ch10電氣照明課件

第10章工廠電氣照明§10.1電氣照明概述§10.2常用照明光源和燈具§10.3照度計算§10.4照明供電系統(tǒng)小結§10.1電氣照明概述工廠電氣照明分為自然照明（天然采光）和人工照明兩大類，而電氣照明是人工照明中應用范圍最廣的一種照明方式。10.1.1照明技術的有關概念

1.光、光譜和光通量（1）光（2）光譜（3）光通量（光通）2.光強及其分布特性光強光強是即發(fā)光強度，是表示向空間某一方向輻射的光通密度。用符號I表示，單位為坎德拉（cd）。對于向各個方向均勻輻射光通量的光源，其各個方向的光強相等，計算公式為I＝Φ／Ω（10-1）10.1.1照明技術的有關概念式中，Ω為光源發(fā)光范圍的立體角，單位為球面度(sr)，且Ω＝A／r2，其中r為球的半徑，A為與Ω相對應的球面積；Φ為光源在立體角內所輻射的總光通量。（2）光強分布曲線光強分布曲線也叫配光曲線，它是在通過光源對稱軸的一個平面上繪出的燈具光強與對稱軸之間角度α的函數曲線。配光曲線是用來進行電氣計算的一種基本技術資料。對于一般燈具來說，配光曲線是繪在極坐標上的，如圖10-1所示。

對于聚光很強的投光燈，其光強分布在一個很小的角度內，其配光曲線一般繪在直角坐標上，如圖10-2所示。圖10-1繪在極坐標上的配光曲線(D-1型配照燈)圖10-2繪在直角坐標上的配光曲線（投光燈）

L＝／Aα＝Icosα／Acosα＝I/A

(10-3)可見，發(fā)光體的亮度值實際上與視線方向無關。4．物體的光照性能和光源的顯色性能（1）物體的光照性能當光通量Φ投射到物體上時，一部分光通從物體反射回去，一部分光通被物體吸收，而余下一部分光通則透過物體，如圖10-4所示。10.1.1照明技術的有關概念為了表征物體的光照性能，引入了以下三個參數：①反射比是指反射光的光通量與總投射光通量Φ之比，即ρ＝/Φ(10-4)圖10-4光通量投射到物體上的情況②吸收比是吸收光的光通量Φα與總投射光的光通量Φ之比，即α＝/Φ（10-5）③透射比是透射光的光通量Φτ與總透射光的光通量Φ之比，即τ＝/Φ（10-6）這三個參數存在如下關系：ρ+α+τ＝1(10-7)一般特別重視反射比這個參數，因為它與照明設計直接相關。（2）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。光源對被照物體顏色顯現(xiàn)的性質，叫做光源的顯色性。10.1.1照明技術的有關概念為表征光源的顯色性能，特引入光源的顯色指數這一參數。光源的顯色指數Rα是指在待測光源照射下物體的顏色與日光照射下該物體的顏色相符合的程度，而將日光與其相當的參照光源顯色指數定為100。因此物體顏色失真越小，則光源的顯色指數越高，也就是光源的顯色性能越好。白熾燈的一般顯色指數為97～99，熒光燈的為79～90，顯然熒光燈的顯色性要差一些。10.1.1照明技術的有關概念2．照明的種類照明按其用途可分為工作照明、應急照明、值班照明、警衛(wèi)照明、景觀照明和障礙照明等。10.1.2照明方式和種類照明種類正常照明應急照明值班照明警衛(wèi)照明景觀照明障礙照明備用照明安全照明疏散照明10.2常用照明光源和燈具

照明光源和燈具是照明器的兩個主要部件，照明光源提供發(fā)光源，燈具起固定光源的作用。

10.2.1照明光源在照明工程中使用的各種光源可以根據其工作原理、構造等特點加以分類。根據光源的工作原理主要分有兩大類：一類是熱輻射光源，如白熾燈、鹵鎢燈等；另一類是氣體放電光源，如氙燈、鈉燈等。氣體放電光源按放電形式又可分為輝光放電（如霓虹燈）和弧光放電（如熒光燈、鈉燈）。1．熱輻射光源利用物體加熱時輻射發(fā)光的原理所制成的光源稱為熱輻射光源。目前常用的熱輻射光有：（1）白熾燈其發(fā)光原理為燈絲通過電流加熱到白熾狀態(tài)從而引起熱輻射發(fā)光。熱輻射發(fā)光光源。結構簡單、成本低、顯色性好、使用方便，有良好的調光性能，但發(fā)光效率低，壽命短。一般情況下，室內外照明不應采用普通照明白熾燈，在特殊情況下（如開關頻繁場所、需要調光場所、要求防止電磁波干擾的場所）需采用時，其額定功率一般不應超過100W。10.2常用照明光源和燈具

其發(fā)光電流流過鎢制燈絲，產生大量熱量，使燈絲溫升達2400--2900K成白熾狀而發(fā)光。凡40W以下的燈泡，玻璃內抽成真空；60W以上的大功率燈泡先抽成真空，再充以氬氣等惰性氣體，以降低鎢絲的蒸發(fā)速度。但由于輸入白熾燈的電能只有20%以下轉化為光能，80%以上轉化為紅外線輻射能和熱能，發(fā)光效率不高。

2．氣體放電光源利用氣體放電時發(fā)光的原理所做成的光源稱為氣體放電光源。目前常用的氣體放電光源有5種。（1）熒光燈熒光燈的結構如圖10-7所示。它是利用汞蒸氣在外加電壓作用下產生電弧放電，發(fā)出少許可見光和大量紫外線，紫外線又激勵管內壁涂覆的熒光粉，使之再發(fā)出大量的可見光。二者混合光色接近白色。10.2.1照明光源圖10-7熒光燈結構圖1-燈頭2-燈腳3-玻璃芯柱4-燈絲（鎢絲，電極）5-玻管（內壁涂熒光粉，充惰性氣體）6-汞（少量）啟輝器主要由一個U形雙金屬動觸片和一個靜觸片組成，它們裝在一個充滿惰性氣體（氖氣）的玻璃泡內，并用金屬外殼作保護。鎮(zhèn)流器實際上是一個鐵芯線圈。10.2.1照明光源合上開關后，電源電壓加在啟輝器的固定觸片和可動觸片之間，由于電極間的距離小，在線路電壓的作用下，啟輝器中的氖氣產生輝光放電，啟動器的電極由此受熱而膨脹，因為U形雙金屬片兩層材料的熱膨脹系數不同，所以發(fā)生伸張，與固定電極接觸。這時經鎮(zhèn)流器、燈絲、啟輝器電極構成電流的通路。10.2.1照明光源由于日光燈管正常工作時，是氣體導電，電阻小，故要求加在燈管兩端的電壓不能太大（小于220v）。此時，鎮(zhèn)流器由于本身的阻抗（阻交流，筒直流），可產生較大的電壓降，從而使燈管兩端維持較低的工作電壓（鎮(zhèn)流器相當于一個大阻抗和日光燈這個小阻抗串聯(lián)在220v電路中）。10.2.1照明光源在燈管放電后，汞原子受到電子的不斷碰撞，激發(fā)產生紫外線，紫外線照射到燈管的熒光粉上，發(fā)出可見光。熒光燈具有光色好、光效高、壽命長，表面溫度低等優(yōu)點，廣泛應用于各類建筑的照明中。10.2.1照明光源

（3）高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸汽放電工作的，光呈淡黃色。其工作線路圖和高壓汞燈類似。利用高壓鈉蒸汽放電，其輻射光的波長集中在人眼較靈敏的區(qū)域，光效約為高壓汞燈的2倍；透霧性強，壽命可達10000h以上，但啟動時間長。廣泛應用于道路、機場、碼頭、車站、廣場及工礦企業(yè)照明。10.2.1照明光源（4）金屬鹵化物燈金屬鹵（碘、溴、氯）化物燈是在高壓汞燈的基礎上為改善光色而發(fā)展起來的新型光源，不僅光色好，而且光效高，受電壓影響也較小，是目前比較理想的光源。可用于商場、大型廣場和體育場。（5）氙燈氙燈為惰性氣體弧光放電燈，高壓氙氣放電時能產生很強的白光，接近連續(xù)光譜，和太陽光十分相似，故有“人造小太陽”之美稱。適用于廣場、車站和大型屋外配電裝置等。3．新型電光源-LED燈LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。1）高效節(jié)能：2）超長壽命：半導體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）3）健康：光線健康光線中含紫外線和紅外線少，產生輻射少（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）4）綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通燈管中含有汞和鉛等元素。5）保護視力：直流驅動，無頻閃（普通燈都是交流驅動，就必然產生頻閃）10.2.1照明光源表10-1常用照明光源的主要技術特性比較10.2.1照明光源10.2.2燈具光源與其配用的燈具（這里主要指燈罩）統(tǒng)稱為照明器。燈具的作用是固定和保護光源，以及裝飾和美化環(huán)境。1．工廠常用燈具的類型（1）按燈具的配光特性分類裸露的燈泡所發(fā)出的光線是射向四周的，為了充分利用光能，加裝燈罩后使光線重新分配，稱為配光。按燈具的配光特性來進行分類的方法有兩種：一是傳統(tǒng)的分類法；一是國際照明委員會（CIE）提出的分類法。傳統(tǒng)分類是根據燈具的配光曲線(為了表示光源加裝燈罩后，光強在各個方向的分布情況而繪制在對稱軸平面上的曲線，如圖10-12形狀進行分類：1）正弦分布型光強是角度的正弦函數，且當θ＝900時光強為最大。如GC15-A、B-1型散照型防水防塵燈。圖10-12配光曲線示意圖1-正弦分布型2-廣照型3-漫射型4-配照型5-深照型

4）配照型光強是角度的余弦函數，且當θ＝00時光強為最大。如GC1-A、B-1配照型工廠燈。5）深照型光通量和最大光強值集中在00～300間的立體角內。如GC5-A、B-2深照型工廠燈。6）特深照型光通量和最大光強值集中在00～150的狹小立體角內。如JS300鏡面深照型工廠燈。CIE分類是根據燈具向下和向上投射光通量的百分比進行分類：1）直接照明型燈具向下投射的光通量占總光通量的90％～100％，而向上投射的光通量極少。2）半直接照明型燈具向下投射的光通量占總光通量的60％～90％，向上投射的光通量只有10％～40％。10.2.2燈具

2）廣照型最大光強分布在500～900之間，可在較廣的面積上形成均勻的照度。如GC3-A、B-1廣照型工廠燈。3）漫射型各個角度的光強是基本一致的。如JXD1-2乳白色玻璃圓球燈。3）均勻漫射型燈具向下投射的光通量和向上投射的光通量差不多相等，各為40％～60％之間。4）半間接照明型燈具向上投射的光通量占總光通量60％～90％，向下投射的光通量只有10％～40％。5）間接照明型燈具向上投射的光通量占總光通量的90％～100％，而向下投射的光通量極少。（2）按燈具的結構特點分類1）開啟型光源與外界空間直接接觸（無罩）。如GC3-A、B-1廣照型工廠燈。2）閉合型燈罩將光源包合起來，但內外空氣仍能自由流通。如JDD1-1圓球吊燈。3）封閉型燈罩固定處加以一般封閉，內外空氣仍可有限流通。如投光燈。4）密閉型燈罩固定處加以嚴密封閉，內外空氣不能流通。如GC35防潮燈。5）防爆型燈罩及其固定處均能承受要求的壓力，符合《防爆電氣設備制造檢驗規(guī)程》的規(guī)定，能安全使用在有爆炸危險性介質的場所。防爆型又分成隔爆型（如B3e-1-30隔爆式熒光燈）和增安型兩種。10.2.2燈具2）事故照明的布置供繼續(xù)工作用的事故照明，其在主要工作面上的照度，應盡可能保持原有照度的30％～50％。一般做法為：若為一列燈具，可采用事故照明和工作照明相間布置，或與兩個工作燈具相間布置；若為兩列燈具，可選其中一列為事故照明，或每一列均相間布置事故照明；若為三列燈具，可選其中一列為事故照明或在邊旁兩列相間布置事故照明。（2）室內燈具的懸掛高度室內燈具不宜過高或過低。過高，降低工作面上的照度且維修不方便；過低，容易碰撞且不安全，另一方面要產生眩光，降低人眼的視力。表10-3給出了一般照明燈的懸掛高度最小值。10.2.2燈具表10-3室內一般照明燈具距地面的最低懸掛高度10.2.2燈具10.3照度計算

10.3.2照度的計算當工業(yè)企業(yè)照明用的燈具形式、光源類型等已初步確定后，就需要計算各工作面的照度，從而來確定燈泡的容量和數量，或對已確定了容量的某點進行照度校驗。

1．利用系數的概念利用系數（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)出的光通量之比。它可用來表征光源的光通量有效利用的程度。利用系數的計算公式為：

u＝Φ/nΦ(10-8)10.3.1照度標準照度是決定照明效果的重要指標。在一定范圍內，照度增加會使視覺能力提高，同時使經濟性下降。

式中，Φ為投射到工作面上的總光通量；Φ為每盞燈發(fā)出的光通量；n為燈的個數

利用系數值的大小與很多因素有關，燈具的懸掛高度越高、光效越高，則利用系數越高；房間的面積越大，形狀越接近正方形，墻壁顏色越淺，則利用系數就越高。10.3.2照度的計算2.利用系數的確定利用系數的值可按墻壁和頂棚的反射系數ρ及房間的室空間比（受照空間特征）RCR來確定（查有關設計手冊，附錄表20-4給出了GC1-A、B-1型配照燈的利用系數，供參考）。ρ值可直接查表10-4，RCR的值可按下式計算：RCR＝(10-9)式中，為室空間高度（指燈具開口平面到工作面的空間高度，如圖10-14所示）；l為房間長度；b為房間寬度。

3．計算工作面上的平均照度10.3.2照度的計算表10-4頂棚、地面和墻壁的反射系數近似值圖10-14室空間高度示意圖

當已知房間的長寬、室空間高度、燈型及光通量時，可按下式計算平均照度：

E′av＝unΦ/A（10-10）式中，u為利用系數；n為燈的個數；Φ為每盞燈的光通量；A為受照工作面面積（矩形房間即為長寬乘積）。4．計算工作面上的實際平均照度10.3.2照度的計算由于燈具在使用期間，光源本身的光效要逐漸降低、燈具也會陳舊臟污、被照場所的墻壁和頂棚也有污損的可能，從而使工作面上的光通量有所減少，因此在計算工作面上的實際平均照度時，應計入一個小于1的燈具減光系數K，即工作面的實際平均照度為：Eav＝uKnΦ/A（10-11）減光系數K的值可查表10-5。

5．利用系數法的計算步驟1）根據燈具的布置，確定室空間高度；2）計算室空間比RCR；10.3.2照度的計算0.72道路和廣場室外0.63鍛工車間，鑄工車間，碳化車間，水泥廠球磨車間污染嚴重0.72機械加工車間，機械裝配車間，織布車間一般0.82儀器儀表的裝配車間，電子元器件的裝配車間，實驗室，辦公室，設計室清潔減光系數燈具每年擦洗次數類別環(huán)境污染特征表10-5減光系數值約束力的方向總是與約束所能限制的運動方向相反，約束力的作用點在約束與被約束物體的接觸處。10.3.2照度的計算1000平均壽命（h）1860083004610292020901250630350220110光通量（lm）100050030020015010060402515額定功率（W）220額定電壓（V）表10-6PZ220型普通照明白熾燈的主要技術數據3）確定反射系數（查表10-4）；4）確定利用系數u（由RCR值和反射系數查手冊或附錄表20-4）；5）根據有關手冊或表10-6查出布置燈具的光通量Φ；6）根據有關手冊或表10-5查出減光系數K；7）計算平均照度和實際平均照度。例10-1有一機械加工車間長為32m，寬為20m，高為5m，柱間距4m。工作面高度為0.75m。采用GC1-A-1型工廠配照燈（電光源型號為PZ220-150）作車間的一般照明。車間的頂棚有效反射比ρc為50％，墻壁的有效反射比ρw為30%.試確定燈具的布置方案,并計算工作面上的平均照度和實際平均照度。該車間的照度標準為75lx。解：（1）確定布置方案查表10-3可知，150W～200W的白熾燈最低距地懸掛高度為3m，故可設燈具的懸掛高度為0.5m，則室空高度為10.3.2照度的計算10.3.2照度的計算＝5－0.75－0.5＝3.75m又查表10-4可知，該種燈具的最大距高比為1.25，即＝1.25，/則燈具間的合理距離為≤1.25＝1.25×3.75＝4.688m初步確定燈具布置方案如圖10-15所示。 該布置方案的實際燈距為＝＝4m＜4.688m此時燈具個數為：n＝5×8＝40（個）（2）用利用系數法計算照度①計算室空間比RCR：滿足要求。RCR＝

＝

＝1.523

②確定利用系數查表10-4可知：ρc＝50％，ρw＝30％，RCR＝1時μ＝0.79；ρc＝50％，ρw＝30％，RCR＝2時μ＝0.66。運用插入法可知ρc＝50％，ρw＝30％，RCR＝1.523時u＝0.722③確定布置燈具的光用量查表10-7可知，普通照明用的白熾燈200W，其光通量Φ＝2920lm。④確定減光系數查表10-6可知，機械加工車間的K＝0.710.3.2照度的計算⑤計算平均照度E′av＝

＝

＝131.77lx⑥計算實際平均照度Eav＝

＝

＝92.24lx

計算結果滿足照度要求。10.3.2照度的計算圖10-15例10-1的燈具布置方案10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝一、照明供電網絡照明供電網絡由饋電線、干線和分支線組成。如圖10-16。圖10-16照明線路的基本形式二、照明線路設備

照明線路的設備主要有配電箱、燈具、開關、插座、風扇等。

1、配電箱

電氣照明線路的配電級數一般不超過三級，即總配電箱、分配電箱和用戶配電箱。配電級數過多，線路過于復雜，不便于維護。

配電箱的作用：

配電箱是將斷路器、刀開關、熔斷器、電度表等設備、儀表集中設置在一個箱體內的成套電氣設備。配電箱在電氣工程中主要起電能的分配、線路的控制等作用。

10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝PE端子板N端子板斷路器卡軌箱門箱體電度表額定電流（A）特征：D-帶指示類；T-扁圓兩用；R-帶熔絲；K-帶開關；F-防濺；G-帶鎖定；A-安全型。開關：1-單控；2-雙控。插座：2-二極；3-三極；4-四極；23-二極加三極。1-單聯(lián)；2-雙聯(lián)；3-三聯(lián)；……類型：K-開關；Z-暗裝插座；ZM-明裝插座；ZW-萬能插座；ZD-電話出線座；KL-電鈴開關。面板尺寸：86-86×86×7（寬×高×深，mm）146-146×86×7（寬×高×深，mm）172-172×86×7（寬×高×深，mm）2、開關和插座1.所謂“位”，又稱為“聯(lián)”，就是指在一個面板上，有幾個開關鍵或幾個插頭接口。“單聯(lián)”就是有一個開關，“雙聯(lián)”就是有兩個開關，能分別控制兩個用電設備。2.所謂“控”，即一個開關選擇性地控制幾條電路。如雙控開關，以字母a、b表示電路，即開關的過程就是接通a斷開b，或接通b斷開a的過程。兩條線路不會同時開啟，也不會同時斷開。在家庭中，可以使用兩個雙控開關，通過一定排線規(guī)則，實現(xiàn)在兩個地方控制一個電器的功能，而這種功能較多地應用于在客廳、臥室的照明上。三、照明供配電系統(tǒng)的電氣安裝圖

(一)照明供電系統(tǒng)圖的繪制1)照明供電系統(tǒng)圖的設計與繪制，必須遵循有關規(guī)范標準的規(guī)定，并結合設計對象的照明要求，合理布線。

2)照明供電系統(tǒng)圖一般采用單線圖形式繪制，并在單線表示的線路上用短斜線加數字或數根短斜線標示出該線路的導線根數。兩根導線的單相線路一般不標。10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝如果已另用虛線表示出N線、PE線或PEN線，則只在單線表示的相線上用短斜線標示出相線的導線根數。10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝必要時，照明供電系統(tǒng)圖也可用多線圖繪制。3)用單線圖繪制的照明供電系統(tǒng)圖，通常著重表示其進出線，而線路上的控制和保護設備不一定一一繪出。多線圖則應繪出全部設備。

4)照明供電系統(tǒng)圖應在對應的線路側或元件的圖形符號旁，標注出線路和元件的型號、規(guī)格和安裝方式等。

5)照明供電系統(tǒng)圖上標注的各種文字符號和編號，應與對應的照明平面布置圖上標注的文字符號和編號相一致。10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝(二)照明平面布置圖的繪制照明供電平面圖一般采用單線圖形式繪制，并在單線表示的線路上用短斜線加數字或數根短斜線標示出該線路的導線根數。兩根導線的單相線路一般不標。10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝（三）照明配電線路的導線讀取方法照明燈具一般都是單相負荷，其控制方式是多種多樣的，加上施工配線方式的不同，對相線、中性線、保護線的連接各有要求，所以其連接關系比較復雜。

一般要求相線必須經開關后再接于燈座，零線可以直接進燈座，保護線則直接與燈具金屬外殼相連接。這樣就會在燈具之間、燈具與開關之間出現(xiàn)導線根數變化。各照明器的開關必須接在相線（火線）上，從開關出來的線稱“控制線”。

1、一只開關控制一盞燈10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝平面圖透視接線圖思考：1、圖中使用了什么開關？2、電源和燈具之間、開關與燈具之間分別有幾根線？又分別是那幾根線？

2、多只開關控制多盞燈平面圖透視接線圖10.4照明供電系統(tǒng)電氣安裝此處后面有兩個開關，故相線在此處應分為兩路，分別接到后面的雙聯(lián)單控開關和單聯(lián)單控開關。相線不能在此處直接接入燈座，而應通過后面的雙聯(lián)單控開關后再接入該燈燈座。思考：1、圖中使用了什么開關？2、電源和燈具之間、開關與燈具之間以及燈具與燈具之間分別有幾根線？又分別是那幾根線？

3、兩只開關控制一盞燈平面圖透視接線圖思考：1、圖中使用了什么開關？2、電源和燈具之間、開