第8章-電-氣-照-明分析

1、供電系統(tǒng)及電氣控制信息科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)院主講人：董密第八章電 氣 照 明第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概念第二節(jié)電光源和燈具第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概念1.光與可見光 紅波長(zhǎng)640780； 橙波長(zhǎng)600640； 黃波長(zhǎng)570600； 綠波長(zhǎng)490570； 青波長(zhǎng)450490； 藍(lán)波長(zhǎng)430450； 紫波長(zhǎng)380430。2.光通量3.發(fā)光強(qiáng)度合理的電氣照明，必須達(dá)到綠色照明的要求。所謂綠色照明咽(GreenLights)，是指節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，保護(hù)身心健康的照明。第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概

2、念圖8-1燈具的配光曲線4.照度第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概念5.亮度圖8-2說明亮度的示意圖第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概念6.眩光和統(tǒng)一眩光值7.光源的色溫度圖8-3說明物體光照性能的示意圖反射光通吸收光通透射光通第一節(jié)照明技術(shù)的有關(guān)概念8.光源的顯色性與一般顯色指數(shù)9.物體的光照性能(1)反射比(2)吸收比(3)透射比表8-1墻壁、頂棚和地面的反射比近似值第二節(jié)電光源和燈具一、常用電光源的類型、特性及其選擇(一)常用電光源的類型和特性圖8-4白熾燈1玻殼2燈絲(鎢絲)3支架(鉬絲)4電極(鎳絲)5玻璃芯柱6杜美絲(銅鐵鎳合金絲)7引入線(銅絲)8抽氣管9燈頭10封端膠泥11錫焊接觸端第二節(jié)電光源和燈具

3、1.熱輻射光源(1)白熾燈其結(jié)構(gòu)如圖8-4所示。(2)鹵鎢燈其結(jié)構(gòu)如圖8-5所示。圖8-5鹵鎢燈管1燈腳2鉬箔3燈絲(鎢絲)4支架5石英玻璃管(內(nèi)充少量鹵素)2.氣體放電光源(1)熒光燈其結(jié)構(gòu)如圖8-6所示。第二節(jié)電光源和燈具圖8-6熒光燈管1燈頭2燈腳3玻璃芯柱4燈絲(鎢絲，電極)5玻璃管(內(nèi)壁涂覆熒光粉，管內(nèi)充惰性氣體)6汞(少量)第二節(jié)電光源和燈具圖8-7熒光燈的接線圖輝光啟動(dòng)器鎮(zhèn)流器電容器第二節(jié)電光源和燈具圖8-8緊湊型節(jié)能熒光燈1放電管(內(nèi)壁涂覆熒光粉，管端有燈絲，管內(nèi)充少量汞)2底罩(內(nèi)裝鎮(zhèn)流器、輝光啟動(dòng)器和電容器)3燈頭(內(nèi)接有引入線)第二節(jié)電光源和燈具(2)高壓汞燈又稱“高壓水

4、銀熒光燈”。圖8-9熒光高壓汞燈(型)1第一主電極2第二主電極3金屬支架4內(nèi)層石英玻璃殼(內(nèi)充適當(dāng)汞和氬)5外層石英玻璃殼(內(nèi)壁涂熒光粉，內(nèi)外玻璃殼間充氮)6輔助電極(觸發(fā)極)7限流電阻8燈頭第二節(jié)電光源和燈具圖8-10高壓汞燈的接線1第一主電極2第二主電極3輔助電極(觸發(fā)極)4限流電阻第二節(jié)電光源和燈具(3)高壓鈉燈其結(jié)構(gòu)如圖8-11所示。(4)金屬鹵化物燈其結(jié)構(gòu)如圖8-12所示。(5)氙燈它是一種充氙氣的高功率(可高達(dá)100)氣體放電光源。第二節(jié)電光源和燈具圖8-11高壓鈉燈1主電極2半透明陶瓷放電管(內(nèi)充鈉、汞及氙或氖、氬混合氣體)3外玻璃殼(內(nèi)外殼間充氮)4消氣劑5燈頭第二節(jié)電光源和燈

5、具圖8-12金屬鹵化物燈1主電極2放電管(內(nèi)充汞和稀有氣體及金屬鹵化物)3保溫罩4石英玻璃殼5消氣劑6啟動(dòng)電極7限流電阻8燈頭第二節(jié)電光源和燈具(6)單光混光燈這是近幾年開發(fā)出來的一種高效節(jié)能型新光源，其外形與上述高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈(統(tǒng)稱“高強(qiáng)氣體放電燈”)相似。第二節(jié)電光源和燈具 系列金鹵鈉燈由一支金屬鹵化物管芯和一支中顯鈉燈管芯串聯(lián)組成，吸取了中顯鈉燈和金屬鹵化物燈光效高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，又克服了這兩種燈光色差、特別是金屬鹵化物燈在使用后期光通量衰減和變色嚴(yán)重的缺點(diǎn)，是一種光色好、光線柔和、壽命長(zhǎng)以及色溫、顯色指數(shù)等技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于中顯鈉燈和金屬鹵化物燈的新型混光光源。 系列中顯鈉汞

6、燈由一支中顯鈉燈管芯和一支汞燈管芯串聯(lián)組成，克服了汞燈、鈉燈及金屬鹵化物燈的光色不太適應(yīng)人的視覺習(xí)慣和光效偏低、顯色性差、壽命較短等缺點(diǎn)，是一種光效高、光色好、顯色指數(shù)高、壽命長(zhǎng)的部分技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈的新型混光光源。第二節(jié)電光源和燈具 系列雙管芯金屬鹵化物燈它由兩支金屬鹵化物燈管芯并聯(lián)組成。當(dāng)其中一支管芯失效時(shí)，另一支管芯自動(dòng)投入運(yùn)行，從而提高了燈的可靠性和使用壽命。這種光源特別適用于體育場(chǎng)館、高大廠房等可靠性要求較高而維修更換比較困難的場(chǎng)所。(二)常用電光源類型的選擇(1)選擇光源時(shí)，應(yīng)在滿足顯色性、啟動(dòng)時(shí)間等要求條件下，根據(jù)光源、燈具及鎮(zhèn)流器等的效率、壽命和價(jià)格在進(jìn)行綜

7、合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。第二節(jié)電光源和燈具表8-2常用電光源的主要技術(shù)特性比較(2)照明設(shè)計(jì)時(shí)可按下列條件選擇光源：第二節(jié)電光源和燈具1)高度較低的房間，如辦公室、教室、會(huì)議室及儀表、電子等生產(chǎn)車間宜采用細(xì)管徑(26)的直管型熒光燈，因?yàn)檫@種熒光燈光效高，壽命長(zhǎng)，顯色性較好，比較適宜這些場(chǎng)合。2)商店?duì)I業(yè)廳也適宜使用細(xì)管徑(26)的直管型熒光燈來取代較粗管徑(26)的直管型熒光燈；或者以緊湊型熒光燈來取代白熾燈，以節(jié)約電能。3)高大的工業(yè)廠房應(yīng)采用金屬鹵化物燈或高壓鈉燈。4)由于熒光高壓汞燈與其他高強(qiáng)氣體放電燈相比，其光效較低，壽命不長(zhǎng)，顯色指數(shù)也不太高，因此一般照明場(chǎng)所不宜采用。5)由于普

8、通照明白熾燈的光效低、壽命短，一般情況下不應(yīng)采用。(3)下列工作場(chǎng)所可采用白熾燈：第二節(jié)電光源和燈具1)要求瞬時(shí)啟動(dòng)和連續(xù)調(diào)光的場(chǎng)所及使用其他光源技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理時(shí)，宜采用白熾燈。2)由于氣體放電燈會(huì)產(chǎn)生高次諧波，從而產(chǎn)生電磁干擾，因此對(duì)防止電磁干擾要求嚴(yán)格的場(chǎng)所，宜采用白熾燈。3)由于氣體放電燈頻繁開關(guān)時(shí)會(huì)縮短使用壽命，因此燈開關(guān)頻繁的場(chǎng)所，可使用白熾燈。4)照度要求不高、點(diǎn)燃時(shí)間不長(zhǎng)的場(chǎng)所，可采用白熾燈，因?yàn)檫@種場(chǎng)所使用白熾燈，也不會(huì)造成太大的電能消耗。5)對(duì)裝飾有特殊要求的場(chǎng)所，如果使用緊湊型熒光燈不合適時(shí)，可采用白熾燈。第二節(jié)電光源和燈具(4)應(yīng)急照明燈應(yīng)選用能快速點(diǎn)燃的光源，如白熾燈、

9、鹵鎢燈或熒光燈，因?yàn)樵谡Ｕ彰鲾嚯姇r(shí)，白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈可在接入應(yīng)急電源后迅速點(diǎn)亮，而采用高強(qiáng)氣體放電燈就達(dá)不到上述要求。(5)應(yīng)根據(jù)識(shí)別顏色的要求和照明場(chǎng)所的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)墓庠?。二、常用燈具的類型及其選擇與布置(一)常用燈具的類型1.按燈具的配光特性分類(1)CIE分類法直接照明型燈具向下投射的光通量占總光通量的90100，而向上投射的光通量極少。第二節(jié)電光源和燈具半直接照明型燈具向下投射的光通量占總光通量的6090，向上投射的光通量只有1040。均勻漫射型燈具向下投射的光通量與向上投射的光通量差不多相等，各為間。半間接照明型燈具向上投射的光通占總光通量的6090，向下投射的光通量只有

10、1040。間接照明型燈具向上投射的光通量占總光通量的90100，而向下投射的光通量極少。(2)傳統(tǒng)分類法第二節(jié)電光源和燈具圖8-13燈具按配光曲線分類1正弦分布型2廣照型3漫射型4配照型5深照型第二節(jié)電光源和燈具 正弦分布型其發(fā)光強(qiáng)度是角度的正弦函數(shù)，并且在90時(shí)發(fā)光強(qiáng)度最大。 廣照型其最大發(fā)光強(qiáng)度分布在較大角度上，可在較廣的面積上形成均勻的照度。 漫射型其各個(gè)角度的發(fā)光強(qiáng)度基本一致。 配照型其發(fā)光強(qiáng)度是角度的余弦函數(shù)，并且在0時(shí)發(fā)光強(qiáng)度 深照型其光通量和最大發(fā)光強(qiáng)度值集中在030的狹小立體角內(nèi)。2.按燈具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類開啟型其光源與燈具外界的空間相通，例如一般的配照燈、廣照燈、深照燈等。第二

11、節(jié)電光源和燈具閉合型其光源被透明罩包合，但內(nèi)外空氣仍能流通，如圓球燈、雙罩型(又稱萬(wàn)能型)燈和吸頂燈等。密閉型其光源被透明罩密封，內(nèi)外空氣不能對(duì)流，如防潮燈、防水防塵燈等。增安型亦稱“防爆型”，其光源被高強(qiáng)度透明罩密封，且燈具能承受足夠的壓力，能安全地應(yīng)用在有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的場(chǎng)所。隔爆型其光源也被高強(qiáng)度透明罩密封，但不是靠其密封性來防爆，而是在其燈座的法蘭與燈罩的法蘭之間有一隔爆間隙。當(dāng)氣體在燈罩內(nèi)部爆炸時(shí)，高溫氣體經(jīng)過隔爆間隙被充分冷卻，從而不致引起外部爆炸性混合氣體爆炸，因此隔爆型燈也能安全地應(yīng)用在有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的場(chǎng)所。第二節(jié)電光源和燈具圖8-14中燈具的圖形符號(hào)，除其中圖外，均引自4728

12、.111985的附錄，現(xiàn)新國(guó)標(biāo)4728.112008已予取消，這里列出僅供參考。此外需說明，在4728.111985中，配照型燈與廣照型燈的圖形符號(hào)相同。關(guān)于其中圖的圖形符號(hào)，系按電工行業(yè)以往習(xí)慣繪制。第二節(jié)電光源和燈具圖8-14工廠常用的幾種燈具(二)常用燈具類型的選擇第二節(jié)電光源和燈具(1)在滿足眩光限制和配光要求條件下，應(yīng)選用效率高的燈具，并應(yīng)符合下列規(guī)定：熒光燈燈具的效率不應(yīng)低于表8-3的規(guī)定。表8-3熒光燈燈具的效率(據(jù)500342004)高強(qiáng)氣體放電燈燈具的效率不應(yīng)低于表8-4的規(guī)定。表8-4高強(qiáng)氣體放電燈燈具的效率(據(jù)500342004)(2)根據(jù)照明場(chǎng)所的環(huán)境條件，分別選用下列

13、燈具： 在潮濕的場(chǎng)所，應(yīng)采用相應(yīng)防護(hù)等級(jí)的防水燈具或帶防水燈頭的開敞式燈具。第二節(jié)電光源和燈具 在有腐蝕性氣體或蒸汽的場(chǎng)所，宜采用防腐蝕密閉式燈具。若采用開敞式燈具，則其各部分應(yīng)有防腐蝕或防水的措施。 在高溫場(chǎng)所，宜采用散熱性能好、耐高溫的燈具。 在有塵埃的場(chǎng)所，應(yīng)按防塵的相應(yīng)防護(hù)等級(jí)選擇適宜的燈具。 在裝有鍛錘、大型橋式吊車等振動(dòng)、擺動(dòng)較大場(chǎng)所使用的燈具，應(yīng)有防振和防脫落的措施。 在易受機(jī)械損傷、光源自行脫落可能造成人身傷害或財(cái)物損失的場(chǎng)所使用的燈具，應(yīng)有防護(hù)措施。 在有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的燈具，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)500581992爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，如表8-5所示

14、。第二節(jié)電光源和燈具表8-5燈具防爆結(jié)構(gòu)的選型(據(jù)500581992) 在有潔凈要求的場(chǎng)所，應(yīng)采用不易積塵、易于擦拭的潔凈燈具。 在需防止紫外線照射的場(chǎng)所，應(yīng)采用隔紫燈具或無紫光源。(3)直接安裝在可燃材料表面上的燈具，當(dāng)燈具發(fā)熱部件緊貼在安裝表面上時(shí)，必須采用帶有標(biāo)志的燈具，以免一般燈具的發(fā)熱導(dǎo)致可燃材料燃燒，釀成火災(zāi)。第二節(jié)電光源和燈具(4)照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按下列原則選擇鎮(zhèn)流器： 自鎮(zhèn)流熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器。 直管型熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。 高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器；在電壓偏差較大的場(chǎng)所，宜配用恒功率鎮(zhèn)流器；功率較小者可配用電子鎮(zhèn)流器。 采用的鎮(zhèn)流器應(yīng)

15、符合該產(chǎn)品的國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)。(5)高強(qiáng)氣體放電燈的觸發(fā)器與光源的安裝距離應(yīng)符合產(chǎn)品的要求。(三)室內(nèi)燈具的懸掛高度第二節(jié)電光源和燈具表8-6室內(nèi)一般照明燈具的最低懸掛高度(據(jù)61996)第二節(jié)電光源和燈具圖8-15燈具的遮光角(四)室內(nèi)燈具的布置第二節(jié)電光源和燈具(1)均勻布置燈具在整個(gè)房間內(nèi)均勻分布，其布置方案與設(shè)備位置無關(guān)，如圖8-16所示。(2)選擇布置燈具的布置方案與生產(chǎn)設(shè)備的位置有關(guān)。圖8-16一般照明燈具的布置第二節(jié)電光源和燈具圖8-17燈具的均勻布置第二節(jié)電光源和燈具燈具型號(hào)的含義：例8-1某車間的平面面積為36182，桁架跨度為18，桁架之間相距6，桁架離地高度為5.5，工作面離

16、地0.75。擬采用12型工廠配電燈(內(nèi)裝220、125熒光高壓汞燈即125)作車間的一般照明。試初步確定燈具的布置方案。解根據(jù)車間的結(jié)構(gòu)，照明燈具宜懸掛在桁架上。如燈具下吊0.5，則燈具離地高度為5.50.55。這一高度符合表8-6規(guī)定的最低懸掛高度要求。第二節(jié)電光源和燈具圖8-18例8-1的燈具布置方案第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算一、照明質(zhì)量與照度標(biāo)準(zhǔn)照明質(zhì)量包括眩光限制、光源顏色、照度均勻度及工作房間表面的反射比等問題，但最基本的是工作面上的照度是否達(dá)到規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)。(一)眩光限制表8-7直接型燈具的遮光角(據(jù)500342004)1)從燈具和作業(yè)面的布置方面考慮，盡量避免將燈具安裝在干擾區(qū)內(nèi)

17、，例如將燈具安裝在工作位置的正前上方40以外區(qū)域。2)從燈具亮度方面考慮，采用發(fā)光表面面積大、亮度低、有一定上射光通量的燈具。3)從房間表面裝飾方面考慮，采用低光澤度的表面裝飾材料。第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算4)從周圍亮度考慮，燈具應(yīng)適當(dāng)照亮頂棚和墻壁，以降低光源與周圍的亮度對(duì)比，但應(yīng)避免頂棚和墻壁上出現(xiàn)光斑。(二)光源顏色表8-8光源色表的分組及適用場(chǎng)所舉例(據(jù)500342004)(三)照明均勻度表8-9作業(yè)面鄰近周圍的照度(據(jù)500342004)(四)反射比第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算表8-10工作房間表面的反射比(據(jù)500342004)(五)照度標(biāo)準(zhǔn)1)視覺要求高的精細(xì)作業(yè)場(chǎng)所，眼睛至識(shí)別對(duì)象

18、的距離大于0.5時(shí)；2)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間緊張的視覺作業(yè)，對(duì)視覺器官有不良影響時(shí)；3)識(shí)別移動(dòng)對(duì)象，要求識(shí)別時(shí)間短促而辨認(rèn)困難時(shí)；4)視覺作業(yè)對(duì)操作安全有重要影響時(shí)；5)識(shí)別對(duì)象亮度對(duì)比小于0.3時(shí)；6)作業(yè)精度要求較高、且產(chǎn)生差錯(cuò)會(huì)造成很大損失時(shí)；第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算7)視覺能力低于正常能力時(shí)；8)建筑等級(jí)和功能要求高時(shí)。1)進(jìn)行很短時(shí)間的作業(yè)時(shí)；2)作業(yè)精度或速度無關(guān)緊要時(shí)；3)建筑等級(jí)和功能要求較低時(shí)。二、照度的計(jì)算在燈具的型式、懸掛高度及布置方案初步確定之后，就應(yīng)該根據(jù)初步擬定的照明方案計(jì)算工作面上的照度，檢驗(yàn)是否符合照度標(biāo)準(zhǔn)的要求；也可以在初步確定燈具型式和懸掛高度之后，根據(jù)工作面上的照

19、度標(biāo)準(zhǔn)要求來確定燈具數(shù)目，然后確定布置方案。(一)利用系數(shù)法第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算1.利用系數(shù)的概念1)與燈具的型式、光效和配光曲線有關(guān)。2)與燈具的懸掛高度有關(guān)。3)與房間的面積和形狀有關(guān)。4)與墻壁、頂棚和地面的顏色和潔污情況有關(guān)。2.利用系數(shù)值的確定圖8-19計(jì)算室空間比()的說明圖第三節(jié)照明質(zhì)量及照度計(jì)算3.按利用系數(shù)法計(jì)算工作面上的平均照度表8-11燈具的減光系數(shù)(維護(hù)系數(shù))(據(jù)500342004)例8-2試計(jì)算例8-1所初步確定的燈具布置方案(參看圖8-18)工作面上的平均照度。解該車間的室空間比為：(二)概算曲線法1.概算曲線簡(jiǎn)介2.按概算曲線法進(jìn)行燈數(shù)或照度計(jì)算第三節(jié)照明質(zhì)量

20、及照度計(jì)算例8-3試按燈具概算曲線法驗(yàn)算例8-1和例8-2所計(jì)算的工作面上的平均解根據(jù)70、50、20及4.25和36186482去查附表29-4的概算曲線，得30。因此由式(8-12)可得：第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖一、照明供配電系統(tǒng)及應(yīng)急照明供電方式照明供配電系統(tǒng)一般由接戶線、進(jìn)戶線、總配電箱、干線、分配電箱、支線和用電設(shè)備（燈具、插座等）所組成，如圖8 20所示。圖8-20照明供配電系統(tǒng)的組成第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖1)獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，如圖1-7所示采用柴油發(fā)電機(jī)組做備用2)蓄電池；3)供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的供電線路；4)應(yīng)急照明燈自帶直流逆變器；5)當(dāng)

21、裝有兩臺(tái)及以上變壓器時(shí)，應(yīng)急照明應(yīng)與正常照明的供電干線分別接自不同的變壓器，如圖8-22所示；圖8-21混合式照明供配電系統(tǒng)第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖圖8-22應(yīng)急照明由兩臺(tái)變壓器交叉供電的照明供配電系統(tǒng)第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖6)僅裝有一臺(tái)變壓器時(shí)，應(yīng)急照明應(yīng)與正常照明的供電干線自變電所的低壓屏上或母線上分開，如圖8-23所示。二、照明線路導(dǎo)線及控制保護(hù)設(shè)備的選擇(一)照明線路導(dǎo)線的選擇圖8-23應(yīng)急照明由一臺(tái)變壓器供電的照明供配電系統(tǒng)第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖圖8-24采用備用電源自動(dòng)投入()的應(yīng)急照明控制回路第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖圖8-25照明燈具的基本控制回路接線電燈控制開關(guān)第四節(jié)照明供配電系統(tǒng)及電氣安裝圖16)，從發(fā)熱條件考慮，可接用白熾燈100達(dá)30個(gè)，因此一般室內(nèi)照明線路無需進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。(二)照明線路控制設(shè)備的選擇1)所控?zé)袅信c側(cè)窗平行；2)生產(chǎn)場(chǎng)所按車間、工段或工序分組；3)電化教室、會(huì)議廳、多功能廳、報(bào)告廳等場(chǎng)所，按靠近或遠(yuǎn)