电气照明分析.pptx

供电系统及电气控制信息科学与工程学院学院信息科学与工程学院学院主讲人：董密第八章电 气 照 明第一节照明技术的有关概念第二节电光源和灯具第三节照明质量及照度计算第四节照明供配电系统及电气安装图第一节照明技术的有关概念1.光与可见光 红波长640780；橙波长600640；黄波长570600；绿波长490570；青波长450490；蓝波长430450；紫波长380430。2.光通量3.发光强度合理的电气照明，必须达到绿色照明的要求。所谓绿色照明咽(GreenLights)，是指节约能源，保护环境，有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。第一节照明技术的有关概念图8-1灯具的配光曲线4.照度第一节照明技术的有关概念5.亮度图8-2说明亮度的示意图第一节照明技术的有关概念6.眩光和统一眩光值7.光源的色温度图8-3说明物体光照性能的示意图反射光通吸收光通透射光通第一节照明技术的有关概念8.光源的显色性与一般显色指数9.物体的光照性能(1)反射比(2)吸收比(3)透射比表8-1墙壁、顶棚和地面的反射比近似值第二节电光源和灯具一、常用电光源的类型、特性及其选择(一)常用电光源的类型和特性图8-4白炽灯1玻壳2灯丝(钨丝)3支架(钼丝)4电极(镍丝)5玻璃芯柱6杜美丝(铜铁镍合金丝)7引入线(铜丝)8抽气管9灯头10封端胶泥11锡焊接触端第二节电光源和灯具1.热辐射光源(1)白炽灯其结构如图8-4所示。(2)卤钨灯其结构如图8-5所示。图8-5卤钨灯管1灯脚2钼箔3灯丝(钨丝)4支架5石英玻璃管(内充少量卤素)2.气体放电光源(1)荧光灯其结构如图8-6所示。第二节电光源和灯具图8-6荧光灯管1灯头2灯脚3玻璃芯柱4灯丝(钨丝，电极)5玻璃管(内壁涂覆荧光粉，管内充惰性气体)6汞(少量)第二节电光源和灯具图8-7荧光灯的接线图辉光启动器镇流器电容器第二节电光源和灯具图8-8紧凑型节能荧光灯1放电管(内壁涂覆荧光粉，管端有灯丝，管内充少量汞)2底罩(内装镇流器、辉光启动器和电容器)3灯头(内接有引入线)第二节电光源和灯具(2)高压汞灯又称“高压水银荧光灯”。图8-9荧光高压汞灯(型)1第一主电极2第二主电极3金属支架4内层石英玻璃壳(内充适当汞和氩)5外层石英玻璃壳(内壁涂荧光粉，内外玻璃壳间充氮)6辅助电极(触发极)7限流电阻8灯头第二节电光源和灯具图8-10高压汞灯的接线1第一主电极2第二主电极3辅助电极(触发极)4限流电阻第二节电光源和灯具(3)高压钠灯其结构如图8-11所示。(4)金属卤化物灯其结构如图8-12所示。(5)氙灯它是一种充氙气的高功率(可高达100)气体放电光源。第二节电光源和灯具图8-11高压钠灯1主电极2半透明陶瓷放电管(内充钠、汞及氙或氖、氩混合气体)3外玻璃壳(内外壳间充氮)4消气剂5灯头第二节电光源和灯具图8-12金属卤化物灯1主电极2放电管(内充汞和稀有气体及金属卤化物)3保温罩4石英玻璃壳5消气剂6启动电极7限流电阻8灯头第二节电光源和灯具(6)单光混光灯这是近几年开发出来的一种高效节能型新光源，其外形与上述高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯(统称“高强气体放电灯”)相似。第二节电光源和灯具 系列金卤钠灯由一支金属卤化物管芯和一支中显钠灯管芯串联组成，吸取了中显钠灯和金属卤化物灯光效高、寿命长等优点，又克服了这两种灯光色差、特别是金属卤化物灯在使用后期光通量衰减和变色严重的缺点，是一种光色好、光线柔和、寿命长以及色温、显色指数等技术指标均优于中显钠灯和金属卤化物灯的新型混光光源。系列中显钠汞灯由一支中显钠灯管芯和一支汞灯管芯串联组成，克服了汞灯、钠灯及金属卤化物灯的光色不太适应人的视觉习惯和光效偏低、显色性差、寿命较短等缺点，是一种光效高、光色好、显色指数高、寿命长的部分技术指标优于汞灯、钠灯和金属卤化物灯的新型混光光源。第二节电光源和灯具 系列双管芯金属卤化物灯它由两支金属卤化物灯管芯并联组成。当其中一支管芯失效时，另一支管芯自动投入运行，从而提高了灯的可靠性和使用寿命。这种光源特别适用于体育场馆、高大厂房等可靠性要求较高而维修更换比较困难的场所。(二)常用电光源类型的选择(1)选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。第二节电光源和灯具表8-2常用电光源的主要技术特性比较(2)照明设计时可按下列条件选择光源：第二节电光源和灯具1)高度较低的房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径(26)的直管型荧光灯，因为这种荧光灯光效高，寿命长，显色性较好，比较适宜这些场合。2)商店营业厅也适宜使用细管径(26)的直管型荧光灯来取代较粗管径(26)的直管型荧光灯；或者以紧凑型荧光灯来取代白炽灯，以节约电能。3)高大的工业厂房应采用金属卤化物灯或高压钠灯。4)由于荧光高压汞灯与其他高强气体放电灯相比，其光效较低，寿命不长，显色指数也不太高，因此一般照明场所不宜采用。5)由于普通照明白炽灯的光效低、寿命短，一般情况下不应采用。(3)下列工作场所可采用白炽灯：第二节电光源和灯具1)要求瞬时启动和连续调光的场所及使用其他光源技术经济不合理时，宜采用白炽灯。2)由于气体放电灯会产生高次谐波，从而产生电磁干扰，因此对防止电磁干扰要求严格的场所，宜采用白炽灯。3)由于气体放电灯频繁开关时会缩短使用寿命，因此灯开关频繁的场所，可使用白炽灯。4)照度要求不高、点燃时间不长的场所，可采用白炽灯，因为这种场所使用白炽灯，也不会造成太大的电能消耗。5)对装饰有特殊要求的场所，如果使用紧凑型荧光灯不合适时，可采用白炽灯。第二节电光源和灯具(4)应急照明灯应选用能快速点燃的光源，如白炽灯、卤钨灯或荧光灯，因为在正常照明断电时，白炽灯、卤钨灯和荧光灯可在接入应急电源后迅速点亮，而采用高强气体放电灯就达不到上述要求。(5)应根据识别颜色的要求和照明场所的特点，选择适当的光源。二、常用灯具的类型及其选择与布置(一)常用灯具的类型1.按灯具的配光特性分类(1)CIE分类法直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的90100，而向上投射的光通量极少。第二节电光源和灯具半直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的6090，向上投射的光通量只有1040。均匀漫射型灯具向下投射的光通量与向上投射的光通量差不多相等，各为间。半间接照明型灯具向上投射的光通占总光通量的6090，向下投射的光通量只有1040。间接照明型灯具向上投射的光通量占总光通量的90100，而向下投射的光通量极少。(2)传统分类法第二节电光源和灯具图8-13灯具按配光曲线分类1正弦分布型2广照型3漫射型4配照型5深照型第二节电光源和灯具 正弦分布型其发光强度是角度的正弦函数，并且在90时发光强度最大。广照型其最大发光强度分布在较大角度上，可在较广的面积上形成均匀的照度。漫射型其各个角度的发光强度基本一致。配照型其发光强度是角度的余弦函数，并且在0时发光强度 深照型其光通量和最大发光强度值集中在030的狭小立体角内。2.按灯具的结构特点分类开启型其光源与灯具外界的空间相通，例如一般的配照灯、广照灯、深照灯等。第二节电光源和灯具闭合型其光源被透明罩包合，但内外空气仍能流通，如圆球灯、双罩型(又称万能型)灯和吸顶灯等。密闭型其光源被透明罩密封，内外空气不能对流，如防潮灯、防水防尘灯等。增安型亦称“防爆型”，其光源被高强度透明罩密封，且灯具能承受足够的压力，能安全地应用在有爆炸危险介质的场所。隔爆型其光源也被高强度透明罩密封，但不是靠其密封性来防爆，而是在其灯座的法兰与灯罩的法兰之间有一隔爆间隙。当气体在灯罩内部爆炸时，高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性混合气体爆炸，因此隔爆型灯也能安全地应用在有爆炸危险介质的场所。第二节电光源和灯具图8-14中灯具的图形符号，除其中图外，均引自4728.111985的附录，现新国标4728.112008已予取消，这里列出仅供参考。此外需说明，在4728.111985中，配照型灯与广照型灯的图形符号相同。关于其中图的图形符号，系按电工行业以往习惯绘制。第二节电光源和灯具图8-14工厂常用的几种灯具(二)常用灯具类型的选择第二节电光源和灯具(1)在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用效率高的灯具，并应符合下列规定：荧光灯灯具的效率不应低于表8-3的规定。表8-3荧光灯灯具的效率(据500342004)高强气体放电灯灯具的效率不应低于表8-4的规定。表8-4高强气体放电灯灯具的效率(据500342004)(2)根据照明场所的环境条件，分别选用下列灯具：在潮湿的场所，应采用相应防护等级的防水灯具或带防水灯头的开敞式灯具。第二节电光源和灯具 在有腐蚀性气体或蒸汽的场所，宜采用防腐蚀密闭式灯具。若采用开敞式灯具，则其各部分应有防腐蚀或防水的措施。在高温场所，宜采用散热性能好、耐高温的灯具。在有尘埃的场所，应按防尘的相应防护等级选择适宜的灯具。在装有锻锤、大型桥式吊车等振动、摆动较大场所使用的灯具，应有防振和防脱落的措施。在易受机械损伤、光源自行脱落可能造成人身伤害或财物损失的场所使用的灯具，应有防护措施。在有爆炸或火灾危险场所使用的灯具，应符合现行国标500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的有关规定，如表8-5所示。第二节电光源和灯具表8-5灯具防爆结构的选型(据500581992)在有洁净要求的场所，应采用不易积尘、易于擦拭的洁净灯具。在需防止紫外线照射的场所，应采用隔紫灯具或无紫光源。(3)直接安装在可燃材料表面上的灯具，当灯具发热部件紧贴在安装表面上时，必须采用带有标志的灯具，以免一般灯具的发热导致可燃材料燃烧，酿成火灾。第二节电光源和灯具(4)照明设计时，应按下列原则选择镇流器：自镇流荧光灯应配用电子镇流器。直管型荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器。高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器；在电压偏差较大的场所，宜配用恒功率镇流器；功率较小者可配用电子镇流器。采用的镇流器应符合该产品的国家能效标准。(5)高强气体放电灯的触发器与光源的安装距离应符合产品的要求。(三)室内灯具的悬挂高度第二节电光源和灯具表8-6室内一般照明灯具的最低悬挂高度(据61996)第二节电光源和灯具图8-15灯具的遮光角(四)室内灯具的布置第二节电光源和灯具(1)均匀布置灯具在整个房间内均匀分布，其布置方案与设备位置无关，如图8-16所示。(2)选择布置灯具的布置方案与生产设备的位置有关。图8-16一般照明灯具的布置第二节电光源和灯具图8-17灯具的均匀布置第二节电光源和灯具灯具型号的含义：例8-1某车间的平面面积为36182，桁架跨度为18，桁架之间相距6，桁架离地高度为5.5，工作面离地0.75。拟采用12型工厂配电灯(内装220、125荧光高压汞灯即125)作车间的一般照明。试初步确定灯具的布置方案。解根据车间的结构，照明灯具宜悬挂在桁架上。如灯具下吊0.5，则灯具离地高度为5.50.55。这一高度符合表8-6规定的最低悬挂高度要求。第二节电光源和灯具图8-18例8-1的灯具布置方案第三节照明质量及照度计算一、照明质量与照度标准照明质量包括眩光限制、光源颜色、照度均匀度及工作房间表面的反射比等问题，但最基本的是工作面上的照度是否达到规定的照度标准。(一)眩光限制表8-7直接型灯具的遮光角(据500342004)1)从灯具和作业面的布置方面考虑，尽量避免将灯具安装在干扰区内，例如将灯具安装在工作位置的正前上方40以外区域。2)从灯具亮度方面考虑，采用发光表面面积大、亮度低、有一定上射光通量的灯具。3)从房间表面装饰方面考虑，采用低光泽度的表面装饰材料。第三节照明质量及照度计算4)从周围亮度考虑，灯具应适当照亮顶棚和墙壁，以降低光源与周围的亮度对比，但应避免顶棚和墙壁上出现光斑。(二)光源颜色表8-8光源色表的分组及适用场所举例(据500342004)(三)照明均匀度表8-9作业面邻近周围的照度(据500342004)(四)反射比第三节照明质量及照度计算表8-10工作房间表面的反射比(据500342004)(五)照度标准1)视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于0.5时；2)连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时；3)识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时；4)视觉作业对操作安全有重要影响时；5)识别对象亮度对比小于0.3时；6)作业精度要求较高、且产生差错会造成很大损失时；第三节照明质量及照度计算7)视觉能力低于正常能力时；8)建筑等级和功能要求高时。1)进行很短时间的作业时；2)作业精度或速度无关紧要时；3)建筑等级和功能要求较低时。二、照度的计算在灯具的型式、悬挂高度及布置方案初步确定之后，就应该根据初步拟定的照明方案计算工作面上的照度，检验是否符合照度标准的要求；也可以在初步确定灯具型式和悬挂高度之后，根据工作面上的照度标准要求来确定灯具数目，然后确定布置方案。(一)利用系数法第三节照明质量及照度计算1.利用系数的概念1)与灯具的型式、光效和配光曲线有关。2)与灯具的悬挂高度有关。3)与房间的面积和形状有关。4)与墙壁、顶棚和地面的颜色和洁污情况有关。2.利用系数值的确定图8-19计算室空间比()的说明图第三节照明质量及照度计算3.按利用系数法计算工作面上的平均照度表8-11灯具的减光系数(维护系数)(据500342004)例8-2试计算例8-1所初步确定的灯具布置方案(参看图8-18)工作面上的平均照度。解该车间的室空间比为：(二)概算曲线法1.概算曲线简介2.按概算曲线法进行灯数或照度计算第三节照明质量及照度计算例8-3试按灯具概算曲线法验算例8-1和例8-2所计算的工作面上的平均解根据70、50、20及4.25和36186482去查附表29-4的概算曲线，得30。因此由式(8-12)可得：第四节照明供配电系统及电气安装图一、照明供配电系统及应急照明供电方式照明供配电系统一般由接户线、进户线、总配电箱、干线、分配电箱、支线和用电设备（灯具、插座等）所组成，如图820所示。图8-20照明供配电系统的组成第四节照明供配电系统及电气安装图1)独立于正常电源的发电机组，如图1-7所示采用柴油发电机组做备用2)蓄电池；3)供电系统中有效地独立于正常电源的供电线路；4)应急照明灯自带直流逆变器；5)当装有两台及以上变压器时，应急照明应与正常照明的供电干线分别接自不同的变压器，如图8-22所示；图8-21混合式照明供配电系统第四节照明供配电系统及电气安装图图8-22应急照明由两台变压器交叉供电的照明供配电系统第四节照明供配电系统及电气安装图6)仅装有一台变压器时，应急照明应与正常照明的供电干线自变电所的低压屏上或母线上分开，如图8-23所示。二、照明线路导线及控制保护设备的选择(一)照明线路导线的选择图8-23应急照明由一台变压器供电的照明供配电系统第四节照明供配电系统及电气安装图图8-24采用备用电源自动投入()的应急照明控制回路第四节照明供配电系统及电气安装图图8-25照明灯具的基本控制回路接线电灯控制开关第四节照明供配电系统及电气安装图16)，从发热条件考虑，可接用白炽灯100达30个，因此一般室内照明线路无需进行发热校验。(二)照明线路控制设备的选择1)所控灯列与侧窗平行；2)生产场所按车间、工段或工序分组；3)电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。1)天然采光良好的场所，采用按该场所照度自动开关灯或自动调光；2)个人使用的办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯；第四节照明供配电系统及电气安装图3)旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所，采用夜间定时降低照度的自动调光装置；4)大中型建筑，按具体条件采用集中或分散的、多功能或单一功能的自动控制系统。(三)照明线路保护装置的选择表8-12照明线路保护装置的选择三、照明供配电系统的电气安装图(一)照明供电系统图的绘制第四节照明供配电系统及电气安装图1)照明供电系统图的设计与绘制，必须遵循有关规范标准的规定，并结合设计对象的照明要求，合理布线。2)照明供电系统图一般采用单线图形式绘制，并在单线表示的线路上用短斜线加数字或数根短斜线标示出该线路的导线根数，如图8-26所示。图8-26照明供电系统图(示例)第四节照明供配电系统及电气安装图3)用单线图绘制的照明供电系统图，通常着重表示其进出线，而线路上的控制和保护设备不一定一一绘出。4)照明供电系统图应在对应的线路侧或元件的图形符号旁，标注出线路和元件的型号、规格和安装方式等。5)照明供电系统图上标注的各种文字符号和编号，应与对应的照明平面布置图上标注的文字符号和编号相一致。(二)照明平面布置图的绘制图8-27照明平面图上的照明线路电灯插座开关第四节照明供配电系统及电气安装图图8-28机械加工车间(一角)的一般照明平面布置图第四节照明供配电系统及电气安装图表8-13灯具安装方式的标注(据00001)第四节照明供配电系统及电气安装图图8-29安装双管荧光灯具(2型)的车间照明平面布线图第四节照明供配电系统及电气安装图图8-30习题8-3的照明线路