Введение к работе
;;;Г.,,- ,j
Актуальность работы. В настоящее время в осветительных установках все большее применение находят газоразрядные лампы высокого давления, в том числе натриевые лампы высокого давления (ШШД). НЛВД представляют одну из многочисленных и эффективных групп источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей (100-130 лм/Вт) среди известных разрядных ламп высокого давления и достаточно большим сроком службы, составляющим по нормативным документам 15-20 тыс.часов. Однако, как показал многолетний отечественный и зарубежный опыт эксплуатации осветительных установок с НЛВД, при работе в световых приборах о различными оптическими системами и параметрами комплектующих их ПРА, ЗУ, реальные сроки службы ниже нормируемых и могут значительно отличаться. Так, например, отечественные лампы производства ПЗГРЛ мощностью 400 Вт при эксплуатации в отечественных светилышках ЖКУ 400 имеют срок .службы в 2-2,5 раза меньший, чем при работе в свотилышках, изготовленных и укомплектованных в Финляндии. Это свидетельствует о том, что эксплуатационные характеристики этих ламп зависят не только от их конструкции и технологии изготовления, но и от условий эксплуатации, и в первую очередь от схемы включения.
Известно, что при длительной эксплуатации НЛВД происходит непрерывный рост напряжения на лампе (UA ) ДО значений, соответствующих возникновению циклического режима работы лампы "раэго-рание - погасание". При этом к концу срока службы Ц, приблизительно в 2 раза превышает начальное значение, одновременно имеет место изменение мощности лампы (Р ) как за счет физических процессов в самой лампе, так и за счет условий эксплуатации. Следовательно, комплект "НЛВД - ПРА - световой прибор" в отличие от других представляет собой динамическую систему, которая ставит крайне жесткие требования к балласту - поддерживать в заданных пределах мощность на нагрузке, сопротивление которой меняется почти в 4 раза. Зависимость между Рд и (JA называется характеристической кривой комплекта, является его основной выходной характеристикой.
Использование традиционных методов согласования лампы и балласта по начальным электрическим параметрам, где в качестве
базовой величины использовался ток лампы, неприемлемо для электротехнического расчета контура "НЛВД - ПРА", т.к. не учитывает динамику изменения характеристик ШВД.
Задача определения степени согласованности комплекта "ШІВД -ПРА", оценка влияние его электротехнических параметров на долговечность лампы является безусловно актуальной и решение её позволит изыскать новые возможности для повышения надежности работы установок. Достоверным критерием решения этого вопроса, принятым с позиции потребителя, могут служить оценки срока службы лашш по регламентированным выходным характеристикам комплекта.
Цель работы - рассмотрение характеристик комплекта как единого целого, определение степени взаимного влияния электротехнических параметров элементов контура "ШШД - ПРЛ" на срок службы лампы и выбор на этой основе наиболее рациональных путей повышения надежности комплекта.
Для достижения указанной цели необходимо:
-
Провести анализ причин выхода из строя ШВД в процессе эксплуатации и определить систему требований к комплекту "ШШД -ПРА".
-
Разработать метод электротехнического расчета контура "НЛВД - ИБ" с целью получения аналитических связей мелку параметрами контура и выходной характеристикой комплекта.
-
Используя полученный метод расчета, провести теоретические исследования влияния различных параметров элементов контура на вид характеристической кривой комплекта (ХКК) с оценкой долговечности работы лампы.
-
Провести теоретические и экспериментальные исследования для оценки точности разработанного метода и получения необходимых исходных данных для расчетов.
-
Провести экспериментальные исследования для выявления основных связей мехду конструкторскс—технологическими параметрами горелки и их электротехническими характеристиками.
-
Разработать математическую модель оценки долговечности работы лампы в комплекте "НЛВД - ИБ" с выбором критерия согласованности и разработкой рекомендаций по повышению его надежности.
-
Разработать на базе проведенных исследований и расчетов комплект "ДНаТ 250 - индуктивный балласт" с повышенной надежностью.
Объектом исследований является комплект "натриевая лапша ш-оокого давления типа ДНаТ - пускорегулирующий аппарат", элементы которого отличались конструкцией и основними техническими даннн-ми. В основном исследовался наиболее широко используемый комплект "ДНаТ 250 - ИБ".
Выбор методики исследований обусловлен спецификой натриевых ламп высокого давления по сравнению с другими гаэораэрядншш лампами. Теоретические исследования электротехнического контура проводились на основе метода гармонического анализа и синтеза с применением принципа Штрауха, причем при расчете выходной характеристики комплекта учитывались особенности МВД. С использованием известных численных методов составлен блок программ электротехнического расчета контура с одновременным проведением оценок надежности комплекта. Достоверность результатов расчетов обосновывалась их совпадением с экспериментальными данными.
При проведении экспериментальных исследований характеристик натриевого разряда применялись: метод полного факторного эксперимента со статической обработкой результатов для получения уравнений регрессий, сшізнвающих параметры горелки (род и давление наполняющего газа, состав и температуру амальгами н т.д.) с характеристиками лампы {мощность, напряжение, ток, вольт-ампер-секундная характеристика, световой параметр и т.д.); метод термостати-рогания "холодной" точки горелки; осциллографяроглние и фотографирование динамических характеристик ламп; метода теоретической фотометрии при исследовании световых параметров горелки.
Научную новизну работы составляют:
метод электротехнического расчета контура "МВД - ПРА", включающий расчет выходной характеристики комплекта с учетом изменения пика перезажигания, и аппроксимациошшх параметров формы напряжения на лампо в процессе эксплуатации;
результати расчетного исследования влияния параметров контура на ЖК и рекомендации по увеличешта надежности работы комплекта;
методы и результаты исследования влияния конструкторско-технологических параметров горелгаї ІШВД па её электротехнические характеристики;
математическая модель оценки надежности комплекта, полученная на основании комплексного рассмотрения контура "І1ЛВД -ПРЛ" и включающая методику расчета его выходной характеристики,
аналитические связи электротехнических параметров горелки от её конструкторско-технологнческих, методику оценки срока службы лам-пи;
- рекомендации и схемные решения, позволяющие увеличить надежность работы комплекта.
Практическая ценность. В работе создан инженерный метод расчета контура "МВД - ИБ" с учетом особенностей ламп этого типа, разработан блок программ для ЭВМ. Уточнена методика расчета индуктивного балласта, согласованного с лампами типа ДИаТ. Проведеїш расчеты электротехнических параметров ламп и балластов для комплектов с повышенной надежностью, дани рекомендации по конструированию ламп и ІГРА.
Но результатам работы проводится модернизация комплектов "ДІІаТ 250 - ИБ" и "ДІІаТ 150 - ИБ", разрабатываемых на НПО "Зенит" и заводе "Ксенон".
Апробация работы. Основные положения работы и отдельные её результаты докладывались и обсуждались на 8 Международной конференции по осветительной технике "Осветлеіше 90" (Болгария, г.Варна, октябрь 1990 г.); на Международном семинаре "МЭИ - Светотехника - 1992" (г.Москва, январь 1992 г.); на Всесоюзном научно-техническом симпозиуме по газоразрядным источникам света (г.Полтава, октябрь 1991 г.); на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт эксплуатации источников света, и световых приборов" (Ленинград - Саранск, май 1988 г.); на заседаниях секции источников света и ПГА НТС ВКИСИ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано V печатных работ, в том числе I авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения (/--)/), списка литературы (51 наименование), 63 ил-ллстрации (61 с.) и I приложения.
