Эксплуатация электроустановок в сельском хозяйстве - Электрическое освещение и применение ультрафиолетового и инфракрасного излучений

Электрическое освещение не только используется в жилых, общественно-культурных и производственных помещениях совхозов и колхозов, но и находит разнообразное применение непосредственно в сельскохозяйственном производстве. В качестве примера можно привести использование электрического освещения в теплицах при выращивании рассады, овощей и цветов в зимнее время, для увеличения продолжительности светового дня в птичниках в осенне-зимнее время. Электрическими лампами ультрафиолетового излучения облучают животных и птиц, что предохраняет их от заболеваний и создает благоприятные условия для нормального развития. Электрические лампы инфракрасного излучения применяют для сушки зерна и других сельскохозяйственных продуктов, обогрева и лечения молодняка животных и птиц и других производственных целей.
Рациональное освещение повышает производительность труда, улучшает качество продукции и увеличивает безопасность работы обслуживающего персонала. Вместе с тем правильное освещение уменьшает зрительное и общее утомление работника, способствует поддержанию чистоты и порядка в помещениях. Таким образом, электрическое освещение сельскохозяйственных помещений
может выполнять функции рабочего освещения и являться биологически необходимым в отдельных технологических процессах.
По характеру исполнения рабочее или основное освещение может быть общим, местным или комбинированным. Общее освещение равномерно освещает все помещение или его часть на всех участках. Местное освещение предназначается только для рабочих поверхностей. При этом светильник устанавливается на рабочем месте в непосредственной близости от поверхности, которую он должен освещать. Местное освещение, как правило, дополняется общим освещением помещения. Использование только местного освещения не допускается. Комбинированное освещение — это сочетание общего и местного освещения; его целесообразно применять при высокой точности работ, малой площади рабочих мест и редком их расположении. Достаточность освещенности рабочей поверхности, равномерность освещения и наибольшая экономичность при этом определяются расчетом.
Кроме основного рабочего освещения, в тех помещениях, где отсутствие света может привести к длительному расстройству технологического процесса или нарушению электро- или водоснабжения и т. д., предусматривается аварийное освещение. Аварийное освещение для эвакуации людей из помещения выполняется по линиям основных проходов и на ступеньках лестниц. Светильники аварийного освещения включаются вместе со светильниками основного освещения, что создает нормированную рабочую освещенность. Аварийное освещение можно использовать как дежурное или охранное освещение в нерабочее ночное время. Питание аварийного освещения рекомендуется осуществлять от независимого источника или при автоматическом переключении на него. Переносные светильники аварийного освещения приравниваются к светильникам местного освещения. Переносные светильники напряжением до 42 В должны питаться от понижающих трансформаторов.
Электрические источники света и светильники. В качестве электрических источников света в сельском хозяйстве используют лампы накаливания, люминесцентные и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания.

Лампы накаливания представляют собой источники света, работающие по принципу температурного излучения. В стеклянной колбе помещена спираль из нити, нагреваемая электрическим током. Нить накала может быть моноспиральной (односпиральной), биспиральной, а в некоторых лампах состоять из трех спиралей. Некоторые типы ламп наполняют нейтральным газом (азот, аргон, криптон). Лампы накаливания общего назначения мощностью до 40 Вт выпускают вакуумными (тип НВ), большей мощности изготовляют газополными моноспиральными (тип НГ) и биспиральными (тип НБ). В вакуумной лампе мощностью 40 Вт в видимое излучение превращается всего лишь 7 % потребляемой мощности, на образование инфракрасного излучения — 70 %; треть потребляемой мощности переходит в тепловые потери. В настоящее время в сельском хозяйстве в основном применяются лампы накаливания 220 и 235 В. Лампы типа В220-235 и Б220-235 (табл. 12) рассчитаны на повышенное напряжение, срок их службы в 2 раза больше (2500 ч), чем у ламп типов В220, Б220. Лампы накаливания общего назначения снабжаются цоколями Е-27.
Таблица 12. Лампы накаливания осветительные общего назначения

Люминесцентные лампы.

Принцип действия этих ламп упрощенно сводится к следующему. В стеклянной трубке между двумя электродами, расположенными на ее концах, происходит электрический разряд в парах ртути; ультрафиолетовое излучение, возникающее при этом, вызывает свечение специального состава — люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность трубы. Стеклянная трубка становится источником света, который равномерно распространяется по ее длине. В зависимости от состава люминофора получается различная цветность излучения: нашли применение люминесцентные лампы дневного (типы ЛД и ЛДЦ), белого (тип ЛБ), тепло-белого (тип ЛТБ) и холодно-белого (тип ЛХБ) света. Люминесцентные лампы экономичнее ламп накаливания, срок их службы гораздо больше и достигает 12 000 ч. Недостатками этих ламп являются: необходимость в приборах для зажигания и ограничения тока, большие габариты, чувствительность к температуре окружающей среды.
Основные типы люминесцентных ламп низкого давления приведены в табл. 13. Для работы в условиях повышенной запыленности выпускаются рефлекторные лампы типа ЛБР-40.
Таблица 13. Люминесцентные лампы низкого давления на 220 В

Применяется несколько схем включения люминесцентных ламп. На рис. 39 показана наиболее распространенная из них. К сети переменного напряжения зажимами 1 подключается лампа 2, лампа включается с помощью стартера 3, который представляет собой стеклянную колбочку, заполненную неоном, с двумя впаянными электродами. Один электрод изготовлен из биметалла. Колбочка заключена в металлический защитный кожух.
В момент включения на разомкнутые электроды стартера подается полное напряжение сети, между электродами в неоне возникает тлеющий разряд, нагревающий биметаллическую пластинку. Нагретая пластинка изгибается и замыкает электроды стартера, через них начинает протекать ток, который нагревает биспиральные электроды 2 из вольфрамовой нити лампы.

Рис. 40. Схема включения двухэлектродной лампы ДРЛ
После замыкания электродов стартера тлеющий разряд в неоне прекращается, электроды охлаждаются и размыкаются. При размыкании цепи между электродами в трубке возникает повышенное напряжение (импульс напряжения), под действием которого в трубке, заполненной аргоном, происходит разряд. Небольшое количество ртути, находящееся в трубке, под, действием электрического разряда испаряется, и электрический разряд продолжается уже в парах ртути. Этот разряд излучает в большом количестве ультрафиолетовые лучи, которые, падая на люминофор, вызывают свечение трубки. Процесс включения и зажигания длится 1—2 с. Конденсатор 4 служит для устранения радиопомех при включении лампы, а дроссель 5 является балластным сопротивлением и предназначен для ограничения тока. В связи с понижением напряжения на стартере после зажигания лампы, вызванным падением напряжения на дросселе, тлеющий разряд в стартере не может возникнуть. Цепь стартера остается разомкнутой, когда горит лампа.

Рис. 30. Схема включения люминесцентной лампы
Для освещения производственных площадок и помещений применяют люминесцентные лампы высокого давления типа ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные), устроенные следующим образом. Во внешний стеклянный баллон, покрытый изнутри люминофором, заключена ртутная кварцевая лампа (ДРТ) в виде трубки. При таком давлении возникает мощный поток ультрафиолетовых излучений, под действием которых люминофор светится. В зависимости от конструктивного исполнения лампы снабжаются цоколями Р-27 или Р-40 (табл. 14).
Таблица 14. Дуговые ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ

На рис. 40 изображена схема включения двухэлектродной лампы типа ДРЛ. В схеме используется пускорегулирующий аппарат ПРА и поджигающее устройство ПУРЛ. При пуске работает ПУРЛ, в котором через сопротивление R и выпрямитель VD происходит заряд конденсатора С. При определенном значении напряжения на обкладках конденсатора разрядник Р (неоновая лампа) зажигается. Конденсатор С разряжается на часть витков трансформатора Т, в котором при этом возникает импульс высокого напряжения, вызывающий разряд в ртутной лампе высокого давления. Напряжения 220 В недостаточно для зажигания лампы. Процесс полного зажигания лампы длится 5—7 мин.
На рис. 41 изображены схемы включения четырех- электродных ламп типа ДРЛ в сеть напряжением
220 В. Различают дроссельную и трансформаторную схемы включения. При пониженной температуре окружающей среды для зажигания лампы требуется напряжение не менее 300 В. Это достигается применением трансформатора с большим магнитным рассеянием.

Рис. 41. Схемы включения четырехэлектродных ламп ДРЛ:
а — с дросселем; б — с трансформатором; L — дроссель; Т — трансформатор с магнитным рассеиванием; с — компенсирующая емкость; f — предохранитель
Для включения четырехэлектродных ламп типа ДРЛ используют дроссели различного типа в зависимости от мощности лампы: ДБ-125/230-Н-Т; ДБ-250/230-Н-Т; ДБ-400/230-Н-Т и т. д. Стабилизация электрических и световых характеристик происходит в течение 10—15 мин. Повторное зажигание возможно после остывания лампы.
Ртутно-кварцевые лампы типа ДРТ (рис. 42,а), используемые в технологических процессах сельского хозяйства, подключают к сети последовательно с балластным сопротивлением — дросселем L, который ограничивает проходящий через лампу ток. Для облегчения зажигания лампы в схему (рис. 42, б) включают конденсаторы С1 и С2.

Рис. 42. Схема включения ртутно-кварцевой лампы типа ДРТ
Для снижения радиопомех при работе лампы служит конденсатор СЗ. Для включения лампы необходимо включить рубильник (на рисунке не показан) или прерывисто нажимать кнопку S в цепи конденсатора С1. При замыкании цепи между конденсаторной пластиной С4 и электродами лампы возникают импульсы повышенного напряжения, что приводит к ионизации аргона. При нажатии на кнопку через дроссель L проходит ток, при размыкании магнитное поле дросселя исчезает и наводит импульс электродвижущей силы, превышающей напряжение сети. Возникает разряд в аргоне, ртуть испаряется, благодаря этому происходит дуговой разряд между электродами лампы. После включения лампа начинает разогреваться. Через 8— 15 мин тепловой ее режим устанавливается, трубка разогревается. Повторное зажигание лампы возможно только после остывания, т. е. через 5—10 мин после отключения.
Кроме ламп общего назначения применяются люминесцентные лампы специального назначения: бактерицидные ДБ, БУВ, эритемные лампы ЛЭ, ЛЭР, ДРВЭД и др. В последнее время появились ксеноновые газоразрядные (дуговые) лампы мощностью от двух до нескольких сотен киловатт: ДКСТ-5000, ДКСТ-10000 и др. Таким лампам необходимо специальное пусковое устройство и не требуется балластное сопротивление при работе. Это объясняется особым свойством электрической дуги в ксеноне: ее сопротивление уменьшается не беспредельно, а стабилизируется. В результате ток лампы ограничивается за счет собственного сопротивления дугового разряда.

Электрические светильники являются осветительными приборами, состоящими из источника света и осветительной арматуры и предназначенными для освещения объектов, расположенных не далее чем в 20—30 м от источника света. Светильники выбирают, исходя из условий окружающей среды, экономичности, долговечности и безопасности обслуживания. Так, в сухих, незапыленных и неопасных в отношении взрыва помещениях к конструкциям светильников дополнительных требований не предъявляется; в сырых и особо сырых помещениях следует применять полугерметические светильники с раздельным вводом проводов, а в пыльных помещениях — закрытые уплотненные светильники. Светильники классифицируются по характеру светораспределения, целевому назначению, способу установки и т. п.