供配電技術(shù) 第10章 工廠電氣照明

第10章工廠電氣照明內(nèi)容提要照明技術(shù)的基本知識(shí)常用的光電源和燈具及其布置方式照度計(jì)算的幾種方法簡(jiǎn)要介紹照明供電系統(tǒng)、電氣照明負(fù)荷的供電方式以及相關(guān)線路導(dǎo)線的選擇10.1電氣照明概述照明技術(shù)的有關(guān)概念

（1）光

光是一種電磁輻射能，在空間以電磁波的形式傳播。可見光是能引起人眼視覺的一部分電磁輻射。能產(chǎn)生可見光的輻射體就是光源。（2）光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)向周圍空間輻射出的使人眼產(chǎn)生光感的能量，稱為光源的光通量，用符號(hào)Φ表示。其單位為流明（lm）。（3）光強(qiáng)電光源在某一方向單位立體角內(nèi)輻射的光通量，即發(fā)光的強(qiáng)弱程度，稱為電光源在該方向上的光強(qiáng)度。光強(qiáng)符號(hào)為I，單位是坎德拉（cd）。1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量。（4）照度照度是表征表面被照明程度的量，它是發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量；用符號(hào)E表示，單位為lx（勒克斯）。（5）亮度亮度是人對(duì)光的強(qiáng)度的感受，被照物體在給定方向（如人眼的視線方向）單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度稱為亮度；符號(hào)為L(zhǎng)，單位為cd／m2（尼特）或cd／cm2（熙提）。（6）物體的光照性能光投射到物體上時(shí)，將光通量分成三部分，一部分從物體表面反射出去，一部分被物體本身吸收，而剩余部分則透過物體，如圖所示。（7）光源的顯色性能同一顏色的物體在具有不同光譜的光源照射下，能顯出不同的顏色。光源對(duì)被照物體顏色顯現(xiàn)的性質(zhì)，叫做光源的顯色性。光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明。（8）光效指電光源將電能轉(zhuǎn)化為光的能力，以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示。單位：每瓦流明（Lm/W）。（9）色溫光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫。10.1.2照明方式和種類

照明方式指照明設(shè)備按其安裝部位或光的分布而構(gòu)成的基本制式。就安裝部位，有一般照明（包括分區(qū)一般照明）、局部照明和混合照明等。按光的分布和照明效果可分為直接照明和間接照明。照明種類分為正常照明、應(yīng)急照明、值班照明、警衛(wèi)照明和障礙照明五類。10.1.3綠色照明綠色照明是指通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品；包括電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材以及調(diào)光控制設(shè)備，最終達(dá)到舒適、安全、經(jīng)濟(jì)；有益環(huán)境保護(hù)，改善、提高人們工作、學(xué)習(xí)生活的質(zhì)量；有益身心健康并體現(xiàn)照明文化的現(xiàn)代照明。10.2

常用的光電源和燈具1．常用光電源（1）白熾燈

（2）鹵鎢燈（3）熒光燈熒光燈也稱日光燈，是利用汞蒸汽在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)出少量的可見光和大量的紫外線，這些紫外線再激勵(lì)管內(nèi)壁涂覆的熒光粉發(fā)出可見光。（4）高壓汞燈又稱高壓水銀熒光燈。是熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，是利用汞放電時(shí)產(chǎn)生的高氣壓獲得可見光的電光源。（見上圖）（5）高壓鈉燈高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光的電光源(見下圖)。（6）金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈主要依靠金屬鹵化物作為發(fā)光材料，其發(fā)光原理是在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金屬蒸氣。金屬鹵化物燈發(fā)光效率高，正常發(fā)光時(shí)發(fā)熱少，顯色指數(shù)高，受電壓影響也較小，是目前比較理想的光源。（見上圖）（7）氙燈氙燈是填充氙氣的光電管或閃光電燈，氙氣在高壓下放電能產(chǎn)生很強(qiáng)的白光，其發(fā)出的光譜和日光非常接近，這是氙燈的最大特點(diǎn)。氙燈因其功率大，亮度高，適用于廣場(chǎng)、公園，機(jī)場(chǎng)，車站等大面積照明。（見下圖）（8）LEDLED即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。LED照明產(chǎn)品就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，它不但體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)速率快、耐震性特佳，高亮度低熱量、環(huán)保耐用，而且能夠配合輕、薄和小型化之應(yīng)用設(shè)備的需求，廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。利用各種化合物半導(dǎo)體材料及組件結(jié)構(gòu)之變化，設(shè)計(jì)出不同的LED。2．光電源的主要特性電光源的主要性能指標(biāo)光效壽命色溫顯色指數(shù)起動(dòng)性能等。3．光電源的選擇照明目的和環(huán)境需求經(jīng)濟(jì)性要求節(jié)能的要求1.燈具的特性（1）配光曲線配光曲線就是以平面曲線圖的形式反映燈具在空間各個(gè)方向上光強(qiáng)的分布情況。該曲線的形態(tài)與燈罩的材料、燈罩的形狀是密切相關(guān)的。（2）遮光角用于衡量燈具為了防止眩光而遮擋住光源直射光范圍的大小。遮光角是用來衡量燈罩保護(hù)人眼不受光源照明部分直射耀眼的程度。（3）燈具的效率

燈具效率是指在規(guī)定條件下測(cè)得的燈具所發(fā)射的光通量值與燈具內(nèi)所有光源發(fā)出的光通量之和的比值。該特性常用來評(píng)價(jià)燈具的經(jīng)濟(jì)性。2.燈具的類型按配光曲線形狀分類正弦分布型

廣照型均勻配光型余弦配光型深照配光型按光通量分布分類直接照明型半直接照明型均勻漫射型半間接照明型間接照明型3.燈具的選擇燈具的選擇應(yīng)以效率高、利用系數(shù)高，維護(hù)檢修方便。

（1）功能原則：合乎要求的配光曲線、保護(hù)角、燈具效率，款式符合環(huán)境的使用條件。

（2）安全原則：符合防觸電安全保護(hù)規(guī)定要求。

（3）經(jīng)濟(jì)原則：初投資和運(yùn)行費(fèi)用最小化。

（4）協(xié)調(diào)原則：燈飾與環(huán)境整體風(fēng)格協(xié)調(diào)一致。

（5）高效原則：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，以利節(jié)能。4.

燈具布置均勻布置燈具在整個(gè)車間內(nèi)均勻分布，其布置與設(shè)備位置無關(guān)，使全車間的面積上具有均勻的照度。選擇布置

燈具的布置與生產(chǎn)設(shè)備的位置有關(guān)。一般按工作面對(duì)稱布置，力求使工作面能獲得最有利的光通方向和消除陰影。10.3

電氣照明的照度計(jì)算1.利用系數(shù)法（1）利用系數(shù)的概念利用系數(shù)（用u表示）是指照明光源投射到工作面上的光通量與全部光源發(fā)出的總光通量之比。是表征光源的光通量有效利用的程度的一個(gè)參數(shù)。

利用系數(shù)的計(jì)算公式為

（2）利用系數(shù)的確定

利用系數(shù)的值可按墻壁和頂棚的反射系數(shù)及房間的受照空間特征來查表確定。將一個(gè)房間按受照的情況不同分為三個(gè)空間：最上面為頂棚空間（安裝吸頂燈即無此空間），中間為室空間，下面為地板空間（若工作面為地面，則無地板空間）。室空間比RCR按下式?jīng)Q定=

RCR=（3）計(jì)算工作面上的平均照度當(dāng)已知房間的長(zhǎng)、寬、室空間高度、燈型及光通量時(shí)，可按下式計(jì)算平均照度

式中，n為燈的個(gè)數(shù)；S為受照工作面面積（矩形房間即為長(zhǎng)寬的乘積）。（4）計(jì)算工作面上的實(shí)際平均照度燈具在使用期間，光源本身的光效要逐漸降低，燈具也會(huì)陳舊臟污等，使工作面上的光通量有所減少，在計(jì)算工作面上的實(shí)際平均照度時(shí)，應(yīng)計(jì)入一個(gè)小于1的燈具減光系數(shù)K，則工作面的實(shí)際平均照度為2.比功率法（1）比功率的概念比功率就是單位水平面積上照明光源的安裝功率，即（2）按比功率法估算照明燈具安裝功率或燈數(shù)當(dāng)確定了燈具、被照面積、平均照度、計(jì)算高度等參數(shù)后，可從表中查出單位面積上的安裝功率（W／m2），繼而可求出被照面積上的總的安裝功率10.4照明供電系統(tǒng)10.4.1照明供電方式的選擇我國(guó)照明供電一般采用380/220V三相四線中性點(diǎn)直接接地的交流網(wǎng)絡(luò)供電。

工廠照明按用途分為工作照明和事故照明。

工作照明指的是在正常生產(chǎn)和工作的情況下而設(shè)置的照明。

事故照明一般與工作照明同時(shí)投入，以提高照明的利用率。10.4.2照明配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)供電網(wǎng)絡(luò)的接線方式有：放射式、樹干式和混合式。以放射式和樹干式結(jié)合的方式居多。如圖所示。這種方式可根據(jù)照明配電箱布置位置、容量、線路走向等綜合考慮。10.4.3照明配電線路導(dǎo)線的選擇1．照明配電常用的導(dǎo)線主要是絕緣電線和電纜。絕緣電線分為塑料絕緣電