VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

 В настоящее время аспект экономии электроэнергии в осветительных и облучательных установках считается одним из наиболее важных в энергетической сфере агропромышленного комплекса (АПК). Своевременное проведение мероприятий по техническому обслуживанию осветительных и облучательных установок дает лишь определенный процент сбережения энергии. Из этого следует, что необходима разработка принципиально новых устройств (в частности – излучателей), а так же улучшение существующих [1]. 

Замена традиционных источников света, таких как лампы накаливания, галогенные лампы, на лампы с более высокой светоотдачей (люминесцентные, ртутные, натриевые высокого давления) достаточно эффективна.

На примере патента Корацца А. (WO 2006/090423) [2] проанализируем газоразрядную лампу высокого давления, содержащую газопоглотительное устройство. Газоразрядные лампы высокого давления (также известные, как газоразрядные лампы высокой интенсивности) - это лампы, в которых световое излучение обусловлено электрическим разрядом, который устанавливается в газообразной среде, содержащей инертный газ (как правило, аргон с возможным добавлением незначительных объемов других инертных газов) и пары различных металлов согласно типу лампы. Известные крепления газопоглотительных устройств в колбах ламп имеют недостаток - вызывание эффекта "затенения", экранирования света, идущего из горелки, на пространственный угол в зависимости от размера газопоглотительного устройства, его близости к горелке и его ориентации относительно горелки. Этот эффект нежелателен для изготовителей ламп, поскольку он на несколько процентов снижает общую яркость лампы. Согласно настоящему изобретению газопоглотительное устройство является нитевидным, прикрепляясь к одному из металлических элементов, поддерживающих горелку, и находится в такой позиции, чтобы быть параллельным упомянутому металлическому элементу и большей частью скрытым для горелки.

Схожие исследования, касающиеся газоразрядных ламп, выявлены в патентах

РФ № 2402835, РФ № 2431903, РФ № 2465680 [2]. Техническим результатом указанных изобретений является увеличение долговечности, световой отдачи лампы и упрощение ее конструкции.

Рис.1 – Газоразрядная высокоинтенсивная лампа, патент РФ № 2431903

Лампа состоит из вольфрамовых электродов 1 и 2, гибких токовводов 3 и 4,

поджигающего электрода 5, спирали колбы 6, цоколя 7, газопоглотителя 8.

Один из способов снижения энергоемкости электрического питания газоразрядных ламп был предложен Ракутько С.А. [2] Данный способ позволяет формировать в процессе эксплуатации ГЛ параметры питающего напряжения из условия достижения минимально возможных значений величины энергоемкости. Происходящие изменения интегральной облученности и равномерности светового поля компенсируют путем изменения высоты подвеса облучателя или коррекции его светораспределения. Новизна исследования заключается в том, что регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем, в том числе для ламп с различным временем наработки. Так же известны патенты РФ № 2381645 и РФ № 2387126, касающиеся вариаций данного регулирования. В патенте РФ № 2363085 представлено применение компенсирующей конденсаторной установки, позволяющей регулировать энергоэффективность процесса в условиях неравномерной нагрузки фаз, что в настоящее время является широко распространенной проблемой.

Третьим способом увеличения энергоэффективности облучательных установок является замена традиционных электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) на современные – электронные пусковые регулирующие аппараты (ЭПРА). Изобретения относятся к области электротехники и предназначены для зажигания и питания током повышенной частоты газоразрядных осветительных ламп высокого давления. Технический результат заключается в обеспечении возможности функционирования устройства в двух режимах (режим зажигания и рабочий режим) и в повышении надежности работы устройства за счет значительного снижения значения сквозных токов при аварийном одновременном срабатывании ключевых элементов. Технические и экономические параметры разрядных ламп, светильников, облучателей, осветительных и облучательных установок существенно зависят от параметров ПРА, без которых не могут работать практически все разрядные лампы. Разрядный источник света и ПРА образуют единый комплект, элементы которого находятся в неразрывной взаимосвязи. Так, от параметров ПРА зависят световая отдача комплекта «лампа – ПРА», срок службы лампы, габаритные размеры и стоимость светильника, затраты на облучательную установку.

Патенты РФ № 2455797, РФ № 2479166, РФ № 2387108 – это подобный электронный пускорегулирующий аппарат для лампы. В блоке оценки сигнала, который связан с потенциалом корпуса в качестве опорного потенциала, определяют и оценивают разницу между уровнем постоянного напряжения первого контактного вывода для лампы и второго контактного вывода для лампы. Это позволяет делать выводы об остаточном сроке службы лампы (патент РФ № 2275760) [2].

Особенностью конструкции ЭПРА является наличие раздельных схемы питания электродов лампы, схемы зажигания и поддержания тока горения лампы. Схема состоит из двух узлов: схемы зажигания и поддержания тока горения лампы и схемы питания электродов, предназначенной для генерирования импульсного рабочего тока с последующим выпрямлением. Величина рабочего тока электродов задается принудительно и регулируется широтно-импульсной модуляцией. Известный ЭПРА способствует работе при высокой мощности и значительных рабочих токах, имеет высокий КПД, а также позволяет разнести лампу и ЭПРА на большое расстояние. Недостатком технического решения является отсутствие возможности оперативной регулировки токов подогрева электродов при работе лампы, а также программируемого подбора оптимальных рабочих параметров во время работы, что существенно сокращает срок службы лампы. Кроме того, питание электродов только постоянным током ограничивает тип газоразрядных ламп, для которых может применяться указанный ЭПРА [3].

Все перечисленные патенты при их использовании на практике в тепличных хозяйствах позволяют улучшить одну или несколько характеристик ламп. Это является большим преимуществом по сравнению с применением традиционных ламп, светильников и пускорегулирующих аппаратов. Кроме того, обоснованное и грамотное сочетание данных изобретений может привести к значительному повышению энергоэффективности облучательных установок в тепличном хозяйстве.

Литература

1. Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки в АПК – СПб, СПбГАУ, 2012. – с.2

2. Федеральный интитут промышленной собственности [Электронный ресурс] :URL: http://www1.fips.ru (дата обращения: 10.11.2015).

3. Гулин С.В. Энергетическая эффективность спектральных параметров облучательных установок селекционных климатических сооружений// Известия МААО, №18 – 2013 – с.8-11.

Код для цитирования: Скопировать