ИСПЫТАНИЕ ЛАМП ДРЛ250М В РЕЖИМЕ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ ГОРЕНИЯ

Фролов Алексей Владимирович

студент 3 курса, Саранский электромеханический колледж г. Саранск

Е-mail: elshuchkina@mail.ru

Щучкина Елена Александровна

научный руководитель, преподаватель СЭМК, г. Саранск

Свиешкина Галина Михайловна

научный руководитель, преподаватель СЭМК, г. Саранск

Целью настоящей работы является исследование режима горения лампы ДРЛ250М с повышенной удельной дозировкой ртути в электрической схеме включения ламп с дросселем повышенной мощности, с целью возможности разработки энергосберегающей технологии испытаний ламп ДРЛ250М на продолжительность горения (срок службы) в режиме циклических включений.

Задачами исследования являются:

·Исследовать режим горения ДРЛ250М с повышенной удельной дозировкой ртути, превышающей в 1,2 раза номинальное значение в режиме повышенной мощности (ДРЛ 400).

·Обобщить полученные данные с целью создания энергосберегающей технологии испытаний ламп на продолжительность горения.

Объектом исследования является дуговая ртутная люминесцентная лампа ДРЛ250М.

Предмет исследования — проведение опытов с дуговой ртутной люминесцентной лампой ДРЛ250М.

Практическая значимость работы — снижение затрат на проведение испытаний ламп на продолжительность горения за счёт сокращения сроков испытаний ламп (с ~2-х лет до ~2-х месяцев).

Актуальность тематики:

·     Ускорение испытания ламп ДРЛ250М с целью экономии электроэнергии и времени испытаний.

Достойное место среди источников искусственного света, применяемого в установках наружного и промышленного освещения, занимают газоразрядные лампы высокого давления типа ДРЛ. Лампы типа ДРЛ (дуговые, ртутные, люминофорные), благодаря высокой световой отдаче (45—60 лм/Вт), большому сроку службы (15—20 тыс. ч.), удовлетворительной цветопередаче (R_a≈42 %), приспособленности для работы в стандартных электрических сетях напряжением 220 В и возможности производства ламп на мощности от 50 Вт до 2 КВт, получили широкое применение для промышленного и наружного освещения [1, с. 503].

Лампы ДРЛ хорошо освоены промышленностью и выпускаются в больших объёмах (~5 млн. шт./год).

Лампы представляют собой ртутно-кварцевую горелку трубчатой формы, смонтированную внутри колбы из тугоплавкого стекла, внутренняя поверхность которой покрывается тонким слоем люминофора, который, поглощая УФ — излучение ртутного разряда, превращает его в видимое излучение в красной части спектра. Основную часть светового потока в лампах ДРЛ составляет излучение ртутного разряда, к которому добавляется излучение люминофора [1, с. 504].

Качество ламп определяется как конструкцией ламп, так и состоянием технологического оборудования, соблюдением технологической дисциплины на всех стадиях производства. Изготовленные лампы, подвергаются ряду проверок и испытаний, подтверждающих их соответствие различным требованиям, в том числе и испытания на продолжительность горения. На получение результатов испытаний уходит от 1-го до 3-х лет, что в условиях массового производства в значительной степени снижается оперативность оценки качества ламп, и принятия необходимых корректирующих действий по устранению возможных несоответствий. Кроме того, такие испытания требуют значительных материальных затрат как на содержание соответствующих испытательных станций (центров), так и на проведение самих испытаний, в процессе которых расходуется особенно много электроэнергии, то есть, технология испытаний достаточно энергоёмкая. Но главное — это теряется драгоценное время на принятие оперативного решения, касающегося качества ламп, их цены и реализации.

Для решения указанной проблемы были проведены исследования режима горения ламп ДРЛ250М, имеющих повышенную удельную дозировку ртути (в 1,2 раза больше её номинального значения) в режиме повышенной мощности горения.

Проведение испытаний ламп в режиме повышенной мощности обусловлено тем, что лампе придается повышенная удельная нагрузка на кварцевое стекло, повышенная температура на рабочих электродах, которые покрыты оксидным покрытием. Тем самым, придается режим ускоренного «старения» лампы. То есть ускоренный спад светового потока, вследствие более интенсивного распыления материала электрода и эмиттера, а также более интенсивного уменьшения светоотражения кварцевого стекла. Срок испытаний сокращается примерно с 2-х лет до 2-х месяцев.

Исследование режимов испытания проводилось в светотехнической лаборатории ГУП Республики Мордовия «Лисма».

Для проведения исследования режимов горения ламп ДРЛ250М использовалось специальное измерительное оборудование, имеющееся в лаборатории. Это вольтметры, амперметры, ваттметры, пускорегулирующая аппаратура (ПРА) или индуктивные балласты, дроссели ДРЛ400, фотометрический шар, гальванометры, и т. д.

Лампа ДРЛ250М включалась в электрическую сеть 220 В по схеме, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Электрическая схема включения лампы ДРЛ250М

Где L1 — индуктивный балластный дроссель (пускорегулирующий аппарат — ПРА — ДРЛ4000);

A1 — амперметр для измерения тока лапы;

EL1 — лампа ДРЛ250М;

W1 — ваттметр для измерения мощности лампы;

V2 — вольтметр для измерения напряжения горения на лампе;

V1 — вольтметр для измерения напряжения сети.

С помощью секундомера фиксировалось время разгорания лампы по номинальному значению напряжения горения (Uл, В), равным 13 В, а также рост напряжения горения до момента самовыключения (погасания). Следует также отметить, что при достижении напряжения горения на лампе 130 В, номинальное значение достигает мощность лампы Pл=250 Вт, рабочий ток лампы Iл=2,23 А и световой поток лампы — 13000 люмен.

К моменту самовключения лампы, напряжение горения лампы достигает максимума ~208 В, мощность лампы падает (уменьшается), падает также и рабочий ток лампы, и уменьшается её световой поток.

Из рисунка 2 видно, что время разгорания лампы ДРЛ250М с повышенной удельной дозировкой ртути до момента самовыключения составило ~300 сек (5 минут).

Рисунок 2. Изменение электрических характеристик лампы ДРЛ250М с повышенной удельной дозировкой ртути в процессе разгорания

При достижении напряжения горения на лампе ~208 В наступает самовыключение (погасание) лампы. Спустя 4 минуты лампа остывает (в ней падает давление паров ртути), и она сама повторно загорается, то есть самовключается (наступает зажигание лампы). Длительность повторного горения до момента самовыключения составила ~4 минуты. Длительность цикла составляет ~8 минут. Это хорошо иллюстрируется рисунке 2, где: 1 — первое горение лампы до момента самовыключения, далее после остывания наступает 2 — второе (повторное) самовключение лампы и её горение до самовыключения при Uл~208 В. Далее после остывания ~ 4 минуты, наступает снова (третий раз) самовключение (горение) лампы, и снова повторяется её работа в циклическом режиме: горение-самовыключение-остывание-самовключение и т. д. Длительность цикла составляет ~ 8 минут.

Следует отметить, что цикличность работы лампы обеспечивается без каких-либо коммутирующих устройств, реле времени, переключателей и тому подобное.

Сущность выполненной работы заключается в сочетании методов ускоренных испытаний в режиме частых включений и повышенной мощности. Режим частых включений достигался за счёт введения в горелку повышенной удельной дозировки ртути. В этом случае напряжение горения на лампе постоянно возрастает, и когда сетевого напряжения становится недостаточно для поддержания стабильного режима горения лампы ДРЛ, она гаснет. Такой способ испытаний позволяет упростить их, и отказаться от применения различного рода схемных решений, необходимых для создания циклического режима. Режим повышенной мощности достигается за счёт включения лампы ДРЛ250М с пускорегулирующим аппаратом повышенной мощности (например-400 Вт). Практическое выполнение результатов исследований выглядит следующим образом.

В производственных условиях ГУП РМ «Лисма» были изготовлены две партии ламп ДРЛ250М (по 8 шт в каждой партии):

Партия № 1— это лампы с повышенной удельной дозировкой ртути. Испытывались на срок службы с дросселем 400 Вт в режиме частых включений напряжением сети 220 В;

Партия № 2 — это лампы с номинальными электрическими и световыми параметрами, соответствующие техническим условиям (ГОСТу). Испытывались на срок службы согласно нормативно — технической документации ГУП РМ «Лисма» на напряжение сети 220 В.

Для партии № 1 перед началом испытаний экспериментально для каждой лампы была определена длительность цикла выключения, состоящая из суммарного времени горения лампы от момента зажигания до погасания и времени её остывания до повторного включения. По длительности цикла определено примерное время необходимое для проведения ускоренных испытаний.

Кроме того, у каждой лампы, включённой в сеть 220 В с дросселем 250 Вт, был измерен световой поток, причем измерение светового потока проводилось в момент достижения на лампе номинальных значений её параметров — мощности лампы (250 Вт) и напряжения горения (130 В). Как указывалось выше, длительность одного цикла равна ~8минут. За один час (60мин) количество циклов составит -7,5. За одни сутки (24 часа) количество циклов соответственно составит — 180.

Экспериментально установлено, что один час горения лампы ДРЛ250М с повышенной удельной дозировкой ртути в режиме циклических включений, эквивалентно 10 часам горения лампы ДРЛ250М обычной конструкции, и испытываемой по стандарту и нормативно-технической документации.

Результаты испытаний ламп ДРЛ 250 М в режиме циклических включений, а также ламп, испытываемых в режиме непрерывного горения по техническим условиям, приведены на рисунке 4. Из рисунка видно, что спады среднего значения светового потока ламп на сроке службы в обоих случаях подобны.

Рисунок 4. Изменение светового потока ламп ДРЛ250 в процессе испытания

1 — по требованиям технических условий;

2 — в режиме циклических включений;

3 — в режиме непрерывного горения.

Практические результаты проведенной работы могут быть положены в основу создания энергосберегающей методики по проведению ускоренных испытаний газоразрядных ламп высокого давления типа ДРЛ для периодических испытаний ламп на срок службы (продолжительность горения) в условиях массового производства ламп с неизменной конструкцией и стабильным технологическим процессом. Одновременно с текущими лампами изготавливается определенное количество ламп с повышенной дозировкой ртути специально для поведения испытаний.

В результате исследований был проведен экономический расчет целесообразности проведения ускоренных испытаний. Экономия электроэнергии при испытании ламп ДРЛ250М в циклическом режиме равна 23486,8 кВ/ч. Экономия времени на проведение испытаний — 22 месяца. Длительность испытаний в циклическом режиме — 1200 часов (~2 месяца). Длительность испытаний в обычном режиме — 12000 часов (~2 года).

Список литературы:

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