ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАМП ДНаТ250 ОПТИМИЗИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Мамонов Алексей Андреевич

студент 3 курса, Саранский электромеханический колледж г. Саранск

Е-mail: 

Свиёшкина Галина Михайловна

научный руководитель, преподаватель СЭМК,г. Саранск

Щучкина Елена Александровна

научный руководитель, преподаватель СЭМК,г. Саранск

Целью настоящей работыявляется исследование режимов горения и зажигания ламп ДНаТ250 с двумя горелками и определение эффективности их применения в осветительных установках наружного освещения.

Задачами исследования являются:

• Исследовать режимы горения и зажигания ламп ДНаТ250 обычной и оптимизированной конструкции.
• Рассчитать экономический эффект от применения ламп ДНаТ250 с двумя горелками для уличного освещения.
• Сделать выводы о целесообразности внедрения ламп ДНаТ250 с двумя горелками.

Объектом исследованияявляются газоразрядные лампы высокого давления типа ДНаТ250 с двумя горелками.

Предмет исследования– эффективность применения ламп ДНаТ250 с двумя горелками для уличного освещения.

Практическая значимость работы: 

• Снижение затрат на уличное освещение.
• Повышение качества уличного освещения.

Актуальность тематики:

• Улучшение эксплуатационных характеристик ламп ДНаТ250.

Для создания комфортной световой среды для труда и отдыха человеку необходимо достаточное количество света, не искажающего краски окружающего мира. И желательно достигать этого с минимальными затратами энергии.

В светотехнике, как и в любой отрасли науки и техники, существует ряд параметров, характеризующих свойства источников света. [1, с.8].Эти параметры можно разделить на три группы: электрические, световые и эксплуатационные. Электрические параметры характеризуют лампу как потребителя электрической энергии и определяют возможность ее подключения к источникам питания. К электрическим параметрам относят номинальное напряжение питающей сети и номинальную мощность лампы. Для разрядных ламп различают еще напряжение зажигания, рабочее напряжение на лампе, пусковой и рабочий токи лампы.

Световые параметры более разнообразны. Нормирование тех или иных определяет назначение лампы. У ламп, предназначенных для общего освещения, основными световыми параметрами являются световой поток, цветопередача и пульсации излучения.

Эксплуатационные параметры определяют возможность и технико-экономическую целесообразность применения ламп данного типа в той или иной осветительной установке. К эксплуатационным параметрам ламп относятся световая отдача, средний срок службы, зависимость световых и электрических параметров от напряжения питания и условий внешней среды, размеры и форма лампы и ряд других [1, с. 10].

В ртутных лампах низкого давления, типичными представителями которых являются люминесцентные лампы, излучение разряда равномерно заполняет объем трубки. При повышении давления паров ртути разряд начинает стягиваться к оси трубки в шнур. Начало стягивания разряда свидетельствует о переходе к разряду высокого давления. Подвижность электронов при повышении давления уменьшается. Это позволяет при небольших токах выделять большие мощности в сравнительно малом межэлектродном промежутке [1, с. 451].

Плотности излучения разряда высокого давления в сотни раз превосходят аналогичные характеристики ламп низкого давления. Поэтому лампы, использующие разряд высокого давления, часто называют лампами высокой интенсивности. Размеры светящихся тел оказываются очень удобными для применения в оптических элементах светильников. Сами светильники могут быть достаточно компактными, а их количество в осветительной установке намного меньшим, чем в установках с люминесцентными лампами или с лампами накаливания. Выпуск ГЛВД постоянно возрастает, расширяется также их номенклатура. Существует несколько разновидностей ГЛВД: дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ), металлогалогенные лампы (ДРИ) и натриевые лампы (ДНаТ).

Натриевые лампы высокого давления или дуговые трубчатые натриевые лампы — ДНаТ имеют максимальную световую отдачу среди ГЛВД. Очень большой срок службы и почти не изменяющееся значение светового потока при длительных сроках службы делают эти лампы самыми экономичными ГЛВД [1, с. 610].

Отличительной особенностью конструкция ламп ДНаТ с двумя горелками является то, что во внешнем баллоне лампы содержатся две разрядные трубки (горелки), соединенные электрически параллельно между собой. При включении лампы зажигается одна из горелок. Преимущество лампы ДНаТ с двумя горелками заключается в том, что процессе срока службы горелки работают поочередно. Электрические и световые параметры ламп с двумя горелками аналогичны параметрам ламп ДНаТ с одной горелкой.

Лампы ДНаТ с двумя горелками предназначены для эксплуатации в существующей светотехнической арматуре для натриевых ламп с одной горелкой, при этом значительно снижаются эксплуатационные затраты.

Предлагаемая лампа ДНаТ с двумя горелками по сравнению с лампами ДНаТ с одной горелкой, обладает следующими преимуществами:

1. Конструкция лампы обеспечивает повышенную стабильность светового потока ламп в процессе их срока службы, вследствие поочередного горения горелок.

2. Конструкция лампы обеспечивает повышенный срок службы ламп в осветительной установке до 10 лет горения и выше.

3. Конструкция лампы обеспечивает более быстрое повторное включение лампы при кратковременном отключении напряжения питания.

4. Применение ламп ДНаТ с двумя горелками в наружном освещении позволяет снизить эксплуатационные затраты на обслуживание осветительных установок, вследствие увеличения срока службы ламп.

Исследование режимов горения и зажигания ламп ДНаТ250 проводилось в светотехнической лаборатории ГУП Республики Мордовия «Лисма». При исследовании режимов зажигания и горения лампы ДНаТ250 с двумя горелками установлено следующее:

1. Зажигается и горит в лампе только одна из горелок, условно горелка № 1.

2. При отключении электроэнергии и снова повторном (практически мгновенно) включении сразу же (без паузы) зажигается и другая горелка условно горелка № 2.

3. Практически отсутствует пауза (перерыв в освещении) в зажигании и горении лампы. Отсутствует дискомфорт в освещении, который может привести к непредсказуемым последствиям в жизни общества для человека.

4. Длительность горения лампы с другой горелкой (условно горелка № 2) до режима номинальной мощности составила 465сек.

Исследования режимов зажигания и горения ламп ДНаТ250 показали целесообразность проведения работ по оптимизации конструкции ламп с точки зрения увеличения их срока службы, улучшения их эксплуатационных характеристик (исключения дискомфорта в освещении), а также уменьшения эксплуатационных затрат при их эксплуатации.

Учитывая изложенное выше, логично полагать, что введение в конструкцию лампы ДНаТ250 двух горелок, электрически параллельно соединенных между собой, позволяет увеличить в два раза срок службы ламп с 24000 часов горения до 48000 часов горения. Такая конструкция лампы исключает паузы в зажигании и горении при внезапном и кратковременном отключении электроэнергии, то есть, исключается дискомфорт в освещении.

Определение эффективности использования ламп ДНаТ250 сдвумя горелками на примере г. Саранска.

Для определения целесообразности использования ламп ДНаТ250 оптимизированной конструкции был проведен анализ существующей ситуации по использованию ламп различных модификаций для уличного освещения в г. Саранске. Освещением улиц в Саранске занимается Муниципальное предприятие городского округа Саранск «Горсвет». Уличное освещение Саранска включает в себя 15336 светильников. Структура уличного освещения по модификации ламп:

• ДРЛ125 – 137шт.
• ДРЛ250 – 7099 шт.
• ДРЛ400 – 84 шт.
• ДНаТ100 и ДНаТ70 – 738шт.
• ДНаТ150 – 248шт.
• ДНаТ250 – 5369шт.
• ДНаТ400 – 381шт.
• Торшеры - 1280шт.

Исследуемые лампы ДНаТ250 оптимизированной конструкции в настоящее время в наружном освещении г. Саранска не используются.

Время включения и отключения наружного освещения производится в зависимости от продолжительности светового дня, в соответствии с утвержденным графиком. Общее время горения одной лампы составляет 3895,18 часов в год.

За один год подлежит замене в среднем 1002 лампы ДНаТ250 (по данным МП «Горсвет» за два года). Учитывая, что для лампы ДНаТ250 с двумя горелками срок службы в два раза больше, чем для обычной лампы, можно предположить, что количество ламп, подлежащих замене, сократится в два раза и составит 501шт. в год. Фактические затраты на замену одной лампы различной модификации без учета стоимости ламп составляют 413,71 рублей.

Для определения эффективности применения ламп ДНаТ250 оптимизированной конструкции вместо обычных ламп ДНаТ250 был произведен сравнительный расчет затрат на замену ламп данных модификаций. В результате расчета было установлено, что затраты на замену одной лампы ДНаТ250 с одной горелкой составляют 575,29 рублей  и для лапы ДНаТ250 с двумя горелками – 681,71 рублей. Годовой экономический эффект от применения ламп ДНаТ250 с двумя горелками составляет 234903,87 рублей.

В представленной работе исследован режим горения и зажигания ламп типа ДНаТ250, и на их основе найдены пути оптимизации конструкции ламп с точки зрения увеличения их срока службы, улучшения качества. Теоретически обоснованы положения, касающиеся попеременной работы 2-х горелок, установленных в одной колбе лампы, и электрически параллельно соединенных между собой (вместо одной горелки в колбе лампы обычной конструкции).

Установлено, что применение в лампе ДНаТ250 2-х горелок, электрически параллельно соединенных между собой, позволяет исключить паузы (перерыв в зажигании и горении) при кратковременном отключении и быстром повторном включении лампы в электрическую сеть. Технически обоснована возможность увеличения срока службы ламп ДНаТ250 с 2-мя горелками в два раза с 24 тыс. часов горения до 48 тыс. часов горения.

Применение в наружном освещении ламп ДНаТ250 с 2-мя горелками позволяет снизить эксплуатационные затраты по обслуживанию ламп, и тем самым получить экономический эффект в размере 234903,87 рублей в год (на примере г. Саранска).

Список литературы:

1.Рохлин Г. Н. Разрядные источники света. — М.:, Энергоатомиздат, 1991. — с. 720.