B05 Исследование изменения световых и электрических параметров НЛВД в процессе эксплуатации в уличных ОУ

Прикупец Л.Б., Меркулова А.П., Георгобиани С.А., Клыков М.Е., Лобанов М.В., ООО «ВНИСИ» им. С.И. Вавилова, г. Москва

Скачать доклад в .pdf | Читать комментарии и вопросы

Уличное освещение, как и остальные области светотехники, переживают в настоящее время состояние активного внедрения инноваций, связанных, в  частности, с использованием новых перспективных источников света и применением электронных ПРА. Отметим, что в настоящее время в мире значительная доля  уличных светильников приходится на светильники с морально  и технически устаревшими ртутными лампами ВД  с исправленной цветностью (в России - типа ДРЛ). Основным альтернативным вариантом для замены старых ламп новыми как за рубежом, так и в России являются  энергосберегающие натриевые  лампы высокого  давления (НЛВД) в комплекте, в том числе, с электронными ПРА (ЭПРА). На фоне многочисленных качественных оценок и утверждений о значительных  преимуществах комплектов «ГЛВД-ЭПРА» перед стандартными схемами с электромагнитными ПРА (ЭмПРА) в литературе, практически, отсутствуют реальные количественные данные, позволяющие принимать экономически обоснованные решения по «электронизации», в частности, уличных ОУ.

С целью проверки эксплуатационной надежности ЭПРА и эффективности работы комплекта «лампа-ЭПРА» в ООО «ВНИСИ» совместно с другими организациями проводятся уникальные крупномасштабные испытания НЛВД в ОУ  на разных объектах г. Москвы.  Характерной особенностью этих испытаний является  «натурность», то есть проведение их  в естественных, реальных условиях эксплуатации комплектов в уличных светильниках в течение длительного срока  горения ламп. Исследования проведены  в рамках работы «Организация и проведение эксплуатационных испытаний  опытных осветительных установок (ООУ) со светильниками с ЭПРА и НЛВД», поставленнной в 2006 г. в ГУП «Моссвет» совместно с ООО «ВНИСИ» и ОАО «МОСЗ».

В качестве источников излучения при проведении  испытаний выбраны натриевые лампы ВД типа Vialox 150 W и 250 W ф. Osram  в  светильниках типа ЖКУ-20-001 «Орион» производства Лихославльского  завода СТИ, оборудованных  схемами включения с ЭПРА различных фирм-производителей: Vossloh Schwabe (Германия), Philips (Нидерланды), Osram (Германия), Дэкси (Россия) и Eltam Hashofet (Израиль). Для сравнения использовался  тот же тип  светильников  со  стандартными  электромагнитными ПРА  фирмы Tridonic . Исследовалась  динамика световых и электрических параметров ламп в процессе  длительной эксплуатации светильников с различными типами ПРА.

Светильники   с   различными   типами  ЭПРА  и  НЛВД  малой  (150 Вт)  и средней (250 Вт) мощности были объединены в 8 групповых  ОУ, установленных на 5 улицах  в СВАО г. Москвы и на осветительной установке  МОСЗ. Всего в установках было задействовано 129 светильников. Из них большая  часть - 102 светильника с НЛВД150 Вт (в т.ч. 75 с ЭПРА и 27 светильников   с ЭмПРА)  и  лишь  27  светильников  с НЛВД250 Вт (в том числе 6 шт. с ЭмПРА).

Испытательный процесс ламп в комплекте как с ЭПРА, так и с ЭмПРА  для большинства ООУ сопровождался измерениями начальных параметров ламп и далее через 1000,  4000, 6000 ч после начала эксплуатации.    

Электрические и световые характеристики НЛВД в зависимости от времени горения и режимов их эксплуатации измерялись во ВНИСИ на стационарном лабораторном испытательном стенде, состоящем из  фотометрического шара   диаметром   1 м, фотоэлектрического приемника излучения и электрической схемы для питания ламп и измерения тока, напряжения и мощности НЛВД. Параметры ламп измерялись как при номинальном напряжении сети (220 В), так и при номинальной мощности ламп (150 и 250 Вт). Сопоставление полученных таким образом данных для каждого из типов испытуемых ламп позволяет, по нашему мнению, получить более полную информацию об изменениях, происходящих в них после длительной работы в светильниках.

На данный момент получены результаты 6000-часовых испытаний ламп обеих мощностей в светильниках   с ЭПРА и ЭмПРА  для всех ООУ. Данные по 8000-часовым испытаниям, составившим почти половинный ресурс ламп,  получены лишь для одной установки с 150 W лампами.

На рис. 1 представлены усредненные (на других рисунках также)  результаты измерений  спада светового потока НЛВД 250Вт, установленных  в светильниках, оборудованных ЭПРА и контрольными образцами ЭмПРА.

Анализ приведенных данных показывает, что изменение светового потока со временем горения НЛВД 250 Вт в светильниках с ЭПРА в пределах ошибки измерений повторяет ход спада потока ламп, эксплуатирующихся с ЭмПРА. Значение спада светового потока со временем их  горения в светильниках не зависит от испытуемых типов ПРА и к 6000 ч  составляют 10 - 12 %. Электрические характеристики ламп НЛВД 250 Вт (Vialox 250 W)    после их горения в светильниках с ЭПРА и ЭмПРА  представлены на рис. 2. Как видно, зависимости мощности, напряжения на лампах  от времени их испытаний в светильниках практически идентичны для обеих схем включения.

Изменения световых и  электрических характеристик НЛВД 150 Вт  со временем горения представлены, соответственно, на рис. 3 и  4 (измерения при Uc = 220 В)

Анализ полученных характеристик показывает, что и для данного типа ламп сохраняются те же тенденции в динамике светового потока и электрических параметров со временем горения, что и для НЛВД 250 Вт. Спад светового потока, независимо от типа ПРА к 6000 ч достигает 15 - 17 %.  Это связано с относительно большим влиянием потемнений приэлектродных зон на выход излучения, что характерно для маломощных НЛВД.

Мощность и напряжение на лампе, остаются неизменными в течение длительного времени, что, безусловно свидетельствует о высоком качестве ламп и их пригодности для более длительного срока эксплуатации.  

Длительные испытания НЛВД в условиях уличных светильников позволили  установить наличие зависимости выхода из строя ламп, или их надежности, от используемых в светильниках ПРА. Было обнаружено в ООУ со 150 Вт лампами, что схемы с ЭПРА  имеют преимущество перед ЭмПРА, выраженное в меньшем выходе из строя ламп в пределах испытуемого срока. Относительное количество горящих ламп  в светильниках с НЛВД мощностью 150 Вт, оборудованных  ЭПРА и ЭмПРА в зависимости от времени их эксплуатации, показано на рис. 5.

Таким образом, к 6000 ч горения выход ламп из строя в схемах с ЭПРА составлял ~  10 %, а в схемах с ЭмПРА достигал существенно большего значения ~ 30 %.

Обобщая результаты эксперимента с продолжительностью испытаний 6000 ч отметим, что:

  1. Высказываемые ранее в литературе утверждения о том, что при эксплуатации НЛВД  происходит плавный рост напряжения на лампе (~ 1 В за 1000 ч горения) не получил подтверждения. По-видимому, это имеет место для НЛВД невысокого качества и сопряжено с более резко выраженным потемнением горелок и спадом светового потока. Окончательная оценка эффекта будет сделана по результатам более длительных испытаний.
  2. Получены количественные значения спада светового потока для τ = 6000 ч, различные для НЛВД мощностью 150 и 250 Вт, но одинаковые для схем с ЭПРА и ЭмПРА.
  3. Низкий процент выхода ламп из строя,  составляющий существенный потенциал улучшения эксплуатационных параметров ОУ при использовании ЭПРА, создает хорошую основу для обоснования принципа групповой замены НЛВД в уличных ОУ.

Тематика:

Комментариев: 3


» Ракутько Сергей (об авторе) { Июнь 5, 2009 - 05:06:05 }

Результаты экспериментальных исследований, изложенные в статье, представляют несомненный интерес. Не раскрытым, на наш взгляд, остались следующие вопросы:
1. Прослеживалась ли “траектория” каждого ИС с последующим осреднением кривых, либо индивидуальный учет не велся, осреднялись результаты измерения всей группы ИС?
2. Чем авторы объясняют отклонение от экспоненциального закона спада светового потока (рис.1), т.е. изменение кривизны кривой в районе 4000 ч.?

Ракутько Сергей Анатольевич,
кандидат технических наук, доцент,
профессор кафедры применения электроэнергии в АПК
Дальневосточного государственного аграрного университета,
г.Благовещенск
sergej1964@yandex.ru

» Зотин Олег (об авторе) { Июнь 5, 2009 - 03:06:25 }

Спасибо за интересные данные по НЛВД.
Вопросы:
1. с чем вы связываете в три раза меньшую интенсивность отказов ламп в схемах с ЭПРА?
2. каков ваш прогноз по среднему сроку службы ламп в схемах с ЭмПРА и ЭПРА?
3. к концу срока службы наблюдается ли увеличение напряжения на лампе?

» Прикупец Леонид (об авторе) { Июнь 8, 2009 - 03:06:41 }

Прикупец Л.Б., Меркулова А.П., 8.06.2009 г. - Ответы на вопросы Ракутько С.А.
1.Измерения проводились с каждой лампой.
2.Как указывается в тексте статьи испытания продолжаются. Возможно, что форма кривой спада потока будет скорректирована.
Ответы на вопросы Зотина О.
1. Ответ может быть очень пространным, в целом режим работы НЛВД с ЭПРА более “мягкий”, особенно на стадии разгорания при каждом включении.
2. Для авторов явилось достаточно неожиданным то, что спады потока в схемах с ЭмПРА и ЭПРА не сильно различались. Отсюда следует вывод и по сроку службы. Конечно, если не учитывать больший процент выхода из строя ламп в схемах с ЭмПРА.
3.Уже получены данные для части ламп к 10000 ч. В схемах с ЭмПРА обнаружено незначительное увеличение напряжения (~4 %) . Полные данные будут опубликованы.
Благодарим участников конференции за вопросы.

Возможность добавлять комментарии отключена в связи с окончанием конференции.

 

Российская светотехническая интернет-конференция, 2009 г.
© Межрегиональное светотехническое общество
© Коллектив авторов
28 queries. 0.086 seconds.