《電氣照明》PPT課件

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1、第11章 電氣照明,11.1 概述 11.2 常用照明光源與燈具 11.3 照度計(jì)算 11.4 照明供電系統(tǒng) 11.5 電氣照明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,11.1 概述,基本概念,1.光和光通量 2.發(fā)光強(qiáng)度 3.照度 4.亮度 5.光源的顯色性能 6.色溫,,1. 光和光通量,,光是一種輻射能，其本質(zhì)是一種電磁波，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為380780mm。 光通量（luminous flux），光源在單位時(shí)間內(nèi)，向周?chē)臻g輻射出的使人產(chǎn)生光感的能量,用符號(hào)表示，其單位為流明（lm）。光通量與光輻射的強(qiáng)度及其波長(zhǎng)有關(guān)。 光效（lm/W）,電光源每消耗1瓦功率所發(fā)出的流明數(shù)。光效是衡量電光源性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，光效越

2、高越好。,,2.發(fā)光強(qiáng)度,,光源在某一特定方向上單位立體角內(nèi)輻射的光通量，稱(chēng)為光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度（luminous intensity），用符號(hào)I表示，單位為坎德拉（cd），簡(jiǎn)稱(chēng)光強(qiáng)。光強(qiáng)是反映電光源發(fā)光強(qiáng)弱程度的物理量。 對(duì)于向各個(gè)方向均勻輻射光通量的光源，其各個(gè)方向的發(fā)光強(qiáng)度相同，其值為 （11.1.1） 式中 光源在立體角內(nèi)所輻射的總光通量； 空間立體角， ，S為相對(duì)應(yīng)的球面積，r為球半徑。,,3.照度,,照度（illuminance）是表征被照面上光的強(qiáng)弱的物理量，用受照物體單位面積上的光通量表示。照度的符號(hào)為E，單位是勒克斯（lx）。如果光通量均勻地投射到面積為S的表面上

3、，則該表面的光通量為 （11.1.2）,,,4.亮度,,發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度稱(chēng)為亮度（luminace），用符號(hào)L表示，單位為cd/m2。,,圖11.1.1所示發(fā)光體在視線方向的亮度為:,（11.1.3）,,5.光源的顯色性能,,光源對(duì)被照物體顏色顯現(xiàn)的性質(zhì)稱(chēng)為光源的顯色性能。物體的顏色以日光或與日光相當(dāng)?shù)膮⒖脊庠凑丈湎碌念伾珵闇?zhǔn)。 光源的顯色性能用被測(cè)光源照明時(shí)與由參考光源照明時(shí)物體顏色相符程度，顯色指數(shù)（ ）來(lái)衡量。日光的顯色指數(shù)為100，白熾燈的顯色指數(shù)為9799，熒光燈的為7590。,,6.色溫,,當(dāng)光源發(fā)射出的光的顏色與黑體（能吸收全部光能的物體）在某一溫度時(shí)發(fā)出的

4、光的顏色相同時(shí)，該溫度就稱(chēng)為光源的色溫，符號(hào)為T(mén)，單位是開(kāi)爾文（K）。,,照明質(zhì)量,合適的照度 照度分布的均勻性 眩光的限制 光源的顯色性 照明的穩(wěn)定性和波動(dòng)深度的要求,為了獲得良好的照明質(zhì)量，通常要考慮以下幾個(gè)因素：,照明方式和種類(lèi),（1）照明方式,一般照明 在整個(gè)場(chǎng)所或場(chǎng)所的某部分照度基本均勻的照明。 局部照明 為照亮某個(gè)局部而設(shè)置的照明稱(chēng)為局部照明。 混合照明 對(duì)于工作位置需要較高照度而對(duì)光照方向有特殊要求的場(chǎng)所宜采用混合照明。,照明方式和種類(lèi),（2）照明種類(lèi) 工作照明 正常工作時(shí)用來(lái)保證被照明場(chǎng)所正常工作時(shí)具有適合視力條件的照度。 事故照明 用于在工作照明因故障失去后，維持暫時(shí)繼續(xù)工作

5、或安全疏散人員。 值班照明 在非生產(chǎn)時(shí)間供值班人員使用的照明稱(chēng)為值班照明。 警衛(wèi)照明 用于警衛(wèi)地區(qū)周界的照明。 障礙照明 裝設(shè)在建筑物上作為障礙標(biāo)志用的照明。,,11.2 常用照明光源與燈具,照明光源 光源的分類(lèi) 光源的性能及選擇 照明燈具 燈具的光學(xué)特性 燈具的結(jié)構(gòu) 燈具的選擇 室內(nèi)燈具的懸掛高度 燈具的布置,照明光源,光源的分類(lèi),常用的電光源按發(fā)光原理可分為熱輻射光源和氣體放電光源兩類(lèi)。 1.熱輻射光源：利用物體加熱時(shí)輻射發(fā)光的原理所制造的光源。如白熾燈、鹵鎢燈等。 2.氣體放電光源：利用電場(chǎng)作用下氣體放電發(fā)光的原理所制造的光源。如熒光燈、高壓汞燈、高（低）壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈等。,

6、（1）白熾燈,,白熾燈是靠電流加熱鎢絲到白熾程度引起熱輻射發(fā)光的,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.1。 其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低，顯色性好，有高度的集光性，便于光的再分配，使用方便，適于頻繁開(kāi)關(guān)。缺點(diǎn)是光效低，使用壽命短，耐振性差。,,（2）鹵鎢燈,,鹵鎢燈是利用鹵鎢循環(huán)的原理，在白熾燈中充入微量的鹵化物，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.2，白熾燈燈絲蒸發(fā)出來(lái)的鎢和鹵元素結(jié)合，生成的鹵化鎢分子擴(kuò)散到燈絲上重新分解，使鎢又回到燈絲上，從而既提高了燈的光效又延長(zhǎng)了使用壽命。,,,管形鹵鎢燈必須水平安裝，并且應(yīng)當(dāng)與易燃物保持一定距離。鹵鎢燈的耐震性也較差，不適于在振動(dòng)較大的場(chǎng)所使用，更不能作為移動(dòng)式光源來(lái)使用。,（3）熒光燈,

7、,熒光燈是一種低壓汞蒸氣弧光放電燈，結(jié)構(gòu)如圖10.2.3所示，汞蒸氣放電時(shí)發(fā)出可見(jiàn)光和紫外線，紫外線又激勵(lì)管內(nèi)壁的熒光粉而發(fā)出可見(jiàn)光，兩者混合光色接近白色。,,,外熒光燈要與鎮(zhèn)流器（或稱(chēng)穩(wěn)壓器）一起使用，將工作電流限制在額定值。熒光燈的優(yōu)點(diǎn)是光效高，壽命長(zhǎng)，顯色性好；但需要附件多，不宜用于需要頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合。,（4）高壓汞燈,高壓汞燈是低壓熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，如圖10.2.4所示，它的光效約比白熾燈高三倍，壽命也長(zhǎng)，啟動(dòng)時(shí)無(wú)需加熱燈絲，故只需鎮(zhèn)流器。缺點(diǎn)是顯色性差，啟動(dòng)慢，對(duì)電壓要求較高，也不宜頻繁啟動(dòng)。,,,（5）高壓鈉燈,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10.2.5，高壓鈉燈利用高壓鈉蒸氣放電發(fā)光，其輻射光的波長(zhǎng)集

8、中在人眼較敏感的區(qū)域內(nèi)。 具有照射范圍廣，壽命長(zhǎng)，紫外線輻射少，透霧性好等優(yōu)點(diǎn)。但顯色性差，對(duì)電壓波動(dòng)較敏感。,,,,,（6）金屬鹵化物燈,,金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它克服了高壓汞燈顯色性差的缺點(diǎn)。在高壓汞燈內(nèi)添加了某些金屬鹵化物，通過(guò)金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供金屬蒸氣，金屬原子在電弧中受電弧激發(fā)而輻射發(fā)光。,,它具有光色好、光效高、受電壓影響小等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較理想的光源。選擇適當(dāng)?shù)慕饘冫u化物并控制相對(duì)比例，便可制成各種不同光色的金屬鹵化物燈。,（7）氙燈,,氙燈為惰性氣體弧光放電燈，高壓氙氣放電時(shí)能產(chǎn)生很強(qiáng)的白光，接近連續(xù)光譜，與太陽(yáng)光十分相似，故有 “人造小

9、太陽(yáng)”之稱(chēng)。 氙燈特別適合作廣場(chǎng)等大面積場(chǎng)所的照明。,,,（8）LED燈,,LED燈為??燈，?。 LED燈特別適合作??的照明。,,,光源的性能及選擇,各種常用電光源的主要性能見(jiàn)表10.2.1。,,,,光源的性能及選擇,從表中可以看出，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) 首先應(yīng)考慮光效高、壽命長(zhǎng) 其次再考慮顯色指數(shù)、啟動(dòng)性能以及其他次要指標(biāo) 最后綜合考慮環(huán)境條件、初期投資與年運(yùn)行費(fèi)用,,光源的性能及選擇,選擇照明光源時(shí)，一般考慮如下因素。 （1）對(duì)于一般性生產(chǎn)車(chē)間、輔助車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)和站房，以及非生產(chǎn)性建筑物、辦公樓和宿舍、廠區(qū)道路等，優(yōu)先考慮選用投資低廉的白熾燈和簡(jiǎn)座日光燈。 （

10、2）照明開(kāi)閉頻繁，需要及時(shí)點(diǎn)亮、調(diào)光和要求顯色性好的場(chǎng)所，以及需要防止電磁波干擾的場(chǎng)所，宜采用白熾燈和鹵鎢燈。 （3）對(duì)顯色性和照度要求較高，視看條件要求較好的場(chǎng)所，宜采用日光色熒光燈、白熾燈和鹵鎢燈。,,（4）熒光燈、高壓汞燈和高壓鈉燈的抗振性較好，可用于振動(dòng)較大的場(chǎng)所。 （5）選用光源時(shí)還應(yīng)考慮到照明器的安裝高度。白熾燈適宜的懸掛高度為612m，熒光燈為24m，高壓汞燈為518m，鹵鎢燈為624m。對(duì)于燈具高掛并需要大面積照明的場(chǎng)所，宜采用金屬鹵化物燈和氙燈。 （6）在同一場(chǎng)所，當(dāng)采用的一種光源的光色較差時(shí)，可考慮采用兩種或多種光源混合照明。,,光源的性能及選擇,,照明燈具,燈具是燈泡和燈

11、罩的總稱(chēng)。 1.燈具的光學(xué)特性 燈具的光學(xué)特性主要體現(xiàn)在光強(qiáng)分布（配光曲線）、遮光角（保護(hù)角）和燈具的效率等指標(biāo)上。,照明燈具,,（1）配光曲線 燈具在空間各個(gè)方向上的光強(qiáng)的分布情況用配光曲線來(lái)描述。 配光特性是衡量燈具光學(xué)特性的重要指標(biāo)。常見(jiàn)的燈具的配光曲線有正弦分布型、光照型、漫射型、配照型和深照型五種形狀,如圖10.2.6所示。,照明燈具,,（2）效率 燈具射出的光通量與光源發(fā)出的光通量的比值稱(chēng)為燈具的效率。 燈具的效率一般在0.50.9之間，其大小與燈罩材料與形狀、光源的中心位置有關(guān)。,照明燈具,,（3）遮光角 遮光角又稱(chēng)為保護(hù)角，指的是燈具出光沿口遮蔽光源發(fā)光體使之完全

12、看不見(jiàn)的方位與水平線的夾角，如圖10.2.7所示。 其值一般在15。 30。之間。,,,2.燈具的結(jié)構(gòu),,照明燈具,,照明燈具,,3.燈具的選擇 根據(jù)被照?qǐng)鏊鶎?duì)配光的要求、環(huán)境條件和使用特點(diǎn)，合理地選擇燈具的光強(qiáng)分布、效率、保護(hù)角、類(lèi)型及造型尺寸等，同時(shí)還應(yīng)考慮燈具的裝飾效果和經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先選用配光合理、光效髙、壽命長(zhǎng)的燈具。 一般生產(chǎn)車(chē)間、辦公室和公共建筑，多采用半直接型或均勻漫射型燈具，從而獲得舒適的視覺(jué)效果。在正常工作環(huán)境中，宜選用開(kāi)啟型燈具。,,照明燈具,,4.室內(nèi)燈具的懸掛高度 室內(nèi)燈具的懸掛高度不宜過(guò)高也不宜過(guò)低。過(guò)高，不能滿足工作面上的照度要求且維修不便；過(guò)低，則容易碰撞，

13、而且會(huì)產(chǎn)生眩光，降低人的視力。 GB500341992規(guī)定了室內(nèi)一般照明燈具的最低懸掛高度，見(jiàn)表10.2.5。,,,,照明燈具,,5.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。 燈具的布置方式 均勻布置 選擇布置,,,,照明燈具,5.燈具的布置,11.3 照度計(jì)算,照度計(jì)算的目的 照度計(jì)算的方法,照度計(jì)算的目的,根據(jù)所需照度和燈具的型式、懸掛高度及布置方案等條件來(lái)確定燈泡的容量和數(shù)量；或者是在燈具型式、數(shù)量、容量和布置都已確定的情況下，計(jì)算某點(diǎn)的照度,以校驗(yàn)是否符合規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)。,,,GB50034-1992規(guī)

14、定了一般生產(chǎn)車(chē)間和工作場(chǎng)所工作面上的照度標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)附錄表33。,,照度計(jì)算的方法,利用系數(shù)法 概算曲線法 比功率法 逐點(diǎn)計(jì)算法,,利用系數(shù)法,,1. 利用系數(shù),用于計(jì)算均勻布置照明器的室內(nèi)一般照明。利用系數(shù)是指受照表面上的光通（包括直射光和反射光部分）與全部光源總光通之比?？捎孟率奖硎? （10.3.1） 式中 受照表面上的光通,lm； 每盞燈發(fā)出的光通量,lm； n 房間內(nèi)所布燈的個(gè)數(shù)。,,利用系數(shù)與下列因素有關(guān)： （1）燈具的型式、光效和配光曲線; （2）燈具懸掛的高度; （3）房間的面積及形狀等; （4）墻壁、頂棚及地面的顏色和潔凈程度。,,利用系數(shù)法,2.利用系數(shù)的確定,根據(jù)以上

15、分析可知，利用系數(shù)與墻壁和頂棚的反射系數(shù) 及受照空間特征（即房間的室空間比）RCR有關(guān)， GC1-A、B-1型配照燈的利用系數(shù)見(jiàn)表10.3.1。,,利用系數(shù)法,,,,3.按利用系數(shù)法計(jì)算工作面上的平均照度,受照工作面上的平均照度可按下式計(jì)算 （10.3.4） 式中 S受照工作面的面積。 考慮燈具使用的實(shí)際情況，在式（10.3.4）的基礎(chǔ)上引入一個(gè)小于1的減光系數(shù)K，則工作面上的實(shí)際平均照度為 （10.3.5）,,利用系數(shù)法,如果已知工作面上的平均照度標(biāo)準(zhǔn)，并已確定燈具的型式和光源功率時(shí)，則可由下式確定燈具的盞數(shù)n。,（10.3.5）,利用系數(shù)法,,概算曲線法,,概算曲線法實(shí)際上是利用

16、系數(shù)法的簡(jiǎn)化。假設(shè)被照水平工作面上的平均照度為100lx，利用式（10.3.5）繪出被照房間面積與燈具盞數(shù)之間的關(guān)系曲線，GC1-A、B-1型配照燈的概算曲線如圖10.3.1所示。因此，如果已知房間面積就可以利用曲線直接查出所需燈具盞數(shù)。但需要注意的是，由曲線查出的盞數(shù) 要根據(jù)要求的平均照度Eav進(jìn)行換算，才能得到實(shí)際需要的盞數(shù)n，即 （10.3.6）,,比功率法,,所謂比功率，就是單位水平面積上照明光源的安裝功率。如果已知不同燈具，在不同懸掛高度，不同房間面積和不同平均照度時(shí)的比功率W，則整個(gè)被照面積S上照明的總安裝功率P為 （10

17、.3.7）,,,,BACK,11.4 照明供電系統(tǒng),供電電壓的選擇 照明線路 供電方式 照明方式 照明種類(lèi),供電電壓的選擇,,一般采用交流220V，少數(shù)情況下采用交流380V。 對(duì)于以下特殊場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)情況選用適當(dāng)?shù)墓╇婋妷骸?（1）地溝、隧道或安裝高度低于地面2.4m且有觸電危險(xiǎn)的房間，采用36V或12V。 （2）檢修照明亦采用36V或12V。 （3）由蓄電池供電時(shí)，可根據(jù)不同情況分別選用220V、36V、24V或12V。 （4）由儀用電壓互感器供電時(shí)，可采用100V。,,,照明線路,,照明線路一般由饋電線、總照明配電箱、干線、照明分配電箱、支線和用電設(shè)備（燈具、插座）組成，如圖10.4.

18、1所示。,,,供電方式,照明的供電方式與照明方式和照明種類(lèi)有關(guān)。,,照明方式 一般照明 局部照明 混合照明,,1.工作照明,,（1）一般工作照明 一般工作場(chǎng)所的照明負(fù)荷可與動(dòng)力負(fù)荷共用變壓器。,,在“變壓器干線”系統(tǒng)中，當(dāng)無(wú)低壓聯(lián)絡(luò)線時(shí)，照明電源宜接于變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)前面，如圖所示；當(dāng)有低壓聯(lián)絡(luò)線時(shí)，照明電源宜接于總開(kāi)關(guān)后面。,照明種類(lèi),供電方式,,（1）一般工作照明,,當(dāng)變壓器低壓側(cè)線路采用放射式接線時(shí)，照明電源一般由變電所低壓配電屏引出專(zhuān)用回路,如圖所示。,,照明種類(lèi),,,對(duì)遠(yuǎn)離變電所的生產(chǎn)廠房和建筑物，電力負(fù)荷不大且較穩(wěn)定時(shí)，照明和動(dòng)力可以合用供電線路，但應(yīng)在電源進(jìn)戶(hù)處將動(dòng)力與照明

19、線路分開(kāi)，如圖所示。,,,（1）一般工作照明,照明種類(lèi),（1）一般工作照明 一般工作場(chǎng)所的照明負(fù)荷可與動(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。,,照明種類(lèi),（2）重要工作照明 重要場(chǎng)所照明要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。這兩個(gè)獨(dú)立電源可以來(lái)自不同變電所，也可來(lái)自一個(gè)變電所的兩臺(tái)變壓器，這兩臺(tái)變壓器必須相互獨(dú)立。,照明種類(lèi),2.事故照明,,事故照明，應(yīng)區(qū)別于正常的工作照明，由獨(dú)立的備用電源供電。,,當(dāng)裝有兩臺(tái)以上變壓器時(shí)，事故電源應(yīng)與正常工作照明分別接于不同的變壓器，見(jiàn)圖10.4.4。,,照明種類(lèi),,,如僅有一臺(tái)變壓器，事故照明（尤其是

20、疏散用事故照明）和工作照明應(yīng)從變電所低壓配電屏或母線上分開(kāi)供電，如圖10.4.5所示。,,,2.事故照明,照明種類(lèi),3局部照明,,機(jī)床和固定工作臺(tái)都帶有動(dòng)力線路，局部照明可與之共用電源。移動(dòng)式局部照明應(yīng)從照明配電箱或動(dòng)力配電箱的專(zhuān)用回路上引出獨(dú)立的分支線路供電。,,,照明種類(lèi),4室外照明,,室外照明負(fù)荷應(yīng)與室內(nèi)照明負(fù)荷分開(kāi)供電，道路照明、警衛(wèi)照明應(yīng)接至變電所低壓配電屏的專(zhuān)用回路。但當(dāng)露天工作場(chǎng)地距離車(chē)間很近且容量不大時(shí)，也可由室內(nèi)照明配電箱分出專(zhuān)用回路供電，并單獨(dú)控制。,,,照明種類(lèi),,11.5 電氣照明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)的要求 電氣照明的施工圖,設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,,（1）確定合理的

21、照明方式和種類(lèi)； （2）選擇照明光源和燈具，確定燈具布置方案； （3）進(jìn)行必要的照度計(jì)算，確定光源的安裝功率； （4）選擇供電電壓和供電方式； （5）進(jìn)行供電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算、照明電氣設(shè)備與線路的選擇計(jì)算； （6）繪制出照明系統(tǒng)平面布置圖及相應(yīng)的供電系統(tǒng)圖。,,,設(shè)計(jì)的要求,,（1）保證一定的照明質(zhì)量，工作面上的照度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，能有效限制眩光，光源的顯色性滿足要求； （2）供電安全可靠，維護(hù)檢修安全方便； （3）照明裝置與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一； （4）與實(shí)際條件相結(jié)合，積極使用先進(jìn)技術(shù)； （5）合理利用資金，減少投資，節(jié)約電能。,,電氣照明的施工圖,,1照明供電系統(tǒng)圖 照明供電系統(tǒng)圖是電氣施工圖中最重要的部分，它表示整體供電系統(tǒng)的配電關(guān)系和方案，包括所有的配電裝置、配電線路和總的設(shè)備容量等。 2電氣照明平面布置圖 平面布置圖表征了建筑物內(nèi)的配電箱、燈具、開(kāi)關(guān)、插座和線路等平面位置和線路走向，它是安裝電器和敷設(shè)線路的依據(jù)。,,,,,,,,,,