电力系统第八章-电-气-照-明课件

第八章电 气 照 明第一节照明技术的有关概念第二节电光源和灯具第三节照明质量及照度计算第四节照明供配电系统及电气安装图1整体概述概述二点击此处输入相关文本内容概述一点击此处输入相关文本内容概述三点击此处输入相关文本内容2第一节照明技术的有关概念 电气照明的合理设计具有重大意义。良好的电气照明必须达到绿色照明的要求：节约能源，保护环境，有助于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，有益于保护身心健康。1.光与可见光 可见光分7种单色光，其光谱的大致范围为：红波长640780；橙波长600640；黄波长570600；绿波长490570；青波长450490；蓝波长430450；紫波长380430。2.光通量 指光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人产生光感的能量。符号为 ，单位为“流明”（lm）。3.发光强度 指光源在给定方向的辐射强度。符号为I，单位为 “坎德拉”（cd）。3第一节照明技术的有关概念图8-1灯具的配光曲线 配光曲线，就是发光强度分布曲线。对一般照明灯具，配光曲线通常绘在极坐标上，如图8-1a 所示，其光源采用1000 lm 的假想光源。对聚光很强的投光灯，由于其光通集中分布在一个很小的空间角内，因此其配光曲线通常绘在直角坐标上，如图8-1 b 所示。4第一节照明技术的有关概念 4.照度 它是指受照物体表面单位面积上投射的光通量。符号为E，单位为 lx（勒克斯）。5.亮度 它是表征发光体表面光亮程度的一个物理量。符号为L，单位为 cd/（坎德拉/平方米）。亮度用发光体在视线方向单位投影面上的发光强度来量度，如图8-2所示。图8-2说明亮度的示意图5第一节照明技术的有关概念 6.眩光和统一眩光值 眩光是指由于视野中亮度分布不均或过大而引起视觉降低或不舒服的一种现象。7.光源的色温度 色温度是以发光体表面颜色来估计其温度的一个物理量。8.光源的显色性 指光源对被照物体颜色显现的性能。9.物体的光照性能 当光通投射到物体上时，一部分从物体表面反射回去，一部分被吸收，一部分则透过物体，如图8-3所示。图8-3说明物体光照性能的示意图反射光通吸收光通透射光通6第一节照明技术的有关概念 为表征物体的光照性能，特引入以下三个参数：(1)反射比 (2)吸收比 (3)透射比 各种情况下，墙壁、顶棚和地面的反射比近似值，如表8-1所示。表8-1墙壁、顶棚和地面的反射比近似值7第二节电光源和灯具 一、常用电光源的类型、特性及其选择 (一)常用电光源的类型和特性 电光源按其发光原理分，有热辐射光源和气体放电光源两大类。1.热辐射光源 热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源，如白炽灯、卤钨灯。（1）白炽灯 其结构如图8-4所示。（2）卤钨灯 其结构如图8-5所示。图8-4白炽灯1玻壳2灯丝(钨丝)3支架(钼丝)4电极(镍丝)5玻璃芯柱6杜美丝(铜铁镍合金丝)7引入线(铜丝)8抽气管9灯头10封端胶泥11锡焊接触端8第二节电光源和灯具图8-5卤钨灯管1灯脚2钼箔3灯丝(钨丝)4支架5石英玻璃管(内充少量卤素)2.气体放电光源 气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，如荧光灯、高压汞灯、钠灯、金属卤化物和氙灯等。(1)荧光灯其结构如图8-6所示。图8-6荧光灯管1灯头2灯脚3玻璃芯柱4灯丝(钨丝，电极)5玻璃管(内壁涂覆荧光粉，管内充惰性气体)6汞(少量)9第二节电光源和灯具图8-7荧光灯的接线图辉光启动器镇流器电容器 荧光灯的接线如图8-7所示。10第二节电光源和灯具图8-8紧凑型节能荧光灯1放电管(内壁涂覆荧光粉，管端有灯丝，管内充少量汞)2底罩(内装镇流器、辉光启动器和电容器)3灯头(内接有引入线)荧光灯除有图8-6所示的普通直管形荧光灯外，还有其他形式的荧光灯，包括现在广泛使用的紧凑型节能荧光灯。图8-8是常用的2U形紧凑型节能荧光灯的结构外形。11第二节电光源和灯具 (2)高压汞灯又称“高压水银荧光灯”。其结构如图8-9所示。图8-9荧光高压汞灯(型)1第一主电极2第二主电极3金属支架4内层石英玻璃壳(内充适当汞和氩)5外层石英玻璃壳(内壁涂荧光粉，内外玻璃壳间充氮)6辅助电极(触发极)7限流电阻8灯头12第二节电光源和灯具图8-10高压汞灯的接线1第一主电极2第二主电极3辅助电极(触发极)4限流电阻 高压汞灯的胶鞋如图8-10所示。13第二节电光源和灯具图8-11高压钠灯1主电极2半透明陶瓷放电管(内充钠、汞及氙或氖、氩混合气体)3外玻璃壳(内外壳间充氮)4消气剂5灯头 （3）高压钠灯 其结构如图8-11所示。其接线与高压汞灯的接线（图8-10）相同。14第二节电光源和灯具图8-12金属卤化物灯1主电极2放电管(内充汞和稀有气体及金属卤化物)3保温罩4石英玻璃壳5消气剂6启动电极7限流电阻8灯头 （4）金属卤化物灯 其结构如图8-12所示。（5）氙灯 它是一种充氙气的高功率（可高达100kW）气体放电光源。其光色接近天然日光，适用于需正确辨色的场所作工作照明。又由于其功率大，故可用于广场、车站、码头、机场、大型车间等大面积场所的照明。15第二节电光源和灯具 (6)单光混光灯这是近几年开发出来的一种高效节能型新光源，其外形与上述高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯(统称“高强气体放电灯”)相似。它有以下三个系列：系列金卤钠灯由一支金属卤化物管芯和一支中显钠灯管芯串联组成，吸取了中显钠灯和金属卤化物灯光效高、寿命长等优点，又克服了这两种灯光色差、特别是金属卤化物灯在使用后期光通量衰减和变色严重的缺点，是一种光色好、光线柔和、寿命长以及色温、显色指数等技术指标均优于中显钠灯和金属卤化物灯的新型混光光源。16第二节电光源和灯具 系列双管芯金属卤化物灯它由两支金属卤化物灯管芯并联组成。当其中一支管芯失效时，另一支管芯自动投入运行，从而提高了灯的可靠性和使用寿命。这种光源特别适用于体育场馆、高大厂房等可靠性要求较高而维修更换比较困难的场所。(二)常用电光源类型的选择 (1)选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。系列中显钠汞灯由一支中显钠灯管芯和一支汞灯管芯串联组成，克服了汞灯、钠灯及金属卤化物灯的光色不太适应人的视觉习惯和光效偏低、显色性差、寿命较短等缺点，是一种光效高、光色好、显色指数高、寿命长的部分指标优于汞灯、钠灯和金属卤化物灯的新型混光光源。17第二节电光源和灯具表8-2常用电光源的主要技术特性比较 (2)照明设计时可按下列条件选择光源：18第二节电光源和灯具 1)高度较低的房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径(26)的直管型荧光灯，因为这种荧光灯光效高，寿命长，显色性较好，比较适宜这些场合。2)商店营业厅也适宜使用细管径(26)的直管型荧光灯来取代较粗管径(26)的直管型荧光灯；或者以紧凑型荧光灯来取代白炽灯，以节约电能。3)高大的工业厂房应采用金属卤化物灯或高压钠灯。4)由于荧光高压汞灯与其他高强气体放电灯相比，其光效较低，寿命不长，显色指数也不太高，因此一般照明场所不宜采用。5)由于普通照明白炽灯的光效低、寿命短，一般情况下不应采用。(3)下列工作场所可采用白炽灯：19第二节电光源和灯具 1)要求瞬时启动和连续调光的场所及使用其他光源技术经济不合理时，宜采用白炽灯。2)由于气体放电灯会产生高次谐波，从而产生电磁干扰，因此对防止电磁干扰要求严格的场所，宜采用白炽灯。3)由于气体放电灯频繁开关时会缩短使用寿命，因此灯开关频繁的场所，可使用白炽灯。4)照度要求不高、点燃时间不长的场所，可采用白炽灯，因为这种场所使用白炽灯，也不会造成太大的电能消耗。5)对装饰有特殊要求的场所，如果使用紧凑型荧光灯不合适时，可采用白炽灯。20第二节电光源和灯具 (4)应急照明灯应选用能快速点燃的光源，如白炽灯、卤钨灯或荧光灯，因为在正常照明断电时，白炽灯、卤钨灯和荧光灯可在接入应急电源后迅速点亮，而采用高强气体放电灯就达不到上述要求。(5)应根据识别颜色的要求和照明场所的特点，选择适当的光源。二、常用灯具的类型及其选择与布置 (一)常用灯具的类型 1.按灯具的配光特性分类 有下列两种：(1)国际照明委员会（CIE）分类法 根据灯具向下和向上投射的光通量百分比来分，有：直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的90100，而向上投射的光通量极少。21第二节电光源和灯具 半直接照明型灯具向下投射的光通量占总光通量的6090，向上投射的光通量只有1040。均匀漫射型灯具向下投射的光通量与向上投射的光通量差不多相等，各为间。半间接照明型灯具向上投射的光通占总光通量的6090，向下投射的光通量只有1040。间接照明型灯具向上投射的光通量占总光通量的90100，而向下投射的光通量极少。22第二节电光源和灯具图8-13灯具按配光曲线分类1正弦分布型2广照型3漫射型4配照型5深照型 （2）传统分类法 根据灯具的配光曲线形状来分（参看图8-13），有：23第二节电光源和灯具 正弦分布型其发光强度是角度的正弦函数，并且在90时发光强度最大。广照型其最大发光强度分布在较大角度上，可在较广的面积上形成均匀的照度。漫射型其各个角度的发光强度基本一致。配照型其发光强度是角度的余弦函数，并且在0时发光强度 深照型其光通量和最大发光强度值集中在030的狭小立体角内。2.按灯具的结构特点分类 开启型其光源与灯具外界的空间相通，例如一般的配照灯、广照灯、深照灯等。24第二节电光源和灯具 闭合型其光源被透明罩包合，但内外空气仍能流通，如圆球灯、双罩型(又称万能型)灯和吸顶灯等。密闭型其光源被透明罩密封，内外空气不能对流，如防潮灯、防水防尘灯等。增安型亦称“防爆型”，其光源被高强度透明罩密封，且灯具能承受足够的压力，能安全地应用在有爆炸危险介质的场所。隔爆型其光源也被高强度透明罩密封，但不是靠其密封性来防爆，而是在其灯座的法兰与灯罩的法兰之间有一隔爆间隙。当气体在灯罩内部爆炸时，高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性混合气体爆炸，因此隔爆型灯也能安全地应用在有爆炸危险介质的场所。25第二节电光源和灯具图8-14工厂常用的几种灯具 图8-14是工厂常用的几种灯具的外形和图形符号。26第二节电光源和灯具 （二）常用灯具类型的选择 (1)在满足眩光限制和配光要求条件下，应选用效率高的灯具，并应符合下列规定：荧光灯灯具的效率不应低于表8-3的规定。表8-3荧光灯灯具的效率(据500342004)高强气体放电灯灯具的效率不应低于表8-4的规定。表8-4高强气体放电灯灯具的效率(据500342004)(2)根据照明场所的环境条件，分别选用下列灯具：在潮湿的场所，应采用相应防护等级的防水灯具或带防水灯头的开敞式灯具。27第二节电光源和灯具 在有腐蚀性气体或蒸汽的场所，宜采用防腐蚀密闭式灯具。若采用开敞式灯具，则其各部分应有防腐蚀或防水的措施。在高温场所，宜采用散热性能好、耐高温的灯具。在有尘埃的场所，应按防尘的相应防护等级选择适宜的灯具。在装有锻锤、大型桥式吊车等振动、摆动较大场所使用的灯具，应有防振和防脱落的措施。在易受机械损伤、光源自行脱落可能造成人身伤害或财物损失的场所使用的灯具，应有防护措施。在有爆炸或火灾危险场所使用的灯具，应符合现行国标500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的有关规定，如表8-5所示。28第二节电光源和灯具表8-5灯具防爆结构的选型(据500581992)在有洁净要求的场所，应采用不易积尘、易于擦拭的洁净灯具。在需防止紫外线照射的场所，应采用隔紫灯具或无紫光源。(3)直接安装在可燃材料表面上的灯具，当灯具发热部件紧贴在安装表面上时，必须采用带有标志的灯具，以免一般灯具的发热导致可燃材料燃烧，酿成火灾。29第二节电光源和灯具 (4)照明设计时，应按下列原则选择镇流器：自镇流荧光灯应配用电子镇流器。直管型荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器。高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器；在电压偏差较大的场所，宜配用恒功率镇流器；功率较小者可配用电子镇流器。采用的镇流器应符合该产品的国家能效标准。(5)高强气体放电灯的触发器与光源的安装距离应符合产品的要求。30第二节电光源和灯具表8-6室内一般照明灯具的最低悬挂高度(据61996)（三）室内灯具的悬挂高度 按JBJ61996机械工厂电力设计规范规定，如表8-6所示。31第二节电光源和灯具图8-15灯具的遮光角 表8-6中所列灯具的遮光角的含义，参看图8-15。32第二节电光源和灯具 （四）室内灯具的布置 (1)均匀布置灯具在整个房间内均匀分布，其布置方案与设备位置无关（图8-16）。(2)选择布置灯具的布置方案与生产设备的位置有关（图8-16 b）。图8-16一般照明灯具的布置33第二节电光源和灯具图8-17灯具的均匀布置 灯具的均匀布置可有两种排列方式：灯具排列成矩形（含正方形），如图8-17a所示。灯具排列成菱形，如图8-17b所示。34第二节电光源和灯具 例8-1某车间的平面面积为36182，桁架跨度为18，桁架之间相距6，桁架离地高度为5.5，工作面离地0.75。拟采用12型工厂配电灯(内装220、125荧光高压汞灯即125)作车间的一般照明。试初步确定灯具的布置方案。解根据车间的结构，照明灯具宜悬挂在桁架上。如灯具下吊0.5，则灯具离地高度为5.50.55。这一高度符合表8-6规定的最低悬挂高度要求。由于工作面离地0.75m，故灯具在工作面上的悬挂高度 h=5m-0.75m=4.25m，而由附表29-1得知，这种灯具的最大允许距高比为1.35，因此较合理的灯间距离为 l 1.35 h=1.354.25m=5.7m 根据车间的结构和以上计算所得的较为合理的灯距，初步 35第二节电光源和灯具图8-18例8-1的灯具布置方案确定灯具布置方案如图8-18所示。该方案的灯距（几何平均值）l=5.2m5.7m，符合要求。但是此方案是否满足照度要求，还有待于通过照度计算来检验。36第三节照明质量及照度计算 一、照明质量与照度标准 照明质量包括眩光限制、光源颜色、照度均匀度及工作房间表面的反射比等问题，但最基本的是工作面上的照度是否达到规定的照度标准。(一)眩光限制 为限制眩光，直接型灯具的遮光角不应小于表8-7规定的数值。表8-7直接型灯具的遮光角(据500342004)在需要限制工作面上的光幕反射和反射眩光的场所，可采取下列措施：1)从灯具和作业面的布置方面考虑，尽量避免将灯具安装在干扰区内，例如将灯具安装在工作位置的正前上方40以外区域。2)从灯具亮度方面考虑，采用发光表面面积大、亮度低、有一定上射光通量的灯具。3)从房间表面装饰方面考虑，采用低光泽度的表面装饰材料。37第三节照明质量及照度计算 4)从周围亮度考虑，灯具应适当照亮顶棚和墙壁，以降低光源与周围的亮度对比，但应避免顶棚和墙壁上出现光斑。(二)光源颜色 光源色表的分组及适用场所举例如表8-8所示。表8-8光源色表的分组及适用场所举例(据500342004)(三)照明均匀度 照明均匀度是在给定的照明区域内最小照度与平均照度之比。按GB50034-2004规定，公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明照度均匀度，不应小于0.7，而作业面邻近周围不应小于0.5。作业面邻近周围的最低照度值得如表8-9所示。表8-9作业面邻近周围的照度(据500342004)38第三节照明质量及照度计算表8-10工作房间表面的反射比(据500342004)(五)照度标准 按GB500542004规定，符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度可按照度标准值分级提高一级：1)视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于0.5时；2)连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时；3)识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时；4)视觉作业对操作安全有重要影响时；5)识别对象亮度对比小于0.3时；6)作业精度要求较高、且产生差错会造成很大损失时；（四）反射比 按GB500542004规定，工作房间表面的反射比宜按表8-10选取。39第三节照明质量及照度计算 7)视觉能力低于正常能力时；8)建筑等级和功能要求高时。符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度可按照度标准值分级降低一级：1)进行很短时间的作业时；2)作业精度或速度无关紧要时；3)建筑等级和功能要求较低时。二、照度的计算在灯具的型式、悬挂高度及布置方案初步确定之后，就应该根据初步拟定的照明方案计算工作面上的照度，检验是否符合照度标准的要求；也可以在初步确定灯具型式和悬挂高度之后，根据工作面上的照度标准要求来确定灯具数目，然后确定布置方案。40第三节照明质量及照度计算 二、照度的计算 照度的计算方法，有利用系数法、概算曲线法、比功率法和逐点计算法。前三种计算法只用于水平工作面上的照度计算，而后一种则可用于计算任一倾斜面包括垂直面上的照度。（一）利用系数法 1.利用系数的概念 利用系数是表征照明光源的光通量有效利用程度的一个参数。利用系数与下列因素有关：1)与灯具的型式、光效和配光曲线有关。2)与灯具的悬挂高度有关。3)与房间的面积和形状有关。4)与墙壁、顶棚和地面的颜色和洁污情况有关。2.利用系数值的确定图8-19计算室空间比()的说明图41第三节照明质量及照度计算 3.按利用系数法计算工作面上的平均照度 在计算工作面上实际的平均照度时，应计入一个小于1的“减光系数”，如表8-11所示。表8-11灯具的减光系数(维护系数)(据500342004)例8-2试计算例8-1所初步确定的灯具布置方案(参看图8-18)工作面上的平均照度。(二)概算曲线法 1.概算曲线简介 灯具的概算曲线是按照由利用系数法导出的公式（8-11）而绘制的被照房间面积与安装灯数之间的关系曲线。假使的条件是被照水平工作面的平均照度为 100 lx。42第三节照明质量及照度计算 例8-3试按灯具概算曲线法验算例8-1和例8-2所计算的工作面上的平均 解根据70、50、20及4.25和36186482去查附表29-4的概算曲线，得30。因此由式(8-12)可得：.计算结果与例8-2的相近。43第四节照明供配电系统及电气安装图 一、照明供配电系统及应急照明供电方式照明供配电系统一般由接户线、进户线、总配电箱、干线、分配电箱、支线和用电设备（灯具、插座等）所组成，如图820所示。图8-20照明供配电系统的组成 照明供配电系统有放射式、树干式和混合式等接线方式。混合式照明供配电系统如图8-21所示。电气照明按照明地点分，有室内照明和室外照明两大类。按照明方式发分，有一般照明和局部照明两大类。按用途分，有正常照明、应急照明值班照明警卫照明和障碍照明等。44第四节照明供配电系统及电气安装图 应急照明的电源，应区别于正常照明的电源。应急照明的供电方式，宜按下列之一选择：1)独立于正常电源的发电机组，如图1-7所示采用柴油发电机组做备用电源；2)蓄电池；3)供电系统中有效地独立于正常电源的供电线路；4)应急照明灯自带直流逆变器；5)当装有两台及以上变压器时，应急照明应与正常照明的供电干线分别接自不同的变压器，如图8-22所示；图8-21混合式照明供配电系统 图8-22应 急 照 明 由两台变压器交叉供电的 供 配 电 系 统45第四节照明供配电系统及电气安装图 6)仅装有一台变压器时，应急照明应与正常照明的供电干线自变电所的低压屏上或母线上分开，如图8-23所示。应急照明的正常电源在故障停电时宜实行备用电源自动投入（APD），如图8-24所示。图8-23应急照明由一台变压器供电的照明供配电系统图8-24 采用备用电源自动投入（APD）的应急照明控制电路46第四节照明供配电系统及电气安装图图8-25照明灯具的基本控制回路接线电灯控制开关 照明灯具的基本控制回路的接线图如图8-25所示。注意：控制开关应安装在相线（L）上，以保证灯具光源装卸及检修的安全。47第四节照明供配电系统及电气安装图 二、照明线路导线及控制保护设备的选择 (一）照明线路导线的选择 （二)照明线路控制设备的选择 装有两列或多列灯具时宜按下列方式分组控制：1)所控灯列与侧窗平行；2)生产场所按车间、工段或工序分组；3)电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。有条件的场所，宜采用下列控制方式：1)天然采光良好的场所，采用按该场所照度自动开关灯或自动调光；2)个人使用的办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯；48第四节照明供配电系统及电气安装图 3)旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所，采用夜间定时降低照度的自动调光装置；4)大中型建筑，按具体条件采用集中或分散的、多功能或单一功能的自动控制系统。(三)照明线路保护装置的选择（参看表8-12）表8-12照明线路保护装置的选择 必须注意：用熔断器保护照明线路时，熔断器应安装在相线上。用低压断路器保护照明线路时，其过电流脱扣器也应安装在相线上。49第四节照明供配电系统及电气安装图 三、照明供配电系统的电气安装图 （一）照明供电系统图的绘制 必须注意以下几点：1)照明供电系统图的设计与绘制，必须遵循有关规范标准的规定，并结合设计对象的照明要求，合理布线。2)照明供电系统图一般采用单线图形式绘制，并在单线表示的线路上用短斜线加数字或数根短斜线标示出该线路的导线根数，如图8-26所示。如果已另用虚线表示出N线、PE线或PEN线时，则只在单线表示的相线上用短斜线标示出相线的导线根数，如图8-26b所示。必要时，可用多线图绘制，如图8-26c所示。图8-26照明供电系统图(示例)50第四节照明供配电系统及电气安装图3)用单线图绘制的照明供电系统图，通常着重表示其进出线，而线路上的控制和保护设备不一定一一绘出。4)照明供电系统图应在对应的线路侧或元件的图形符号旁，标注出线路和元件的型号、规格和安装方式等。5)照明供电系统图上标注的各种文字符号和编号，应与对应的照明平面布置图上标注的文字符号和编号相一致。(二)照明平面布置图的绘制 照明平面布置图上的照明线路通常都绘成单线图，并用短斜线在单线表示的线路上标示出导线根数（两根导线的单相线路一般不标），如图8-27a所示。它所对应的原理性多线图如图8-27b所示。其实际接线图如图8-27c所示。图8-27照明平面图上的照明线路电灯插座开关51第四节照明供配电系统及电气安装图图8-28机械加工车间(一角)的一般照明平面布置图 图8-28是图5-61所示机械加工车间一般照明的电气平面布置图（只绘出车间一角）。52提问与解答环节Questionsandanswers53结束语感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边54感谢观看Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilm55