電力工程第10章

1、電力工程基礎(chǔ)(jch)第十章 電氣(dinq)照明共三十六頁(yè)第十章 電氣(dinq)照明10.1 照明技術(shù)的有關(guān)概念0.2 照明方式和種類(lèi)10.3 電光源和燈具10.4 照明質(zhì)量與照度計(jì)算(j sun)10.5 照明供電系統(tǒng) 2共三十六頁(yè)10.1 照明技術(shù)(jsh)的有關(guān)概念光通量：光源在單位(dnwi)時(shí)間內(nèi)向周?chē)臻g輻射出的使人眼產(chǎn)生光感的能量，稱為光通量，簡(jiǎn)稱光通，用符號(hào)表示，單位為lm （流明） 。 電光源每消耗1W功率所發(fā)出的流明數(shù)，稱為發(fā)光效率，簡(jiǎn)稱光效。發(fā)光強(qiáng)度：光源在某一特定方向上單位立體角內(nèi)的輻射的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱光強(qiáng)，用符號(hào)I表示，單位為cd（坎德

2、拉）。即 式中， 為光源在立體角內(nèi)所輻射的總光通量；為空間立體角， ，A為與相對(duì)應(yīng)的球面積，r為球半徑。3共三十六頁(yè)10.1 照明(zhomng)技術(shù)的有關(guān)概念照度：受照物體單位面積上接收(jishu)到的光通量，稱為照度，用符號(hào)E表示，單位為lx（勒克斯）。即 亮度：光源在給定方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度，稱為亮度，用符號(hào)表示，單位為cd/m2。 如圖10-1所示，設(shè)發(fā)光體表面法線方向的光強(qiáng)為I，則發(fā)光體在視線方向的亮度為上式表明，發(fā)光體表面的亮度與視線方向無(wú)關(guān)。圖10-1 亮度的定義示意圖4共三十六頁(yè)10.1 照明(zhomng)技術(shù)的有關(guān)概念光源(gungyun)的色溫和顯色性當(dāng)光源的發(fā)光

3、顏色與黑體加熱到某一個(gè)溫度所發(fā)出的光的顏色相同時(shí)，稱該溫度為光源的顏色溫度，簡(jiǎn)稱色溫，單位為K（開(kāi)爾文）。光源對(duì)被照物體顏色顯現(xiàn)的性質(zhì)稱為光源的顯色性，并用顯色指數(shù)來(lái)表示光源顯色性能的好壞。光源的顯色指數(shù)，是指在被測(cè)光源照射下物體的顏色與日光參照光源照射下該物體顏色相符合的程度。白熾燈的色溫為2400 2920K ，日光燈的色溫為6500K。日光的顯色指數(shù)為100，白熾燈的顯色指數(shù)為9799，熒光燈的顯色指數(shù)為7590。物體的顏色以日光光源照射下的顏色為準(zhǔn)。5共三十六頁(yè)10.1 照明(zhomng)技術(shù)的有關(guān)概念物體(wt)的光照性能反射比：吸收比： 透射比： 當(dāng)光通量 投射到物體上時(shí)，其中有

4、 從物體表面反射回去， 被物體吸收， 透過(guò)物體，如圖10-2所示。 顯然有： 又叫反射系數(shù)或反射率 又叫吸收系數(shù)或吸收率 又叫透射系數(shù)或透射率 圖10-2 物體的光照性能說(shuō)明圖6共三十六頁(yè)10.2 照明(zhomng)方式和種類(lèi)一、照明(zhomng)方式一般照明：在整個(gè)場(chǎng)所或場(chǎng)所的某一部分照度基本上均勻的照明，稱為一般照明 。局部照明：局限于工作部位的固定或移動(dòng)的照明，稱為局部照明。 對(duì)于局部地點(diǎn)需要高照度并對(duì)照射方向有要求的場(chǎng)所，宜采用局部照明。 混合照明：由一般照明和局部照明共同組成的照明，稱為混合照明。對(duì)于工作位置需要較高 照度并對(duì)照射方向有特殊要求的場(chǎng)所，宜采用混合照明。 7共三十六

5、頁(yè)10.2 照明方式(fngsh)和種類(lèi)二、照明(zhomng)種類(lèi)工作照明：正常工作時(shí)使用的室內(nèi)外照明。事故照明：當(dāng)工作照明因事故而中斷時(shí)，供暫時(shí)繼續(xù)工作或疏散人員等而設(shè)置的緊急照明。 值班照明：在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)專供值班人員使用的照明。警衛(wèi)照明：用于警衛(wèi)地區(qū)周界附近的照明。障礙照明：裝設(shè)在建筑物上作為障礙標(biāo)志的照明 。8共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)一、電光源的類(lèi)型(lixng)及性能熱輻射光源：利用物體加熱時(shí)輻射發(fā)光的原理所制成的光源，如白熾燈、鹵鎢燈等。氣體放電光源：利用氣體放電時(shí)發(fā)光的原理所制成的光源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈等。 1電光源的類(lèi)型2光

6、源的性能 光源的主要性能指標(biāo)是：光效、壽命、顯色指數(shù)、起動(dòng)及再起動(dòng)時(shí)間等。常用照明電光源的主要技術(shù)特性見(jiàn)表10-1。9共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)3光源(gungyun)的選擇原則對(duì)照度要求不高、要求頻閃效應(yīng)小、開(kāi)閉頻繁、需要防止電磁波干擾、需要調(diào)光、局部或事故照明的場(chǎng)所，一般選用白熾燈。對(duì)照度及顯色性要求較高的場(chǎng)所，一般選用日光燈。對(duì)照度要求高、顯色性要求較好、要求頻閃效應(yīng)小和需要調(diào)光的場(chǎng)所，一般選用鹵鎢燈。 從表10-1可以看出，這些性能指標(biāo)之間有時(shí)是相互矛盾的，在選用電光源時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮光效高、壽命長(zhǎng)，其次才考慮顯色指數(shù)和起動(dòng)性能等指標(biāo)。10共三十六頁(yè)對(duì)安裝高度較高，并需

7、要大面積照明的場(chǎng)所(chn su)或震動(dòng)較大的場(chǎng)所(chn su)，一般選用熒光高壓貢燈或高壓鈉燈。選用光源時(shí)還應(yīng)估計(jì)燈具的安裝高度。10.3 電光源和燈具(dngj)白熾燈適用612m的懸掛高度；熒光燈適用24m的懸掛高度；高壓汞燈和高壓鈉燈適用518m的安裝高度；鹵鎢燈適用于624 m的安裝高度。當(dāng)采用一種光源不能滿足光色或顯色性要求時(shí)，可采用兩種或多種光源混合照明。11共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)二、燈具(dngj)的選用與布置1燈具的特性 燈具（照明器）是燈泡和燈罩的總稱。燈具的特性可用配光曲線、保護(hù)角和燈具效率三個(gè)特征量來(lái)描述。配光曲線（光強(qiáng)分布曲線）：表征燈具在空間

8、各個(gè)方向的光強(qiáng)分布特性。保護(hù)角（遮光角）：表征燈具的光線被燈罩遮蓋的程度，也表征避免燈具對(duì)人眼直射眩光的范圍。 對(duì)一般照明燈具，配光曲線繪在極坐標(biāo)上，其光源采用1000lm的假想光源；對(duì)聚光很強(qiáng)的投光燈，其配光曲線一般繪在直角坐標(biāo)上。12共三十六頁(yè) 一般照明燈具(dngj)的保護(hù)角為燈絲（或發(fā)光體）的水平線與燈絲的最邊緣點(diǎn)和燈具(dngj)出光口的連線之間的夾角，如圖10-3所示。10.3 電光源和燈具(dngj)燈具的效率一般在0.50.9之間，其大小與燈罩材料與形狀、燈絲的位置有關(guān)。燈具效率：燈具輻射的光通量1與光源發(fā)出的光通2之比，即圖10-3 燈具的保護(hù)角13共三十六頁(yè)10.3 電光源

9、和燈具(dngj)2燈具(dngj)的分類(lèi)按燈具的配光曲線分類(lèi)CIE分類(lèi)法：根據(jù)光通量在燈具上半球與下半球的分配比例，可以將燈具分為五種類(lèi)型，見(jiàn)表10-2。表10-2 燈具的分類(lèi)（按光通量在燈具上、下半球的分配比例）類(lèi)型光通量分布特性特 點(diǎn)上半球下半球直接型0%10%100%90%光線集中，工作面上可獲得充分照度半直接型10%40%90%60%光線能集中在工作面上，空間也能得到適當(dāng)照度，比直接型眩光小漫射型40%60%60%40%空間各個(gè)方向光強(qiáng)基本一致，可達(dá)到無(wú)眩光半間接型60%90%40%10%增加了反射光的作用，使光線比較均勻柔和間接型90%100%10%0%擴(kuò)散性好，光線柔和均勻，避免

10、了眩光，但光的利用率低14共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)傳統(tǒng)分類(lèi)法：根據(jù)燈具的配光曲線(qxin)形狀，可以將燈具分為五種類(lèi)型，如圖10-4所示。廣照型：最大發(fā)光強(qiáng)度分布在較大角度（5090）上。均照型：光強(qiáng)在各個(gè)角度基本相等。正弦配光型：光強(qiáng)是角度的正弦函數(shù)，即 。配照型：光強(qiáng)是角度的余弦函數(shù)即 。深照型：光通量和最大光強(qiáng)集中在030的狹小立體角內(nèi)。圖10-4 燈具的幾種典型配光曲線1正弦配光型 2廣照型 3均照型 4配照型 5深照型余弦配光型漫射型15共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)按燈具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tdin)分類(lèi)開(kāi)啟型：光源與燈具外界空間直接接觸（無(wú)罩）。閉合型

11、：透明罩將光源包含起來(lái)，但內(nèi)外空氣仍能自由流通。密閉型：其光源被透明罩密封，內(nèi)外空氣不能對(duì)流。防爆型：其光源被高強(qiáng)度透明罩密封，透明罩本身及其固定處均能承受足夠的壓力，能安全使用在有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的場(chǎng)所。隔爆型：其光源也被高強(qiáng)度透明罩密封，但不是靠其密封性來(lái)防爆，而是在燈座與燈罩之間有一隔爆間隙，也能安全使用在有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的場(chǎng)所。16共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)3燈具(dngj)的選用在空氣干燥和少塵的室內(nèi)場(chǎng)所，應(yīng)選用開(kāi)啟式燈具。 在潮濕或特別潮濕的場(chǎng)所，應(yīng)選用密閉型防水防塵燈具或帶有防水燈頭的開(kāi)啟式燈具。在含有大量塵埃，但無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)選用防塵型燈具。在有爆炸和火

12、災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)按危險(xiǎn)場(chǎng)所的等級(jí)選擇相應(yīng)的燈具。在震動(dòng)較大的場(chǎng)所，應(yīng)選用防震型燈具，或用普通燈具再加防震措施。17共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)在有腐蝕氣體和蒸汽的場(chǎng)所(chn su)，應(yīng)選用耐腐蝕材料制成的密閉式燈具。在高溫場(chǎng)所，應(yīng)采用帶有散熱孔的開(kāi)啟式燈具。在有可能受到機(jī)械損傷的場(chǎng)所或燈具的安裝高度較低時(shí)，燈具應(yīng)有安全保護(hù)措施。4燈具的布置燈具布置的要求 首先要保證照度要求，要使光線射向適當(dāng)、限制眩光陰影。還應(yīng)考慮方便、安全、美觀、經(jīng)濟(jì)等因素。18共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)燈具的布置(bzh)方式（圖10-5）均勻布置：燈具有規(guī)律地按行、列等距離布置，與設(shè)備

13、位置無(wú)關(guān)。 選擇布置：燈具的布置位置與工作表面的位置有關(guān)，大多按工作表面對(duì)稱布置，力求使工作面獲得最有利的光照并消除陰影。圖10-5 室內(nèi)燈具的布置方式a）均勻布置 b）選擇布置19共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj) 均勻(jnyn)布置的燈具可排列成矩形（含正方形），也可以排列成菱形，如圖10-6所示。 燈具布置是否合理，取決于燈具間的距離l和燈具的懸掛高度h之比值（簡(jiǎn)稱距高比）。能使照度均勻度最高的距高比，稱為較佳距高比（表10-3）。圖10-6 燈具的均勻布置示意圖a）矩形布置 b）菱形布置20共三十六頁(yè)10.3 電光源和燈具(dngj)表10-3 燈具(dngj)的較佳距高比

14、l/h值照明器類(lèi)型l/h 單行布置時(shí)房間最大寬度（m）多行布置單行布置配照型、廣照型、雙罩配置型工廠燈1.82.51.82.01.2h深照型、鏡面深照型燈、乳白玻璃罩吊燈1.61.81.51.81.0h防爆燈、圓球燈、吸頂燈、防水防塵燈、防潮燈2.33.21.92.51.3h熒光燈1.41.5燈具作矩形布置時(shí)，應(yīng)以正方形布置時(shí)照度最均勻；燈具作菱形布置時(shí)，燈具間呈等邊三角形時(shí)照度分布最均勻。 由圖10-6知：最邊緣一列燈具離墻的距離 為：當(dāng)靠墻有工作面時(shí)，取 =（0.250.3）l ；靠墻為通道時(shí)，取 =（0.40.5）l。 l為燈具間的距離，對(duì)矩形布置，取 21共三十六頁(yè)10.4 照明(zh

15、omng)質(zhì)量與照度計(jì)算一、照明(zhomng)質(zhì)量照度的合理性：工作面要有足夠的照度和亮度，確保達(dá)到國(guó)家規(guī)定的最低照度標(biāo)準(zhǔn)。照明的均勻性：工作面上照明要均勻，且工作面與周?chē)h(huán)境的照度的差別也不能太大。限制眩光：眩光是由于亮度分布不均勻或亮度變化幅度太大而引起的使人視覺(jué)不舒服或視力降低的視覺(jué)狀態(tài)。光源的顯色性：在需要正確辨色的場(chǎng)所，應(yīng)采用顯色指數(shù)高的光源，如白熾燈、日光色熒光燈、日光色熵?zé)舻?。照明的穩(wěn)定性：照明的不穩(wěn)定性主要是由于光源的光通量變化所致。22共三十六頁(yè)10.4 照明質(zhì)量與照度(zho d)計(jì)算二、照度(zho d)計(jì)算1. 利用系數(shù)法利用系數(shù)的概念：光源投射到工作面上的光通量與光

16、源發(fā)出的總光通量之比，稱為利用系數(shù)，用u表示，即 式中，e為投射到計(jì)算工作面上的光通量；為每盞燈的光通量；n為燈的數(shù)量。 利用系數(shù)的大小與燈具的特性（型式、光效和配光曲線）、燈具懸掛的高度、房間的大小和形狀、空間各平面（墻壁、頂棚及地面）的反射系數(shù)等因素有關(guān)。23共三十六頁(yè)10.4 照明(zhomng)質(zhì)量與照度計(jì)算利用系數(shù)(l yn x sh)的確定 利用系數(shù)是按墻壁、頂棚和地面的反射系數(shù)及房間的受照空間特征來(lái)確定的。 房間的受照空間特征可用“室空間比”（RCR）來(lái)表征，如圖10-7所示，將全室分為三個(gè)空間，即頂棚空間、室空間和地板空間。 式中，hRC為室空間高度；l和b分別為房間的長(zhǎng)度和寬

17、度。圖10-7 房間的空間劃分示意圖24共三十六頁(yè)10.4 照明質(zhì)量(zhling)與照度計(jì)算按利用系數(shù)計(jì)算工作面上(min shn)的平均照度和最低照度受照工作面上的實(shí)際平均照度按下式計(jì)算： 式中，K為減光系數(shù)（維護(hù)系數(shù)），受光源本身使用期間光通衰減程度、燈具及環(huán)境污染程度的影響，一般取值為0.7；A為受照房間面積（m2）。 若已知工作面上的平均照度，并已確定燈具型式和光源功率時(shí)，則所需燈具的個(gè)數(shù)為：25共三十六頁(yè)10.4 照明(zhomng)質(zhì)量與照度計(jì)算說(shuō)明：由于現(xiàn)行照明規(guī)程規(guī)定的是最低照度，并非平均(pngjn)照度，因此，在計(jì)算時(shí)需引入最低照度校正系數(shù)。最低照度校正系數(shù)是指最小照度與

18、平均照度的比值，即 因此，求出平均照度Eav后，即可求出最低照度Emin ：燈具以較佳的l/h值布置時(shí)的最小照度系數(shù)見(jiàn)書(shū)中表10-4。26共三十六頁(yè)10.4 照明質(zhì)量(zhling)與照度計(jì)算2. 概算(i sun)曲線法 概算曲線法的實(shí)質(zhì)是利用系數(shù)法的實(shí)用簡(jiǎn)化，它是在假設(shè)被照水平工作面的平均照度為100lx時(shí)，按 進(jìn)行計(jì)算而繪出的被照房間面積與所需燈數(shù)之間的關(guān)系曲線。根據(jù)房屋建筑的環(huán)境污染特征確定其頂棚、墻壁和地面的反射比 、 和 ，并求出該房間的水平面積A； 由相應(yīng)的燈具概算曲線上查出對(duì)應(yīng)的燈數(shù)N。說(shuō)明：由于實(shí)際的減光系數(shù)K與繪制概算曲線所依據(jù)的減光系數(shù) 不一定一致，且實(shí)際要求達(dá)到的平均照

19、度不一定是100lx，因此實(shí)際所需的燈數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：27共三十六頁(yè)10.4 照明(zhomng)質(zhì)量與照度計(jì)算3. 比功率(gngl)法 比功率又稱單位功率，是指單位水平面積上所需燈泡的安裝功率，即 式中，P0為單位安裝功率； 為受照房間全部燈泡的安裝功率；PL為每盞燈的功率；n為燈的數(shù)量；A為受照房間面積。 因此，若已知比功率P0和房間的水平面積A，即可求得該房間的總安裝功率，即 28共三十六頁(yè)10.5 照明(zhomng)供電系統(tǒng)一、照明供電(n din)電壓正常照明網(wǎng)絡(luò)一般采用380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)供電，燈具電壓為220V。檢修用手提行燈一般采用36V，在危險(xiǎn)場(chǎng)

20、所中的手提行燈應(yīng)采用12V。隧道照明電壓一般采用36V。安裝在生產(chǎn)車(chē)間、廠房?jī)?nèi)的照明器，當(dāng)其高度低于2.4m時(shí)，應(yīng)有防止觸電的安全措施或采用36V及以下的電壓。照明供電電壓一般不宜偏離其額定電壓的5%。29共三十六頁(yè)10.5 照明(zhomng)供電系統(tǒng)二、照明供電(n din)方式工作照明的供電方式 一般工作場(chǎng)所的正常工作照明，可與動(dòng)力負(fù)荷共用變壓器。當(dāng)電力線路中的電壓波動(dòng)影響照明質(zhì)量和燈泡壽命時(shí)，照明負(fù)荷宜由單獨(dú)的變壓器供電。事故照明的供電方式為了繼續(xù)工作用的事故照明應(yīng)由獨(dú)立的備用電源供電，如自備發(fā)電機(jī)、蓄電池或其他電源；為疏散用的事故照明，應(yīng)由與工作照明分開(kāi)的線路供電。事故照明的正常電源

21、在故障停電時(shí)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入。30共三十六頁(yè)10.5 照明(zhomng)供電系統(tǒng)三、照明(zhomng)供電系統(tǒng)照明供電系統(tǒng)有放射式、樹(shù)干式和混合式等接線方式，實(shí)際的照明供電系統(tǒng)一般均采用混合式接線。照明線路一般采用熔斷器或低壓斷路器進(jìn)行短路或過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 當(dāng)用熔斷器保護(hù)照明線路時(shí)，熔斷器應(yīng)安裝在相線上，照明線路的PE線或PEN線上不允許裝設(shè)熔斷器；當(dāng)用低壓斷路器保護(hù)照明線路時(shí)，其過(guò)流脫扣器應(yīng)裝設(shè)在不接地的相線上。31共三十六頁(yè)10.5 照明(zhomng)供電系統(tǒng)四、照明線路導(dǎo)線截面(jimin)選擇 由于照明光源對(duì)電壓水平要求較高，因此照明線路通常應(yīng)先按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面，

22、再按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)。1. 均一照明線路導(dǎo)線截面選擇由3.4知，按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面的公式為 式中， 為線路中負(fù)荷功率矩之和；C為計(jì)算系數(shù)，參看表3-1。32共三十六頁(yè)10.5 照明(zhomng)供電系統(tǒng)照明線路干線(gnxin)截面選擇可用下式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算：2. 有分支照明線路導(dǎo)線截面選擇當(dāng)某段線路的導(dǎo)線截面選定后，可按下式計(jì)算該段線路的實(shí)際電壓損失： 計(jì)算下一段線路的導(dǎo)線截面時(shí)，其允許電壓損失為： 式中， 為由計(jì)算線段供電而與其導(dǎo)線根數(shù)不同的分支線的功率矩?fù)Q算值之和，為功率矩?fù)Q算系數(shù)，見(jiàn)表10-5。其余依次類(lèi)推，直至將所有分支導(dǎo)線截面選出為止。33共三十六頁(yè)表10-1 常用電光源的主要(zhyo)技術(shù)特性比較表光源名稱特性參數(shù)白熾燈鹵鎢燈熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈金 屬鹵化物燈氙燈額定功率/W1510005002000612550100025040012535001500