灯光照明已经成为人类生活、工作、生产、娱乐等所有社会活动中必不可少的重要措施,随着社会与科技的飞速发展,人们对灯光的要求已经不仅仅局限于借助于她来看清物体,已经上升到要求明亮、柔和、绿色、环保并给人以视觉美的高度。
一、引言:
灯光照明已经成为人类生活、工作、生产、娱乐等所有社会活动中必不可少的重要措施,随着社会与科技的飞速发展,人们对灯光的要求已经不仅仅局限于借助于她来看清物体,已经上升到要求明亮、柔和、绿色、环保并给人以视觉美的高度。工业生产规模的扩大,要求与之相配套的照明容量也必须随之增加,近年来,城市夜景照明已经成为夜间供电的主流,明亮的灯光已经使大多数城市成为不夜城,这些固然给人们的生活,工作、生产、娱乐带来了巨大的经济效益和种种便利与享受。
然而,目前许多单位的灯光照明仍然存在着许多急待解决的问题:大量的电能损耗;频繁的更换灯具使您不得不支付更多的灯具极其附属器材的费用;灯具维修与保养所导致的人力资源的增加;强烈的灯光而产生的光污染;大面积照明灯具而产生的热辐射等等…为了解决这些负面影响,国家能源办强制性提出了照明工程必须达到绿色、节能、环保的要求。
针对这些,用电单位已经采取了措施来缓解这些矛盾。下面列举几种常用的方法,看看这些传统的做法是否还存在着需要改进的缺陷与不足,我们应该用什么方法来使我们的灯光亮得更有价值!
二、照明节能主要的途径有两种:
★ 采用高效的节能型光源,也就是使用发光效率高的灯泡或灯管
★ 在现有照明系统上加装节能控制设备
从实际应用的角度来看,第一种方案适用于新设计的照明回路。对于已有的照明系统,因需更换所有灯具,初期投入资金和人力比较大,在不能分批分次更新灯具的照明场所,这样做一次性投入太大,使许多单位望而却步。同时,高效节能光源(灯管、灯泡)是传统光源价格的5~10倍,如果采购的节能型灯具本身质量有问题或是电网供电质量不好,节能型灯具使用寿命很短,这样就可能造成使用单位出现“节能不节钱”的不正常现象。
对现有照明系统的节能改造,一般采用加装节能设备,较为经济和实用,目前国内销售的照明节能设备很多,其中照明控制调控装置所占比例最大。从工作原理上大致分为三大类。
(一) 可控硅斩波型照明节能装置
原理:采用可控硅斩波原理,通过控制晶闸管(可控硅)的导通角,将电网输入的正弦波电压斩掉一部分,从而降低了输出电压的平均值,达到控压节电的目的。
这类节能调控设备对照明系统的电压调节速度快,精度高,可分时段实时调整,有稳压作用,因为主要是电子原件,相对来说体积小、设备轻、成本低。
但该调压方式存在一致命缺陷,由于斩波,使电压无法实现正弦波输出,还会出现大量谐波,形成对电网系统谐波污染,危害极大,不能用在有电容补偿电路中。(现代照明设计要求规定,照明系统中功率因数必须达到0.9以上,而气体放电灯的功率因数在一般在0.5以下,所以都设计用电容补偿功率因数)在国外发达国家,已有明文规定对电气设备谐波含量的限制,在国内,北京、上海、广州等大城市,已对谐波含量超标的设备限制并入电网使用。
大功率可控硅斩波型节电设备,因其自身存在谐波污染的缺陷,如果加装滤波设备,成本太高,是不经济的,所以此类设备是不宜用于照明电路中。
谐波的危害
a. 缩短电力电容器的使用寿命,严重情况下,会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。
b. 变压器的铜耗、铁耗增大,减少变压器的实际使用容量,浪费电能。
c. 增加电气设备附加损耗,减少出力,浪费电能,严重时使电气设备过热,烧损。
d. 造成开关、接触器等电气设备的误动作,自动化仪表不能正常工作。
e. 产生严重的、看不见的电磁波干扰,使有线和无线信号无法接收和传输,影响手机、电视、广播、电脑等设备的正常使用,损害人体正常生理机能。
(二) 自耦降压式调控装置
现在市场上最多照明节电产品就是此类产品。它的原理是,通过一个自耦变压器机芯,根据输入电压高低情况,接连不同的固定变压器抽头,将电网电压降低5、10、15、20V等几个档,从而达到降压节电的目的。
这类产品最大的优点是克服了可控硅斩波型产品产生谐波的缺陷,实现了电压的正弦波输出,结构和功能都很简单,当然可靠性也比较高。
存在的技术缺陷:
A.固定多档降压器
由于其核心部件是一个多抽头的变压器,变压比是固定的,一般副边有三到五个降压抽头,分别降5V、10V、15V、20V,一旦接线端固定,降低电压就是固定值,当电网电压波动时,调控装置的输出电压也会上下波动,这样照明的工作电压处在不稳定波动状态,无法起到对电光源的保护作用。如图所示,当电网电压高时,节电率不是最佳状态;而电网电压低时,可能出现欠压现象,造成灯具无法正常点亮,反而降低灯具寿命,这是这类调控装置存在的最大安全缺陷。当用电高峰时,电压过低,电气设备也无法正常运行。
B. 接触器型降压器
这类调控装置为了能做到额定电压正常启动,并在过电压和欠电压时跳到旁路(设备的安全保护),一般都用的都是交流接触器来进行切换,这是最简单和常用的办法。但是,如果用接触器作为节电产品的电压调整装置的话,其安全性、可靠性和无故障工作寿命都不能保障,存在安全隐患,原因如下:
a. 交流接触器的工作原理是用电磁线圈吸合、断开,来控制触头常开或是常闭,属机械移动部件,只适用于不经常动作的开关场合,如灯具、电器的开起和关断,切换次数是有限的,不适用于频繁切换的场合。
b. 交流接触器在切换动作时,是机械的吸合和断开,所以会有短暂的10~20ms的断电,我们称之为“闪断”,这样的断电会导致HID灯( High Intensity Discharged Lamp—高压气体放电灯,如高压钠灯、金卤灯、高压汞灯等)熄灭。这种灯的特性决定,在熄灭以后,必须等到灯管冷却,蒸气压下降后才能再点亮,一般需要5~10min左右,在使用中,这将是个严重故障。
根据以上原因,交流接触器是不能用来控制照明调控装置进行频繁切换的。所以,生产和销售此类节电产品的厂家,一般做不到实时稳定电压、多时段调控等功能,这也就是这类节电产品的缺点所在。
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