Здавалка
Главная | Обратная связь

Виникнення оптичного випромінювання, його хвильова і квантова природа



ЕЛЕКТРООСВІТЛЕННЯ

 

Конспект лекцій
для студентів спеціальності
7.050701 «Електротехнічні системи електроспоживання»

всіх форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри

електроенергетики

як конспект лекцій з

дисципліни «Електроосвітлення».

Протокол №7 від 15.11.2011.

Суми

Сумський державний університет


Електроосвітлення : конспект лекцій / укладач М. В. Петровський. – Суми : Сумський державний університет, 2012. – 227 с.

 

 

Кафедра електроенергетики


ЗМІСТ

С.

ВСТУП.. 6

1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ.. 7

1.1. Виникнення оптичного випромінювання, його
хвильова і квантова природа. 7

1.2. Спектр оптичного випромінювання, його
характеристики та використання окремих ділянок. 9

1.3. Система енергетичних величин оптичного випромінювання та одиниці їх вимірювання 11

1.4. Приймачі променистої енергії і їхні характеристики. 15

1.5. Взаємодія оптичного випромінювання із приймачами, поняття ефективного потоку 24

1.6. Світлова система величин, одиниці їх вимірювання. 26

1.6.1. Світловий потік. 26

1.6.2. Сила світла. 28

1.6.3. Освітленість. 28

1.6.4. Відношення між силою світла (I) й освітленістю (Е). Закон зворотних квадратів 29

1.6.5. Горизонтальна освітленість. 30

1.6.6. Вертикальна освітленість. 31

1.6.7. Світність. 32

1.6.8. Яскравість. 32

1.7. Світлові властивості тіл. 33

1.8. Колір у техніці освітлення. 38

2. ДЖЕРЕЛА ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ.. 45

2.1. Лампи розжарювання (ЛР) 46

2.2. Галогенні лампи розжарювання (ГЛР) 51

2.3. Розрядні лампи. 53

2.3.1. Люмінесцентні лампи (ЛЛ) 55

2.3.2. Компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) 59

2.3.3. Ртутні лампи високого тиску ДРЛ.. 62

2.3.4. Металогалогенні лампи ДРІ. 66

2.3.5. Натрієві лампи високого тиску (НЛВТ) 68

2.3.6. Світлодіоди. 70

3. СВІТЛОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК 71

3.1. Основні вимоги до електричного освітлення
виробничих приміщень. 71

3.2. Системи освітлення. 74

3.3. Види освітлення. 77

3.4. Принципи нормування освітлення. 84

3.5. Основні положення з вибору джерел світла. 90

3.6. Розміщення світильників. 92

3.7. Освітлювальні прилади (ОП) 101

3.8. Конструктивне виконання освітлювальних приладів. 109

4. РОЗРАХУНОК ОСВІТЛЕНОСТІ. 115

4.1. Метод коефіцієнта використання. 117

4.2. Точковий метод. 123

4.2.1. Розрахунок освітленості на горизонтальній
площині 128

4.2.2. Розрахунок освітленості на похилій площині 130

4.2.3. Розрахунок освітленості від світної лінії 132

4.3. Розрахунок освітленості від дифузійно випромінюючої поверхні 137

4.4. Розрахунок прожекторного освітлення. 140

5. ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК 147

5.1. Джерела живлення. 147

5.2. Схеми живлення освітлювальних установок. 149

5.2.1. Загальні положення. 149

5.2.2. Схеми живлення виробничих будівель. 153

5.2.3. Схеми живлення громадських будівель. 155

5.2.4. Схеми групових ліній. 157

5.3. Управління освітленням.. 160

5.3.1. Загальні вказівки й рекомендації 160

5.3.2. Дистанційне, автоматичне і телемеханічне
керування. 163

5.4. Захист освітлювальних мереж.. 164

5.4.1. Загальні положення. 164

5.4.2. Вибір струмів апаратів захисту. 165

5.4.3. Місця установки апаратів захисту. 166

5.5. Заземлення і занулення в освітлювальних установках. 167

6. РОЗРАХУНОК ОСВІТЛЮВАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ. 169

6.1. Розрахункові освітлювальні навантаження. 169

6.2. Вибір перерізу провідників за струмом навантаження. 171

6.3. Розрахунок мереж за втратою напруги. 176

6.3.1. Допустимі втрати напруги в електричних
мережах. 176

6.3.2. Розрахунок за втратою напруги двопровідних
мереж.. 178

6.3.3. Розрахунок за втратою напруги мереж
трифазного струму. 184

6.3.4. Розрахунок за втратою напруги мереж з нульовим проводом при нерівномірному навантаженні фаз. 186

6.3.5. Розрахунок мережі на найменшу витрату провідникового матеріалу 191

6.3.6. Вибір перерізу нульових проводів. 196

6.4. Компенсація реактивної потужності. 197

7. МОНТАЖ І ЕКСПЛУАТАЦІЯ ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК 199

7.1. Розподільні і групові освітлювальні щитки. 199

7.2. Апарати захисту. 205

7.3. Основні відомості про проводи, шнури й кабелі 210

7.4. Види проводок і сфери їх застосування. 213

7.5. Монтаж електропроводок і світильників. 214

7.6. Експлуатація освітлювальних установок. 218

7.7. Економія електроенергії в освітлювальних
установках. 222

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.. 225


ВСТУП

 

В Україні безупинно будується, розширюється й реконструюється велика кількість виробничих підприємств у всіх галузях народного господарства.

Численні дослідження, що виконувалися в СНД і за кодоном, показали, який значний вплив надає поліпшення умов штучного і природного освітлення на підвищення продуктивності праці і якості продукції, зниження браку й травматизму на виробництві, оздоровлення умов праці.

При розгляді питань устрою штучного освітлення не можна забувати, що в нашій країні витрата електричної енергії на електричне освітлення виробничих підприємств із кожним роком зростає.

Варто також враховувати, що значна частина робочого часу на виробничих підприємствах припадає на темний час доби, коли робота проводиться при штучному освітленні, а також будівель, у яких рівні природного освітлення за багатьма, в основному вимушеними причинами виявляються недостатніми для роботи впродовж світлового дня без додатково увімкненого електричного освітлення. Необхідно додати, що на підприємствах деяких галузей промисловості й видів виробництва з технологічних і деяких інших виправданих причин виробничі приміщення зовсім позбавлені природного світла.

Із усього зазначеного вище неважко уявити, яке народногосподарське значення має удосконалювання й підвищення економічної ефективності штучного й природного освітлення виробничих підприємств.

Мета даного конспекту лекцій – ознайомлення студентів із численними й різнобічними питаннями, що зустрічаються при проектуванні, монтажі й експлуатації установок штучного освітлення, або, як прийнято їх називати, освітлювальних установок виробничих приміщень.


1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ОПТИЧНОГО
ВИПРОМІНЮВАННЯ

Виникнення оптичного випромінювання, його хвильова і квантова природа

 

Усі тіла в природі, температура яких вища за абсолютний нуль, випромінюють у навколишнє середовище енергію.

Випромінювання – одна з форм матерії, яка має масу спокою, що дорівнює нулю та рухається у вакуумі зі швидкістю м·с-1. Воно характеризується хвильовими (Максвелл 1864; Герц 1886 – 1889) і квантовими властивостями (М. Планк, 1900).

Хвильові властивості випромінювання були передбачені Максвеллом у 1864 р і підтверджені Г. Герцем у 1886 – 1889 рр. Відповідно до хвильової теорії, випромінювання поширюється в просторі у вигляді електромагнітної хвилі, що являє собою періодичне коливання напруженостей електричного й магнітного полів. Поширення електромагнітної хвилі в просторі супроводжується перенесенням енергії за напрямком руху хвилі, тобто енергія випромінювання переноситься у просторі електромагнітними хвилями.

Виходячи із хвильових властивостей, випромінювання характеризують довжиною хвилі ( ), швидкістю ( ) і частотою ( ), які взаємозалежні:

 

, (1.1)

 

де довжина хвилі, мкм, нм, м, (1м = 106 мкм = 109 нм);
частота, с-1; с – швидкість поширення, м·с-1.

На рубежі XIX і XX сторіч при поясненні окремих властивостей випромінювання теорія хвильової природи світла зазнала деяких труднощів. У 1900 р. М. Планк висунув квантову теорію, висловивши гіпотезу, що енергія випромінюється тілами не безупинно, а якимись порціями. Мінімальну порцію енергії випромінювання М. Планк назвав квантом енергії. Квант енергії випромінювання дорівнює добутку сталої величини на частоту випромінювання :

 

, (1.2)

 

де стала Планка, що дорівнює 6,626·10-34 Дж·с.

У 1905 р. А. Ейнштейн, опираючись на теоретичні праці М. Планка й експериментальні дані, сформулював фотонну теорію випромінювання. Відповідно до цієї теорії випромінювання розглядається як потік частинок випромінювання, які були названі фотонами. Таким чином, фотон – матеріальна частинка масою

 

. (1.3)

 

Для оптичної частини спектра г.

Електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від 1 нм до 1 мм, що лежить в області між рентгенівськими променями та радіовипромінюванням, називають оптичним випромінюванням.

Оптичне випромінювання виникає в результаті переходу електрона на більш низький енергетичний рівень (меншу орбіту обертання навколо ядра атома).

У початковий момент елементарні частинки речовини перебувають у стані енергетичної рівноваги. Позитивний заряд ядра атома врівноважується негативними зарядами електронів, що обертаються навколо ядра. При підведенні ззовні (з навколишнього середовища) до нейтральних атомів певної енергії запас її в частинці (атомі) збільшується. При досягненні якогось значення енергії, запасеної в атомі, його електрони збуджуються, тобто частина електронів (в основному верхнього рівня) переходить на іншу, більш високу орбіту. Електрон не може перебувати довгий час у збудженому стані й вертається на свою постійну орбіту. При переході з більше високої на низьку орбіту електрон віддає надлишкову енергію у вигляді випромінювання. Випущення енергії відбувається порцією, квантом. Величина кванта енергії залежить від будови атома, його структури, кількості енергетичних рівнів, на які може піднятися електрон. Енергія кванта визначається різницею енергій енергетичних рівнів електрона. Розрізняють резонансне й нерезонансне випромінювання.

 

Рисунок 1.1 – До виникнення випромінювання

Нерезонансне випромінювання – випромінювання, що виникає в результаті переходу електронів з одного збудженого стану в інший з меншою енергією, але не на основний – незбуджений.

Резонансне випромінювання – випромінювання, що виникає в результаті переходу електронів зі збудженого стану в незбуджений.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.