Одінцов Олександр Микитич. Розробка діагностичного стенда і пристроїв підвищення довговічності газорозрядних ламп

Короткий опис

Одінцов Олександр Микитич. Розробка діагностичного стенда і пристроїв підвищення довговічності газорозрядних ламп : Дис... канд. наук: 05.09.03 2006

Одінцов О.М. Розробка діагностичного стенда і пристроїв підвищення довговічності газорозрядних ламп. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи. - Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2006.
Дисертація присвячена розробці спеціалізованого стенда для виконання комплексної діагностики стану ртутних газорозрядних (люмінесцентних) ламп низького тиску, а також створенню ефективного пускорегулюючого пристрою, що дозволяє використовувати повторно до 90% ламп виведених з експлуатації.
У роботі проведені дослідження з уточнення причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації, при їх використанні в серійних дросельно-стартерних ПРА. Встановлено, що основною причиною є перегоряння одного катода, 65% випадків. Перегоряння катодів або втрата ними емісійної здатності не дозволяють продовжити їх експлуатацію в серійних ПРА.
З урахуванням домінуючого типу дефекту та зниження емісійної здатності катодів, була запропонована математична модель умов, за яких можливо стійке виникнення дугового розряду в режимі «холодного» пуску. Науково обґрунтована структура й розроблена принципова електрична схема спеціального пускорегулюючого пристрою, що дозволяє засвічувати люмінесцентні лампи в режимі «холодного» пуску. На діагностичному стенді були оптимізовані його пускові й робочі режими. У ході експериментів був отриманий новий режим живлення люмінесцентних ламп постійним струмом з наявністю коротких пауз - квазіпостійний струм. Було висунуто теоретичне припущення про можливості зниження ефекту катафорезу, що спостерігається при роботі люмінесцентних ламп на постійному струмі, що було підтверджено на практиці. Режим живлення люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом дозволяє збільшувати їх світлову віддачу: у 38 мм ламп до 9 %, а у 32 мм ламп до 28 %.
У ході довготривалих натурних випробувань було встановлено, що середня тривалість повторної експлуатації люмінесцентних ламп становить 40-60% від номінального терміну служби і в основному залежить від стану фрагментів катодів, а також їхньої емісійної здатності. Діагностичний стенд дозволяє побічно, за характерною формою осцилограми оцінювати залишкову емісійну здатність катодів і відбраковувати зразки ламп з низькими показниками.
У роботі розглянуті варіанти оснащення серійних (дросельно-стартерних) ПРА розробленим додатковим пусковим пристроєм, а також наведені загальні рекомендації щодо їх оптимального розміщення в системах освітлення. Розроблено принципову електричну схему високонадійного, потребуючого мінімального обслуговування, гібридного світлового приладу, у якому розроблений пусковий пристрій перебуває в режимі «холодного» резервного елемента.
Запропоновано математичну модель і розроблений спосіб «точкової» оцінки рівня світлової віддачі люмінесцентних ламп, що дозволяє проводити виміри, як в умовах діагностичного стенда, так і безпосередньо в діючих освітлювальних приладах.

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання щодо підвищення довговічності газорозрядних, зокрема люмінесцентних ламп, а також удосконалені методи діагностування їх електричних і світлотехнічних параметрів.
Отримані внаслідок проведених теоретичних, дослідно-конструкторських і експериментальних досліджень особливості й закономірності, дозволяють зробити такі висновки:

Основною причиною виведення люмінесцентних ламп з діаметрами колб 38 і 32 мм з експлуатації (близько 65 % випадків), є перегоряння одного катода.
Теоретично обґрунтовані й експериментально підтверджені умови, за яких можливе виникнення дугового розряду в люмінесцентних лампах з дефектними катодами.
Понад 90 % люмінесцентних ламп, виведених з експлуатації, можуть використовуватися повторно в серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм з оптимізованим пусковим і робочим параметрами.
У системах освітлення до 25-35 % світлових приладів доцільно оснастити додатковим пусковим пристроєм, з урахуванням рекомендацій щодо їх розміщення.
Підвищення довговічності люмінесцентних ламп за рахунок їх повторного використання, дозволить у середньому на 30% зменшити потребу в нових лампах.
Розроблена принципова електрична схема гібридного світлового приладу, у якій додатковий пусковий пристрій перебуває в якості «холодного» резервного елемента, дозволить підійти до реалізації концепції створення високонадійних («необслуговуємих» або потребуючих мінімального обслуговування) систем освітлення.
Експериментально підтверджене висунуте теоретичне припущення про можливості зниження ефекту катафорезу парів ртуті при живленні люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом.
Режим живлення люмінесцентних ламп квазіпостійним струмом дозволяє підвищувати світлову віддачу у 38 мм ламп до 9 %, а у 32 мм ламп до 28 %, що додатково підвищує ефективність і тривалість їх корисного використання.
Розроблений на основі запропонованої математичної моделі спосіб «точкової» оцінки рівня світлової віддачі люмінесцентних ламп, дозволяє проводити виміри як в умовах діагностичного стенда, так і безпосередньо в діючих освітлювальних приладах.
Оцінка рівня залишкової світлової віддачі у люмінесцентних ламп, виведених з експлуатації, показала, що в ламп його зниження становить усього 20-30 % від номінальної величини при припустимому спаді - 40 %.
Запропонований і економічно обґрунтований мінімально припустимий рівень генерування світлового потоку люмінесцентних ламп - 1000 лм.