Одним из необходимых условий комфортного существования современного человеческого общества является использование искусственных источников света. Осветительные установки создают необходимые условия освещения на рабочих местах на производстве, транспорте, сельском хозяйстве и в жилых домах. Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники – важнейший резерв повышения производительности труда и качества продукции, снижения травматизма и сохранения здоровья людей [1].

В России в настоящее время в промышленности, сельском хозяйстве, в общественных и жилых зданиях и на улицах городов установлено более 1,0 млрд световых точек. На освещение ежегодно расходуется свыше 110 млрд кВт·ч электроэнергии (ээ), т.е. примерно 14 % от всей вырабатываемой в стране [1, 11, 16].

Основными качественными характеристиками, которые должны выполняться на рабочих местах, являются: освещенность, пульсации светового потока и фликер (доза колебательности). Допустимые значения этих характеристик зависят от разрядов зрительный работы и приводятся в стандартах [4, 17].

Результаты исследований влияния качества питающего напряжения на лампы накаливания, приведенные в [7, 20], показывают, что наибольшее влияние на качественные характеристики источников света (ИС) оказывают отклонения и колебания напряжения. Как показано в работах [7, 20], при отклонении напряжения в пределах ±1 % от номинального световой поток изменяется на ±3,5 %, и световая отдача на ±1,8 %. Снижение освещенности рабочих мест в 1,5–2 раза приводят к уменьшению производительности труда на 1–2 %. Колебания напряжения приводят к фликеру, который оказывает большое влияние на утомляемость зрения [8, 9].

В соответствии с Федеральным законом № 261-ФЗ [10] в России поставлена задача о замене ламп накаливания на энергоэкономичные газоразрядные (ГРЛ) и светодиодные (СДЛ) источники света. Такая замена позволит на 70–80 % снизить электропотребление системами освещения, увеличить производительность труда и снизить выбросы углекислого газа в атмосферу [11].

В настоящее время на российский рынок поступает большое количество ГРЛ и СДЛ различных производителей, данных о влиянии на них отклонений напряжения нет [2, 10, 19, 21]. Нет данных о допустимых отклонениях напряжения на зажимах ГРЛ и СДЛ и в новом стандарте на качество электроэнергии ГОСТ Р 54149-2010 [5]. В данной статье авторы приводят результаты исследования влияния отклонений напряжения на основные качественные характеристики различных типов ГРЛ и СДЛ и дают рекомендации по допустимым отклонениям напряжения.

Материалы и методы исследования

При исследовании отклонения напряжения изменялись в пределах ±15 % от номинального напряжения. Исследования проводились по методикам, приведенным в [16-21]. Для измерения освещенности следует использовать люксметры с измерительными преобразователями излучения, имеющими спектральную погрешность не более 10 % [3, 6, 12–15].

Исследование проводили с помощью следующих приборов:

– анализатора качества электрической энергии Fluke 434, использовался для анализа параметров электроэнергии в электрической сети;

– клещей Fluke 345 для анализа мощности, регистрации качества электроэнергии, тока и питающего напряжения;

– Testo 435 – многофункциональный измерительный прибор для оценки качества освещенности от источников света;

– Люксметр-пульсметр Аргус-07 для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения, и коэффициента пульсаций излучения искусственного освещения;

– лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) – для понижения или повышения напряжения.

Технические характеристики Testo 435:

Рабочая температура –20…+50 °C;

Диапазон измерений 0…100000 Лк;

Разрешение 1 Лк/0,1 Гц;

Погрешность измерений: 5 %.

Технические характеристики Аргус-07:

Диапазон измерения освещенности: 10 – 200000 Лк;

Коэффициент пульсации: 1–100 %;

Погрешность измерения: 8 %;

Спектральный диапазон: 0,38–0,8 мкм.

Схема измерительной установки показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема измерения освещенности

В табл. 1 приведены паспортные данные исследуемых источников света.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты замеров величин освещенности для различных типов ламп при изменении питающего напряжения приведены в табл. 2 и на рис. 2, коэффициента пульсаций – табл. 3 и на рис. 3. При обработке результатов измерений считали, что нормируемая освещенность на рабочем месте создается источниками света при номинальном напряжении 220 В.

Выводы

1. Анализ результатов исследования отклонения напряжения на освещенность показал:

– для поддержания нормируемой величины освещенности необходимо, чтобы питающее напряжение не опускалось ниже номинального значения;

– наибольшее влияние отклонения напряжения оказывают на лампы накаливания, а наименьшее на люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы;

– изменения напряжения ±15 % не оказывают влияния на величину освещенности для люминесцентных ламп Т5 и светодиодных ламп;

Таблица 1

Паспортные данные источников света

Таблица 2

Освещенность для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Рис. 2. Изменение освещенности для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Таблица 3

Коэффициенты пульсаций для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

Рис. 3. Изменение коэффициента пульсации для различных типов ламп при изменении питающего напряжения

– уменьшение напряжения на 2.5 % приводит к уменьшению освещенности на рабочем месте для ламп накаливания – на 10 %, люминесцентных ламп Т8 – на 3 % и ламп КЛЛ – на 2 %.

2. Результаты исследования отклонения напряжения на величину коэффициента пульсаций выявили:

– изменения напряжения ±15 % практически не оказывают влияния на величину коэффициента пульсаций для всех типов ламп;

– наименьший коэффициент пульсаций имеют люминесцентные лампы Т5 и светодиодные лампы за счет применения ЭПРА.

Рецензенты:

Лоскутов А.Б., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Электроснабжение и электроэнергетика», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород;

Кузьмин Н.А., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Автомобильный транспорт», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 07.02.2014.