Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
Zajęcia nr 6
Temat:
MontaŜ oświetlenia elektrycznego
Jednym z waŜniejszych zastosowań energii elektrycznej jest jej przetwarzanie na energię
ś
wietlną.
Elektryczne źródła światła moŜemy podzielić ze względu na zjawiska fizyczne zachodzące
podczas wytwarzania światła na:
• Lampy Ŝarowe (Ŝarówki), w których wykorzystuje się świecenie nagrzanego drutu
wolframowego.
• Lampy fluorescencyjne (świetlówki), w których wykorzystuje się zjawisko
fluorescencji, tj. świecenia pewnych substancji chemicznych pod wpływem działania
promieni ultrafioletowych i elektronów.
• Lampy wyładowcze (rtęciowe, sodowe, neonowe, ksenonowe), w których
wykorzystuje się świecenie gazu pod wpływem wyładowań elektrycznych (przepływu
prądu elektrycznego przez gaz).
• Lampy o świetle mieszanym, w których w celu otrzymania światła wykorzystuje się
dwa zjawiska fizyczne – świecenie gazu pod wpływem wyładowań elektrycznych i
ś
wiecenie ciał stałych pod wpływem wysokiej temperatury (lampy rtęciowo-Ŝarowe,
lampy łukowe).
• Lampy LED, wykorzystujące wysokoenergetyczne diody świecące LED.
W prostych instalacjach oświetleniowych najczęściej wykorzystywane są lampy
fluorescencyjne i Ŝarowe. Te ostatnie na skutek unormowań prawnych UE powinny być w
najbliŜszych latach stopniowo wycofane z uŜytku jako mało wydajne energetycznie.
Lampy Ŝarowe.
Elementem świecącym w Ŝarówce jest Ŝarnik z drutu wolframowego, rozgrzany do
temperatury 2100÷2800˚C i umieszczony w bańce z wytworzoną próŜnią lub napełnioną
mieszaniną gazu szlachetnego (argon, krypton, ksenon) z azotem. Do lamp Ŝarowych
zaliczamy teŜ lampy halogenowe, czyli takie, których bańka jest napełniona halogenem. Mają
one wyŜszą trwałość (mniejsze zuŜycie Ŝarnika) i lepszą skuteczność świetlną od
tradycyjnych Ŝarówek Ŝarowych.
ś
arówki mają 2 podstawowe rodzaje trzonków: gwintowy (E27 i E14) oraz bagnetowy (B22).
Podstawowymi parametrami Ŝarówek są: napięcie, moc i prąd. Rezystancja Ŝarówek jest
nieliniowa i zaleŜy między innymi od ich temperatury. W Ŝarówkach ok. 90% energii jest
zuŜywane na wytwarzanie energii cieplnej.
Podczas montaŜu oprawek Ŝarówkowych prądu przemiennego naleŜy pamiętać, Ŝe na krąŜek
stykowy podajemy przewód fazowy, a na gwint przewód neutralny. Wyłącznik zawsze
montujemy na przewodzie fazowym.
ś
arówek halogenowych nie powinno się dotykać gołymi rękami. Rozgrzanej bańce ze szkła
kwarcowego szkodzi pot z rąk.
Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
Rys. 11.1. Budowa Ŝarówki.
1-bańka szklana, 2-gaz lub próŜnia, 3-Ŝarnik
wolframowy, 4-elektrody niklowe, 5-podpórki
molibdenowe, 6-pręcik szklany, 7- łopatka
szklana, 8-trzonek, 9-gwint, 10-krąŜek stykowy
Rys. 11.2. Rodzaje Ŝarników: a) jednoskrętkowy;
b) dwuskrętokwy
Rys. 11.3.
Rodzaje
trzonków:
a) gwintowy;
b) bagnetowy
Rys. A.1. śarówka halogenowa dwutrzonkowa
Lampy fluorescencyjne.
Ś
wietlówka jest lampą rtęciową niskopręŜną. Wykorzystuje ona wyładowania elektryczne w
parze rtęci o ciśnieniu ok. 1 Pa. Między elektrodami jarznika, do których jest przyłoŜone
napięcie, płynie prąd, poruszają się ładunki (elektrony i jony dodatnie) zderzające się z
atomami rtęci. Wzbudzone atomy rtęci są źródłem promieniowania o duŜej energii i małej
długości fali. Promieniowanie to padając na luminofor, którym pokryta jest wewnętrzna
powierzchnia jarznika, powoduje wzbudzenie jego cząsteczek, a w rezultacie ich świecenie.
Skład chemiczny luminoforu pozwala regulować barwą światła świetlówki.
Aby ochronić świetlówkę przed uszkodzeniem na skutek zbyt duŜego prądu, w szereg z nią
włącza się statecznik – układ ograniczający wartość prądu. Najczęściej w roli statecznika
Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
wykorzystuje się dławik. Ze względu na niekorzystny wpływ dławika na współczynnik mocy
dodaje się kompensujący go kondensator.
Napięcie robocze świetlówki jest zbyt małe, Ŝeby doprowadzić do jej samoczynnego zapłonu.
Dlatego teŜ podczas zapłonu między elektrody przykłada się napięcie kilkakrotnie większe od
napięcia roboczego.
Zapłonem świetlówki steruje zapłonnik (starter).
Rys. 11.5. Zapłonnik lampowy do świetlówki:
a) budowa; b) schemat
1-bańka szklana wypełniona neonem,
2-blaszka bimetalowa,
3-styk,
4-kondensator przeciwzakłóceniowy
I tak w układzie z rys. 2.9a po załączeniu lampy płynie mały prąd w obwodzie: dławik 6 –
elektroda 4 – zapłonnik 1 – elektroda 5. Całe napięcie przypada na zapłonnik tj. na małą
lampę tlącą, w której rozpoczyna się wyładowanie. Lampa ta ogrzewa bimetal, który wygina
się zwierając obwód. W tej chwili w obwodzie zaczyna płynąć wysoki prąd, nagrzewając
elektrody świetlówki. W tym samym czasie zapłonnik stygnie (zwarta lampa tląca) i po kilku
sekundach bimetal rozwiera obwód. Nagłe przerwanie prądu płynącego między innymi przez
dławik, powoduje pojawienie się na nim SEM samoindukcji. Między nagrzanymi elektrodami
pojawia się przepięcie powodujące zapoczątkowanie wyładowania w rurze świetlówki. Jeśli
do zapłonu nie doszło, cały proces zaczyna się od początku.
Jeśli zapłon nastąpił, napięcie na rurze spada, a jednocześnie napięcie na lampie tlącej w
zapłonniku jest za małe, by zaczęła świecić i podgrzewać bimetal.
Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
Zamiast zapłonnika tradycyjnego coraz częściej stosuje się zapłonnik elektroniczny. Pozwala
on na miniaturyzację i co za tym idzie znalazł zastosowanie w tzw. świetlówkach
kompaktowych, zwanych teŜ Ŝarówkami energooszczędnymi.
Rys. A.2. Świetlówka kompaktowa
Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
Ś
wiatło świetlówki w odróŜnieniu od Ŝarówek Ŝarowych, jest światłem migającym z
częstotliwością 100 Hz. Tętnienie to nie jest dostrzegalne gołym okiem, ale stwarza tzw. efekt
stroboskopowy. W przypadku oświetlania elementów wirujących z częstotliwością zbliŜoną
do częstotliwości tętnień, moŜemy mieć wraŜenie, Ŝe części wirujące stoją w miejscu. To z
kolei moŜe być przyczyną wypadków. Dlatego teŜ w pomieszczeniach przemysłowych
stosuje się układy antystroboskopowe polegające na instalowaniu w jednej oprawie dwu
ś
wietlówek których migotanie jest przesunięte w fazie. Taki układ przedstawiono na rys. 2.9b.
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie opraw z trzema świetlówkami z których kaŜda
zasilana jest z innej fazy.
Pozostałe typy lamp.
Rys. 11.9. Budowa i schemat włączenia lampy
rtęciowej
1-bańka zewnętrzna z luminoforem,
2-rezystor,
3-bańka ze szkła kwarcowego,
4-argon,
5-kropla rtęci,
6-elektrody główne,
7-elektroda zapłonowa,
D-dławik,
C
k
-kondensator do poprawy współczynnika mocy,
L-przewód fazowy
N-przewód neutralny
Rys. 11.10. Budowa i schemat włączenia lampy
rtęciowo-Ŝarowej
1-bańka zewnętrzna z luminoforem,
2-rezystor,
3-bańka ze szkła kwarcowego,
4-argon,
5-kropla rtęci,
6-elektrody główne,
7-elektroda zapłonowa,
8-Ŝarnik wolframowy,
D-dławik,
C
k
-kondensator do poprawy współczynnika
mocy,
L-przewód fazowy
N-przewód neutralny
Rys. 11.11. Schemat budowy i układ zasilania
lampy sodowej
1-bańka zewnętrzna,
2-próŜnia,
3-rura wypełniona neonem, argonem i małą
ilością sodu,
4-elektroda,
5-trzonek,
Atr-autotransformatorrozproszeniowy,
C
k
-kondensator do poprawy współczynnika
mocy.
Ś
ląskie Techniczne Zakłady Naukowe
Warsztaty Szkolne
Opracował mgr inŜ. Maciej Czakański
MontaŜ elektryczny
Tablica 11.1. Właściwości opraw oświetleniowych w zaleŜności od klasy
Klasa
I
II
III
IV
V
Charakter
oświetlenia
bezpośrednie
przewaŜnie
bezpośrednie
mieszane
przewaŜnie
pośrednie
pośrednie
Strumień
wysyłany do
dolnej półprze-
strzeni
90÷100%
60÷90%
40÷60%
10÷40%
0÷10%
Orientacyjna
krzywa rozsyłu
ś
wiatłości
Oprawy do
Ŝ
arówek i
rtęciówek
Oprawy do
ś
wietlówek
Materiały dydaktyczne wyłącznie do uŜytku uczniów klas elektrycznych i elektronicznych
Ś
ląskich Technicznych Zakładów Naukowych w Katowicach.
Niniejsze materiały stanowią ilustrację do wprowadzeń teoretycznych przeprowadzonych na
warsztatach szkolnych według podręcznika podanego w literaturze.
Zamieszczone ilustracje są chronione prawami autorskimi autorów podręcznika.
Literatura:
E.Musiał „Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne” WSiP Warszawa 1998
G.Bartodziej, E.KałuŜa „Aparaty i urządzenia elektryczne” WSiP Warszawa 1997