Справочная книга по светотехнике

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ

Под надежностью понимается свойство изделий выполнять заданные функции, сохраняя спои эксплуа­тационные показатели в определенных пределах в тече­ние требуемого промежутка времени. Световые приборы являются восстанавливаемой (ремонтируемой) системой с невосстанавливаемыми элементами. При этом элемен­тами системы СП являются узлы и детали конструк­ции, выполненные из определенных материалов, ком­плектующие изделия (лампы, ПРА, стартеры, ЭУ и др.), электрическая проводка и т. д. Для СП основным показателем надежности является долговечность, кото­рая характеризуется либо сроком службы, либо ресур­сом. Для большинства СП стандартами и техническими условиями нормируются значения срока службы, кото­рые для промышленных СП составляют 8—10 лет, для бытовых — 5, для уличных — 8. Срок службы СП как ремонтопригодных изделий определяется, глаппым об­разом, сроком службы тех основных элементов, кото­рые нельзя заменить в процессе эксплуатации, т. е. пре­жде всего отражателей и рассеивателей (такие комплек­тующие элементы, как ПРА и ЭУ, являются покупны­ми и заменяемыми изделиями).

Под долговечностью понимается свойство изделий сохранять работоспособность до предельного состоя­ния (с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта). Предельное состояние на­ступает тогда, когда происходит отказ. Под отказом СП понимается наступление такого состояния, которое ха­рактеризуется следующими признаками или их сово­купностью: а) световой поток СП. проработавшего оп­ределенное время после чистки и замены ИС данного типа на новый, становится ниже заданного значения, минимально необходимого для создания нормируемой освещенности в конкретной ОУ; б) в результате дли­тельной эксплуатации КСС прибора деформирована таким образом, что СП пе обеспечивает требуемых ус­ловий освещения (в наибольшей степени это относится к зеркальным и призматическим СП); в) сопротивле­ние изоляции СП снижается до значений, недопусти­мых по правилам элсктробезопасности; г) механиче­ская прочность узлов крепления защитных стекол, рас­сеивателей, отражателей, узлов подвеса уменьшается до предела, представляющего опасность для работающих или обслуживающего персонала.

Ко всем светильникам общего назначения предъяв­ляется требование, чтобы после 120 ч работы при тем­пературе 35±5°С, напряжении, равном 110% номиналь­ного для светильников с PJ1, или мощности, равной 115% номинальной для светильников с Л Н, КПД (или освещенность) снижались не более чем па 10% от пер­воначального значения, цвет и форма поверхностей пе подвергались изменениям.

На такой важнейший показатель СП, как снижение светового потока при эксплуатации, влияет ряд взаи­мосвязанных факторов, определяющих старение и за­грязнение ИС в СП, выход ИС из строя, загрязнение СП и старение их материалов.

В табл. 6.14 дана классификация основных конст­руктивно-светотехнических схем СП по их эксплуата­ционным характеристикам. В зависимости от схемы, степени зашиты от пыли, твердости светотехнических материалов и покрытий (табл. 6.15) все СП разделены на 7 эксплуатационных групп; при этом чем больше номер группы, тем менее подвержены СП воздействию среды и тем в более тяжелых условиях целесообразно их использование. При использовании ламп-светиль - ников эксплуатационная іруппа СП повышается на одну ступень (кроме СП класса VII), при использова­нии экранирующих решеток или колец эксплуатацион­ная группа снижается на одну ступень (кроме СГ1 с продуваемыми конструктивными исполнениями).

В процессе эксплуатации в результате многократных заірязнепий и чисток происходит необратимое сниже­ние КПД СИ из-за старения светотехнических материа­лов, которое тем меньше, чем тверже материал. Все ма­териалы и покрытия разделены на три группы по твер­дости: твердые — Т (твердость по шкале Мооса более 6), средней твердости — СТ (2,5-6) и мягкие — М (менее 2,5). К твердым относятся силикатная эмаль и силикат­ное стекло, практически полностью восстанавливаю­щие свои свойства после чистки, к материалам и по­крытиям средней твердости — альзакированный алю­миний, покрытия, полученные методом вакуумного распыления алюминия с последующей защитой зер­кального слоя жидким стеклом, химически объярчеп - ный алюминий. К этой же іруппе условно отнесены та­кие материалы, как поликарбонат, полиметилметакри - лат, жесткий поливинилхлорид, а также эмали на осно­ве алкидных и меламипо-формальдегидпых смол и др. К мягким материалам, практически непригодным для эксплуатации в тяжелых условиях среды, относятся та­кие органические эмали, как MJ1-242, АС-72, АС-81, пудры ПАКЗ, а также полиэтилен и полистирол.

Необратимое изменение КПД СП со схемами клас­сов 1А и VA (табл. 6.14), отражатели которых покрыты твердой силикатной эмалью, после 10 циклов длитель­ных испытаний в тяжелых условиях среды составляет 2%, в то время как для СП с химически объярчепным алюминием средней твердости оно равно 14—19%, а

Табл и па 6.14

для СП с мягкими покрытиями — 40-50%. Наимень­шее старение покрытий отражателей, естестнеппо, име­ет место в СП классов IV и VII.

Влияние окружающей среды помещений на свето­технические характеристики ламп-светильников мало. Значение эксплуатационных КПД промышленных СП с ЛЛ с впуїренним отражающим слоем выше, чем с обычными. При этом увеличение КПД СП с ЛЛ с внут­ренним отражающим слоем становится все более за­метным с увеличением запыленности СП. Сказанное не относится к СП с высокотемпературными ИС с внугренним отражателем, к наружной поверхности вы­ходных отверстий которых пыль может пригореть.

Открытые СП класса 1 (см. табл. 6.14), имеющие наибольшие начальные КПД, характеризуются и наи­большим его снижением из-за загрязнения ламп и оп­тических элементов (снижение КПД п 1,5-2 раза боль­ше, чем для СП класса IV). Наибольшая стабильность параметров при работе в тяжелых условиях среды также свойственна СП класса IV.

Наличие верхних вентиляционных отверстий в от­ражателях светильников для внутреннего освещения способствует улучшению теплового режима СП и уменьшению как запыляемости, так и пригорання пыли, что облегчает чистку. Доля снижения КПД за счет загрязнения колб ламп относительно невелика (меньше 3% даже для открытых СП). Основное сниже­ние КПД происходит за счет загрязнения оптических элементов СП (от 8 до 16% за цикл испытаний), при­чем наиболее загрязняются открытые отражатели СП классов 1 и V. В СП классов IV и VI (при отсутствии от­ражателя) снижение КПД связано п основном с заіряз - нением защитных стекол, по степень восстанавливае­мости КПД весьма велика.

Большое значение имеет правильный учет условий эксплуатации при выборе конструкций СП для улиц. В 16.81 приведены данные об изменении основных ха­рактеристик СГ1 с лампами тина ДРЛ при длительной работе на улицах промышленных районов с загрязнен­ной атмосферой. Характеристики закрытых СП более стабильны и значительно лучше восстанавливаются по­сле чистки. Из рис. 6.13 видно, что использование от­крытых СП на улицах допустимо только в хороших ат­мосферных условиях.

При занылении СП происходит не только сниже­ние КПД. по и изменение формы КСС, причем тем в большей степени, чем ближе отражающие поверхности к зеркальным. По мере запыления зеркального СП его КСС все больше приближается к КСС диффузного СП, коэффициент отражения которого равен интегрально­му коэффициенту отражения запыленной зеркальной поверхности. В связи с этим плохая эксплуатация зер­кальных СП приводит к снижению не только КПД, но и коэффициентов использования ОУ, т. е. резко сказы­вается на их технико-экономических характеристиках. Для работы в тяжелых условиях среды зеркальные СП должны применяться только в полностью пылезащи - шенном или пыленепроницаемом исполнении (класс IV по табл. 6.14); открытое исполнении (классы I и II) зеркальных СП допустимо в этих условиях только при использовании специальных твердых защитных пыле - отгалкиваюших покрытий.

Тепловой режим СП. Одной из важных групп требо­ваний к СП является обеспечение длительной и беспе­ребойной работы в условиях напряженного теплового режима, характерного для СП многих типов. Решение проблемы теплового режима для большинства СП ле­жит на пути применения более нагревостойких мате­риалов и покрытий, а также ИС, ПРА, ЭУ, проводов, конденсаторов, рассчитанных на длительную работу при существующих в СП температурах.

Для объективной оценки и сопоставления теплона- пряженности различных СП вне зависимости от типа и мощности ламп, габаритов, формы, примененных ма­териалов было предложено [40] ввести коэффициент превышения температуры показывающий, во

сколько раз значения Д/с(- комплектующих изделий (ламп, ПРА, ЭУ, зажигающих устройств, конденсато­ров, проводов) при работе в СП превышают значения Atoj этих же комплектующих изделий при работе на от­крытом воздухе:

АЛ,, І = А/с/ / А/q/ •

С учетом большой роли в происходящих тепловых процессах степени концентрации мощности, связанной с соотношением мощности ламп Р;1 и суммарной пло - шади тсплоотдаюшей оболочки СП 5СП, был введен [40] параметр удельной мощности р, характеризующий тепловой режим конструкций СП:

Р~Р л/^сп-

Классификация СП с различными конструктивно- светотехническими схемами по теплотехническим ха­рактеристикам приведена в табл. 6.16. В пей даны зна­чения А'д, па колбе ламп (лк), цоколях (лц) и ПРА.

Как хорошо видно из табл. 6.16, значения К;1к на колбе ЛЛ в закрытых светильниках классов 11 и IV (и особенно уплотненных СП класса IV), имеют средние максимальные значения 2,2-2,4.

В табл. 6.17 приведены для ориентировки усреднен­ные количественные данные о превышении температу­ры па колбах ЛЛ с диаметром 26 мм типа Т8 в некото­рых группах СП 1861.

Вместе с тем, значение лк для СП с ЛЛ особенно важно, т. к. световая отдача ЛЛ зависит от температуры, устанавливающейся внутри приборов, а, следовательно, влияющей па их КПД (рис. 6.14). Как видно из этого

ірафика. для прямых ЛЛ с диаметром трубки 38 мм (лам­па Т12). спад светового потока при превышении опти­мальной температуры составляет около 1% на 1°С (пра­вая ветвь кривой), а при снижении температуры — 3% на I С. Таким образом, при температуре воздуха внутри СП Т = 55° спад светового потока Фл составляет 30%, а при понижении Т°С ло пуля спад Фл равен 75%.

Превышение температуры отдельных частей СП (при расчетной температуре окружающей среды 25°С) в нормальном и аварийном (дано в скобках) режимах ра­боты пе должно быть более приведенных ниже значе­ний (табл. 6.18 и 6.19).

В табл. 6.20 приведены данные о коррозионной стойкости основных материалов, применяемых в СП, к ноздействию кислот, шелочей, неочищенных газов, растворителей, масел |6.16], которые важно знать для правильного применения СП и обеспечения их надеж­ной и длительной работы.

Дополнительные характеристики СП

Монтажно-эксплуатационные характеристики. Так как масштаб применения современных ОУ исключи­тельно велик, значимость монтажно-эксплуатацион­ных характеристик СП непрерывно возрастает. Такими характеристиками являются трудоемкости операций по установке и подключению СП, замене ламп и комплек­тующих изделий, чистке отражателей и рассеивателей СП как в начале эксплуатации, так и на ее протяже­нии. К этой группе параметров может быть отнесена наработка па отказ, под которой понимается длитель­ность периода между чистками СП в данных условиях эксплуатации. Подробные сведения об эксплуатацион­ных характеристиках ОУ и СП приведены в разделе 11 и в [40].

Уровень создаваемых помех. Помехи (радиопомехи и акустические) создаются СП с РЛ. Световые приборы с ЛЛ генерируют радиопомехи при нормальной работе ламп, и особенно в момент включения СП со стартср - ными схемами, когда при недостаточном прогреве электродов ламп происходит многократное срабатыва­ние стартеров. Помехи, аналогичные пусковым, часто создаются в конце срока службы ЛЛ, когда напряжение

Примечание. В таблице примяты следующие обозначения коррозионной стойкости: t - — отличная (воздействия на материаг не наблюдается); х — хорошая (легкое воздействие па материал, который остается пригодным до конца срока службы изделия) і ■ і достаточная (умеренное воздействие на материал, не приводящее к заметному ухудшению характеристик изделий); (-) ншкая (сильное воздействие на материал, значительно сокращающее срок службы изделия).

на ней возрастает. начинает периодически срабатывать стартер и ЛJ1 мигает.

Радиопомехи подразделяются на распространяю­щиеся и пространстве в виде электромагнитных излуче­ний и но проводам питания. Уровень первого вида ра­диопомех, излучаемых J1J1, невелик (сказывается па расстоянии не более 1,5 м) и эффективно снижается с помощью конденсатора, подключенного параллельно лампе и расположенного в корпусе стартера. Напряже­ние же радиопомех, распространяющихся по проводам питания, может значительно превышать регламенти­руемое нормами допускаемых индустриальных радио­помех. Наиболее высокие значения уровня радиопомех (80-90 дБ) имеют место в диапазоне длинных и сред­них радиоволн. Поэтому в СП применяются специаль­ные помехоподавляющие конденсаторные фильтры, снижающие напряжение радиопомех до нормируемых значений (см. разд. 4).

Акустические помехи — шумовой фон — создаются СП с РЛ в связи с наличием источника шума — ПРА. При работе ПРА генерируется определенная звуковая мощность в результате вибрации пластин (элементов) магнитопровода с частотой, равной удвоенной частоте тока. Выпускаемые ПРА подразделяются по создавае­мой звуковой мощности на ПРА с нормальным (класса (Н), пониженным (П), низким (А) и особо низким уровнем шума (С) (см. разд. 4). В СП для жилых и об­щественных зданий должны применяться ПРА только двух последних групп.