CORPURI DE ILUMINAT MINIERE,ANTIGRIZUTOASE CU LĂMPI FLUORESCENTE.

1.Considerații generale asupra principiului și datele constructive de bază ale lămpilor fluorescente cu vapori de mercur de joasă presiune. Lămpile fluorescente fac parte din categoria izvoarelor de lumină cu descărcări electrice în gaze și vapori metalici cu balon sau tub fluorescent,la care lumina este emisă în principal de un strat de substanță fluorescentă,excitată ea însăși de radiațiile invizibile (ultraviolete) ale descărcărilor. Aceste tipuri de lămpi au performanțe ridicate în comparație cu lămpile cu incandescență: randament și eficacitate luminoasă mărite, calitate superioară a spectrului de lumină,rezistență mare la șocuri și vibrații,securitate mare împotriva explozilor,etc.,fapt pentru care domeniul lor de utilizare s-a extins foarte mult. În principiu funcționarea acestor lămpi se bazează pe fenomenul de luminiscență a gazelor sau vaporilor metalici provocat de descărcările electrice în acestea.Acest fenomen constă în emisia unor radiații electromagnetice în spectrul vizibil de către electronii unor atomi excitați,când aceștia revin de pe orbitele superioare,la nivelele energetice inferioare,corespunzătoare stării de echilibru.Lungimea de undă a acestor radiații,adică culoarea luminii emise,este caracteristică gazului sau vaporilor metalici folosiți. Excitarea atomilor substanțelor gazoase și a vaporilor metalici are loc,în,principal,prin ciocnirea acestora cu electronii liberi,aflați în incintă (fig.1) ca urmare a emisiei termoelectronice a electronilor (catozi calzi) sau a ionizării spațiului de descărcare și accelerați sub influența unor câmpuri electrice puternice stabilite între electrozi (+ și -). Caracteristica tensiune-curent U (I) a descărcării în gaze sau vapori metalici este reprezentată în figura 2, iar în figura 1 sunt indicate zonele caracteristice ale descărcării luminiscente în acestea.Porțiunea OA,caracterizată printr-un curent practic constant și foarte mic se numește zona descărcării întunecoase,deoarece gazul nu emite radiații vizibile.În această porțiune,singurii purtători de sarcină sunt electronii liberi ai gazului. Valoarea atinsă de tensiune în punctul A,numită tensiune de aprindere (amorsare),accelerează electronii liberi,care acumulează o energie cinetică suficientă pentru a provoca,prin ciocniri,excitarea și ionizarea atomilor de gaz și vapori metalici.În urma ionizării prin ciocnire,apar noi electroni,care,accelerați de câmpul electric dintre electrozi,produc la rândul lor ionizarea altor atomi de gaz ș.a.m.d. Descărcarea pe porțiunea OA poartă și numele de descărcare neautonomă deoarece existența sa depinde de factorii externi, numărul particulelor atrase de electrozi crește cu tensiunea. Multiplicarea în progresie geometrică a numărului de electroni liberi dă naștere unei avalanșe de electroni,având ca urmare creșterea curentului electric de descărcare,la o valoare relativ constantă a tensiunii.Fenomenului îi corespunde porțiunea ABCD a caracteristicii U(I),denumită zona descărcării luminiscente,deoarece este însoțită de emisia radiațiilor luminoase,cuprinzând zone luminoase alternate cu cele întunecate:lumina anodică,coloana pozitivă,lumina negativă și lumina catodică (fig. 1 și 2). În această zonă a caracteristicii voltampermetrice funcționează lămpile cu efluvii catodice sau cu licărire (cu lumină negativă,folosind gaze rarefiate de neon sau heliu),în care lumina este produsă prin radiația zonei negative a descărcării,din vecinătatea catodului (lămpi de semnalizare,control,startere,etc.) și lămpile cu descărcări luminiscente,folosind

1

coloana luminoasă pozitivă (tuburi de înaltă tensiune folosite pentru reclame luminoase și la iluminatul decorativ).Aceste tipuri de lămpi se încadrează în categoria lămpilor cu electrozi reci. Punctul D marchează trecerea la zona descărcării în arc (DE) care se caracterizează printr-o scădere pronunțată a tensiunii pe tub,pe măsură ce crește curentul de descărcare,datorită faptului că numărul sporit de ioni și electroni liberi micșorează foarte mult rezistivitatea mediului din interiorul tubului.În această zonă se situează punctul de funcționare al lămpilor cu descărcare în gaze,vapori metalici și al lămpilor cu arc;aceste lămpi se încadrează de fapt în categoria lămpilor cu electrozi calzi. Pentru mărirea eficacității luminoase se folosesc diverse medii de descărcare:vapori de mercur cu gaze inerte (argon,xenon,etc.).sau ioduri metalice,vapori de sodiu cu gaze inerte,etc. Porțiunea ABCDE a caracteristicii U(I) constituie zona de descărcare autonomă deoarece descărcarea continuă chiar dacă dispare influența factorilor externi.Autonomia descărcării se datorează faptului că pentru o anumită intensitate a câmpului electric ionizările sunt foarte intense și catozii eliberează un număr suficient de electroni pentru a menține descărcarea. După presiunea gazului și natura mediului de descărcare aceste lămpi se împart în:- lămpi cu vapori de mercur de joasă presiune cu balonul clar (au în componența luminii,în special,radiații ultraviolete și se utilizează la sterilizarea aerului,apei,alimentelor,în tratamentele medicale pentru heliografie,etc.)- lămpi cu vapori de mercur de înaltă presiune cu balonul clar sau mat,conțin mercur,unele cantități reduse de argon și ioduri metalice de sodium,thaliu,etc.pentru corectarea compoziției spectrale;se utilizează la iluminatul exterior unde nu se cere o redare corectă a culorilor lipsind radiațiile roșii;- lămpi cu vapori de mercur de foarte înaltă presiune,au o eficacitate luminoasă mare și sunt utilizate în tehnica iluminatului cu proiectoare,la spații întinse,căi ferate,aeropurtură,terenuri sportive,etc.- lămpi cu xenon,au puteri mari 2,5÷6,5 Kw funcție de lungimea arcului,având aplicații la iluminatul cu proiectoare a spațiilor mari;- lămpi cu vapori de sodiu,combinat cu gaze inerte (neon sau argon);pot fi de înaltă și joasă presiune,au o eficacitate luminoasă ridicată și sunt utilizate la iluminatul public,iluminatul halelor de turnătorie,forjă,iluminatul decorativ,etc.,unde nu este necesară redarea corectă a culorilor;- lămpi fluorescente care au balonul sau tubul lămpilor acoperit cu straturi fluorescente care,pe lângă convertirea radiațiilor invizibile ale descărcărilor în radiații vizibile,contribuie la îmbunătățirea compoziției spectrale a luminii radiate și la mărirea eficacității luminoase a acestor lămpi. Lămpile fluorescente pot fi:- la înaltă presiune,cu balon fluorescent de formă ovoidală,folosite foarte mult în tehnica iluminatului artificial:hale industriale,străzi,exploatări miniere,terenuri de sport,etc.Studiul acestora constituie obiectul altei lucrări de laborator;- la joasă presiune,cu tuburi fluorescente și o gamă mare de putere 10÷120W;au domenii largi de utilizare în iluminatul artificial exterior și interior. Aceste tipuri de lămpi fluorescente se utilizează și în industria minieră atât în construcție normală cât și în construcție specială, antigrizutoasă,practica de construcție și exploatare a pus în evidență gradul înalt de siguranță pe care-l prezintă,în comparație cu alte izvoare de lumină,la funcționare în atmosferă potențial periculoasă din mine și ușurința de realizare constructivă a modurilor de protecție corespunzătoare,antigrizutoase. Părțile componente ale unei lămpi fluorescente cu vapori de mercur de joasă presiune sunt prezentate în fig.3.

2

Lampa se compune dintr-un tub de sticlă (1), ermetic închis,cu diametrul de 20…40mm,cu lungimi variabile cu puterea lămpii,pe ai cărui pereți interiori se depun straturi de luminofori (sub formă de pulberi). Acești luminofori au proprietatea că absorb radiațiile luminiscente invizibile (ultraviolete) produse de către descărcările în gaze și le reemit sub formă de radiații vizibile de culoare apropiată de cea a luminii albe. Din această cauză sunt denumite și substanțe fluorescente.Aceste pulberi se compun din oxizi metalici (silicați de zinc sau cadmiu, wolframați sau borați de magneziu sau calciu,etc.) și un activator:pământuri rare (fosfați ai halogenurilor,clor,brom,fluor),cu o granulație fină și o anumită grosime. Combinând mai mulți luminofori, în proporții diferite,se obțin culori ale luminii de nuanțe diferite. La capetele tubului se aplică două socluri metalice (2) cu izolatori pentru piciorușele de contact (3).În interior,la fiecare capăt,sunt legate de piciorușele de contact,filamentele lămpii (5),denumite și electrozi,construite din nichelă,molibden sau wolfram. Aceste filamente sunt acoperite cu acizi alcalino-pământoși (oxizi de bariu, calciu și stronțiu), care încălziți la temperaturi de peste 500÷800°C,prin efect termoelectric,emit electroni. În interiorul tuburilor, la presiune joasă de circa 3÷4 mm col Hg,se găsește un gaz inert,de obicei argon și câteva picături de mercur (4).Argonul constituie purtătorul descărcării inițiale din tuburi (gaz de aprindere),iar mercurul prin evaporare mărește procesele de ionizare intensificând descărcarea în tub și procesul de emisie de radiații vizibile și invizibile (ultraviolete). Amorsarea descărcării în tub, respectiv aprinderea lămpii,se realizează,după preîncălzirea electrozilor,prin aplicarea unei tensiuni de amorsare (aprindere) având o valoare mai mare decât tensiunea de funcționare normală,rezultând astfel un câmp electric suficient ca descărcarea să fie autonomă (ionii produși prin ciocniri în masa gazului și numărul mare de electroni emiși de electrozi mențin această descărcare independent de influența factorilor exteriori). Preîncălzirea electrozilor (care durează circa 2 secunde) asigură o puternică emisie termoelectronică și prin aceasta reducerea considerabilă a valorii necesare pentru tensiunea de aprindere. Funcționarea lămpii are loc prin descărcarea inițială în argon,iar după aprinderea lămpii,căldura degajată face să se evapore mercurul care creează o presiune suplimentară de 10-3…10-1 torri.La temperatura de 40÷50°C a pereților tubului și la presiunea interioară de circa 0,01 mm Hg,limite considerate optime,descărcarea în mediul gazos și vapori de mercur este însoțită de emiterea de radiații parțial vizibile și o parte preponderentă de radiații invizibile (ultraviolete cu λ=253,7 nm),care sunt transformate ulterior de către luminofori în radiații vizibile. Producerea luminii se datorește coloanei pozitive a descărcării (vezi fig.1). Realizarea condițiilor optime de funcționare ale tubului fluorescent se obțin atât prin menținerea temperaturii pereților tubului între 40÷50°C la o temperatură a mediului ambiant de 20÷25°C,cât și prin fixarea curentului între limitele 0,25÷1A. Scăderea temperaturii mediului ambiant sub 4…5°C face ca mercurul să se vaporizeze în cantități insuficiente,amorsarea descărcării se face mai greu,radiațiile ultraviolete se reduc rezultând o micșorare a fluxului luminos emis de luminofori.La temperaturi ridicate,fluxul luminos al lămpii se micșorează,datorită emisiei de radiații având lungime mare de undă. Pentru a ușura amorsarea lămpilor care funcționează la temperaturi joase sau pentru a le grăbi amorsarea în condiții normale,se aplică pe peretele exterior al tubului de sticlă (în lungul său) o bandă metalizată legată la unul dintre electrozi,având rolul de a mări câmpul

3

electric din tub (fig. 4);rezistorul R este montat în soclul tubului pentru limitarea curentului care trece prin banda metalizată. Rezultă că pentru funcționarea tuburilor fluorescente în regim de descărcare autonomă sunt necesare următoarele condiții:- preîncălzirea electrozilor pentru intensificarea emisiunii termoelectronice;- realizarea unei tensiuni de aprindere de valoare mult mai mare ca tensiunea de funcționare normal;- stabilizarea regimului de descărcare la o anumită valoare constantă a curentului. Realizarea în practică a acestor condiții necesare tuburilor fluorescente se face cu ajutorul unor echipamente auxiliare,speciale,de amorsare a descărcării denumite dispozitive de aprindere și de stabilizare a descărcării în gaze și vapori metalici denumite balasturi. 2.Echipamentul electric auxiliar pentru aprinderea și stabilizarea funcționării lămpilor fluorescente. Atingerea condițiilor de amorsare a descărcării sau de aprindere a lămpilor fluorescente,presupune depășirea valorii minime a intensității câmpului electric pentru ca,în condiții date de temperatură,presiune și densitate a purtătorilor de sarcină în coloana de descărcare,punctul de funcționare să ajungă în zona corespunzătoare a caracterisicii voltampermetrice a descărcării.Densitatea minimă a purtătorilor de sarcină,necesară numai la lămpilor cu electrozi calzi,se realizează prin preîncălzirea electrozilor datorită măririi curentului din circuitul electrozilor prin reducerea pentru scurtă durată a impedanței acestuia. Amorsarea descărcării simultan cu preîncălzirea electrozilor se poate realiza prin:- utilizarea unor startere cu lămpi luminiscente,cu efluvii catodice;- utilizarea unor circuite (L,C) cu funcționare în regim de rezonanță a tensiunilor;- utilizarea unor electrozi auxiliari apropiați de electrozii principali care asigură,în condiții mai ușoare,aprinderea inițială a lămpii,respectiv amorsarea descărcării;se utilizează la lămpile fluorescente cu vapori de înaltă presiune care constituie obiectul altei lucrări de laborator;- depunerea unei benzi metalizate în interiorul sau exteriorul tubului de sticlă al lămpii fluorescente,legată printr-o rezistență R la unul din electrozi (vezi fig.4,paragraful 1 al lucrării) și are rolul de a ușura amorsarea descărcării în lămpile fluorescente care funcționează la temperaturi joase;- utilizarea unui transformator de alimentare a lămpilor fluorescente cu flux magnetic de dispersie mare. Starterul este cel mai utilizat dispozitiv de aprindere a lămpilor fluorescente și din punct de vedere constructiv poate fi realizat în mai multe variante.Cele mai curent fabricate la noi în țară sunt starterele cu lămpi cu efluvii catodice,cu neon,cu electrozi reci sau startere cu licărire (tip SIB 20,SLA 65). Ele se compun dintr-un mic tub de sticlă,ermetic închis (fig.5) protejat printr-un cilindru (5) de aluminiu sau polietilenă,în interiorul căruia se află electrozii și o atmosferă gazoasă de neon sau argon la o presiune joasă de 5…25mm Hg.Electrozii sunt foarte apropiați,astfel lumina este dată de coloana negativă a luminiscenței,în vecinătatea catodului. Unul din electrozi (2) este executat dintr-o lamelă bimetalică,care fiind încălzită datorită apariției descărcării dintre electrozi la punerea sub tensiune,se dilată și atinge electrodul fix (3),ceea ce determină încetarea descărcării luminiscente și reducerea rezistenței echivalente a starterului.

4

În continuare,puterea disipată prin efectul Joule-Lenz scade considerabil,astfel încât electrodul bimetalic se răcește și revine în poziția inițială.În circuitul starterului,acesta echivalează cu o creștere bruscă a rezistenței,deci o reducere bruscă a curentului. În construcția starterului este înglobat condensatorul 4 cu o capacitate de 10 nF,legat în paralel la bornele lămpii 1,cu rolul de a reduce paraziții din domeniul frecvențelor radio. Circuitele (L,C) de amorsare a descărcării în tuburile fluorescente în regim de rezonanță sunt formate din două bobine B1 și B2,montate pe același circuit feromagnetic și un condensator C legat în serie cu bobina B2.Conectarea în circuitul lămpii (L) este prezentată în fig.6. La conectare curentul care i-a dat naștere în circuitul acestor elemente are o anumită valoare,bobinele B1 și B2 în serie cu condensatorul C prezintă o reactanță echivalentă suficient de mică,determinând preîncălzirea electrozilor.În același timp circuitul B2-C,parcurs de acest curent și aflat la frecvența rețelei aproape de condiția de rezonanță serie,determină apariția unui vârf de tensiune ce se aplică la bornele lămpii (L).La o anumită intensitate a emisiei termoelectronice această tensiune sporită este suficientă să producă inițierea procesului de descărcare în arc în tubul fluorescent. Lampa se amorsează, curentul,datorită bobinei B1,se stabilizează și condiția de rezonanță dispare.Condensatorul C contribuie la îmbunătățirea factorului de putere (cosϕ≈0,95). Lămpile prevăzute cu astfel de dispozitive de aprindere se numesc ‘’fără starter’’ și în țara noastră au simbolul LFR, iar domeniul de utilizare se poate extinde și în mediul ambiant cu temperaturi scăzute.Aceste dispozitive de aprindere rapide,fără starter asigură și stabilizarea curentului fapt pentru care sunt denumite balasturi și constructiv sunt de două tipuri BRA-40 și BRB-40 după cum au sau nu condensatorul C înglobat în aceeași carcasă. Transformatorul cu dispersie magnetică mare (TDM) se utilizează pentru aprinderea rapidă și sigură funcționare chiar la temperaturi scăzute a tuburilor fluorescente.Schema de conectare este prezentată în fig.7.Transformatorul este prevăzut cu două înfășurări 1-2,respectiv 4-5 pentru încălzirea electrozilor și o înfășurare 1-5 ridicătoare de tensiune.La cuplare,când valoarea curentului lămpii este zero,tensiunea de mers în gol dată de înfășurarea 1-5 este cu mult mai mare decât tensiunea nominală a lămpii,fiind suficientă pentru amorsarea unei descărcări electrice între electrozi. După producerea acesteia, curentul prin lampă crește,iar tensiunea ce i se aplică scade,până când efectul de balast a înfășurării 3-4 produce stabilizarea funcționării la curentul și tensiunea nominală a lămpii.Schema prevede un condensator C1 pentru ușurarea aprinderii și un condensator C2 pentru îmbunătățirea factorului de putere.Datorită dimensiunilor relativ mari ale transformatorului cu dispersie,a randamentului și factorului de putere deficitare,domeniul de utilizare este restrîns. Caracterul căzător al caracteristicii,U=f(I),descărcării în arc (fig.2) cauzează imposibilitatea funcționării stabile a lămpii fluorescente,curentul care străbate lampa având tendința de a crește nelimitat,conducând la distrugerea lămpii. Pentru a împiedica această creștere a curentului,lămpile cu descărcări în gaze și vapori metalici sunt prevăzute cu elemente de stabilizare a regimului de funcționare,numite balasturi,formate din rezistoare,bobine,condensatoare,combinații ale acestora sau transformatoare cu dispersie magnetică mare (TDM).Balasturile se conectează în serie cu lămpile pe care le protejează. Modul de stabilizare a descărcării în arc,pentru o lampă fluorescentă alimentată în c.c.,de către un balast R-L montat în serie cu lampa este ilustrat în fig.8.Curba 1 reprezintă caracteristica tensiune-curent a lămpii,iar curba 2 reprezintă caracterisica tensiune-curent a rezistenței R,ultima caracteristică este reprezentată considerând U=US ca axă a abciselor și sensul pozitiv al tensiunilor (ordonatelor) în jos.

5

Funcționarea schemei este posibilă în punctele A și B în care cele două caracteristici se intersectează,suma pierderilor de tensiune,potrivit teoremei a doua a lui Kirchhoff,trebuie să fie egală cu tensiunea sursei de alimentare:

US=U1+i*R+Lxdi/dt=constant În punctul A de funcționarea este instabilă deoarece la o creștere a curentului lămpii i se aplică o tensiune suplimentară (Ldi/dt>0) care provoacă creșterea în continuare a curentului și deplasarea punctului de funcționare în B; la scăderea curentului are loc stingerea lămpii,numărul de electroni fiind insuficient pentru a menține descărcarea. Punctul B corespunde funcționării stabile deoarece la o eventuală creștere a curentului pentru ca teorema a doua a lui Kirchhoff să fie îndeplinită trebuie ca L*di/dt<0,astfel că tensiunea aplicată lămpii (U1) crește și punctul de fucționare tinde să revină în B.Dacă curentul ar avea tendința de scădere din aceleași motive termenul L*di/dt<0 și punctul de funcționare revine în B. Lampa nu funcționează dacă cele două caracteristici nu se intersectează,acest lucru putând avea loc la mărirea rezistenței balastului (R) sau micșorarea tensiunii de alimentare. Asigurarea unui punct de funcționare stabil al lămpilor fluorescente trebuie să se facă urmărindu-se și aspectele economice-limitarea pierderilor în balasturi și urmărirea duratei de funcționare, fapt care necesită o dimensionare corespunzătoare a acestor echipamente auxiliare. Balasturile produse în țara noastră pot fi inductive R-L,o bobină cu miez de fier și întrefier,tip BIA 14,20,40,65 și BIB 14,20 sau capacitive când se leagă și o capacitate în serie de tip BIA 40 și BIB 65. 3.Lampa fluorescentă cu vapori de mercur,de joasă presiune,cu starter. Această categorie de lămpi a fost prima dintre lămpile cu descărcări care a căpătat o largă răspândire în tehnica iluminatului minier. Date constructive de bază și puterile componente ale acestor lămpi fluorescente au fost prezentate în prima parte a lucrării.Pentru aprinderea lămpii și stabilitatea descărcării în punctul de funcționare stabil se utilizează startere cu neon și balasturi inductive (R-L) legate după schema din fig. 9. La conectarea lămpii întreaga tensiune a rețelei este aplicată starterului (1) cu neon,și întrucât tensiunea sa de aprindere se alege mai mică decât a rețelei între electrozii reci ai starterului apare o descărcare,electrozii se încălzesc,se deformează până la atingere închizând astfel circuitul. Apare astfel un curent mare care parcurge electrozii 3,provocând încălzirea lor (în circa 1÷2 secunde,temperatura ajunge pînă la 700÷800°C) și o puternică emisie termoelectronică.Între timp starterul cu neon se răcește datorită încetării descărcării între electrozi și electrodul bimetalic își revine la poziția inițială,reducând brusc curentul din circuit. Variația bruscă a curentului produce o tensiune de autoinducție ridicată,mai mare decât tensiunea de aprindere (600÷800 V),de scurtă durată care se aplică și între electrozii lămpii amorsând descărcarea,procesul fiind favorizat și de încălzirea prealabilă a electrozilor.Conductibilitatea spațiului dintre electrozi este asigurată de ionii gazelor și a vaporilor de mercur produși prin ciocniri datorită căldurii din tub. Tensiunea de ardere a lămpii fluorescente în funcționare normală este mai mică decât tensiunea de aprindere a starterului astfel că după aprinderea lămpii starterul își încetează funcționarea.Stabilizarea curentului în domeniul optim de funcționare este realizată de inductanța bobinei 4,iar reducerea perturbațiilor radio-electrice datorită descărcărilor ce au loc se face de către condensatorul 5.Pentru îmbunătățirea factorului de putere se montează condensatorul 6,pînă la valoarea de circa 0,95.

6

Avantajele lămpilor fluorescente de joasă presiune sunt:eficacitate luminoasă mare de circa 40…70 lm/W,durată de funcționare ridicată 4000-7500 h,strălucire redusă 0,3…1 st,rezistență mare la șocuri și vibrații,calitate superioară a spectrului de lumină,posibilități multiple de realizare a securității împotriva incendiilor și exploziilor,etc.Dintre dezavantaje remarcăm:cost ridicat,posibilități de amorsare numai la temperaturi ridicate ale mediului,factor de putere scăzut,pâlpâirea fluxului luminos sau efect stroboscopic a acestor variații ale luminii emise de lămpile fluorescente. Față de avantajele prezentate,de primă importanță în tehnica iluminatului,neajunsurile pe care le prezintă lămpile fluorescente sunt neglijabile și se pot combate ușor,deși necesită unele investiții. Astfel factorul de putere scăzut se compensează prin montare de capacități, iar pâlpâirea fluxurilor luminoase se poate reduce s-au înlătura prin următoarele metode:- defazarea cu un anumit unghi a tensiunilor aplicate unei perechi de lămpi fluorescente, folosind montajele ‘’duo’’ sau ‘’tandem’’;- conectarea fiecărei lămpi fluorescente pe alte faze ale rețelei trifazate;- folosirea lămpilor fluorescente alimentate la tensiuni de frecvență ridicată;- folosirea lămpilor fluorescente în combinație cu lămpile incandescente. Tuburile fluorescente produse în țara noastră au puteri de 14, 20, 40 și 65W și se execută în următoarele variante:- cu amorsare cu starter, pentru interior (ɵ°C≥4°C),simbol LFA;- cu amorsare cu starter,pentru temperaturi scăzute,cu bandă metalizată la exterior,simbol LFB și puterea 40W;- cu amorsare fără startere,pentru exterior,la temperaturi scăzute (ɵ°C≈-15°C),cu bandă metalizată,simbol LFB și cu putere de 40W. 4.Corpuri de iluminat electrice miniere,cu lămpi fluorescente,utilizate în exploatările miniere. Corpurile de iluminat în interiorul cărora se montează izvoarele de lumină servesc pentru reducerea strălucirii,corectarea curbei fotometrice și a spectrului acestora,pentru protecția lămpilor împotriva lovirilor,depunerii de praf,stropirii,etc.Totodată asigură alimentarea cu energie electrică și îndeplinirea funcției de protecție antigrizutoasă pentru mediul subteran potențial periculos. Potrivit acestor funcții, corpurile de iluminat alcătuiesc un ansamblu tehnic ce cuprinde două mari părți cu rol funcțional distinct:- sistemul optic și de protecție;- armături. Sistemul optic este format din elemente reflectoare, refractare,filtre colorate,ecrane difuzante (din substanțe translucide ce reduc luminanța lămpilor prin difuziune) ,grătare de ecranare executate din elemente opace sau translucide dispuse astfel încât să împiedice vederea directă a sursei de lumină. Armătura corpului de iluminat este formată din elemente care asigură fixarea izvoarelor de lumină și a sistemului optic,alimentarea cu cu energie electrică de la rețea (conductoare,startere,balasturi,etc.),protejarea lămpii împotriva atingerii,umezelii,protecția împotriva provocării incediilor și exploziilor,etc. Caracteristicile optice și tehnice ale corpului de iluminat sunt:a)curba fotometrică,b)randamentul corpului de iluminat,φemis/φtrim,unghiul de protecție ˀζ,d)tipul constructiv (antiexploziv,normal,etanș,etc),e)felul izvorului de lumină,f)puterea și tensiunea de electrică,g)natura sursei de alimentare,etc.În literatura de specialitate se descrie o serie întreagă de corpuri de iluminat pentru cele mai diverse scopuri prezentîndu-se principalele lor date tehnice și părțile componente.

7

Problema specifică corpurilor de iluminat miniere este reprezentată de realizarea protecției împotriva exploziilor pe care acestea pot să le provoace în cazul funcționării lor în atmosfere potențial periculoase. În cazul spargerii tuburilor fluorescente, descărcarea din tub nu mai poate avea loc datorită modificării parametrilor mediului gazos și,în această situație,se aplică întreaga tensiune de alimentare starterului care intră în funcțiune producând încălzirea puternică a electrozilor care,cu siguranță,vor iniția explozia grizuului din atmosfera minieră. Având în vedere pericolele de explozie prezentate de lămpile fluorescente,construcția antiexplozivă a corpurilor de iluminat se realizează prin următoarele metode:deconectarea preventivă automată de la sursa de alimentare,în cazul spargerii corpului de sticlă sau lămpii,închiderea în carcase antiexplozive,antideflagrante a părților ce produc scântei și soluții pe baza combinării acestora. Deconectarea preventivă a izvoarelor de lumină de la sursa de energie,în caz de avarie (distrugerea lămpilor sau a corpurilor de sticlă,etc.) se poate realiza pe cale mecanică (fig.10) în mod automat cu ajutorul unor resorturi și a unor piese auxiliare.Din cauza inerției sistemului mecanic,această soluție poate doar preveni ca apariția unei atmosfere inflamabile în vecinătatea electrozilor să nu ducă la explozie,dar nu asigură securitatea în cazul cînd aceasta este deja prezenta în momentul distrugerii lămpilor. Din acest motiv, deconectarea preventivă pe cale mecanică nu se utilizează decât la construcția antiexplozivă cu siguranța mărită și pentru alte moduri de protecție mai sigure (spre exemplu protecția antideflagrantă) se asociază cu alte mijloace și măsuri de protecție. După cea de-a doua metodă, părțile electrice periculoase(conductoare,startere,balasturi,contacte,etc.) sunt introduse în carcasa antideflagrantă și,de asemenea,izvoarele de lumină se închid în carcase antideflagrante transparente cu rezistență mecanică ridicată,folosind sticle speciale (spre exemplu sticlă organică). Această metodă de protecție antigrizutoasă prin capsulare antideflagrantă constituie cel mai sigur mijloc de protecție și este de mare perspectivă. În țara noastră se fabrică corpuri de iluminat miniere,antigrizutoase cu capsulare antideflagrantă pentru lămpile fluorescente,în două variante constructive:- tip CFS-01-40,ExdI/II,T1/T4,cu lampă LFA-40 sau LFR-40,UN =127 sau 250V (fig.11) care cuprinde trei părți distincte:a) partea superioară cu accesoriile deprindere,introducătoarele de cablu,balast,condensator,întrerupător de protecție,conductoare,etc.b) partea inferioară cu lampa fluorescentă starter,tubul de sticlă de protecție,grătar de protecție,carcasă tip baionetă,etc.c) reflector. Corpul de iluminat are greutate și gabarit mare, prezintă unele dificultăți la exploatare fapt pentru care nu și-a găsit o utilizare largă.- tip CFS-02 Exd I/II, ABC, T5, 114 și 120; - tip CFS-02 Exd I/II,A,B,T4,140,cu lămpi LFA-14,LFA-20,LFA-40;- tip LFR-40, UN=127÷250V (fig.12) cu o construcție simplificată și cu o greutate mult redusă prin faptul că elimină incinta superioară și reflectorul de la prima variantă. Aceste tipuri de corpuri de iluminat sunt detinate asigurării iluminatului general și local în lucrările minieră cu atmosferă explozivă,temperatura variind între -20°C și +40°C umiditate relativă maximă 90% fără vapori și gaze corozive. Variantele de construcție:’’P’’ sau ‘’A’’ cu introducător tip pâlnie pentru instalațiile electrice mobile și ‘’N’’ SAU ‘’B’’ cu introducător tip niplu pentru instalații electrice fixe. Se pot monta în linie (șir) cu cablu trecut prin fiecare corp de iluminat sau transversal cu cablu secundar racordat la fiecare corp de la cablu (coloana) principal.În instalațiile

8

electrice fixe prevăzute cu țevi IPE, montarea se va face după instrucțiunile de montaj a întreprinderii constructoare (Electrobanat Timișoara). Pentru montarea conductoarelor electrice din exterior (record la rețea) în cutia de borne (fig.11,reperul 3,fig.12,reperul 8) se deșurubează cu o cheie șuruburile cu cap triunghiular și se scoate brida (sau podul) de strângere,pâlnia de etanșare,placa de strângere și camera bornelor (din introducătorul de tip ‘’P’’). Se trece cablul prin pâlnia de etanșare și prin camera de borne,iar capetele conductoarelor se fixează cu șuruburi la borne.Peste conductoare se trage și montează foarte strâns placa de borne,se înșurubează până la refuz,pâlnia de etanșare și se asigură împotriva smulgerii și răsucirii cu podul de strângere. Schimbarea lămpilor fluorescente se face după cum urmează:se desface șurubul de închidere și blocare cu cap triunghiular,iar carcasa baionetă se rotește până scapă de sub opritoarele de la grătarul de protecție. Se trage lampa fluorescentă veche din tubul de protecție și sistemul de contacte.Apoi se introduce lampa nouă cu sistemul de contacte în interiorul tubului de protecție,rotindu-se ușor și încet până când gaura din partea izolatoare a sistemului se aplică peste tija de ghidare din interiorul tubului de protecție. Închiderea în continuare se face în ordinea deschiderii respectându-se operațiunile specificate anterior. În cazuri bine justificate când se necesită intervenția la alte echipamente auxiliare (balast, condensator,întrerupător de protecție,etc.),corpul de iluminat se scoate complet de sub tensiune..Șuruburile se desfac cu chei speciale,se scot capacele și întreg ansamblul,cât permit conductoarele montate în interior,demontându-se componentele piesă cu piesă.Închiderea se face în ordine inversă deschiderii. Observație . Deschiderea părților care conțin elemente electrice sub tensiune nu se recomandă să se facă în subteran decât cu îndeplinirea unor condiții speciale (măsurarea continuă a CH4,săli de montaj,în rampa puțurilor,etc.),practic activitățile de reparații trebuind să se facă numai în atelierele de întreținere (AEM) întrucât unele conductoare interioare sunt lipite de borne,fiind necesară dezlipirea lor la cald. 5.Chestiuni de studiat. - se va studia principiul de funcționare și elementele constructive de bază ale lămpilor fluorescente cu vapori de mercur de joasă presiune;- se vor studia echipamentele auxiliare,de amorsare și stabilizare a descărcării în lămpile fluorescente de joasă presiune; -se vor studia corpurile de iluminat miniere antiexplozive,cu capsulare antideflagrantă tip CFS-01-140,CFS-02-114,120 și140;elemente componente,construcție,protecție antigrizutoasă,antideflagrantă,simbolizare,date tehnice de bază;- se va analiza modul de realizare a schemelor electrice a lămpilor fluorescente de joasă presiune și a corpurilor de iluminat miniere tip CFS-01 și CFS-02 destinate acestor lămpi.

9

Bibliografie .

1.Gheorghiu N.,Militaru P. Teoria și practica iluminatului electric E.T. 1970

2.Comșa D. ș.a. Proiectarea instalațiilor industriale E.D.P. 1979

3.Păsculescu M. ș.a. Instalații electrice miniere E.D.P. 1983

4. x x x Normă tehnică de ramură nr.3346/I-82 M.I.M.U.E.E.

5. x x x Prospecte EL-BA pentru corpuri de iluminat miniere. Instrucțiuni montaj și întreținere pentru CFS-01 și CFS-02.

10