供配电技术（第4版）（微课版）课件 项目八 工厂电气照明

项目八工厂电气照明内容：电气照明是供配电系统中不可缺少的组成部分。实践和实验都证明，照明设计是否合理，将直接影响到生产产品的质量和劳动生产率及工作人员的视力健康。因此电气照明的合理设计，对工业生产具有十分重要的意义。重点：绿色照明概念、工厂照明的方式选择。项目概述任务一电力负荷和负荷曲线【任务陈述】为了保证供电的可靠性及电能质量，尽量减小供配电系统的损失，搞好供配电系统的调度，供配电系统常常把电力负荷曲线作为考虑和安排生产的依据，作为供配电系统的工作人员，有必要也必须掌握负荷曲线。通过本任务，希望学习者能够初步了解常用电力负荷的用途及特点，熟悉企业用电设备的工作制以及负荷分类，理解日负荷曲线、年负荷曲线的绘制方法以及二者的区别和联系，掌握正确阅读两种负荷曲线的技能；理解与负荷曲线有关的几个物理量。随着社会文明的发展，人类的照明方式经历了火把、油灯、蜡烛、汽油灯到今天的电灯等变革。照明技术既是推动社会发展的重要因素之一，也是社会文明状态的一种标志。一、

电气照明发展方向长期以来，无论是民用建筑照明还是工矿企业照明，均采用“刚性”照明方式。这和“绿色照明”所要求的节能、环保、安全、舒适，已经不相适应。高效节能成为当今照明光源开发的主题。为此，照明中灯的位置、亮度和控制都可以随着周围环境的变化而改变的“柔性”照明应运而生。①选择使用电子镇流器的节能型灯具设备。③对灯具的选择不仅要考虑光源的发光效率，还要考虑包含照明电路和灯具的效率、照射到照明场所的照射效率等综合照明效率。②选用的照明灯具要易于进行清扫灰尘和更换光源等维护，同时考虑照明设备的设置场所和设置方法的维护保养的方便性。二、

电气照明发展中的要求1.绿色照明的发展对灯具的要求①照明设备要求使用高频点灯方式的荧光灯管和HID灯等高发光效率的光源。要研究最佳照明设备，要有包含利用系数的综合照明效率。③在有时不需要照明以及在某个时间要熄灭或减光的场所，需要使用带有人体感应传感器和定时计的照明灯具。2.绿色照明对照明设备电能效率的要求②根据节能要求，既要采用能调光的照明灯具，又要进一步研制出用户需求的各种照明自动控制装置。室外装饰装潢中，建筑电气主要是完成立面照明、广告照明、环境及道路照明等；室内环境设计中，建筑电气的功能应用就更为复杂。随着人们对建筑现代化要求的不断提高，现代电气照明设计的适用性、安全性、现代性和可拓展性，正向着符合以人为本的宗旨稳步发展。3.绿色照明发展中的建筑电气电气照明是人工照明中应用范围最广泛的一种照明方式在能源日益短缺的形势下，人们提出绿色照明的概念。绿色照明工程着眼于能源利用和环境保护；着手于高效光源和照明节能。照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志，是人类社会可持续发展的一项重要举措。电气照明和电光源照明电路对环境的主要影响是电磁干扰。电磁干扰与水污染和空气污染称为当今人类社会的三大污染源。例如开了无环保的大功率灯，会使周围无线电中波段的节目受到干扰，电视接收机的图像质量受到影响，助听器的耳机里明显增加了噪声，严重时还会造成家用电器遥控装置的失灵等。创造舒适的照明环境，不仅有利于人体的健康，还有利于工作效率的提高。国际照明委员会的一份调查资料表明，工厂照明条件改善后，劳动生产效率上升了2%~10%，损耗降低4%~8%，产品质量提高10%~20%，交通运输事故减少5%~10%。绿色照明工程的今天，我们要不断提高光源质量，使照明工程沿着环保、节能、舒适、健康的方向发展。绿色照明绿色照明工程不能简单地认为只是为了节能，更深远的是通过节约能源，达到保护环境的高度。绿色照明工程提出的宗旨不只是个经济效益的问题，更主要是着眼于资源的利用和环境的保护这些重大课题。通过照明节电，减少发电量，以降低有害气体的排放，对于世界面临的环境与发展课题，具有深远的意义。任务一照明技术基础【任务陈述】

照明按光源方式可分为自然照明和人工照明两类。自然照明就是利用天然采光，而本任务讨论的重点是电气照明，它则是人工照明中应用范围最广的一种照明方式。为理解电光源的性能，首先介绍光源的相关概念，让学生了解照明技术的有关概念，理解和掌握照明质量；熟悉工厂常用照明光源和灯具，了解常用照明灯具的类型。1.光、光谱和光通量光是物质形态的一种，是一种波长比无线电波短，但比X射线长的电磁波，具有辐射能。照明按光源方式可分为自然采光和照明采光两类红外线：波长为780nm~1mm可见光：波长为380~780nm紫外线：波长为1~380nm引起人眼最大视觉的是波长为555nm的黄绿色光一、照明技术的有关概念［知识准备】发光强度：简称光强，是光源向空间某一方向均匀辐射的光通密度。用符号I表示，单位为坎德拉【cd】，计算公式：光强分布曲线也叫配光曲线，是通过光源对称轴的一个平面上绘出的灯具光强与对称轴之间夹角α的函数曲线，是进行电气计算的一种基本技术资料。2.发光强度和光通量式中，Ω为光源发光范围的立体角，单位为球面度【sr】，且Ω=A/r2，其中r为球的半径，A为对应球面积；Φ为光源在立体角内所辐射的总光通量。发光效率：指电光源消耗1W电功率发出的光通量。光通量：光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量，符号为Φ，单位是流明【lm】。通俗说法：指人眼所能感觉到的亮度。例如，当波长为555nm的绿光与波长为650nm的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。照度：指受照物体表面单位面积投射的光通量，用符号E表示，单位为勒克司【lx】。当光通量Φ均匀地照射到物体表面时，该平面的照度值为：亮度：是发光体在视线方向单位投影面上的发光强度。用符号L表示，单位为【cd/m2】。当人眼视线与被照物体表面垂直线成α角，视线方向的光强为Iα

=Icosα，而视线方向的投影面Sα

=Scosα，由此可得受照物体在视线方向的亮度为：3.照度和亮度（1）物体的光照性能4.物体的光照性能和显色性能当光通量Φ投射到物体上时，一部分光通量Φρ从物体表面反射回去，一部分光通量Φα被物体吸收，而余下一部分光通量Φτ则透过物体。物体的光照性能用反射比、吸收比和透射比三个参数表征三个参数之和恒等于1，即：ρ+α+τ=1

①反射比指反射光的光通量Φρ与总投射光通量Φ之比，即：

ρ=Φρ/Φ②吸收比是吸收光的光通量Φα与总投射光通量Φ之比，即：

α=Φα/Φ③透射比是透射光的光通量Φτ与总投射光通量Φ之比，即：

τ=Φτ/Φ一般较为重视反射比这个参数，因为反射比与照明设计直接相关。光源的显色性指光源对被照物体颜色显现的性能。物体的颜色以日光或与日光相当的参考光源照射下的颜色为准。例如：白炽灯的一般显色指数为97%～99%，荧光灯的显色指数通

常为75%～90%。（2）光源的显色性能待测光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体的颜色相符合的程度用显色指数Ra表示。定义与日光相当的参照光源显色指数为100，显色指数越接近100，说明光源的显色性能越好。5.眩光由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细节或目标的能力的视觉对象，称为眩光。除直接眩光和反射眩光外，还有一种不舒适眩光。直接眩光反射眩光照度是决定物体明亮程度的直接指标。合适的照度有利于保护人的视力和提高生产效率。1.照度水平主要用照度水平、照度均匀度、眩光限制和光源颜色来衡量公共场所的一般照明的照度均匀度不应小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。2.照度均匀度直接型灯具的遮光角不应小于相关规定。所有不舒适眩光应采用统一眩光值(UGR)评价，并符合相关规定。3.眩光限制二、

照明质量4.光源颜色光的表观颜色即色表，可用色温或相关色温描述。室内照明光源色表可按其相关色温分为三组，光源色表分组宜按表10-1确定。长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数Ra不宜小于80。在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，Ra可低于80，但必须能够辨别安全色。光源颜色质量包含光的表观颜色及光源显色性能两个方面表10-1光源色表分组序号色表特征相关色温（K）适用色表分组场合举例Ⅰ暖＜3300客房、卧室、病房、酒吧、餐厅Ⅱ中间3300~5300办公室、教室、阅览室、疹室、检验室、机加工车间、仪器奘配Ⅲ冷＞5300热加工车间、高照度场所按发光原理照明光源可分为热辐射光源和气体放电光源热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理制成的。包括

白炽灯、卤钨灯等。1.白炽灯其泡壳里被抽成真空或充入惰性气体，利用钨材料熔点高的特点将钨制成灯丝，当电流通过钨丝时，灯丝温度升至白炽程度而发光。2.卤钨灯目前工厂用得最多的是卤钨灯当卤钨灯，它点亮后，灯丝温度很高，同功率下的发光效率是白炽灯的3~4倍，卤钨灯寿命较长且光通量稳定，因而被称为恒流明光源。二、

工厂常用照明光源气体放电光源是利用气体放电发光原理制成的。包括荧光灯(日光灯)、高压钠灯、金属卤化物灯、氙灯和高压汞灯等。3.日光灯发光效率高、寿命长、光线柔和、光色好，广泛应用在家庭和工矿企业作为照明光源。5.金属卤化物灯在高压汞灯内添加某些金属卤化物，并控制其比例，可制成各种不同光色的金属卤化物灯。可用于商场、大型的广场和体育场等处。4.高压钠灯照射范围广，光效高，寿命长，紫外线辐射少，透雾性好，色温和显色指数较优，但启动时间较长。广泛应用于高大工业厂房、体育场馆、道路、广场等。6.氙灯为惰性气体弧光放电灯，高压氙气放电时能产生很强的白光，接近连续光谱。适用于广场、车站和大型屋外配电装置等。7.新型照明光源固体放电灯有采用红外加热技术研制的耐高温陶瓷灯泡、利用化学蒸汽沉积法研制出的回馈节能灯泡、表面温度仅40℃的冷光灯泡、具有发光和储能双重作用的储能灯泡等。高强度气体放电灯中，无电极放电灯使用寿命长、调光容易；氩气灯耐高温、节能；电子灯节能使用寿命长。半导体节能灯是根据半导体的光敏特性研制而成，具有电压低、电流小、发光效率高等明显的节能效果。LED灯是固体光源，寿命长、光效高，但目前光通量较为偏低，价格稍偏高。但是LED灯是绿色照明灯具之一，发展前景广阔。4.新型照明光源氙气准分子光源灯是无极灯，寿命长，无污染。微波硫分子灯高光效，无污染。高度较低的办公室、教室、会议室及仪表、电气等生产车间宜采用管径小于或等于26mm的直管荧光灯。光源一般应选用高效、节能和环保的光源。荧光高压汞灯、自镇流荧光高压汞灯不宜采用。白炽灯光效低和寿命短，一般情况下也不采用。8.光源的选择高度较高的工业厂房应按照生产使用要求，选用金属卤化物灯或高压纳灯，也可采用大功率细管荧光灯。商店营业厅宜采用管径小于或等于26mm的直管荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯。吸顶灯吊灯壁灯嵌入式灯具台灯地脚灯景观灯庭院灯四、

常用照明灯具的类型庭院灯［任务实施］常用光源的认识实验。任务实施步骤：通过对一些常用电光源的观察，了解它们的外形、基本结构及主要技术参数。供实验观察的各种形式的常用电光源，包括白炽灯、碘钨灯、荧光灯、高压汞灯和高压纳灯等。目的：工具、仪器和设备：观察各种灯具的外部结构应用案例。任务总结1.工厂电气照明与安全生产、保证产品质量、提高劳动生产率、保证职工视力健康有密切关系，也是工厂供电系统设计的组成部分。电气照明的发展方向是绿色“柔性”照明。2.自然照明是利用天然采光，电气照明则是工照明中为广泛的一种照明方式。若要理解电光源的性能，需首先理解光和光谱、发光强度和光通量、照度和亮度，物体的光照特性和光源的显色性能、眩光等与光源相关的基本概念。3.照明质量主要用照度水平、照度均匀度、眩光限制和光源颜色等指标来衡量。4.工厂常用的照明光源包括有白炽灯、卤钨灯、日光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、氙灯以及新型照明光源等。工厂的照明灯具应根据使用环境、房间用途、光强分布、限制眩光等要求进行选择，且应选用效率高、维护检修方便的灯具。任务二工厂电气照明技术【任务陈述】工厂电气照明与提高生产效率和产品质量、减少事故和保护工人视力等有着密切关系，因此研究工厂照明问题具有十分重要的现实意义。通过本任务，希望学生了解工厂电气照明的方式和种类，充分理解电气照明的布置对电气照明质量的要求。工厂电气照明系统是工厂供配电系统的一个重要组成部分，良好的照明是保证安全生产、提高劳动生产率的前提。工厂的照明一般由动力变压器供电，有特殊需要时可考虑专用变压器供电。一、

认识工厂电气照明系统【知识准备】照明方式可分为一般照明、局部照明和混合照明三种一般照明指照度要求基本上均匀的场所照明。局部照明指仅供工作地点使用的照明。混合照明指一般照明和局部照明共存的照明。1.照明方式2.照明种类正常照明应急照明疏散照明安全照明备用照明值班照明警卫照明障碍照明2.照明种类工厂的一般照明灯具都是专用的高效率灯具，使用反射率高的反射板进行配光控制。合理采光对于满足生产要求、保护视力和确保安全十分重要专用高效率灯具的遮光角为15°，因顶棚表面的亮度与工作场所的亮度差值较小，可形成愉快舒适的照明环境。二、工厂常用灯具的选择和布置局部照明用工厂专用高效能灯具：这种灯具采用了高频荧光灯管，有更好的节能效果。精密加工的局部照明需考虑对机器的检查、调整和监视工作引用局部照明的工厂专用高效能灯具是直射高照度型灯具，因此，在灯具的正下方可获得较高的照度。亮度传感的灯具能自动调节灯管光通量的输出，超过设计照度时自动减光，又能按照外来光的亮度将工作面上的照度控制到一定的范围，且具有较高的节能效果。内装传感器的照明灯具，可适应工厂内环境的各种变化红外线传感器灯具可以判断人员是否在室内，从而决定是熄灯还是进行分段的调光控制。这种灯具安装在隧道里，可起到自动控制隧道灯通、断的作用。亮度传感和红外传感共有的灯具具有亮度传感器的功能，又有红外线传感器的分段调光控制功能，可用于人员离开座位次数较多的空间。有定时器的灯具可用来校正累积的照明时间内自动输出的光通量，由于初期照度大约增加了15%，期望有较好的节能效果，上述有定时器的工厂专用高效能灯具已经规模生产。从节能的观点看：在进行精密加工的地方，不仅要在整个空间具有理想的照度，同时还要使用局部照明。局部照明的最大照度应当选择为室内平均照度的3倍左右。照明目的：1.直接见到对象物，2.了解对象物周围的环境照明目的：1.直接见到对象物，2.了解对象物周围的环境另外，可视对象在垂直面的场所，水平照度以及垂直照度都是重要的。例如自动化生产线监视用CRT显示器，推荐用100～500勒克斯【lx】照度。某些场合需要注意发射光的方向性。高辉度光源的反射光映射到有光泽的产品或VDR的表面上会妨碍工作，因此不仅要注意照明灯具的配置，还应增加局部照明。要减少眩光，应选好灯具的遮光角。一般情况下，普通照明用灯具的遮光角在15°以上，在人员视线附近的局部照明灯具的遮光角应达到30°以上。着色或进行颜色检查的车间，要使用显色性高的照明，又要防止频闪现象，通常使用平滑波形的高频点灯型的电子镇流器。三、

工厂照明的控制技术1.公共场所照明控制公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急外、宜采用光感开关控制，每个照明开关所控光源数不可太多。照度是决定照明效果的重要指标。在一定范围内，照度增加会使视觉能力提高，同时使投入增加。为了创造良好的工作环境，提高劳动生产率，保护职工的健康，工作场所及其他活动环境的照明必须有足够的照度。照度标准也随着经济的发展和生活的改善而提高，并和国际标准接轨。GB50034–2004《建筑照明设计标准》修改了原标准的低、中、高三种照度标准值，只规定了一种照度标准值，与CIE新标准一致,适用于新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的照明设计。根据我国国情，规定了设计照度值与照度标准值比较，可有-10%～+10%的偏差，但照明功率密度不得大于标准值。照度标准2.室内照明控制电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所的灯具应按靠近或远离讲台采取分组控制；房间或场所装设有两列或多列灯具时，所控灯列应与侧窗平行；生产场所按车间、工段或工序分开控制，每个房间灯的开关数不宜少于2个。照明装置都采用电光源，为保证照明正常、安全、可靠地工作，同时便于控制和管理以及节约电能，必须有合理的配电系统和控制方式。照度配电系统我国照明供电一般采用380/220V三相四线中性点直接接地的交流网络供电。一般照明光源的电源电压应采220V，1500W及以上的高强度气体放电灯的电源电压宜采380V。移动式和手提式灯具应采用安全特低电压供电，在干燥场所不大于50V，在潮湿场所不大于25V。图

照明配电系统(1)正常照明当照明与电力设备共用一台变压器时，如下页图(a)所示；当有两台变压器时，正常照明和应急照明如图(b)所示；当电力设备采用“变压器-干线”供电时，照明电源如图(c)所示；当电力负荷稳定时，应在电源进户处将动力与照明线路分开，如图(d)所示。应急照明的电源，应根据应急照明类别、场所使用要求和实际电源条件选取，可优先采用接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路；也可采用蓄电池组、应急发电机组或是以上任意两种方式的组合。(2)应急照明(3)局部照明(4)室外照明机床和固定工作台的局部照明可接自动力线路，移动式局部照明应接至正常照明线路。室外照明应与室内照明线路分开供电，道路照明、警卫照明的电源宜接至有人值班的变电所低压配电屏的专用回路上。当室外照明的供电距离较远时，可采用由不同地区的变电所分区供电。备用照明应接于与正常照明不同的电源，当正常照明因故停电时，备用照明电源应自动投入。照明配电网络由馈电线、干线和分支线组成，见下图。图

照明配电网络馈电线是指将电能从变电所低压配电屏送到总照明配电箱的线路；干线是指将电能从配电箱送到各个照明配电箱的线路；分支线是指由干线分出，将电能送到每一个照明配电箱的线路，或从照明配电箱接到各个灯的线路。照度配电系统照明配电方式有放射式、树干式和混合式。其中以放射式和树干式混合的混合式用的较多。照明配电箱宜设置在靠近照明负荷中心且便于操作维护的位置。每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不宜超过25个；连接建筑组合灯具时，回路电流不宜超过25A，光源数不宜超过60个；连接高强度气体放电灯的单相分支回路的电流不应超过30A。插座回路应装设剩余电流动作保护器，和照明灯分接于不同分支回路，以避免不必要的停电。图