фото: серийно выпускаемые УЗУ для ламп ДРЛ (исполнение ОМ для ДРЛ-250, исполнение ОС для ДРЛ-400, ДРЛ-700, ДРЛ-1000). Разработка 2001 года. Использованы российские и импортные серийно выпускаемые комплектующие.

По материалам НИИ «БПС» подготовил Сергей ЗОЛОТОВ


Поделиться
Еще из раздела лампы
Натриевые лампы компании Natrium Новые источники света компании GE Обновленная линия высокопродуктивных флуоресцентных ламп Т5 Первые в мире органические электролюминесцентные панели
© 2016 Новости электрики