Светотехнические параметры и понятия. часть 1

Внешние осветительные приборы

К внешним осветительным приборам относятся – передние фары, противотуманные фары, поворотники, задние блок-фары, осветители номерного знака.

Фары

Передние фары обеспечивают освещение дороги впереди автомобиля и предоставление информации встречному и впереди идущему транспорту информации о габаритах авто. На каждом автомобиле таких фар две, и расположены они симметрично справа и слева. На большинстве автомобилей передняя фара имеет единый корпус, при этом в нем заключено сразу несколько осветительных элементов – ближний и дальний свет, габаритные огни, дневные ходовые огни. На современных моделях в корпус часто помещаются также и поворотники, хотя не всегда.

Для освещения дороги при условии, что впереди движется встречный транспорт, применяется ближний свет. Этот свет является асимметричным, что обеспечивает более лучшее освещение правой стороны трассы и обочины и неинтенсивным, чтобы не слепить водителей впереди идущего транспорта.

Дальний же свет фар тоже применяется для освещения дорожного полотна, но, лишь когда впереди нет движущегося транспорта. Этот свет является более интенсивным и мощным, позволяя осветить дорогу на большее расстояние впереди автомобиля.

Габаритные огни и поворотники

Габаритные огни предоставляют информацию водителям других транспортных средств о размерах автомобиля. Часто эти огни используются во время остановок для обозначения авто и его положения, когда головной свет тушится. Габаритные огни помимо передних фар еще располагаются и в задних блок-фарах.

Поворотники предоставляют другим водителям на дороге информацию о совершении маневрирования (поворот, смена полосы передвижения, съезд на обочину для остановки). На многих автомобилях эти осветительные приборы входят в конструкцию передних фар и задних блок-фар, но есть и модели, где поворотники располагаются отдельно и устанавливаются на бамперы. Помимо этого часто имеются еще и дублирующие поворотники на боковых частях автомобиля, а также интегрированные в зеркала заднего вида. Особенностью этих осветительных приборов является то, что все они светят желтым цветом и синхронно, причем не постоянно, а в режиме мигания. То есть, при совершении маневра вправо, водитель переводит рычаг включения поворотов вверх, при этом сразу одновременно и с одной интенсивностью мигания включаются передний, боковой, расположенный на зеркале и задний поворотники с правой стороны.

Также поворотники выполняют роль аварийной сигнализации. При ее включении начинают мигать все лампы поворотов с обеих сторон автомобиля.

ДХО и ПТФ

Дневные ходовые огни (ДХО) нужны для улучшения видимости автомобиля другим участникам во время движения днем. Отличаются от габаритных огней более ярким и интенсивным светом. Появились эти огни в системе освещения сравнительно недавно, поэтому далеко не все авто ими оборудованы. Если машина ими не оснащена, то роль этих огней может выполнять ближний свет или же ПТФ.

Противотуманные фары (ПТФ) нужны для обеспечения лучшего освещения дороги при передвижении в условиях плохой видимости и атмосферных осадков. Они обеспечивают широкий световой луч, у которого усечена верхняя часть. За счет этого свет не отражается от атмосферных осадков, и не слепит водителя, обеспечивая только освещение дороги. Спереди авто противотуманные фары используются парно, сзади же может быть установлен как один, так и два таких фонаря, допускается и полное их отсутствие. Эти фонари являются необязательным осветительным элементом, поэтому используются они далеко не на всех автомобилях. Они располагаются на автомобиле обычно ниже других осветительных приборов и монтируются зачастую в бамперы.

Задние осветительные приборы

Задние блок-фары устанавливаются на автомобиль парно. Как и спереди этот блок совмещает в себе сразу несколько осветительных приборов. Самая простая задняя фара включает в себя габаритные огни и стоп-сигнал. Также в ней дополнительно могут располагаться поворотники и фонарь заднего хода. Если на автомобиле имеются задние противотуманные фары (одна или две), то они могут быть включены в блок-фару или устанавливаться отдельно на бампер. Также к задним осветительным приборам относится фонарь освещения номерного знака.

Стоп-сигнал предназначен для передачи информации другим участникам о том, что автомобиль замедляется или останавливается. Часто помимо блок-фар на авто имеется еще и дублирующий стоп-сигнал, установленный либо на заднем стекле, либо в спойлере.

Фонари заднего хода предоставляют информацию о том, что авто будет двигаться назад, при этом они еще выполняют освещение пространства сзади автомобиля.

Защита осветительных сетей от атмосферных перенапряжений

     В черте городской застройки, где высота домов значительно превышает высоту установки светильников, повреждения осветительных сетей прямыми ударами молний случаются крайне редко. И соответственно защиту от атмосферных перенапряжений не предусматривают.

     На открытых участках и в сельской местности (так же в условиях любой малоэтажной застройки) воздушные сети наружного освещения в некоторых случаях защищают от ударов молний. Для защиты используют специальные защитные аппараты – устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В некоторых нормативных документах их называют УЗП — устройства защиты от перенапряжений. Широко распространены варисторные устройства, которые при превышении напряжения на нем выше заданного порогового уровня шунтируют защищаемую цепь малым сопротивлением. В первую очередь защите от атмосферных перенапряжений подлежат осветительные сети, расположенные в местах, где существует опасность возникновения пожара. Например, предназначенные для освещения мест хранения легковоспламеняющихся материалов.

     Основные требования к защите воздушных линий передач (включая воздушные осветительные сети), содержатся в ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (Раздел 443 и Приложение В) и ПУЭ, издание 7, раздел «Заземление. Защита от перенапряжений» (п.п. 2.4.38…2.4.49). Рекомендации по применению УЗИП содержатся в Техническом циркуляре Ассоциации «Росэлектромонтаж» № 30/2012. Некоторые полезные рекомендации можно найти в инструкции Правила устройства ВЛИ до 1 кВ, но ее действие отменено в 2003 году.

     К сожалению, раздел ПУЭ, посвященный защите воздушных линий напряжением 0.4 кВ от перенапряжений, написан крайне неопределенными расплывчатыми фразами. Например, в п. 2.4.44 есть указание, что защитные аппараты, устанавливаемые на опорах для защиты от грозовых перенапряжений, должны присоединяться к заземлителю отдельным спуском. Здесь, судя по всему, подразумеваются УЗИП. В п. 2.4.46 содержатся требования к заземляющим устройствам, предназначенным для защиты от атмосферных перенапряжений. Но в этом пункте отсутствует прямое указание, что защита обеспечивается подключением УЗИП между проводами и заземлителем. А без подключенного УЗИП между изолированным от опоры фазным проводом и заземлителем, перенапряжение, возникшее на этом проводе, не будет уменьшено до безопасной величины. И, следовательно, возможен пробой изоляции проводов СИП. Вследствие этой неопределенности возникает много разночтений и споров о необходимости применения защиты от перенапряжений в проектах установок наружного освещения.

Что такое светодиодное освещение

Система подсветки любого типа представляет собой комплекс приборов, обеспечивающих внутреннее или наружное освещение зданий, земельных участков, улиц и т.д. Освещение светодиодными светильниками выполняет те же функции, отличаясь только конструкцией ламп. При этом, существует заметная разница в способе организации и обеспечения питания осветительных приборов. Потребление электроэнергии у ЛЕД приборов многократно понижено, чем у традиционных ламп накаливания или люминесцентных конструкций. Это меняет технологии прокладки проводов, а в последнее время появились автономные лампы, питающиеся от собственного источника.

Изначально светодиодные источники света были дороги и использовались только в освещении помещений соответствующего уровня и назначения. Однако, цены быстро упали, сделав LED приборы наиболее эффективными и экономичными. Начался массовый переход с люминесцентных (энергосберегающих) ламп на полупроводниковые устройства, поскольку расходы на содержание и обслуживание подобных систем гораздо ниже, чем у любого альтернативного варианта.

Не менее широко LED освещение используется в наружных системах. Разработаны автономные фонари, снабженные блоком питания от солнечных батарей. Они накапливают заряд в светлое время суток, а при наступлении темноты отдают его светильникам. Такие приборы не нуждаются в проведении кабеля, могут быть перемещены в любое удобное место. Они снабжаются детекторами освещенности, автоматически включающими приборы при падении освещенности до определенного уровня.

Также есть датчики движения, включающие фонарь только при появлении на обслуживаемой территории движущихся объектов достаточно большого размера.

Подключение и проверка ТЭНов

При подключении ТЭНа должен использоваться провод подходящего сечения. Здесь все зависит от тока, протекающего через ТЭН. Чаще всего известны два параметра. Это мощность самого нагревателя и напряжение питания. Для того, чтобы определить ток, достаточно разделить мощность на напряжение питания.

Простой пример. Пусть имеется ТЭН мощностью 1 КВт (1000 Вт) на напряжение питания 220 В. Для такого нагревателя получается, что ток составит

I = P/U = 1000/220 = 4,545A.

Согласно таблицам, размещенным в ПУЭ, такой ток может обеспечить провод сечением 0,5 мм2 (11 А), но с целью обеспечения механической прочности лучше применить провод сечением не менее 2,5 мм2. Как раз таким проводом чаще всего выполняется подвод электричества к розеткам.

Но перед тем, как производить подключение, следует убедиться в исправности даже нового, только что купленного ТЭНа. Прежде всего, надо измерить его сопротивление и проверить целостность изоляции. Сопротивление ТЭНа достаточно просто рассчитать. Для этого надо напряжение питания возвести в квадрат, и поделить на мощность. Например, для нагревателя мощностью 1000 Вт этот расчет выглядит так:

220*220/1000=48,4 Ом.

Такое сопротивление должен показать мультиметр при подключении его к выводам ТЭНа. Если же спираль оборвана, то, естественно, мультиметр покажет обрыв. Если взять ТЭН иной мощности, то сопротивление, естественно, будет другим.

   Проверка целостности изоляции

Для проверки целостности изоляции следует измерить сопротивление между любым из выводов и металлическим корпусом ТЭНа. Сопротивление наполнителя-изолятора таково, что на любом пределе измерений мультиметр должен показать обрыв. Если окажется, что сопротивление равно нулю, то спираль имеет контакт с металлическим корпусом нагревателя. Такое может случиться даже с новым, только купленным ТЭНом.

Вообще для проверки изоляции применяется специальный прибор мегаомметр, но не всегда и не у всех он есть под рукой. Так что вполне подойдет и проверка обычным мультиметром. Хотя бы такую проверку надо сделать обязательно.

Как уже было сказано, трубчатые электрические нагревательные элементы можно изгибать даже после наполнения изолятором. Существуют нагреватели самой разнообразной формы: в виде прямой трубки, U-образные, свернутые в кольцо, змейку или спираль. Все зависит от устройства нагревательного прибора, в который предполагается установить ТЭН. Например, в проточном водонагревателе стиральной машины применяются ТЭНы свитые в спираль.

Некоторые трубчатые электрические нагревательные элементы имеют элементы защиты. Самая простая защита это термопредохранитель. Уж если он сгорел, то приходится менять весь ТЭН, но до пожара дело не дойдет. Есть и более сложная система защиты, позволяющая использовать ТЭН после ее срабатывания.

Одной из таких защит является защита на основе биметаллической пластины: тепло от перегретого ТЭНа изгибает биметаллическую пластину, которая размыкает контакт и обесточивает нагревательный элемент. После того, как температура снизится до допустимого значения, биметаллическая пластина разгибается, контакт замыкается и ТЭН снова готов к работе.

Управление наружным освещением

     В городах,как правило, наружным освещением управляют централизовано из диспетчерского пункта. Рекомендации по организации управления наружным освещением содержатся в п.п. 6.5.1…6.5.9; 6.5.19…6.5.29 ПУЭ, издание 7, п.п. 7.43, 7.44 СП 52.13330.2011 и п.п. 3.21…3.35 СН 541-82.

     Включение и выключение наружного освещения осуществляется по заранее установленному расписанию. Ориентировочно включение производят при уменьшении естественной освещенности до 20 лк и отключение при увеличении освещенности до 10 лк.

     В настоящее время внедряются методы управления освещением с использованием радиосигналов. Особенно это актуально для сельских поселений, состоящих из нескольких удаленных друг от друга небольших сел.

     При проектировании наружного освещения обособленных объектов могут также предусматриваться программируемые контроллеры, в программу которых закладывают расписание включения и выключения освещения на год. Такой контроллер может быть установлен непосредственно в ШУНО.

     Иногда такие контроллеры используют для отключения части светильников, установленных на опоре. Например, установленный на опоре прожектор (или группа прожекторов), подключенный к сети наружного освещения, освещает находящийся рядом памятник. Но в час ночи прожектора планируют отключать, так как в это время людей на улице мало. Контроллер может выполнить эти функции.

Оптические системы светильников

Оптические системы систем наружного освещения в основном зеркальные и зеркально-призматические, при этом распространены цельные гладкие, офактуренные, гофрированные и пластинчатые отражатели, а также сборные отражатели, состоящие из ряда сменяемых зеркальных вставок, а также их комбинации. В целях обеспечения возможности применения в одной оптической системе ртутных ламп высокого давления различных типов с сохранением требуемой кривой силы света в ряде конструкций световых приборов предусматривается фокусировка путем горизонтального и вертикального перемещения патрона и фиксации его в нужном положении.

Сборные зеркальные отражатели, как правило, состоят из донышка и зеркальных вставок. Изменяя взаимное расположение и наклон вставок, тип и мощность источника света, можно получить кривые силы света, обеспечивающие равномерное распределение необходимого уровня яркости на улицах различных классов и геометрии; для этого в донышке обычно выполняется набор размеченных отверстий, с помощью которых осуществляется необходимая установка и крепление зеркальных вставок.

В основном в системах наружного освещения высокого технического уровня используются самостоятельные отражатели, что обеспечивает возможность их снятия, очистки или замены. В облегченных, менее материалоемких и более дешевых конструкциях систем наружного освещения часто используется совмещение функций корпуса и отражателя.

Как правило, зеркально-отражающие элементы оптической системы световых приборов изготавливаются из альзакированного или анодированного химически чистого алюминия или из металлизированных (чаще всего алюминированных методом вакуумного распыления) стальных деталей. Вместе с тем за последнее время все шире для получения элементов зеркальных оптических систем, особенно вставок, используется литой металлизированный поликарбонат.

Этот же материал (а также нагревостойкий полиметилметакрилат) постепенно вытесняет силикатное стекло для изготовления защитных прозрачных офактуренных светопропускающих элементов, а также преломлятелей. Высокие ударопрочность и нагревостойкость защитных элементов из поликарбоната несмотря на его меньшую, чем полиметилметакрилата, светостойкость и срок службы обеспечивают для этого материала особенно широкую область применения именно для систем наружного освещения в связи с необходимостью обеспечения их высокой защищенности от механических ударов.

Как правило, защитные элементы из поликарбоната и полиметилметакрилата получаются не из листа, а из гранулированного исходного материала методами литья под давлением. Полые же замкнутые рассеиватели и защитные стекла (шаровой, кубической, октаэдрической другой формы) получают методом литья на специальном оборудовании.

Основная классификация световых приборов

Как было сказано световые приборы подразделяются по назначению на осветительные и светосигнальные. При этом их конструкции и оптические системы не имеют принципиальных отличий.

Если световые приборы рассматривать с точки зрения перераспределения света, то их можно разделить на три основных вида: 1) светильники; 2) приборы прожекторного типа (прожекторы) и 3) приборы проекторного типа (проекторы).

Светильник

Светильником называют световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри значительных телесных углов.

Светильники создают не большую концентрацию светового потока в определенном направлении либо вовсе не концентрируют его. Проще говоря, светильники предназначены для освещения близко или относительно близко расположенных объектов.

Конструкция светильника допускает установку двух или более ламп. В состав светотехнической арматуры светильников с газоразрядными лампами или светодиодами могут входить устройства для их зажигания, стабилизации работы или просто питания.

Светильники для освещения, в отличие от сигнальных светильников, как правило, сокращенно называют «светильники».

Прожектор

Прожектором называют световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри малых телесных углов.

Световой поток прожектора собирается в узкий луч направленный строго в определенном направлении. Поэтому назначение прожектора, это освещение удаленных или значительно удаленных объектов. Расстояние до объекта, освещаемого прожектором, может достигать в несколько тысяч раз больше размеров самого прожектора.

Среди прожекторов необходимо выделить прожекторы общего назначения, поисковые и светосигнальные прожекторы, маяки, светофоры и фары.

Прожекторы общего назначения используются для длительного освещения рабочих поверхностей и открытых пространств, архитектурных памятников, фасадов зданий и других объектов. Распространенным для этой группы является название прожекторы заливающего света.

Поисковые прожекторы являются прожекторами дальнего действия и предназначены для кратковременного освещения сильно удаленных объектов с целью их обнаружения, могут использоваться в качестве зенитных прожекторов, морских прожекторов и других объектов.

Световые маяки (аэродромные, морские, речные, навигационные и другие) осуществляют сигнализацию о местонахождении маяка.

Сигнальные прожекторы предназначаются для передачи сигналов по азбуке Морзе или по другой системе. К примеру, к сигнальным прожекторам можно отнести световые приборы для дискотек.

Светофоры используются для передачи световых сигналов, регулирующих движение транспорта и людей.

Фары являются внешними световыми приборами прожекторного типа, устанавливаемые на транспортных средствах для освещения дороги.

Проектор

Проектором называется световой прибор, осуществляющий концентрацию светового потока на некоторой малой поверхности (или в некотором малом объеме). Проекторы являются осветительной частью светопроекционных оптических приборов, концентрирующей световой поток на кадровом окне, в котором расположен рисунок или диапозитив, изображаемый объективом на экране (экранные проекторы). Получили распространение также и технологические проекторы (концентраторы), предназначенные для лучистого нагрева объектов, например испарения жидкостей, плавки металла, накачки лазеров.

Экранные проекторы подразделяются на эпископы, диаскопы и эпидиаскопы. Эпископы предназначены для проецирования на экран поверхностей, посылающих в объектив отраженный световой поток (от рисунков, чертежей). В диаскопах проецируемая поверхность (диапозитив, кинокадр) посылает в объектив прошедший через нее световой поток. Эпидиаскопы могут работать и как эпископы, и как диаскопы.

Таким образом, основной характеристикой, определяющей подразделение световых приборов на светильники, прожекторы и проекторы, является степень и характер концентрации светового потока лампы в пучке прибора. В свою очередь все виды световых приборов могут быть подразделены на группы в соответствии с приведенной ниже классификацией.

Световые приборы являются подклассом светотехнических изделий, традиционно объединяющих также источники света, пускорегулирующие аппараты для газоразрядных ламп и светодиодов, а также светотехнические электроустановочные изделия.