Русcкий
|
Главная
|
О фирме
|
Новинки
|
Продукция
|
Услуги
|
Наш адрес
|
Карта сайта
|
Вакансии





НПФ " ИНТЕГДИФ "

04073
Украина, г.Киев,
ул. Фрунзе, 123
тел: 468-51-64
факс: 468-70-84
E-mail: den@ukrpack.net

Статья в журнале " СВІТЛО люкс" ( № 2' 2005 март-апрель )

 

Оценка эффективности применения электромагнитных и электронных пускорегулирующих аппаратов для натриевых газоразрядных ламп высокого давления

Горбунов А.И., Денисенко В.П., Жаровский С.Н.

 

Улучшение качеств пускорегулирующих аппаратов (ПРА) для газоразрядных ламп высокого давления, используемых для наружного освещения, освещения производственных помещений, теплиц и т.п., является актуальной задачей. Только на освещение в развитых странах расходуется более 15% всей производимой электроэнергии [1].

Недостатки традиционных электромагнитных ПРА (ЭМ ПРА) хорошо известны:

шум, пульсация, низкий коэффициент мощности, зависимость освещенности от сетевого напряжения, низкая эксплуатационная надежность, большой вес и габариты, сложности обеспечения управления и контроля.

Практически, возможности совершенствования характеристик ЭМ ПРА исчерпаны, однако, достигнутые параметры (коэффициент мощности – до 0,85, коэффициент гармоник потребляемого тока – более 30%, КПД – до 0,8, возможность переключения в экономный режим, габариты и масса) не удовлетворяют потребителей. Не менее важно, что в реальных условиях эксплуатации при колебаниях сетевого напряжения более 5% ЭМ ПРА не обеспечивают ограничение мощности ламп в допустимых пределах, а это существенно уменьшает срок службы ламп [2].

Рис.1. Зависимости потребляемой активной мощности от сетевого напряжения.

Рис.2. Зависимости освещенности от сетевого напряжения

 

Рис.3. Зависимости потребляемой полной мощности от сетевого напряжения

 

Другое направление повышения эффективности ПРА связано с разработкой электронных балластов (ЭПРА), в которых используется питание ламп током высокой частоты в приемлемом частотном диапазоне 20-100 кГц [3, 4].

ЭПРА лишены многих недостатков ЭМ ПРА и, кроме того, обеспечивают более высокую светоотдачу ламп и увеличивают срок службы при питании током высокой частоты за счет отсутствия эффекта «перезажигания» [5].

В перспективе, по мере улучшения параметров элементной базы (силовых ключей, диодов, ферритов и др.), представляется возможным создание ПРА с характеристиками, близкими к идеальным. Уже сейчас типичными для ЭПРА являются: коэффициент мощности – до 0,99, коэффициент гармоник потребляемого тока – до 5%, КПД – до 0,97, масса ЭПРА на порядок меньше, чем у электромагнитных ПРА, разработаны различные интерфейсы управления потребляемой мощностью и контроля, как по отдельным проводам, радиоканалу, так и по линиям питания.

Одним из важнейших вопросов обоснованности применения ЭПРА является поведение современных газоразрядных ламп, разработанных для питания током частотой 50-60 Гц, при питании током высокой частоты 20-100 кГц.

Ввиду того, что данные, приводимые производителями ламп по этому вопросу, носят противоречивый характер, мы провели исследования характеристик ламп типа ДНаТ мощностью 150 Вт производства Полтавского ЗГЛ, Lucalox , TESLA , PILA , Philips . Исследованию подвергались по 5 ламп каждого производителя с двумя видами ПРА: электромагнитный ПРА Vesson Schwabe (Германия) с компенсирующим конденсатором 30 мкф и электронный ПРА “Интеграл”, разработанный НПФ “Интегдиф”.

Электронный ПРА “Интеграл” содержит активный корректор потребляемой от сети мощности и стабилизатор питания лампы током высокой частоты в диапазоне 30 – 60 кГц. Мощность, потребляемая лампой, постоянна в рабочем режиме и не зависит от колебаний сетевого напряжения и параметров самой лампы. ЭПРА “Интеграл” имеет также интерфейс для приема команд управления по линии питания, которые поступают от специального блока управления, расположенного в распределительном шкафу питания линий освещения. Интерфейс управления обеспечивает прием и выполнение команд: включить лампу, установить экономный режим, выключить лампу.

Из партии ламп каждого типа для исследования выбраны экземпляры с усредненными характеристиками. Отклонение параметров ламп каждого типа не превышали 5%.

Характеристики ламп в режиме 100% мощности с ЭПРА и ЭМПРА

Зависимости потребляемой активной мощности Р а от величины сетевого напряжения, приведенные на рис.1, для всех испытанных ламп с ЭМ ПРА примерно совпадают. Зависимость Р а от сетевого напряжения имеет наклон 1,5Вт/В. Потребляемая мощность ламп с ЭПРА постоянна, на уровне 150 Вт во всем диапазоне изменения напряжения.

Зависимости освещенности (Е) ламп от величины сетевого напряжения приведены на рис.2 . Эти зависимости для ЭМ ПРА имеют наклон 1 отн.ед.осв./В.

Зависимости потребляемой полной мощности ( U ? I ) от сетевого напряжения для разных ламп приведены на рис.3. Лампы ПЗГЛ с ЭМ ПРА имеют минимальное потребление полной мощности: при напряжении 220В на 15% меньше, чем лампы TESLA и PHILIPS , на 10% меньше, чем LUCALOX и PILA . При напряжении 240 В это различие возрастает до 30- 40%. С электронным ПРА для всех ламп полная мощность равна активной и не зависит от напряжения.

В качестве критерия эффективности ПРА и лампы используем отношение освещенности к величине потребляемой мощности :

Кэф = Е/ P a

Сравнительные характеристики ламп при напряжениях сети 220 В, 200 В и 240 В приведены в таблицах 1, 2, 3 соответственно.

Таблица 1

ЭПРА / ЭМПРА, 30 мкф

ДНаТ 150 Вт
P , Вт
E , отн.ед.
U · I , В·А
I , A
К эф
PHILIPS
150 /170
95 /95
150 /231
0,68 /1,05
0,63 /0,56
ПЗГЛ
150 /155
85 /80
150 /198
0,68 / 0,9
0,57 /0,52
PILA
150 /162
84 /80
150 /220
0,68 /1,0
0,56 /0,49
LUCALOX
150 /160
92 /85
150 /213
0,68 /0,97
0,61 /0,53
TESLA
150/152
71/66
150/231
0,68/1,05
0,47/0,43

 

Таблица 2

ЭПРА / ЭМПРА, 30 мкф

ДНаТ 150 Вт
P , Вт
E , отн.ед.
U · I , В·А
I, A
К эф
PHILIPS
150/1 36
95/ 7 5
150/2 00
0, 75 /1,0
0,63/0,5 5
ПЗГЛ
150/1 32
85/ 65
150/1 70
0, 75/ 0, 85
0,57/0, 49
PILA
150/1 38
84/ 65
150/ 184
0, 75 / 0,92
0,56/0,4 7
LUCALOX
150/1 34
92/ 70
150/ 180
0, 75 /0,9
0,61/0,5 2
TESLA
150/1 30
71/ 54
150/2 20
0, 75 /1, 1
0,47/0,4 2

 

Таблица 3

ЭПРА / ЭМПРА, 30 мкф

ДНаТ 150 Вт
P , Вт
E , отн.ед.
U · I , В·А
I, A
К эф
PHILIPS
150/1 95
95/ 110
150/2 76
0, 62 /1, 15
0,63/0,5 6
ПЗГЛ
150/1 92
85/ 98
150/ 221
0, 62/ 0, 92
0,57/0, 51
PILA
150/1 94
84/ 98
150/ 288
0, 62 / 1,2
0,56/0, 5
LUCALOX
150/1 95
92/ 100
150/ 152
0, 62 / 1,05
0,61/0,5 1
TESLA
150/ 200
71/ 92
150/ 300
0, 62 /1, 25
0,47/0,4 6

 

Из приведенных данных видно, что лампы всех производителей при работе с ЭПРА имеют более высокую эффективность использования активной мощности, чем с ЭМ ПРА (на 10 - 15%). При изменениях напряжения на 10% от номинального в схеме с ЭМ ПРА эффективность использования мощности не меняется, однако, рост мощности на лампе (при 240 В) превышает допустимый предел (16% [5]).

Характеристики ламп в экономном режиме

Вопрос использования ламп ДНаТ в режиме 50% мощности в ночное время представляется актуальным, так как существующая практика отключения части светоточек для экономии электроэнергии связана с необходимостью установки удвоенного числа светоточек и, как правило, приводит к неравномерности освещения [ 7 ]. Некоторые производители ПРА предусматривают переключение ПРА в экономный режим, однако, представляется целесообразным сравнить электрические характеристики различных ламп в режиме 50% мощности, оставляя на дальнейшее исследование оценку влияния этого режима на срок эксплуатации ламп.

В проведенном исследовании режим 50% мощности устанавливался путем уменьшения сетевого напряжения в случае применения ЭМ ПРА и путем переключения в экономный режим ЭПРА «Интеграл» по команде.

Результаты исследования приведены в таблице 4.

Из таблицы 4 видно, что при уменьшении мощности на 50% освещенность ламп падает на 60-70% независимо от типа лампы и ПРА. Таким образом, в режиме 50% мощности эффективность ламп значительно уменьшается. Практический интерес может представлять экономный режим 50% освещенности. В таблице 5 приведены результаты исследования ламп в таком режиме.

Таблица 4

Тип лампы
ЭМПРА 100% Р а / 50% P a
ЭПРА 100% Р а / 50% P a
Р а, Вт
E , отн.ед.
Р а, Вт
E , отн.ед.
ПЗГЛ
155 / 78
80 / 30
150 / 75
85 / 32
PILA
162 / 81
80 /28
150 / 75
84 / 30
TESLA
152 / 76
66 /20
150 / 75
71 / 28
LUCALOX
160 / 80
85 / 28
150 / 75
92 / 32
PHILIPS
170 / 85
95 / 33
150 / 75
95 / 35

 

Таблица 5

Тип лампы
ЭМПРА 100% Е / 50% Е
ЭПРА 100% Е / 50% Е
Р а, Вт
E , отн.ед.
К єф
Р а, Вт
E , отн.ед.
К єф
ПЗГЛ
155 / 90
80 / 40
0,44
150 / 88
85 / 42
0,48
PILA
162 / 95
80 / 40
0,42
150 / 85
84 / 42
0,49
TESLA
152 / 102
66 / 33
0,32
150 / 85
71 / 35
0,42
LUCALOX
160 / 96
85 / 42
0,44
150 / 92
92 / 46
0,48
PHILIPS
170 / 95
95 / 47
0,49
150 / 94
95 / 47
0 , 5

 

Из приведенных данных видно, что в экономном режиме 50% освещенности потребление активной мощности составляет в среднем 60% от номинальной. Эффективность использования активной мощности ламп уменьшается в среднем на 20%, в схеме с ЭПРА эффективность падает меньше ( ~ 10%). По критерию использования полной мощности эффективность ЭПРА по сравнению с ЭМ ПРА среднем составляет 40%.

Полученные данные позволяют оптимизировать затраты на создание и эксплуатацию систем освещения. Для примера, рассмотрим две аналогичные по освещенности системы освещения, работающие по суточному графику: 4 ч - полная мощность (32000 лм), 6 ч – экономный режим (16000 лм).

Система А.

Осветительная опора с двумя лампами типа SON - T ( Philips ) мощностью по 150 Вт.

Электромагнитный балласт, КПД – 0,9, коэф фициент мощн ости – 0,74. В экономном режиме одна лампа отключается. P a = 170 Вт, U · I = 230 B · A ( данные из табл . 1). Потребление электроэнергии за сутки составит:

Э акт = 2 х 170 ( Вт ) х 4 ( ч ) + 170 ( Вт ) х 6 ( ч ) = 2380 ( Вт · ч ) .

Э полн = 2 х 230 ( В · А ) х 4 ( ч ) + 230 ( В · А ) х 6 ( ч ) = 3220 ( В · А · ч ) .

Система Б.

Осветительная опора с одной лампой типа SON - T ( Philips ) мощностью 250 Вт.

Электронный балласт, КПД – 0,95, коэф фициент мощн ости – 1, повышенная светоотдача лампы за счет питания током высокой частоты. При потреблении 240 B · A световой поток лампы 32000 лм. В экономном режиме обеспечивается понижение светового потока в два раза при уровне мощности 0,6.

Потребление электроэнергии за сутки:

Э акт = Э полн = 240 ( Вт )х 4 ( ч ) + 0,6 х 240 ( Вт )х 6 ( ч ) = 1824 ( Вт · ч ) .

 

Таким образом, применение системы Б дает экономию электроэнергии 0,55 кВт и 1,4 кВ · А. При этом, значительно снижаются затраты на оборудование и эксплуатацию.

ВЫВОДЫ:

1. Все испытанные лампы устойчиво работали с ЭМПРА и ЭПРА в диапазоне селевого напряжени я 170 – 240 В.

2. По эффективности использования активной мощности лучшими являются лампы PHILIPS, LUCALOX и ПЗГЛ.

3. При работе с номинальным напряжением сети в схеме с ЭМПРА полная потребляемая мощность в среднем на 27% превышает потребляемую активную мощность, что соответствует коэффициенту мощности 0,78.

4. В схеме с исследуемы м ЭМПРА при изменении напряжения на 10% освещенность изменяется на 20%, активная мощность на 25%, полная мощность на 30%. Таким образом, колебания напряжения сети ведут к значительным изменениям уровня освещенности и потребляемой мощности, превышающим допустимый предел (не более 16%). Следовательно, эксплуатация натриевых ламп в сетях с колебаниями напряжения более 5% не допустима, так как приводит к преждевременному отказу ламп.

5. Работа в экономном режиме с понижением мощности до 50% не целесообразна, так как при этом эффективность ламп резко снижается. Более выгоден режим работы с понижением освещенности ламп на 50%, что соответствует понижению мощности на 40%. В этом случае коэффициент эффективности использования мощности остается достаточно высоким.

6. Исследуемый ЭПРА обеспечивает повышение эффективности использования активной мощности на 10%, а полной мощности на 40%, чем достигается значительная экономия электроэнергии. Потребляемая мощность и освещенность не зависят от напряжения сети, что обеспечивает сохранение норм освещенности и потребления в сетях с нестабильным напряжением. Обеспечивается постоянство потребляемой мощности, чем обеспечивается продление срока службы ламп.

7. Применение ЭПРА позволяет получить значительную экономию электроэнергии, затрат на оборудование и эксплуатацию при построении систем освещения.

Литература

1.  « Електроінформ”, Львів, 2003, №2, с.6 – 9.

2.  «Светотехника», М, 1989, №11, с. 8-11.

3.  «Светотехника», М., 1999, №6, с. 7-10.

4.  INDUXI - P о wer feeding system for street lighting lamp/France, SOGEXI, 2000.

5.  Г.Н.Рохлин. Газоразрядные источники света. – М.: «Энергоатомиздат», 1991, с .178-179.

6.  «Электронные компоненты и системы», К., 2003, №7, с.24-27.

7. Е.А.Райцен. Наружное освещение городов на современном этапе. – К.: «Светотехника», Элотек, 2002, вып.3.-с.9.

 

 
Новости
19.06.2007
Награждены дипломом "100 кращих товарів Україні" за измерительный прибор абонентских линий "Цитлон-01"


02.05.2005

Вышла статья в журнале "СВІТЛО люкс" № 2' 2005

"Оценка эффективности применения электромагнитных и электронных пускорегулирующих аппаратов для натриевых газоразрядных ламп высокого давления"

21.04.2003
Выставка «Высокие технологии ХХ I века»
Гостями нашего стенда были мэр г.Москвы Юрий Лужков.

Copyright © 2004 НПФ "Интегдиф" Разработка и дизайн: Комаренко Елены