iluminat curs var2008.2

106
INTRODUCERE………………………………………………1 1. Mărimi fotometrice va veni dar si radu mine vina Lumina Mărimi şi unităţi fotometrice Legile fotometrice 1.1.4. Determinarea practică a eficienţei luminoase a unei surse punctiforme 1.1.5. Măsurarea nivelului de iluminare 1.1.6. Caracteristici fotometrice 1.1.7. Redarea culorilor 2. Aparate de iluminat 3. Surse de lumină 3.1. Lămpi cu incandescenţă 2.3.1.1. Lămpi cu incandescenţă normale 2.3.1.2. Lămpi cu incandescenţă cu halogeni 3.2. Lămpi cu descărcare electrică în gaze 3.2.1. Lămpi fluorescente 3.2.2. Lămpile fluorescente compacte 3.2.3. Lămpi cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune 3.2.4. Lămpi cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune 3.2.5. Lămpi cu halogenuri metalice 3.3. Alegerea lămpilor 4. Dimensionarea instalaţiilor de iluminat 3.4.1. Metoda factorului de utilizare 3.4.2. Metoda punct cu punct 3.4.2.1. Metoda punct cu punct pentru surse punctiforme 3.4.2.2. Metoda punct cu punct pentru surse liniare 5. Iluminatul exterior 5.1. Aparate de iluminat pentru exterior 5.2. Dimensionarea circuitelor electrice ale instalaţiilor de iluminat 5.3. Instalatii de iluminat cu surse cu incandescenţă 1

Upload: pasta07

Post on 24-Jun-2015

357 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: Iluminat Curs Var2008.2

INTRODUCERE………………………………………………1

1. Mărimi fotometrice va veni dar si radu mine vinaLuminaMărimi şi unităţi fotometriceLegile fotometrice

1.1.4. Determinarea practică a eficienţei luminoase a unei surse punctiforme

1.1.5. Măsurarea nivelului de iluminare1.1.6. Caracteristici fotometrice

1.1.7. Redarea culorilor 2. Aparate de iluminat 3. Surse de lumină 3.1. Lămpi cu incandescenţă 2.3.1.1. Lămpi cu incandescenţă normale 2.3.1.2. Lămpi cu incandescenţă cu halogeni 3.2. Lămpi cu descărcare electrică în gaze

3.2.1. Lămpi fluorescente 3.2.2. Lămpile fluorescente compacte 3.2.3. Lămpi cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune

3.2.4. Lămpi cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune 3.2.5. Lămpi cu halogenuri metalice

3.3. Alegerea lămpilor 4. Dimensionarea instalaţiilor de iluminat 3.4.1. Metoda factorului de utilizare 3.4.2. Metoda punct cu punct 3.4.2.1. Metoda punct cu punct pentru surse punctiforme 3.4.2.2. Metoda punct cu punct pentru surse liniare 5. Iluminatul exterior 5.1. Aparate de iluminat pentru exterior

5.2. Dimensionarea circuitelor electrice ale instalaţiilor de iluminat 5.3. Instalatii de iluminat cu surse cu incandescenţă 5.4. Dimensionarea circuitelor electrice în cazul lămpilor fluorescente 6. Principalele condiţii pentru un iluminat

corespunzător

7. CALCULUL SECTIUNII CONDUCTOARELOR

8. ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICA A INSTALATIEI DE ILUMINAT ELECTRIC

5.1 Stabilirea necesarului de energie 5.2 Sisteme de contorizare 5.2.1 Descriere generala 5.2.2 Caracteristicile sistemelor 5.2.2.1 Echipamente de contorizare 5.2.2.2 Comunicatie 5.2.2.3 Software

1

Page 2: Iluminat Curs Var2008.2

5.2.3 Arhitectura sistemului 5.2.4 Calitate 5.2.5 Standarde si specificati 5.2.6 Documentatie 5.2.7 Functiile sistemului si rapoartele generate 5.3 Reducerea consumurilor de energie electrica la iluminatul exterior

INTRODUCERE

Lumina naturală şi artificială este acea componenta a vieţii fără de care existenţa şi evoluţia

omului nu ar fi posibilă. În lipsa luminii naturale, continuarea activităţii oamenilor este facilitată de

existenţa iluminatului artificial atât în interiorul clădirilor cât şi în exterior.

În tehnica iluminatului, un loc aparte îl ocupa iluminatul urban datorita implicaţiilor pe care

le are în viaţa cotidiană. Acesta este un subiect interesant din punct de vedere practic având un

suport teoretic bine definit, care constituie obiect de studiu şi cercetare pentru oamenii de ştiinţă din

ţară şi străinătate.

Iluminatul urban, corespunzător realizat, are efecte benefice atât în ceea ce priveşte

siguranţa şi securitatea cetăţenilor oraşului, cât şi sub aspect economic. Siguranţa cetăţenilor

implică reducerea numărului de accidente de circulaţie pe timpul nopţii, acest lucru fiind demonstrat

prin studii realizate de specialişti din diferite ţări, de-a lungul timpului.

Tot din aceste studii rezultă că securitatea cetăţenilor unui oraş este mai mare în locurile în

care iluminatul urban este realizat corespunzător (întunericul favorizând agresiunile asupra

persoanelor). Într-un oraş modern, prin punerea în valoare a ansamblurilor arhitecturale folosind

tehnica iluminatului, acesta poate constitui un punct de atracţie pentru numeroşi vizitatori, ceea ce

duce la dezvoltarea turismului.

Până în anul 1989, în iluminatul urban din România, soluţiile luminotehnice adoptate pentru

arterele de circulaţie erau tipizate, fără un control calitativ şi cantitativ al acestora, iar sistemele de

iluminat decorativ, practic, nu existau. După anul 1989, poziţia pe care o ocupa iluminatul artificial

în viaţa sociala, spirituală şi economică a ţării a fost reconsiderată, făcându-se remarcată o mai mare

preocupare a autorităţilor locale şi centrale faţă de acest domeniu.

Cu toate acestea, realizarea iluminatului urban în oraşele ţării noastre se ridică încă la

nivelul standardelor internaţionale.

2

Page 3: Iluminat Curs Var2008.2

10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 102 104 106 108 λ [m]

Radiaţii cosm

ice, Raze γ

Raze R

öntgen

Ultraviolet

Lumină

Infraroşu

Microunde

Unde decim

etrice

Unde ultrascurte

Unde scurteU

nde medii

Unde lungi

380 400 450 500 550 600 650 700 750 λ [nm]

Fig. 1.1 Spectrul undelor electromagnetice.

Violet

Bleu

Verde

Galbe

n Roşu

Portocaliu

1. Mărimi fotometrice

1.1. Lumina

Spectrul de lumină corespunde unei părţi a spectrului radiaţiei electromagnetice, având

lungimi de undă cuprinsă între 380 şi 760 nm (fig. 1.1). Spectrul radiaţiilor vizibile reprezintă un

eşantion foarte redus din întregul spectru, care mai cuprinde radiaţiile , radiaţii Röntgen, radiaţii

infraroşii, radiaţii ultraviolete ş.a. Radiaţiile din spectrul 380 760 nm determină o senzaţie

fiziologică specifică asupra ochiului uman, numită lumină.

Ochiul uman prezintă senzaţii diferite pentru diferite lungimi de undă. Aceste senzaţii

diferite sunt numite culoare (tabelul 1.1). În cazul în care lumina cuprinde întreg spectrul al

radiaţiilor vizibile ochiul sesizează culoare albă.

Lungimea de undă a unei radiaţii electromagnetice poate fi determinată din relaţia

λ= c

f , (1.1)în care c este viteza luminii (viteza de propagare în vid), iar f frecvenţa radiaţiei (c 3108 m/s în vid; 2,25108 m/s în apă şi 2108 în sticlă).

Tabelul 1.1. Sensibilitatea spectrală a ochiului uman

Lungimea de undă nm Culoarea

380 430 Violet430 485 Bleu485 570 Verde570 600 Galben600 610 Portocaliu610 760 Roşu

3

Page 4: Iluminat Curs Var2008.2

În realitate culoarea se realizează prin suprapunerea radiaţiilor vizibile cu diferite lungimi de

undă emise de sursa de lumină.

În tabelul 1.2 este indicată clasificarea surselor tehnice de lumină în funcţie de culoare,

conform CIE (Comisiei Internaţionale de Iluminat) şi DIN (Standardul German). Culoarea unei

surse de lumină se caracterizează prin temperatura sa de culoare. Temperatura de culoare a unei

surse de lumină se defineşte ca fiind temperatura (în K) corpului negru, a cărui radiaţie are aceeaşi

culoare cu cea a sursei de lumină analizate.

Tabelul 1.2. Culoarea unei surse de lumină

Definiţie conformDIN

Definiţie conformCIE

Domeniul temperaturii de culoare

Alb cald (ww) Grupa 1 (cald) < 3300 KAlb neutru (nw) Grupa 2 (mediu) (3300 5000/5300) K

Alb lumina zilei (tw) Gruppe 3 (rece) > 5000/5300 K

Lumina zilei rezultă din radiaţia termică a soarelui în urma filtrării prin atmosfera

pământului. Radiaţia termică a soarelui cuprinde un spectru continuu cu lungimi de undă cuprinse

între circa 300 şi 4500 nm cu o temperatură medie de culoare de 5000 K (pentru Europa).

1.2. Mărimi şi unităţi fotometrice

Toate corpurile având o temperatură peste 0 K radiază energie. Însă numai radiaţiile care

sunt observate de către ochiul uman corespund energiei luminoase. Fiecare sursă de lumină emite o

anumită energie luminoasă W. Energia luminoasă nu este o mărime obiectivă, fiind energia unei

radiaţii electromagnetice dar validată subiectiv de către ochiul uman.

Energia radiată în unitatea de timp (puterea radiată) şi validată de către ochiul uman se

defineşte ca fiind fluxul luminos

Φ=dW

dt . (1.2)Unitatea de măsură, lumenul (lm), corespunde unui flux luminos emis de o sursă

monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm (f = 540,01541012 Hz) şi care consumă 1/683

W. Altfel spus, rezultă un flux de 1 lm în cazul unei transformări ideale a puterii de 1/683 W,

absorbită de o sursă de lumină care emite o radiaţie monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5

nm (galben).

Toate celelalte mărimi fotometrice se raportează la fluxul luminos.

Fluxul luminos defineşte caracteristicile energetice ale surselor de lumină şi este utilizat

pentru determinarea randamentului şi eficienţei luminoase a surselor de lumină şi a instalaţiilor de

4

Page 5: Iluminat Curs Var2008.2

p

p

380 555 760 λ [nm]Fig 1.2. Sensibilitatea spectrală.

iluminat.

Dacă o sursă de lumină emite o putere spectrală p (fig. 1.2), ochiul uman „observă” în mod

diferit fiecare lungime de undă. Sensibilitatea

spectrală a ochiului uman depinde nu numai de

puterea spectrală ci, în mare măsură, şi de

compoziţia spectrală a luminii. Ochiul uman nu

recepţionează în mod egal toate radiaţiile

luminoase. Maximul spectrului luminos al

ochiului uman se află la 555,5 nm unde

sensibilitatea spectrală k prezintă o valoare unitară

k λ=

φλ

pλ . (1.3)

Fluxul luminos poate fi determinat din relaţia

Φ= ∫380 nm

760 nm

φλ⋅dλ= ∫380 nm

760 nm

k λ⋅pλ⋅dλ. (1.4)

Eficienţa luminoasă a unei surse de lumină reprezintă raportul dintre fluxul luminos

emis de sursă şi puterea absorbită din reţeaua electrică P de către sursa de lumină

η=ΦP=

∫380 nm

760 nm

φλ⋅dλ

∫0

pλ⋅dλ.

(1.5)Eficienţa luminoasă este un indicator economic al unei surse de lumină.

În cazul unei transformări ideale a energiei electrice absorbite de o sursă care emite o lumină

monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm rezultă o eficienţă luminoasă = 683 lm/W. În

realitate, sursele actuale de lumină artificială au o eficienţă luminoasă mult mai mică. În tabelul 1.3

sunt prezentate câteva exemple în acest sens.

Tabelul 1.3. Eficienţa luminoasă a unor surse de lumină

Sursa de lumină Eficienţa luminoasă lm/W

Lampa cu incandescenţă 8 20

Lampa fluorescentă 75 110Lampa cu descărcare în vapori de

mercur de înaltă presiune 32 60Lampa cu descărcare în vapori de

sodiu de înaltă presiune 66 130

5

Page 6: Iluminat Curs Var2008.2

Fig. 1.3 Intensitatea luminoasă.

θ

Q

α

ΔF

rΔΩIα

n

Intensitatea luminoasă I a unei surse de lumină (fig. 1.3), în direcţia , se defineşte ca fiind

fluxul luminos emis în direcţia , raportat la unghiul solid în care are loc emisia (densitatea

spaţială a fluxului luminos în direcţia )

I α=

ΔΦΔ . (1.6)

Intensitatea luminoasă determină cantitatea de lumină emisă într-o anumită direcţie, fiind

dependentă în special de suprafeţele reflectante care asigură orientarea luminii (de exemplu, un

reflector).

Unghiul solid poate fi calculat din relaţia

Δ= ΔA⋅cosθ

r 2, (1.7)

în care A este aria suprafeţei iluminate, r distanţa dintre sursa de

lumină şi suprafaţa iluminată, iar unghiul dintre direcţia razei

luminoase la suprafaţa iluminată şi normala pe aceeastă suprafaţă

(unghiul de incidenţă).

Unitatea de măsură a unghiului solid este sterradianul [sr].

Sursele uzuale prezintă valori diferite ale intensităţii luminoase pe diferitele direcţii. Este

posibil a ataşa intensitătii luminoase noţiunea de vector. Modulul acestuia se determină din relaţia

de definiţie (1.7), direcţia este , iar sensul este radial.

Unitatea de măsură a intensităţii luminoase este candela [cd].

Repartiţia în spaţiu a intensităţii luminoase a unei surse este o caracteristică importantă a unei

surse de lumină. Fiind cunoscută repartiţia intensitătii luminoase în spaţiu (în plan) a unei surse pot

fi determinate principalele caracteristici fotometrice ale acesteia. Locul geometric al vârfurilor

vectorilor intensitate luminoasă reprezintă corpul fotometric (în spaţiu) sau curba fotometrică (în

plan).

Pentru a obţine curba fotometrică (în general corpul fotometric) al unei surse de lumină este

necesar a măsura intensitatea luminoasă în diferitele direcţii şi, la o anumiţă scară, să fie trasat locul

geometric al vârfurilor vectorilor corespunzători.

În mod uzual, curbele (corpurile) fotometrice sunt indicate pentru o sursă standard de

1000 lm.

Valoarea reală a intensitătii luminoase, pentru o sursă de lumină, cu un flux total , rezultă

din relaţia

I α=I 0 α⋅

Φ1000 , (1.8)

în care I0 este valoarea indicată de constructorul sursei de lumină.

6

Page 7: Iluminat Curs Var2008.2

110

100

90

80

70

60

50

40

110

100

90

80

70

60

50

40

120 130 140 160 180 160 140 130 120

30 20 10 0 10 20 30

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300 cd

I

Ca exemplu, în fig. 1.4 este indicată o curbă fotometrică pentru o sursă uzuală de lumină.

Nivelul de iluminare E defineşte fluxul luminos care ajunge pe suprafaţa iluminată. Nivelul de

iluminare este un criteriu pentru necesarul de lumină şi deci determină numărul de surse de lumină

într-o zonă. Unitatea de măsură a nivelului de iluminare este luxul [lx].

Nivelul de iluminare reprezintă mărimea de bază pentru dimensionarea instalaţiilor de

iluminat

E=dΦ

dA . (1.9)

Acuitatea vizuală a ochiului uman depinde în mare măsură de nivelul de iluminare a

câmpului vizual. Odată cu creşterea nivelului de iluminare creşte, în general, şi acuitatea vizuală.

Un nivel de iluminare corespunzător pe planul de lucru determină randamentul activităţilor în zonă.

Valori tipice ale nivelului de iluminare în exterior sunt:

zi de vară însorită 60 000 100 000 lx;

zi de vară înnourată până la 20 000 lx;

zi de iarnă înnourată până la 3000 lx;

noapte cu lună plină până la 0,25 lx;

noapte senină cu stele până la 0,01 lx.

În tabelul 1.4 sunt indicate valorile minime ale nivelului de iluminare pentru birouri şi spaţii

administrative.

Suprafaţa de lucru este un plan fictiv la care se referă măsurătorile privind nivelul de

iluminare. În general acest plan este orizontal şi plasat la 0,85 m deasupra podelei.

Tabelul 1.4. Valori minime ale nivelului de iluminare în birouri şi spaţii administrative

Fig. 1.4 Curba fotometrică pentru o sursă de lumină.

7

Page 8: Iluminat Curs Var2008.2

Tipul încăperiiValoarea minim admisbilă a nivelului de iluminare,

Emin lx

Suprafaţa la care se referă nivelul de

iluminareSpaţii administartive şi birouri, săli de lectură, sală de şedinţe şi spaţii culturale

200 Nivelul suprafeţei de lucru

Spaţii pentru pregătirea, distribuirea şi preluarea mâncării (bucătării, săli de mese, bufet)

200 Nivelul suprafeţei de lucru

Spaţii de baie, camere de îmbrăcare. toalete 75 Nivelul soluluiHoluri cu scări, scări, rampe de încărcare, coridoare principale, casa scărilor

50 Nivelul solului

Alte culoare şi scări 50 Nivelul solului

Reducerea nivelului de iluminare determinat de o instalaţie de iluminat datorită îmbătrânirii

şi murdăririi poate fi luată în consideraţie prin intermediul factorului de menţinere subunitar M .

Rezultă, în acest fel, că iniţial sunt instalate mai multe surse de lumină, pentru ca după un timp să

rezulte valoarea impusă a nivelului de iluminare.

Valoarea inversă a factorului de menţinere M este factorul de depreciere (tabelul 1.5).

Tabelul 1.5. Factorul de menţinere şi factorul de depreciere

Reducerea nivelului de iluminare datorită murdăririi şi îmbătrânirii lămpilor, a instalaţiilor de iluminat şi a pereţilor

încăperii

Factorul de menţinere M

Factorul de depreciere

normală 0,8 1,25ridicată 0,7 1,43

puternică 0,6 1,67

Repartiţia nivelului de iluminare pe o suprafaţă este indicată prin curbe izolux. Acestea

rezultă prin unirea punctelor cu acelaşi nivel de iluminare.

Luminanţa L este o măsură a senzaţiei de strălucire a unei suprafeţe care emite sau reflectă

lumină, asupra ochiului uman, determinând fenomenul de orbire. Orbirea este definită ca fiind

senzaţia de perturbare a vederii, datorită unei repartiţii necorespunzătoare a luminanţei şi/sau a unui

contrast prea ridicat al luminanţelor în câmpul vizual al observatorului.

Luminanţa L este mărimea fotometrică de bază, care este receptată de ochiul uman, fiind

definită ca raportul dintre intensitatea luminoasă şi suprafaţa emiţătoare (fig. 1.5)

8

Page 9: Iluminat Curs Var2008.2

Fig. 1.5 Luminanţa.

n

dA

α

dIα

Sursa de lumină

Ochiul uman

Lα=

dI α

dA⋅cosα , (1.10)

în care este unghiul de observare şi determină aria suprafeţei vizibile a suprafeţei luminoase

Unitatea de măsură este candela/m2 [cd/m2].

Repartiţia luminanţelor pe o suprafaţă, într-un spaţiu

iluminat, este un criteriu important pentru evaluarea calităţii

mediului luminos.

Exemplu de valori ale luminanţei în mediul încojurător sunt

prezentate mai jos:

soare la amiază până la 150000 cd/cm2 ;

lampă cu incandescenţă mată 2 5 cd/cm2 ;

lampă fluorescentă compactă 0,9 2,5 cd/cm2 ;

lampă fluorescentă tubulară 0,4 1,7 cd/cm2 ;

luna 0,25 cd/cm2 .

Pentru a se asigura un confort vizual şi limitarea oboselii rapide se recomandă asigurarea

unei repartiţii practic uniforme a luminanţelor. Altfel spus, nu este admisă depăşirea unei anumite

neuniformităţi a nivelului de iluminare pe suprafaţa de lucru. Ca indicator este utilizat factorul de

neuniformitate k determinat ca raport între valoarea minimă Emin şi valoarea medie Emed a nivelului

de iluminare. În cazul unui iluminat general în birouri, factorul de neuniformitate k trebuie să fie

mai mare ca 1/1,5.

1.3. Legile fotometrice

Legile fotometrice prezintă relaţia dintre nivelul de iluminare E într-un punct al suprafeţei

de lucru (nivel de iluminare punctual) şi intensitatea luminoasă I a unei surse de lumină, distanţa r

faţă de sursa de lumină şi unghiul de incidenţă a razei luminoase.

Din relaţiile (1.6), (1.7) şi (1.9) rezultă

E=dΦ

dA=

Iα⋅d dA

=Iα

dA⋅dF⋅cosθ

r2=

Iα⋅cosθ

r2. (1.11)

Legea pătratelor distanţelor arată că nivelul de iluminare pe o suprafaţă este invers

proporţional cu pătratul distanţei dintre sursa de lumină şi suprafaţă iluminată (fig. 1.6)

E1

E2

=r2

2

r12

. (1.12)

Legea cosinusurilor arată că nivelul de iluminare pe o suprafaţă este direct proporţional cu

cosinusul unghiului de incidenţă (fig. 1.7)

9

Page 10: Iluminat Curs Var2008.2

α n

n

θ

θ

r1

r2

Fig. 1.6 . Legea pătratelor distanţelor.

Brennstellung

α

2n1n

θ2θ1

r

Fig. 1.7. Legea cosinusurilor.

dA

E1

E2

=cos θ1

cos θ2 . (1.13)

Nivelul de iluminare maxim rezultă în cazul incidenţei perpendiculare a razei luminoase pe

suprafaţa iluminată.

Legea lui Lambert se referă la suprafeţele luminoase difuze şi uniform radiante, prezentând

astfel valori ale luminanţei egale în toate direcţiile

Lα=

dI α

dA⋅cosα=Lπ /2=

dI max

dA=L

. (1.14)

În cazul surselor care respectă legea lui Lambert, din relaţia (1.14) rezultă

dImax = dIαcosα. (1.15)

Intensitatea luminoasă scade cu cosinusul unghiului direcţiei razei luminoase faţă de

normala la suprafaţă.

1.4. Determinarea practică a eficienţei luminoase a unei surse punctiforme

Eficienţa luminoasă = /P este mărimea de bază în evaluarea energetică a unei surse de

lumină şi poate fi determinată prin măsurători. Puterea electrică absorbită de o sursă de lumină

poate fi măsurată cu ajutorul unui wattmetru. Pentru evaluarea fluxului luminos trebuie cunoscut

sau determinat corpul fotometric al sursei.

În acest scop, în jurul sursei de lumină S este trasat un cerc fictiv de rază r (fig. 1.8). Dacă

corpul fotometric I, = f (, ) este cunoscut, valoarea fluxului luminos poate fi calculat sub

forma

Φ= ∫β=0

2⋅π

∫α=0

π

I αβ⋅d . (1.16)

Unghiul solid d rezultă din relaţia

d =dA

r2 (2.17)

deoarece într-o sferă unghiul de incidenţă este /2.

10

Page 11: Iluminat Curs Var2008.2

β

α

dA

Fig. 1.8 Calculul fluxului luminos.

Q

Aria elementară dA rezultă

d A = rdαrsinαdβ = r2sinαdαdβ

(1.18)

Relaţia (1.16) poate fi deci scrisă sub forma

Φ= ∫β=0

2⋅π

∫α=0

π

I αβ⋅sin α⋅¿dα⋅dβ ¿. (1.19)

În mod obişnit, sursele de lumină prezintă o curbă fotometrică cu simetrie axială, iar relaţia

(2.17) devine

Φ= ∫β=0

2⋅π

dβ⋅∫α=0

π

I α⋅sin α⋅¿dα=2⋅π⋅∫α=0

π

I α⋅sin α⋅¿dα ¿¿. (1.20)

Curba fotometrică I = f (), în cazurile practice, se

împarte în 18 intervale egale şi sunt sunt indicate valorile

I(2k 1)/36 (k = 1 18) în mijlocul fiecărui interval. Se

consideră că în fiecare zonă intensitatea luminoasă este

constantă şi egală cu valoarea de la mijlocul intervalului

I(2k 1)/36 . Cu această ipoteză, relaţia (1.20) devine

Φ=2⋅π⋅∑k=1

18

I (2 k−1 )⋅π /36⋅S(2 k−1)⋅π /36(1.21)

În relaţia (1.21)

S(2 k−1 )⋅π /36= ∫(k−1)⋅π /18

k⋅π /18

sin α⋅dα.

Funcţia S(2k 1)/36 este dată sub formă tabelată şi astfel din relaţia (1.21) poate fi calculat

fluxul luminos . În continuare poate fi determinată eficienţa luminoasă.

1.5. Măsurarea nivelului de iluminare

Mărimea fotometrică nivel de iluminare poate fi determinată prin măsurare cu ajutorul unui

luxmetru. Echipamentul de măsurare a nivelului de iluminare constă în principiu dintr-un receptor

fotoelectric (celulă fotoelectrică) şi un instrument indicator (fig. 1.9).

Pe o placă 1 din oţel este plasat un disc 2 din seleniu. Stratul semitransparent 3 din aur sau

platină permite ca lumina să cadă pe discul din seleniu. Atunci când pe discul de seleniu ajunge

fluxul , între şaiba metalică 4 şi placa 1 din oţel trece curentul electric I proporţional ca valoare cu

fluxul . Şaiba metalică 4 va avea o polaritate negativă, iar placa 1 polaritate pozitivă. Deoarece

aria suprafeţei iluminate rămâne constantă şi este cunoscută, curentul I va avea valoarea

11

Page 12: Iluminat Curs Var2008.2

I

Fig 1.9 Luxmetru.

54321

μA

Φ

R

ΦΦr

Φ Φ

Φt a) b) c)

Fig. 1.6 Caracteristicile fotometrice ale corpurilor.

proporţională cu nivelul de iluminare, iar echipamentul poate fi etalonat direct în lucşi. Rezistorul R

este utilizat pentru etalonarea echipamentului ca luxmetru.

Fluxul incident parcurge filtrul 5 care permite ajustarea

sensibilităţii spectrale a seleniului în raport cu sensibilitatea

spectrală a ochiului uman.

Luxmetrul poate fi utilizat şi pentru măsurarea intensităţii

luminoase. Pentru aceasta este necesar a fi cunoscută distanţa r

între sursa de lumină şi suprafaţa iluminată precum şi unghiul de

incidenţă .

Pe durata măsurătorilor este necesar a lua în consideraţie cu exactitate unghiul de incidenţă

sau mai simplu se urmăreşte realizarea unui unghi = /2 (rezultă valoarea maximă a indicaţiei

echipamentului de măsurare).

Dacă pentru măsurarea intensităţii luminoase este utilizat luxmetrul, din relaţia (1.21) poate

fi determinat fluxul luminos. În acest scop trebuie determinate prin măsurătoare cele 18 valori

I(2k 1)/36 .

Măsurarea nivelului de iluminare prezintă un interes deosebit pentru evaluarea instalaţiilor

de iluminat, pentru compararea valorilor impuse cu cele reale ale nivelului de iluminare şi pentru

adoptarea de măsuri necesare îmbunătăţirii sistemului de ilumnat.

1.6. Caracteristici fotometrice

Lumina incidentă pe o suprafaţă, în funcţie de caracteristicile fotometrice ale acesteia, poate fi absorbită, transmisă sau reflectată.

Factorul de absorbţie a este raportul dintre fluxul luminos absorbit a şi fluxul luminos incident (fig. 1.9, a):

a=

Φ a

Φ . (1.22)Factorul de reflexie r este raportul dintre fluxul luminos reflectat r şi fluxul incident (fig.

1.9, b):

r=

Φ r

Φ . (1.23)Factorul de transmisie t este raportul dintre fluxul luminos transmis t şi fluxul incident

(fig. 1.9, c):

t=

Φ t

Φ . (1.24)Factorii de absorbţie, de reflexie şi de transmisie pot lua valori cuprinse între 0 şi 1. Suma

celor trei factori este totdeauna unitară.

12

Page 13: Iluminat Curs Var2008.2

Valori tipice ale acestor factori fotometrici sunt indicate în tabelul 1.6.

Tabelul 1.6. Valori tipice pentru factorii fotometriciMaterial Factorul de

absorbţieFcatorul de

reflexieFactorul de transmisie

Sticlă clară 0,02 0,04 0,06 0,08 0,90 0,92Sticlă prismatică 0,05 0,10 0,05 0,20 0,70 0,90Material plastic (alb, opac) 0,10 0,20 0,20 0,50 0,40 0,60Lemn. de culoare deschisă 0,40 0,70 0,30 0,60 Lemn, de culoare închisă 0,85 0,90 0,10 0,15 Ciment, Beton, nefinisat 0,70 0,80 0,20 0,30

1.7. Redarea culorilor

Redarea culorilor este unui dintre criteriile principale privind calitatea luminii, indicând cât

de “corectă” i se pare unui observator culoarea corpurilor iluminate artificial. Culoarea corpurilor

este “corectă” când este privită la lumina naturală.

Esenţial pentru calitatea redării culorilor într-o instalaţie de iluminat este spectrul radiaţiei

sursei de lumină.

Indicele Ra de redare a culorilor defineşte caracteristicile de redare ale culorilor de către

surselor de lumină artificială (tabelul 1.7).

Nivelul 1A de redare a culorilor defineşte cea mai ridicată capacitate de redare a culorilor şi

este cerut la încercare/controlul culorilor. În încăperile cu birouri, în general, este suficient nivelul

1B.

Tabelul 1.7.Nivele de redare a culorilor Ra

Caracteristici Nivel de redare a culorilor Indicele de redare a culorilor

Foarte bune1 A 90 1001 B 80 90

Bune2 A 70 802 B 60 70

Medii 3 40 60Slabe 4 20 40

Nedefinite < 202. Aparate de iluminat

Aparatele de iluminat au rolul de a dirija şi reforma fluxul luminos al unei surse de lumină şi

de a asigura protecţia contra orbirii. Acestea trebuie să asigure şi o funcţie estetică, având în vedere

că forma, poziţia şi implementarea lor într-un spaţiu trebuie să armonizeze cu arhitectura zonei.

Aparatele de iluminat trebuie să asigure modificarea luminaţei şi a curbei fotometrice a unei

lămpi pentru a obţine caracteristici fotometrice optimale în funcţie de scopul propus.

13

Page 14: Iluminat Curs Var2008.2

a)

b)

c)

d)

e)

Fig. 2.1. Aparate de iluminat.

Aparatele de iluminat au şi funcţii de protecţie şi siguranţă, necesare în zonele în care sunt

plasate. De asemenea, aparatele de iluminat asigură posibilitatea conectării elementelor auxiliare

necesare funcţionării lămpii.

Aparatele de iluminat au rolul de a asigura iluminarea spaţiilor sau suprafeţelor, acţionând

astfel direct asupra ochiului uman.

Aparatele de iluminat pot fi clasificate astfel:

pentru utilizare generală;

pentru utilizare în încăperi de locuit;

pentru utilizare în încăperi cu funcţii culturale.

Aparatele de iluminat de utilizare generală reprezintă clasa cea mai importantă pentru

iluminarea spaţiilor de producţie şi de lucru, precum şi a iluminatului stradal. Sunt realizate pentru

iluminat interior, iluminat exterior sau pentru scopuri speciale.

Pentru evaluarea aparatelor de iluminat se foloseşte randamentul A , definit ca raportul

dintre fluxul luminos A emis de aparatul de iluminat şi fluxul luminos l emis de lampa (lămpi)

ηA=

ΦA

∑Φl , (2.1)

Aparatele de iluminat, în funcţie de modul de transmitere a fluxului luminos, pot fi

împărţite, în principiu, în următoarele categorii:

cu repartiţie directă (fig. 2.1,a), având peste 90% din fluxul luminos emis în semisfera

inferioară;

cu repartiţie semidirectă (fig. 2.1,b), având 60 90% din fluxul luminos emis în

semisfera inferioară;

cu repartiţie mixtă (fig 2.1, c), având având 40 60% din fluxul luminos emis în

semisfera inferioară;

cu repartiţie semiindirectă (fig 2.1,d), având având 40 60% din fluxul luminos emis în semisfera superioară;

cu repartiţie indirectă (fig 2.1,e), având peste 90% din fluxul luminos emis în semisfera superioară.

14

Page 15: Iluminat Curs Var2008.2

a) b) c)

Fig. 2.2. Reflectoare

a) b) c)

Fig. 3.1 Unghiul de protecţie:a) Lampă fluorescentă cu un aparat de iluminat metalic simplu;b) Lampă cu incandescenţă cu un aparat de iluminat netransparent; c) Lampă fluorescentă cu aparat de iluminat cu lamele.

δ δ δ

Aparatele de iluminat cu emisie numai în emisfera inferioară asigură, de obicei, un nivel

ridicat de iluminare pe suprafeţele orizontale, însă, deseori, o supărătoare neuniformitate a

iluminării cu umbre pronunţate, atenuate în mică măsură de celelalte surse de lumină.

Sunt utilizată, în principal, aparate de iluminat cu repartiţie semidirectă sau semiindirectă

deoarece o parte din lumina transmisă de aparatele de iluminat cade pe pereţi sau tavan, de unde

este reflectată, obţinându-se astfel o iluminare aproape fără umbre.

Evitarea fenomenului de orbire este unul dintre criteriile care trebuie luat în vedere la

alegerea şi dimensionarea aparatelor de iluminat. În cazul aparatelor de iluminat dintr-un material

transparent, luminanţa sursei este limitată datorită materialului. Sunt utilizate în acest scop aparate

de iluminat cu sticlă opalină sau mată, precum şi din materiale plastice cu caracteristici

asemănătoare.

Reflectoarele sunt aparate de iluminat speciale cu caracteristici de direcţionare a radiaţiei

luminoase. Cu ajutorul aparatelor de iluminat oglindate este posibil ca fluxul luminos al unei lămpi

să fie orientat pe o direcţie bine determinată sau să se modifice într-un mod substanţial curba

fotometrică a sursei.

Sunt întâlnite următoarele tipuri de aparate de iluminat pentru reflectoare: cu oglină sferică

(fig. 2.2, a); cu oglindă parabolică (fig. 2.2, b), cu oglindă elipsoidală (fig. 2.2, c).

Unghiul de protecţie al unui aparat de iluminat, este măsurat faţă de orizontală şi este

definit ca cel mai mare unghi pentru care nu mai este posibilă observarea directă a lămpii din

interiorul aparatului de iluminat. Observarea directă a unei surse luminoase libere determină, de

obicei, fenomenul de orbire datorită luminanţei ridicate.

15

Page 16: Iluminat Curs Var2008.2

24

1

4Vid sau gaz (argon)

(Argon)

p*1,8

1,4

1,0

0,6

0,2 0

12

Pentru a evita fenomenul de orbire directă, aparatele de iluminat utilizează materiale

netransparente pentru carcasă precum şi lamele sau rastru pentru ecranarea lămpilor (fig. 3.1). De

asemenea, capacele din material opal sau de formă prismatică asigură reducerea luminaţelor.

3. Surse de lumină

Sursele de lumină şi tehnica iluminatului se referă la sursele artificiale, ca surse de radiaţii

electromagnetice în domeniul vizibil al spectrului.

Lămpile electrice reprezintă modul practic de realizare a surselor de lumină utilizate în

special pentru iluminatul artificial. În prezent, în tehnica iluminatului există o mare varietate de

surse de lumină artificială adecvate diferitelor scopuri. Deosebirea constă nu numai în dimensiuni şi

formă, ci într-o măsură chiar mai importantă în modul de producere a luminii, puterea nominală,

fluxul luminos, culoarea luminii, tipul soclului etc.

Principial sursele de lumină pot fi împărţite în două clase:

surse termice (lămpi cu incandescenţă);

surse cu descărcări electrice (lămpi fluorescente, lămpi cu descărcare în vapori metalici de

înaltă presiune);

În cazul surselor termice, energia absorbită este utilizată pentru încălzirea unui metal (de

obicei, wolfram), obţinându-se pe lângă radiaţie termică şi o anumită radiaţie luminoasă (spectru

continuu).

În cazul surselor cu descărcare electrică, este utilizată radiaţia electromagnetică ce rezultă în

canalul de descărcare (spectru discontinuu – linii spectrale). Aceasta este convertită în spectrul

vizibil cu ajutorul unui strat fluorescent.

3.1. Lămpi cu incandescenţă

3.1.1. Lămpi cu incandescenţă normale

Lămpile cu incandescenţă sunt surse termice de lumină. Un fir metalic plasat în interiorul

unui balon din sticlă este adus la incandescenţă prin efect Joule, la trecerea unui curent electric

(fig. 3.2).

În funcţie de temperatura sa, filamentul emite un anumit spectru de radiaţii electromagnetice

(fig. 3.3).

Ca sursă de lumină este utilizat în prezent filamentul din wolfram (punct de topire circa

3400C).

Lămpile cu incandescenţă cu puteri nominale de 15 40 W sunt realizat în mod obişnuit

cu vid în interiorul balonului din sticlă, iar lămpile cu puteri nominale peste 60 W sunt realizate, de

16

Page 17: Iluminat Curs Var2008.2

D/Dr

D/Dr

Φ/Φr

Φ/Φr

P/Pr P/Pr/r/r

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

obicei, cu un gaz inert în interiorul balonului.

Cea mai mare parte a radiaţiilor emise, pentru temperaturile uzuale de 2200 2500C

corespund domeniului radiaţiilor termice, astfel încât lampa cu incandescenţă este, în primul rând,

un element încălzitor, cu o pondere redusă ca sursă de lumină. Ar fi fost avantajos dacă elementul

încălzit ar fi ajuns la circa 5000C, ceea ce ar fi condus la o eficienţă luminoasă de circa 95 lm/W.

În prezent nu sunt materiale care ar putea lucra la aceste temperaturi.

Cele mai importante avantaje ale acestor lămpi sunt următoarele:

dimensiuni reduse;

o foarte bună redare a culorilor;

o mare varietate de puteri nominale şi forme;

apariţia imediată a luminii după conectare în circuitul electric;

cost redus la achiziţie;

posibilitate de reglare continuă a fluxului luminos;

receptor liniar (nu rezultă armonici de curent electric);

nu determină defazare între curentul absorbit şi tensiunea de alimentare (nu necesită putere

reactivă).

Principalele dezavantaje ale lămpii cu incandescenţă sunt:

eficienţă luminoasă foarte redusă (8 20 lm/W);

durată de utilizare redusă (1 000 ore);

solicitare termică ridicată (temperatura balonului din sticlă poate atinge 150C);

luminanţa are valori deosebit de ridicate (200 1200 cd/cm2) ceea ce conduce la pericol

de orbire;

curentul electric I0 în momentul conectării lămpii (în starea rece a filamentului) este foarte

diferit de curentul Ir de funcţionare normală (I0/Ir 8), ceea ce determină o puternică solicitare a

lămpii şi a circuitului de alimentare (raportul între rezistenţa electrică a lămpii în stare rece şi în

funcţionare este aproximativ 14);

datorită vaporizării wolframului, pe partea interioară a balonului din sticlă, se depune un

strat netransparent; caracteristicile fotometrice ale lămpii cu incandescenţă, pe durata funcţionării,

devin din ce în ce mai reduse (înegrirea balonului datorită depunerii vaporilor de wolfram); după

1000 ore de funcţionare, lampa prezintă un flux luminos care nu depăşeşte 80% din valoarea

iniţială;

prezintă o sensibilitate ridicată la variaţii de tensiune; o influenţă deosebită o are nivelul de

tensiune U asupra

duratei de viaţă D

17

Page 18: Iluminat Curs Var2008.2

Energia absorbită 100%

Radiaţie vizibilă8%

Radiaţie infraroşie a

filamentului din wolfram 58%

Pierderi prin conducţie şi convecţie de la filament la balonul din sticlă 34%

Pierderi termice prin conducţie şi convecţie12%Radiaţie infraroşie

80%

Radiaţie infraroşie a balonului din sticlă 22%

8% 58%

34%

22%

Fig. 3.5. Bilanţul energetic al unei lămpi cu incandescenţă normale

DDr

=( UU r )

−14

, (3.1)în care Dr = 1000 ore este durata normată, iar Ur = 230 V tensiunea normată.

Din relaţia (3.1) rezultă că la o supratensiune de 105% durata de viaţă se reduce la 50% , iar la o reducere a tensiunii cu 5% fluxul luminos scade cu 17%.

Nivelul tensiunii la bornele lămpii are o influenţă ridicată asupra caracteristicilor

fotometrice şi electrice ale lămpii (fig. 3.4).

În afara lămpilor de utilizare generală există o mare varietate de lămpi cu utilizări speciale:

lămpi pentru faruri auto, lămpi pentru proiectoare, lămpi lumina zilei cu balon albastru etc.

În fig. 3.5 este prezentat bilanţul energetic al unei lămpi incandescente normale.

3.1.2. Lămpi cu incandescenţă cu halogeni

Aceste lămpi au principalul avantaj că pe întreaga durată de viaţă emit un flux luminos

constant. Lampa (fig. 3.6) constă dintr-un balon din cuarţ, de formă cilindrică, având plasat un

filament liniar pe axa cilindrului. Balonul din cuarţ este umplut cu argon şi o parte bine determinată

de vapori de iod. Pe durata funcţionării, wolframul vaporizează şi o parte ajunge pe suprafaţa

interioară a balonului. La temperatura relativ redusă a balonului are loc reacţia wolframului cu

vaporii de iod şi rezultă o iodură gazoasă de wolfram. În apropierea filamentului, datorită

temperaturii ridicate din zonă, iodura se descompune şi are loc depunerea wolframului pe filament.

Pe durata funcţionării are loc un echilibru între procesul de vaporizare şi de depunere a

wolframului. Se poate considera că rezultă un proces regenerativ.

18

Page 19: Iluminat Curs Var2008.2

Fig 3.6. Lampă cu incandescenţă cu halogeni:1 – Filament; 2 –Balon din cuarţ; 3 – Soclu;

4 – Electrod;5 – Element de contact

5

5

1

2

5

EF

a) b)

Fig. 3.7. Caracteristica tensiune-curent electric a unei descărcări în mediu gazos

mA

R

Ur

I

Arc electric

D

C

Zonă de trecere

B

Descărcare autonomă

Descărcare întunecatăA

UB UTO

UT

În cazul lămpilor cu incandescenţă cu halogeni nu apare înegrirea balonului din cuarţ. Pentru

a se realiza reacţia chimică dintre wolfram şi vaporii de iod trebuie ca temperatura balonului să fie

de circa 600C. Din acest motiv poate fi folosit numai cuarţul.

Lampa cu incandescenţă cu halogeni trebuie să aibă dimensiuni reduse şi o formă simetrică

axială pentru a se obţine un proces regenerativ al iodului.

Deoarece costurile sunt relativ ridicate, această lampă este utilizată pentru scopuri speciale:

echiparea farurilor automobilelor (lămpi auto),

lămpi fotografice sau pentru proiecţie film,

iluminatul sălilor de sport, a teatrelor, studiourilor

etc.

Lămpile cu incandescenţă cu halogeni au

următoarele caracteristci principale:

eficienţa energetică 20 25 lm/W;

durata de viaţă 2000 ore;

posibilitatea de reglare continuă a fluxului luminos.

În cazul lămpilor cu descărcare electrică sunt utilizate radiaţiile electromagnetice care apar

în procesele de schimb de energie ce rezultă la ionizările prin ciocnire.

Într-un tub care cuprinde vapori metalici (în general un gaz) figura 3.15 sub influenţa

unui câmp electric exterior rezultă, la bornele tubului, o relaţie specifică între curentul electric din

tub şi tensiunea la bornele tubului. Principial, gazele sunt materiale izolante. În lipsa purtătorilor de

sarcină nu poate să apară curent electric la aplicarea tensiunii la borne. În realitate, în spaţiu există

totdeauna o anumită cantitate de purtători de sarcină, determinată de slaba ionizare datorată unor

surse exterioare, de exemplu radiaţia cosmică.

19

Page 20: Iluminat Curs Var2008.2

Fig. 3.8. Lampa fluorescentă.

Ur = 230 VB

CR

E1 E2S1 S2

St

Cs

EaEb

T

G

Sub influenţa unui câmp electric, determinat de tensiunea UT la bornele tubului, purtătorii de

sarcină se deplasează spre electrozi. Pentru un câmp electric redus (până în punctul A) rezultă o

relaţie liniară între tensiunea aplicată şi curentul electric din tub.

Începând din punctul A aproape toţî purtătorii de sarcină, produşi în fiecare moment, sunt

transportaţi la electrozi. Până în punctul B, curentul electric rămâne constant la o valoare de

saturaţie. O creştere a tensiunii aplicate (a intensitătii câmpului electric) determină o creştere a

vitezei purtătorilor de sarcină. Atunci când energia cinetică a acestora este mai mare ca energia de

ionizare, datorită ionizărilor prin ciocnire apare un surplus de purtători de sarcină şi deci curentul

electric prezintă o creştere a valorii sale.

Creşterea intensităţii curentului electric are loc după o curbă exponenţială (până în punctul

C). Acestei descărcări întunecoase îi corespunde o densitate relativ redusă de curent electric.

La o creştere în continuare a densităţii de curent

electric, în spaţiul de descărcare rezultă o intensificare a

proceselor de apariţie a electronilor prin termoionizare şi

fotoionizare. Începe etapa de descărcare autonomă. În

prima parte are loc un proces de trecere (CD) şi apoi

rezultă o descărcare în arc electric.

Canalul descărcării electrice determină o intensă

emisie electromagnetică, de obicei, în domeniul

radiaţiilor ultraviolete. Pentru a obţine o radiaţie luminoasă este necesară o conversie în spectrul

vizibil. În acest scop este folosită substanţa fluorescentă plasată pe partea interioară a tubului de

descărcare.

În cazul lămpilor cu descărcare în vapori metalici curentul electric trebuie limitat în

domeniul EF (fig. 3.8). În acest scop sunt folosite elemente pentru limitarea curentului (stabilizarea

descărcării electrice într-un anumit domeniu al caracteristicii tensiune-curent electric), numite

balast. De cele mai multe ori, pentru limitarea curentului electric sunt utilizate bobine (balast

inductiv). Uneori sunt folosite şi condensatoare (foarte rar rezistoare).

3.2.1. Lămpi fluorescente

Lămpile fluorescente sunt lămpi cu descărcare în vapori de mercur de joasă presiune. În

interiorul tubului este un amestec gazos de argon şi krypton împreună cu un miligram de mercur

(presiunea gazului 150 160 Pa; presiunea vaporilor de mercur 0,15 15 Pa). Pe partea

interioară a tubului din sticlă este plasat un strat subţire pulverulent dintr-un material fluorescent.

Canalul descărcării electrice determină o intensă radiţie în domeniul ultraviolet (în principal linia

spectrală de 253 nm, aşa numita linie rezonantă a mercurului) care este convertită în domeniul

20

Page 21: Iluminat Curs Var2008.2

vizibil cu ajutorul stratului din material fluorescent. Materialul fluorescent determină calitatea

luminii şi eficienţa sursei de lumină.

În cazul surselor liniare (tuburi fluorescente), descărcarea electrică se dezvoltă în interiorul

unui tub din sticlă (16 38 mm diametru) prevăzut, pe partea interioară, cu un strat fluorescent,

iar la capete tubului sunt plasaţi doi electrozi. În mod obişnuit electrozii constau din filamente din

wolfram, acoperite cu un strat activ din pământuri rare. Filamente trebuie preîncălzite.

Lungimea tubului este determinată de fluxul luminos nominal al lămpii.

Descărcarea electrică este amorsată iniţial în mediul gazos din tub, iar apoi are loc

vaporizarea mercurului şi dezvoltarea descărcării în vapori metalici.

Tensiunea relativ ridicată (până la 2,5 kV) necesară amorsării descărcării este obţinută în

multe dintre lămpile fluorescente actuale cu ajutorul unui starter St (fig. 3.9). Starterul constă dintr-

un tub de descărcare G, de dimensiuni reduce, având în paralel conectat un condensator Cs pentru

limitarea perturbaţiilor de înaltă frecvenţă. Tubul de descărcare G este umplut cu neon şi are doi

electrozi Ea (de formă liniară) şi Eb (element bimetalic).

Dacă la bornele de alimentare se aplică tensiune alternativă de 230 V, între electrozii Ea şi Eb

se iniţiază o descărcare luminiscentă. Căldura dezvoltată în tubul G conduce la deformarea

elementului bimetalic Eb până la atingerea celor doi electrozi. Curentul de scurtcircuit rezultat (de

circa 1,5 mai mare decât curentul nominal) determină încălzirea rapidă a celor doi electrozi

(filamente) E1 şi E2 până la circa 800C. În tubul G, atingerea celor doi electrozi Ea şi Eb ai

starterului (circa 0,3 s) conduce la dispariţia descărcării electrice, răcirea elementului bimetalic şi

revenirea sa la forma iniţială. La întreruperea circuitului între electrozii E a şi Eb ai starterului, la

bornele bobinei B apare un impuls de tensiune (circa 2,5 kV) care determină străpungerea spaţiului

între electrozii E1 şi E2 . În cazul în care în tubul T nu a avut loc iniţierea descărcării, întregul proces

de aprindere se reia. Descărcarea se iniţiază în amestecul gazos de bază apoi are loc vaporizarea

mercurului şi continuarea descărcării în vapori de mercur.

Radiaţia luminoasă emisă este foarte redusă, având în vedere că emisia unei descărcări în

vapori de mercur are loc practic numai în domeniul ultraviotet. Stratul fluorescent plasat pe partea

interioară a tubului de descărcare converteşte circa o treime din radiaţiile invizibile UV în radiaţii

vizibile a căror culoare depinde de materialul fluorescent utilizat.

Tensiunea la bornele tubului UT , după amorsarea acestuia, este mai mică decât tensiunea de

aprindere a starterului [UT = (0,3 0,6)Ur], încât starterul nu mai are în continuare niciun rol.

Starterul are următoarele funcţiuni:

asugurarea preîncălzirii filamentelor tubului principal;

realizarea unei deschideri bruşte a circuitului electric inductiv astfel încât la bornele

bobinei B să se obţină o tensiunea ridicată;

21

Page 22: Iluminat Curs Var2008.2

limitarea perturbaţiilor de înaltă frecvenţă în perioada iniţială de aprindere a lămpii.

Bobina B trebuie să asigure aprinderea lămpii, dar are şi rolul de a limita curentul electric de

preîncălzire în perioada de aprindere a lămpii precum şi de a stabiliza descărcarea electrică în zona

impusă EF a caracteristicii tensiune-curent electric a lămpii (limitarea curentului prin tubul principal

în regimul normal de funcţionare).

Tubul de descărcare T este conectat în circuit prin intermediul soclurilor S1 şi S2 , cu doi

electrozi.

Condensatorul CR are rolul de a asigura îmbunătăţirea factorului de putere al lămpii (în

funcţionare normală factorul de putere natural nu depăşeşte 0,6).

Prin alegerea corespunzătoare a stratului fluorescent, lămpile fluorescente pot fi realizate în

principal cu următoarele culori:

alb culoare (temperatura de culoare circa 4400 K) care permite obţinerea unei eficienţe

luminoase ridicate şi o utilizare generală. Aceste lămpi sunt larg utilizate pentru iluminare în

industrie, birouri, încăperi comerciale, în exterior.

lumina zilei culoare alb-albăstruie (temperatura de culoare circa 6400K) care este

asemănătoare luminii zilei. Aceste lămpi sunt utilizate în locurile în care este importantă distingerea

reală a culorilor (tipografii, ateliere foto, industrie textilă ş.a.);

alb cald culoare caldă (temperatura de culoare 3300 K), cu o pondere importantă a

domeniului roşu, este adecvată iluminării spaţiilor de odihnă (încăperi de locuit, spaţii culturale,

restaurante etc.).

O durată ridicată de viaţă, o eficienţă luminoasă relativ mare şi o bună redare a culorilor au

condus la o largă utilizare a acestor lămpi.

Principalele caracteristici ale lămpilor fluorescente sunt:

eficienţă luminoasă ridicată 75 110 lm/W;

o mare varietate de modele (cele mai des sunt utilizate lămpile cu puterea nominală de 20

W şi 40 W);

o redare a culorilor de la bună până la foarte bună;

o durată ridicată de viaţă (16 000 ore);

posibilitate de reglare continuă a fluxului luminos până la 1% , în cazul utilizării balastului

electronic;

mai puţin sensibile decât lămpile cu incandescenţă la variaţii de tensiune (fig. 3.9); micile

variaţii până la 5% influenţează relativ puţin puterea absorbită şi durata de viaţa a lămpii;

luminanţă redusă (0,4 1,7 cd/cm2).

22

Page 23: Iluminat Curs Var2008.2

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

D/Dr

I/IrP/Pr

/Φr

Fig. 3.9. Mărimile relative ale lămpii fluorescente în funcţie de tensiune

0,8 0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 U/Ur

53%

44%

35%

3% 18%

Energia absorbită 100%

Radiaţie ultravioletă

Conversie în stratul fluorescent

Căldură 79%

Radiaţie Radiaţie ultra- Pierderi luminoasă 21% violetă 37% termice 42%

Bilanţul energetic al unei lămpi fluorescente este indicat în fig. 3.10.

Principalele dezavantaje ale lămpii sunt următoarele:

fluxul luminos al lămpii este puternic dependent de temperatură; valorile optimale ale

temperaturii mediului ambiant sunt de la 25C (la tuburile T26* ) până la 35C (la tuburile T16).

datorită bobinei de limitate B rezultă un factor de putere natural de circa 0,6; pentru

îmbunătăţirea factorului de putere este prevăzut un condensator de o anumită valoare (dacă nu se

iau alte măsuri);

dimensiuni mari;

costuri relativ mari;

* notaţie utilizată pentru a indica forma (Tubulară) şi diametrul tubului (26 mm)

Fig. 3.10. Bilanţul energetic al unei lămpi fluorescente.

23

Page 24: Iluminat Curs Var2008.2

DC 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 n

a)

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 t [ms]

I [A]

0,3

0,2

0,1

0

I [A] 1

0,5

0

- 0,5

- 1

uiΦ

0

u

i

Φ

t

Fig. 3.12. Variaţia mărimilor la o lampă fluorescentă

durata de viaţă este sensibilă la frecvenţa conectărilor (în cazul unei frecvenţe reduse a

conectărilor creşte durata de viaţă); lampa fluorescentă este un receptor puternic neliniar; datorită caracteristicii neliniare a

lămpii curentul electric absorbit are o formă distorsionată în raport cu o sinusoidă; curentul electric cuprinde armonici de valoare ridicată (fig. 3.11);

dacă la bornele lămpii se aplică o tensiune alternativă u (fig. 3.12) rezultă un efect

stroboscopic, deoarece fluxul luminos emis urmăreaşte forma curentului electric i din tub (fluxul

luminos variază cu o frecvenţă dublă faţă de a curentului electric); în mod normal această variaţie

de 100 Hz nu este sesizată, însă obiectele care de mişcă sau se rotesc repede (de exemplu, piesele

într-un strung) pot fi percepute în mod incorect, ceea poate genera accidente.

Calitatea luminii emise poate fi evaluată prin factorul de neuniformitate (min/max) care, în

cazul lămpilor fluorescente clasice are valoare de circa 0,4. Valoarea minimă diferită de zero este

determinată de remanenţa stratului fluorescent.

b)

Fig 3.11. Forma curentului electric în lampa fluorescentă a) şi componenţă sa spectrală b).

24

Page 25: Iluminat Curs Var2008.2

230 V;50 Hz

B2 C2 i1

USt1 St2

A N

B1 E21 E11

E12 E22

T1 T2

i2

u

a)

i

I2

I1I

b)

φ1

φ2

uiΦ

0

u

i1

Φ1 Φ2

ti2

Φ = Φ1 + Φ2

a)

Fig. 3.13. Montaj duo a lămpilor fluorescente.

I = I1 + I2

Filtru de reţea RedresorCircuit inter-mediar de tensiune continuă

i

230 V

InvertorTransformator de adaptare de înaltă frecvenţăCircuit rezonant L-C

uL

u

i

t

u

uc uL

t

c)

u uc

a)

b)

i

Efectul stroboscopic poate fi limitat sau eliminat prin utilizarea montajulul duo (fig. 3.13),

conectarea trifazată a lămpilor sau prin utilizarea balastului electronic (fig. 3.14). Balastul electronic

asigură alimentarea tubului de descărcare cu o tensiune alternativă la o frecvenţă de 20 40 kHz.

Datorită frecvenţelor înalte, canalul descărcării electrice arde continuu şi fără variaţii, ceea

ce conduce la creşterea gradului de confort vizual.

3.2.2. Lămpile fluorescente compacte

Fig. 3.14. Schema bloc a unui balast electronic a), forma curbelor de tensiune şi curent la 50 Hz b) şi tensiunea la bornele tubului de descărcare c)

25

Page 26: Iluminat Curs Var2008.2

Lămpile fluorescente compacte funcţionează după acelaşi principiu ca şi lămpile

fluorescente liniare. Sunt utilizate în aparate de iluminat de dimensiuni reduse. Aşa numitele lămpi

economice sunt lămpi fluorescente compacte având în soclu inclus balastul electronic (fig. 3.15).

Aceste lămpi sunt utilizate în mod obişnuit pentru înlocuirea lămpilor cu incandescenţă.

Aprinderea descărcării se realizează, de cele mai multe ori, cu ajutorul unui circuit rezonant

L-C (fig. 3.16); această soluţie este utilizată din ce în ce mai des şi în cazul lămpilor liniare.

Înainte de aprinderea lămpii trece un curent electric prin circuitul serie compus din bobina

B, filamentele lămpii şi condensatorul C. În regim rezonant rezultă o tensiune ridicată UC

(fig. 3.16, a), ceea ce conduce la amorsarea descărcării în tub. În funcţionare normală (fig. 3.16,b),

condensatorul este scurtcircuitat de către canalul descărcării electrice în lampă.

Principalele avantaje ale lămpilor compacte sunt:

dimensiuni reduse, o formă compactă;

o varietate mare de puteri nominale;

eficienţă luminoasă ridicată 55 88 lm/W;

redare foarte bună a culorilor;

durată mare de viaţă (peste 10000 ore);

posibilitate de a regla continuu fluxul luminos până la 3% , la utilizarea balastului

electronic;

balastul electronic determină un factor de putere unitar.

26

Page 27: Iluminat Curs Var2008.2

1

2

34

Fig. 3.15Lampă fluorescentă compactă:

1 tub din sticlă în formă de U; 2 – balast electronic; 3 – Soclu; 4 Piesă de contact.

U

UL

B I

CUC

UF/2

UF/2

I

UF U

UL

U

a) b)

Fig. 3.16 Aprinderea lămpii fluorescente într-un circuit rezonant L-C:a) înainte de aprinderea lămpii; b) în funcţionare normală.

U

B

I

C

U

I

φ

Fig. 3.17. Lampa cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune..

T

E1

E2

R

Ea

K

S

E

B

C 230 V;50 Hz

~

Principalele dezavantaje ale lămpilor compacte sunt:

o intensă disipare de căldură într-un volum redus;

datorită caracteristicii neliniare, curentul absorbit din reţea prezintă un spectru important

de armonici.

3.2.3. Lămpi cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune

Lămpile cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune au fost primele lămpi pentru

iluminat general, alimentate la 230 V şi prevăzute cu balast inductiv. Constau dintr-un tub de

descărcare T din cuarţ (fig.3.17), în care se dezvoltă o descărcare electrică între electrozii principali

E1 şi E2 . După conectarea lămpii în circuit, între electrodul principal E2 şi electrodul auxiliar Ea se

dezvoltă o descărcare electrică auxiliară,

în mediul gazos din interiorul tubului

(gaz inert), pentru a asigura o cantitate

suficientă de purtători de sarcină.

Limitarea curentului în această

descărcare secundară este realizată de

rezistorul R. După un anumit timp (3

5 minute) mercurul din interiorul

tubului vaporizează şi descărcarea

electrică continuă, între electrozii

principali, în vapori metalici. Limitarea

curentului electric în descărcarea principală şi stabilizarea descărcării electrice se realizează cu

27

Page 28: Iluminat Curs Var2008.2

u i

0

In/I [%] 80 60 40 20 0

u

i

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 t [ms]

1 3 5 7 9 11 15 19 23 27 31 n

Fig. 3.18. Spectrul curentului în cazul lămpii cu descărcare în vapori de mercur de înaltă presiune.

ajutorul unui element conectat în serie şi numit balast. În mod obişnuit drept balast se foloseşte o

bobină (balast inductiv) având în vedere pierderile active reduse.

Descărcarea electrică în vapori de mercur de înaltă presiune (circa 0,15 MPa) este însoţită de

o intensă linie spectrală în domeniul vizibil al spectrului (Galben 577 nm până la violet 404,7 nm).

De asemenea, rezultă o intensă radiaţie ultravioletă (linie spectrală în principal 365,5 nm), utilizată

pentru excitarea stratului fluorescent cu nuanţa roşiatică. Materialul fluorescent este plasat pe partea

interioară a balonului exterior K.

Balonul exterior K din sticlă asigură protecţia tubului de descărcare T contra acţiunilor

exterioare (limitarea influenţei temperaturii exterioare) şi absoarbe o parte dintre radiaţiile

ultraviolete.

Lampa este echipată în mod uzual cu soclu S de tipul E 27* sau E 40 şi cu un element de

contact E.

Utilizarea balastului inductiv drept limitator de curent electric determină un defazaj al curbei

curentului electric faţă de tensiunea aplicată şi rezultă un factor de putere de circa 0,6. Apare

necesitatea utilizării unui condensator C pentru compensarea puterii reactive.

Acest tip de lampă este utilizat pentru iluminatul halelor industriale şi în iluminatul stradal.

Principalele avantaje ale acestor lămpi sunt:

un cost relativ redus;

nu necesită elemente suplimentare pentru amorsare;

o eficienţă luminoasă medie 32 60 lm/W;

durată de viaţă ridicată (peste 20 000 ore).

Principalele dezavantaje ale lămpii sunt:

caracteristici reduse de redare a culorilor;

** Notaţia E indică tipul filetului (Edison), iar cifrele indică diametrul soclului în mm.

28

Page 29: Iluminat Curs Var2008.2

E

Fig. 3.19. Lampa cu descărcare în vapori de sodiu de înaltă presiune.

T

E1

E2

K

SC

230 V;50 Hz

~ A

B

durată mare de lansare şi relansare (circa 5 minute); după deconectarea lămpii, relansarea

are loc numai după răcirea şi astfel reducerea presiunii din interiorul tubului de descărcare;

datorită caracteristicii neliniare a descărcării electrice curentul electric din circuitul lămpii

prezintă o importantă componenţă spectrală (fig. 3.18).

Dezavantajele lămpii determină ca în prezent să mai fie puţin utilizată. Acest tip de lampă

stă însă la baza realizării lămpilor moderne.

3.2.4. Lămpi cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune

În cazul acestor lămpi, arcul electric se dezvoltă într-o atmosferă de vapori de sodiu. Lampa

constă, în principiu, dintr-un tub T (fig. 3.19) şi doi electrozi E1 şi E2 între care se dezvoltă

descărcarea electrică. Tubul T este

umplut cu un gaz inert (Xe, Ar, Ne) şi

este introdus puţin sodiu în stare

solidă. La conectarea lămpii la reţeaua

electrică, blocul de amorsare A

generează impulsuri de tensiune cu

amplitudine de circa 4 kV, deter-

minând amorsarea descărcării în gazul

inert. După timpul de lansare (până la

8 minute) natriul vaporizează şi

descărcarea electrică continuă în vapori metalici. În funcţionare normală, tensiunea la bornele

tubului T este de circa 170 V şi blocul de amorsare iese din funcţiune.

Rezultă în principal o intensă radiaţie monocromatică (galben intens) cu o lungime de undă

de 589 nm, în apropiere de valoarea corespunzătoare sensibilităţii spectrale maxime a ochiului

uman. Pentru a obţine o îmbunătăţire a spectrului luminii emise, pe partea interioară a balonul K

este plasat un strat fluorescent.

Eficienţa luminoasă a lămpii creşte odată cu nivelul de izolare termică. Pentru limitarea

pierderilor de căldură datorate convecţiei, în interiorul balonului K este necesar a avea un vid

înaintat.

Având în vedere atmosfera agresivă datorată vaporilor de sodiu, tubul T este realizat dintr-o

sticlă specială.

Principalele avantaje ale lămpilor cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune sunt

următoarele:

durată mare de viaţă (peste 20 000 ore);

29

Page 30: Iluminat Curs Var2008.2

o eficienţă luminoasă ridicată (până la 130 lm/W);

formă compactă.

Principalele dezavantaje ale lămpii sunt:

o slabă redare a culorilor (Ra < 20);

necesită utilizarea unui balast şi a unui bloc de amorsare;

durată mare a timpului de lansare şi relansare (până la 8 minute);

costuri ridicate;

datorită caracteristicii neliniare a descărcării electrice, curentul electric absorbit din reţeaua

de alimnetare prezintă un important spectru armonic.

Având în vedere forma compactă, durata mare de viaţă, o eficienţă luminoară ridicată însă o

slabă redare a culorilor, lămpile cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune sunt utilizate

practic numai pentru iluminatul stradal şi al tunelurilor.

În prezent sunt realizate şi lămpi cu descărcare în vapori de sodiu cu înaltă presiune, cu

eficienţă luminoasă mai redusă, însă cu o bună redare a culorilor, care pot fi utilizate şi în iluminatul

interior.

3.2.5. Lămpi cu halogenuri metalice

Lămpile cu halogenuri metalice sunt realizate pe baza lămpilor cu descărcare în vapori de

mercur de înaltă presiune. Redarea culorilor şi eficienţa luminoasă pot fi îmbunătăţite prin

introducerea în tubul de descărcare de ioduri de Na, In şi Tl precum şi mercur.

Descărcare în interiorul tubului, în funcţionare normală, are loc în vaporii iodurilor metalice

şi nu apar liniile spectrale ale mercurului.

Principiul lămpii constă în faptul că cele mai multe dintre halogenurile metalice vaporizează

la temperaturi mult mai mici decât metalul cu care sunt aliate. În tubul de descărcare este argon,

puţin mercur şi diferite halogenuri metalice (I, Br, Cl).

Îniţial se amorsează o descărcare în argon care trece în vapori de mercur, iar apoi halogenura

este vaporizată în canalul de plasmă (temperatura peste 3000K) şi disociată. În continuare are loc

descărcarea în vaporii metalelor care au fost în componenţa halogenurilor şi rezultă un spectru de

emisie corespunzător acestora. În prezent sunt utilizate iodura de sodiu, iodura de thaliu, iodura de

indiu, iodura de scandiu, iodura de thoriu, iodura de dysposiu, bromura de dysposiu, bromura de

holmiu, bromura de tuliu.

La temperaturi reduse metalul se aliază din nou cu halogenul respectiv.

Principalele avantaje ale lămpilor cu halogenuri metalice sunt:

o bună până la foarte bună redare a culorilor (Ra > 60);

durată mare de viaţă (peste 15 000 ore);

30

Page 31: Iluminat Curs Var2008.2

o bună până la foarte bună eficienţă luminoasă (60 110 lm/W);

dimensiuni reduse;

o ridicată stabilitate a culorilor în cazul utilizării tubului de descărcare din material

ceramic.

Principalele dezavantaje ale lămpii cu halogenuri metalice sunt:

necesită blast inductiv şi bloc de amorsare;

durată mare de lansare şi relansare (câteva minute);

costuri ridicate;

datorită caracteristicii neliniare a descărcării electrice, curentul electric absorbit din reţeaua

de alimentare prezintă un important spectru armonic.

Lampa cu halogenuri metalice este utilizată pentru iluminatul halelor industriale, a spaţiilor

comerciale etc.

3.3. Alegerea lămpilor

Alegerea adecvată a lămpilor se face în funcţie de condiţiile impuse sistemelor de iluminat.

Principalele caracteristici ale lămpilor electrice utilizate în prezent sunt indicate în fig. 3.20

şi în tabelul 3.1.

Tabelul 3.1.Principalele caracteristci ale lămpilor electrice

Sursa de luminăPuterea

nominală W

Eficienţa luminoasă

lm/W

Durata de viaţăore

Redareaculorilor

Lămpa cu incandescenţă lămpi normale; lămpi cu halogeni 15 500

75 2000

8 2020 25

1 0002 000

foarte bunăfoarte bună

Lămpi cu descărcare în vapori metalici de joasă presiune tuburi fluorescente lămpi fluorescente compacte lămpi cu sodiu

5 140

5 4018 180

75 110

55 88150

200

> 16 000

> 10 0008 000

bună foarte bunăBună

Nedefinit

Lămpi cu descărcare în vapori metalici de înaltă presiune lămpi cu mercur lămpi cu sodiu lămpi cu halogenuri

100 2 000

50 1 000

70 1 800

32 6066 130

60 110

> 20 000> 24 000

> 15 000

slabă bunămedie bună

bună foarte bună

31

Page 32: Iluminat Curs Var2008.2

Eficienţa luminoasăDurata de viaţă CuloareRedarea culorilor

Lămpi cu inducţie 55 150 > 60 000 foarte bună

4. Dimensionarea instalaţiilor de iluminat

La dimensionarea instalaţiilor de iluminat trebuie stabilite următoarele date:

tipul lămpii utilizate;

câte lămpi trebuie montate pentru a asigura nivelul mediu de iluminare impus şi valoarea

minimă a factorului de neuniformitate;

locul în care trebuie montate lămpile;

circuitele electrice de alimentare.

La dimensionarea instalaţiilor de iluminat sunt folosite, în principal, următoarele două

metode:

metoda factorului de utilizate, adecvată în special la dimensionarea instalaţiilor de iluminat

interior;

metoda punct cu punct, adecvată în special la dimensionarea instalaţiilor de iluminat exterior.

4.1. Metoda factorului de utilizare

Metoda factorului de utilizare este folosită în mod obişnuit pentru dimensionarea

instalaţiilor de iluminat din birouri, ateliere, spaţii cu echipamente, coridoare de circulaţie. Metoda

permite determinarea numărului aparatelor de iluminat şi lămpilor necesare pentru realizarea unui

nivel de iluminare impus. Este necesar a cunoaşte: geometria încăperii şi caracteristicile de reflexie

ale pereţilor, curbele fotometrice ale aparatelor de iluminat, modul de plasare a aparatelor de

iluminat în spaţiu.

Sunt adoptate următoarele ipoteze de calcul:

încăpere de formă drepotunghiulară (încăperile cu altă formă de împart în zone

dreptunghiulare);

spaţiul nu conţine alte obiecte;

caracteristicile de reflexie ale pereţilor sunt constante şi au un caracter defuz;

aparatele de iluminat sunt plasate în mod uniform pe tavan.

Pentru calculul numărului necesar de aparate de iluminat în scopul obţinerii valorii dorite ale

nivelului de iluminare pe suprafaţă de lucru sunt parcurse următoarele etape:

a) stabilirea valorii medii a nivelului de iluminare Emed în funcţie de activităţile desfăşurate

în spaţiul respectiv sau tipul încăperii (tabelul 4.1);

b) alegerea tipului de sursă de lumină (a se vedea secţiunea 2.3.3);

c) calculul ariei suprafeţei de lucru A = lungimea încăperii L lăţimea încăperii l;d) stabilirea numărului nL de lămpi într-un aparat de iluminat;

32

Page 33: Iluminat Curs Var2008.2

HH

HE HE

HP

Fig. 4.2 Înălţimea sursei de lumină deasupra planului de lucru pentru sursele cu reparţiţie directă şi pentru cele cu repartiţie indirectă şi semiindirectă:H Înălţimea sursei deasupra planului de lucru;

HE Înălţimea planului de lucru; HP Diastanţa de suspendare.

e) stabilirea fluxului luminos nominal (valoare de catalog) L pentru lămpile care ar putea fi

utilizate;

f) stabilirea factorului de menţinere p (a se vedea tabelul 4.1) pentru a lua în considerarea

murdărirea lămpilor precum şi îmbătrânirea acestora;

g) stabilirea înălţimii H a sursei deasupra planului de lucru (fig. 4.2);

h) calculul indicelui i al încăperii din relaţia

i= L⋅l

H⋅(L+l ) . (4.1)

i) stabilirea factorului de utilizarea L din tabele cu caracteristici fotometrice (indicate de

furnizorii de aparate de iluminat), în fuuncţie de indicele încăperii i şi de caracteristicile de reflexie

ale pereţilor şi tavanului;

j) calculul numărului necesar n de aparate de iluminat

n=

Emed⋅A

p⋅ηL⋅nL⋅ΦL ; (4.2)

k) rotunjirea valorii n pentru a obţine o valoare întreagă şi adecvată aşezării uniforme pe

tavan.

Metoda factorului de utilizare oferă, de cele mai multe ori, numai datele principale ale

instalaţiei de iluminat: numărul de lămpi; tipul de lampă, plasarea lămpilor pe tavan. Rezultă relativ

puţine informaţii privind modul de iluminare a spaţiului (numai valoarea medie a nivelului de

iluminare). Pentru verificarea neuniformităţii nivelului de iluminare pe supradaţa de lucru şi pentru

determinarea curbelor izolux trebuie efectuat un calcul mai detaliat. Metodele de calcul mai

complete permit obţinerea curbelor de repartiţie a nivelului de iluminare pe suprafaţa de lucru şi pe

alte suprafeţe din încăpere, pentru o configuraţie dată a surselor de lumină.

4.2. Metoda punct cu punct

33

Page 34: Iluminat Curs Var2008.2

Utilizarea metodei punct cu punct este adecvată în principiu la iluminatul exterior. Metoda

poate fi utilizată şi în cazul iluminatului interior pentru pentru calcule mai exacte, atunci când

aportul suprafeţelor reflectante (iluminat indirect) este redus sau în spaţiile foarte mari atunci când

influenţa prezenţei pereţilor, asupra nivelului de iluminare pe suprafaţa de lucru, este

nesemnificativă. Metoda poate fi extinsă pentru cazul în care suprafeţele care mărginesc spaţiul

analizat sunt considerate surse de lumină.

Nivelul de iluminare în metoda punct cu punct se determină pe baza relaţiei:

dE=

dI α⋅cosθ

r2, (4.3)

în care dI este intensitatea luminoasă emisă de o sursă punctiformă în direcţia ; unghiul de

incidenţă (unghiul dintre raza de lumină incidentă pe suprafaţa analizată şi normala pe suprafată) şi

r distanţa dintre sursa de lumină şi suprafaţa iluminată.

4.2.1. Metoda punct cu punct pentru surse punctiforme

Pentru o sursă punctiformă S (fig. 4.3), nivelul de iluminare EP într-un punct P pe suprafaţa

orizontală H poate fi determinat din relaţia (2.28). În acest caz relaţia (2.28) se scrie sub forma

EP=

Iα⋅cosθ

r2. (4.4)

În fig. 4.3, unghiul este egal cu unghiul , iar relaţia (4.4) devine

EP=

I α⋅h

(h2+d2)3 /2 . (4.5)

În cazurile practice relaţia (4.5) este utilizată sub forma

EP=

Φ1000

⋅p⋅I α⋅h

(h2+d2 )3/2 . (4.6)În relaţia (4.6) este luat în consideraţie factorul de menţinere p (tabelul 3.5) şi curba

fotometrică reală a sursei utilizate.

În cazul în care sunt mai multe surse punctiforme de lumină, nivelul total de iluminare se

calculează din relaţia

EP=∑

i=1

K

EPi. (4.7)

În relaţia (4.7), K este numărul de surse punctiforme care determină nivelul de iluminare în

punctul P.

Calculul instalaţiei de iluminat necesită următoarele date de intrare:

34

Page 35: Iluminat Curs Var2008.2

n

d

hr

S I

Fig. 4.3. Sursă punctiformă

l

L

P

H

valoarea medie EI a nivelului de iluminare pe suprafaţa de lucru;

factorul de neuniformitate a nivelului de iluminare pe suprafaţa de lucru

KI 1=

Emin

Emax

sau KI 2=Emin

Emed ; (4.8)

lungimea LL şi lăţimea Ll ale suprafeţei de lucru (de obicei suprafaţă dreptunghiulară sau

divizabilă în suprafeţe dreptunghiulare);

un tabel cu sursele punctiforme posibil a fi utilizate (existente pe piaţă); sursele de lumină

se ordonează în tabel în funcţie de fluxul luminos; prima sursă din tabel prezintă fluxul cel mai mic;

pentru fiecare sursă este cunoscută curba fotometrică I = f ().

Rezultatele de calcul trebuie să indice:

tipul lămpii utilizate;

câte lămpi trebuie montate;

unde trebuie montate lămpile.

Calculul efectuat are următoarele etape:

suprafaţa orizontală de lucru este împărţită în N dreptunghiuri mici egale;

primul tip de lampă din tabel (din cele NL lămpi aflate la dispoziţie), j = 1 (fig. 4.4) este

plasat în centrul tavanului încăperii;

se calculează nivelul de iluminare EPk în centrul fiecărui dreptunghi mic de pe suprafaţă de lucru;

se calculează valoarea medie Emed a nivelului de iluminare pe suprafaţă de lucru

Emed=

1N⋅∑

k=1

N

EPi; (4.9)

→ se compară Emed cu valoarea impusă EI; pentru Emed < EI, în centrul tavanului se plasează a doua lampă din tabel (flux

luminos mai mare) şi întregul calcul se reia până se ajunge la Emed >EI ;

pentru Emed > EI :

se determină valorile EP,min şi EP,max ;

35

Page 36: Iluminat Curs Var2008.2

i = i + 1

Fig. 4.4. Calculul instalaţiilor de iluminat cu surse punctiforme.

START

LL, Ll, h, N, KI, EI,((j), j =1,KL))

i = 1

j = 1

k = 1

E(k)

k = N

k = k + 1

NU

Emed ;EP,min ; EP,max

DA

Emed EINU

j =KL

j = j + 1

NU K = EP,min/EP,max

K = KI

DA

NU

DA

j , i , K , Emed

STOP

DA

se calculează factorii de neuniformitate

K 1=

EP ,min

EP ,max

sau K 2=EP ,min

Emed ; (4.10)

se compară K1 sau K2 cu valoarea impusă KI

pentru K1 < KI, se plasează simetric pe tavanul încăperii două

lămpi şi se începe calculul cu primul tip de lampă din tabel; calculul continuă până se obţine

Emed > EI şi K1 > KI;

→ rezultă tipul de lampă şi numărul de lămpi.

Schema de calcul indicată în fig. 4.4 ia în consideraţie numai nivelul de iluminare

determinat de sursele punctiforme, fără a ţine seama de nivelul de iluminare suplimentar dat de

pereţi şi tavan. Pentru îmbunătăţirea schemei de calcul trebuie luată în consideraţie prezenţa

tavanului şi pereţilor ca surse luminoase plate.

4.2.2. Metoda punct cu punct pentru surse liniare

Utilizarea lămpilor fluorescente tubulare permite realizarea, în luminatul exterior şi în cel

interior, a unor surse linare.

36

Page 37: Iluminat Curs Var2008.2

Metoda punct cu punct poate fi utilizată pentru calculul sistemelor de iluminat cu surse

liniare, considerate ca sumă de surse punctiforme, iar prin integrare poate fi determinat nivelul de

iluminare într-un punct P pe suprafaţa orizontală (fig. 4.5).

Pentru tuburile fluorescente, utilizate pentru realizarea surselor liniare, este valabilă legea lui

Lambert şi deci se poate scrie

dIα = dImaxcosα = dIβcosα. (4.11)

Intensitatea luminoasă dI (în direcţia , în planul perpendicular pe axa lămpii) poate fi

determinată din relaţia

dI β=I β⋅

dxl , (4.12)

în care l este lungimea sursei liniare, iar I intensitatea luminoasă în direcţia (obţinută din curba

fotometrică a lămpilor utilizate).

Din relaţia (4.12) rezultă

dEP=

I β

l⋅cos α⋅cos θ

r 2⋅dx

. (4.13)

În triunghiul dreptunghic MAP se obţine

tan α= x

b . (4.14)Din relaţia (4.14) rezultă

dx= b

cos2 α⋅dα

. (4.15)Din triunghiul dreptunghic PM’M rezultă

cosθ=h

r , (4.16)iar din triunghiul dreptunghic PAM

cos α=b

r . (4.17)Din relaţiile (4.16) şi (4.17) se obţine

cosθ=h

b⋅cos α

. (4.18)Relaţia (4.18) devine

dEP=

I β

l⋅h⋅cos2 β⋅cos2 α⋅dα

, (4.19)în care

cos β=h

b . (4.20)Relaţia (4.20) poate fi scrisă sub forma

dEP=

I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅(1+cos2α )⋅dα

(4.21)şi

P

x dx

l

A B

A BM

M

dImax

h

n

dI

h

B

b

a

r

Fig. 4.5. Surse liniare de lumină.

37

Page 38: Iluminat Curs Var2008.2

A BM

xl

A

P

M

A B

B

a)

ABM

xl

A’

P

M

A

B

B’

b)

Fig. 4.6. Calculul nivelului de iluminare dat de sursele liniare, în cazurile reale.

EP=

I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅∫

0

α B

(1+cos 2 α )⋅dα. (4.22)

Prin integrarea relaţiei (4.22) rezultă nivelul total de iluminare EP în punctul P

EP=

I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅(αB+

12⋅sin 2αB)

. (4.23)Relaţia (4.23) permite determinarea numai a nivelului de iluminare într-un punct P, situat

într-un plan perpendicular pe axa sursei de lumină şi care trece prin capătul sursei.

Pentru alte situaţii trebuie luate în vedere cazurile indicate în fig. 4.6:

a) punctul P este în interiorul proiecţiei, pe planul orizontal, a sursei liniare de lumină

(fig. 4.6, a);

b) punctul P este în afara proiecţiei, pe planul orizontal, a sursei liniare de lumină

(fig. 4,6,b).

În primul caz rezultă

EP=I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅[α A+αB+

12⋅(sin 2αA+sin 2 αB ) ]

, (4.24)iar în al doilea caz se obţine

EP=I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅[αB−αA+

12⋅(sin 2αB−sin2α A )]

. (4.25)

În cazul general, pentru dimensionarea sistemelor de iluminat cu surse liniare este utilizată relaţia

EP=

Φ1000

⋅p⋅I β

2⋅l⋅h⋅cos2 β⋅[αB±α A+

12⋅(sin 2αB±sin 2α A )]

. (4.26)

În relaţia (4.26), p este factorul de menţinere, iar fluxul luminos al sursei.

Dimensionarea instalaţiei de iluminat cu surse linare se face conform aceluiaşi algoritm de

calcul indicat în fig. 4.6.

4.2.3. Calulul surselor plane prin metoda punct cu punct

38

Page 39: Iluminat Curs Var2008.2

Pentru iluminatul locurilor de muncă sau a altor spaţii pot fi utilizate tavanul luminos sau panourile luminoase.

Pentru a determina nivelul de iluminare într-un punct P (fig. 4.7), care corespunde proiecţiei unui colţ al sursei dreptunghiulare (cele mai întâlnite forme de asemenea surse luminoase), se calculează nivelul de iluminare dEP , determinat de un element de suprafaţă dA şi apoi se integrează pe toată suprafaţa sursei de lumină.

Pentru sursele luminoase dreptunghiulare, în mod obişnuit, se poate utiliza legea lui Lambert (luminanţa în toate direcţiile este constantă L = constant) şi se poate scrie

dI α=L⋅dA⋅cos α . (4.27)Din relaţia (4.27) se obţine

dEP=

L⋅cos α⋅cosθ⋅dx⋅dy

r2. (4.28)

Din figura 4.7 rezultă

cos α=cosθ=h

r= h

√ x2+ y2+z2 (4.29)

şi

dEP=L⋅h2⋅dx⋅dy

(x2+ y 2+z2)2 . (4.30)Din relaţia (4.30) rezultă

EP=L⋅h2⋅∫0

a

∫0

bdx⋅dy

(x2+ y2+h2 )2=L

2⋅( a

√a2+h2⋅arctan

b

√b2+h2+

+b

√b2+h2⋅arctan

a

√a2+h2) .

(4.31)În cazurile reale punctul P are o altă poziţie decât cea indicată în fig. 4.6. Pot să apară trei

situaţii, prezentate în fig. 4.7.

Dimensionarea instalaţiei de iluminat cu surse plane se face conform aceluiaşi algoritm de

calcul indicat în fig. 4.

5. Iluminatul exterior

x

y

h

yy + dy

b

Ax x + dx

P

a

M

B

CD

d

Fig. 4.7.Calculul surselor luminoase dreptunghiulare

39

Page 40: Iluminat Curs Var2008.2

4321 PPPPP EEEEE 443121 PPPPP EEEEE

P

1 2

34

a) b)

M

P

1 2

34M

P

1 2

34

M

c)1424321 2 PPPPP EEEEE

Fig. 5.1. Calculul surselor de iluminat dreptunghiulare.

W O

H

T

S

Fig. 5.2 Iluminat stradal unilateral

În cazul iluminatului exterior nu apar suprafeţe laterale care limitează spaţiul analizat şi deci

calculul poate fi efectuat prin metoda punct cu punct, plecând de la curbele fotometrice ale surselor

de iluminat utilizate.

Înstalaţia de iluminat trebuie dimensionată în mod distinct pentru carosabil şi pentru trotuar.

Este necesar a fi cunoscute date privind densitatea vehiculelor, tipul de acoperământ al

străzii, lăţimea, atât pentru carosabil cât şi pentru trotuar, tipul de surse utilizate, înălţimea de

prindere etc.

Străzile înguste sunt iluminate cu surse plasate pe o singură parte (fig. 5.1) sau pe mijlocul

străzii. Pentru străzile mai late, în mod obişnuit, se foloseşte iluminatul pe ambele părţi (fig. 5.2).

Dimensionarea instalaţiei de iluminat pentru trotuare se face pe baza valorilor impuse ale

nivelului de iluminare, indicate în funcţie de zona circulată şi importanţa arterei. Sursele de lumină

40

Page 41: Iluminat Curs Var2008.2

WO

H

T

S

H

T

O

S

a)

WO

H

T

S

H

T

O

b)

pot fi considerate punctiforme şi calculul are loc prin metoda punct cu punct pe baza algoritmului

indicat în fig.5.2.

Dimensionarea instalaţiilor de iluminat pe carosabil se face pe baza valorilor impuse ale

luminaţelor şi având în vedere suprapunerea contribuţiilor diferitelor surse. Pentru cazul simplu al

unei surse de lumină (fig. 5.4) luminanţa în punctul Pi rezultă din relaţia

LPi=p t⋅qPi⋅EPi , (5.1)în care pt = plpa este factorul de menţinere al sursei de lumină (produsul dintre factorul de

menţinere al lămpilor pl şi factorul de menţinere al aparatului de iluminat pa), qPi – coeficientul de

luminanţă (mărime cunoscută, în funcţie de tipul sursei şi de unghiurile şi ), EPi – nivelul de

iluminare în punctul Pi .

Relaţia (5.1) poate fi scrisă şi sub forma

LPi=p t⋅qPi⋅

I cγ⋅cos3 γ

H 2. (5.2)

Intensitatea luminoasă Ic a sursei de lumină, în direcţia este cunoscută din curba fotometrică

indicată de constructorul corpului de iluminat pentru sursa standard de 1000 lm

I cγ=( I cγ )1000

⋅ φ1000 , (5.3)

Fig. 5.3.Iluminat stradal bilateral:a) dispunere alternată; b) dispunere faţa în faţă

41

Page 42: Iluminat Curs Var2008.2

Sk

O

xk

y’k

y

y”k

S’k

S”k Pi

xi

x

0,25

0,5

1,0

d = 60m

O’

1,5 m

yi

HIc

P’i

Fig. 5.4 Calculul instalaţiilor de iluminat exterior

în care este fluxul luminos al sursei utilizate, iar (Ic)1000 se citeşte din curba indicată de

constructor.

În cazul general, în care sunt mai multe surse de lumină, luminaţa totală (LPi)total rezultă prin însumarea contribuţiilor celor n surse de lumină

(LPi )total

=pt⋅∑k=1

n

r k⋅I cγk⋅1

H k2

. (5.4)În relaţia (5.4) s-a considerat că toate sursele au acelaşi coeficient de menţinere pt şi s-a

notat cu rk expresia factorului de luminanţă redus rk = qPicos3. (5.5)

Valorile factorului de luminanţă redus sunt tabelate pentru fiecare sursă şi diferite valori ale

unghiurilor , şi .

Alegerea surselor de lumină se face pe baza relaţiei (5.4), printr-un calcul iterativ. Soluţia

obţinută se verifică din punctul de vedere al factorului de neuniformitate longitudinal, al factorului

de neuniformitate transversal şi al factorului de neuniformitate global, pentru un interval dintre doi

stâlpi succesivi, pe aceeaşi parte.

5.1. Aparate de iluminat pentru exterior

Aparatele de iluminat au rolul de a asigura redistibuţia şi transmisia fluxului luminos emis

de sursa (sursele) de lumină.

Un aparat de iluminat cuprinde în principal următoarele elemente:

42

Page 43: Iluminat Curs Var2008.2

Axa verticală

Axa de referinţă

Axa optică

Reflector

Sursa de lumină

Fig. 5.5. Caracteristici ale unui aparat de iluminat.

dispozitivul optic, care conţine sursa (sursele) de lumină, unul sau mai multe reflectoare,

difuzorul şi ecranul de protecţie vizuală;

armătura mecanică, prevăzută pentru prindere şi protecţie mecanică; elemente auxiliare (circuite de alimentare cu energie electrică, elemente de reglare, bloc de

pornire).Un corp de iluminat este definit în principiu prin (fig. 5.5): axa de referinţă; axa optică; randamentul luminos

η=Φ L

n⋅Φl , (5.6)în care L este fluxul luminos emis de aparatul de iluminat; l – fluxul luminos emis de una dintre

cele n surse de lumină plasate în interiorul aparatului de iluminat.

Clasificarea aparatelor de iluminat:

din punct de vedere mecanic: 12 clase IKxx,

în care grupul de cifre xx indică energia (J) şocului pe

care îl poate suporta corpul (clasa 00 – neprotejat);

din punct de vedere electric: 4 clase 0, I, II,

III în funcţie de nivelul de protecţie la electrocutare

(clasa 0 – neprotejat);

din punctul de vedere al repartiţiei intensităţii

luminoase: 10 clase BZx (BZ1 curba fotometrică cea

mai îngustă).

Unghiul de protecţie vizuală prezintă o importanţă deosebită pentru evitarea orbirii de

inconfort. Se defineşte unghiul de protecţie (fig. 5.5) ca fiind unghiul limită sub care sursa de

lumină devine vizibilă observatorului.

Orbirea de inconfort este determinată în primul rând de repartiţia neuniformă a luminanţelor factorul de neuniformitate global kg al luminanţelor pe toată zona de carosabil

k g=

Lmin

Lmed , (5.7)

în care Lmin este luminanţa minimă pe toată zona de carosabil, iar Lmed este valoarea medie a

luminanţei;

factorul kl de neuniformitate logitudinală pe axa străzii

k l=

Ll ,min

Ll ,max , (5.8)

în care Ll,min este luminanţa minimă pe axa străzii, iar Ll,max – luminanţa maximă pe axa străzii.

Se consideră că rezultă un iluminat corespunzător dacă kg 0,4, pentru care probabilitatea

de observare a obiectelor pe carosabil este peste 80% şi dacă kl 0,7.

43

Page 44: Iluminat Curs Var2008.2

Fig. 5.6 Unghiul de protecţie vizuală.

Corp de iluminat

Sursă de lumină

U UL

I

l

L

Fig. 5.7. Schema circuitului de alimentare a unei lămpi electrice

Pentru evaluarea orbirii de inconfort se foloseşte factorul G având o expresie empirică de

calcul şi care ia în consideraţie următoarele mărimi caracteristice:

culoarea sursei de lumină;

luminanţa medie pe carosabil;

înălţimea de montare a surselor de lumină;

numărul de surse de lumină montate pe un kilometru de drum (efectul de flicker).

5.2 Dimensionarea circuitelor electrice ale instalaţiilor de iluminat

Diametrul conductoarelor circuitelor electrice care alimentează instalaţii de iluminat trebuie

ales astfel încât până la bornele lămpii să nu rezulte o cădere mai mare de 2,5% faţă de tensiunea

nominală (230 V).

5.3. Instalatii de iluminat cu surse cu incandescenţă

Instalaţiile de iluminat care cuprind numai surse cu incandescenţă sau surse fluorescente cu

compensare completă a puterii reactive sunt caracterizate de un factor de putere = 1.

În cazul unei singure lămpi (fig. 5.7), aflată la o distanţă l de tabloul de alimentare, căderea de tensiune U poate fi calculată din relaţia

ΔU=2⋅ρ⋅l

A⋅I

. (5.9)

În relaţia (5.9), este rezistivitatea materialului ( = 17, 84109 m pentru conductoare din cupru şi = 29, 78109 m pentru conductoare din aluminiu), I curentul electric din circuit, A aria secţiunii transversale a conductorului.

Relaţia (5.9) poate fi scrisă şi sub forma

ΔU=2⋅ρ⋅l

A⋅P

U , (5.10)în care P este puterea nominală (activă) a lămpii, iar U tensiunea nominală.

Deoarece U = U UL trebuie să fie mai mică decât valoarea admisă Ua , din relaţia (5.10) rezultă

44

Page 45: Iluminat Curs Var2008.2

U ULn

In

In

In-1

In-1I1 I2

I1 I2

LnLn-1L2L1

l1 l2 ln

Fig. 5.8 Circuit cu mai multe lămpi electrice.

U UL

I

l

LUL

I RI

U

U jXI

R ; X

Fig. 5.9. Circuitul electric al unei lămpi a) şi diagrama fazorială corespunzătoare b).

A≤2⋅ρ⋅l

ΔU a

⋅PU . (5.11)

Se alege conductorul care prezintă o arie standardizată a secţiunii transversale mai mare decât valoarea rezultată din relaţia (5.11).

Dacă în circuit sunt mai multe lămpi cu incandescenţă (fig. 5.8) sau lămpi fluorescente cu compensare totală a puterii reactive (factor de putere unitar), căderea de tensiune U , pentru ultima lampă din circuit, rezultă

ΔU=ΔU1+ΔU 2+¿⋅¿+ΔU n−1+ΔU n (5.12)sau

ΔU=2⋅ρ

A⋅( I '1⋅l1+ I ' 2⋅l 2+⋯+ I 'n−1⋅ln−1+ I 'n⋅ln )

. (5.13)În relaţia (5.13) s-a luat în consideraţie că întrg circuitul prezintă aceeaşi arie a secţiunii

transversale.Din relaţia (5.13) rezultă

A≥ 2⋅ρ

ΔUa

⋅∑k=1

n

I ' k⋅lk, (5.14)

în care

I ' k=∑

i=k

n

I i. (5.15)

5.4. Dimensionarea circuitelor electrice în cazul lămpilor fluorescente

Înstalaţiile de iluminat cu lămpi fluorescente sunt caracterizate în mod obişnuit printr-un factor de putere 1. Pentru aceste lămpi (fig. 5.9) se poate scrie

ΔU=U−U L=R⋅I+ jX⋅I . (5.16)La dimensionarea circuitului se consideră

|ΔU|≃ΔU . (5.17) Din fig. 5.9 se obţine

ΔU=R⋅I⋅cosϕ+X0⋅l⋅sin ϕ . (5.18)În figura 5.9 şi în relaţia (5.18) se face ipoteza că tensiunea şi curentulu electric din circuit prezintă o

variaţie practic sinusoidală.Relaţia (5.18) poate fi scrisă şi sub forma

45

Page 46: Iluminat Curs Var2008.2

U ULnIn

I’n

In-1

I’n-1I’1 I’2

I1 I2

LnLn-1L2L1

l1 l2 ln

Fig. 5.10 Circuit electric cu mai multe lămpi fluorescente.

ΔU=2⋅ρ⋅l

A⋅I⋅cos ϕ+X0⋅l⋅sin ϕ

, (5.19)în care X0 este reactanţa pe unitatea de lungime a liniei.

Din relaţia (5.19) rezultă

A≥ 2⋅ρ⋅l⋅I⋅cos ϕ

ΔUa−X0⋅l⋅I⋅sin ϕ . (5.20)În cazul mai multor lămpi fluorescente conectate în acelaşi circuit (fig. 5.10) se poate scrie

ΔU=ΔU1+ΔU 2+¿⋅¿+ΔU n−1+ΔU n (5.21)

sau

ΔU=2⋅ρ

A⋅∑

k=1

n

I ' k⋅lk⋅cosϕ 'k+∑k=1

n

X0⋅lk⋅I ' k⋅sin ϕ' k (5.22)

şi

A≥2⋅ρ⋅∑

k=1

n

lk⋅I ' k⋅cosϕ' k

ΔUa−X0⋅∑k=1

n

lk⋅I 'k⋅sin ϕ 'k. (5.23)

6. Principalele condiţii pentru un iluminat corespunzător

O lumină de calitate este necesară pentru realizarea unui mediu luminos optim în spaţii

interioare şi în exterior. La dimensionarea instalaţiilor de iluminat trebuie avute în vedere o serie de

reguli care influenţează calitatea luminii realizate:

un nivel de iluminat corespunzător este determinant pentru eficienţa activităţilor; odată cu

reducerea nivelului de iluminare scade eficienţa activităţii şi creşte probabilitatea erorilor sau

accidentelor;

o neuniformitate redusă a luminanţelor pe diferitele suprafeţe determină condiţii optime de

muncă; un contrast prea redus sau prea puternic devine supărător şi conduce la obosirea ociului

uman;

limitarea fenomenului de orbire asigură condiţii corespunzătoare de muncă; fenomenul de

orbire poate fi deranjant şi conduce la o suprasolicitare a ochiului uman;

un contrast corespunzător al obiectelor din zonă permite observarea corectă a acestora;

o corectă direcţionare a luminii limitează apariţia umbrelor accentuate;

o bună redare a culorilor permite evaluarea corectă a culorilor reale;

46

Page 47: Iluminat Curs Var2008.2

un consum redus de energie prezintă un deosebit interes practic şi poate fi determinant în

alegerea unei instalaţii de iluminat;

efectele reduse asupra reţelei electrice de alimentare, prin limitarea distorsiunii curentului

electric absorbit, determină relaţiile cu furnizorul de electrică.

7. CALCULUL SECŢIUNII CONDUCTOARELOR

Criteriile de dimensionare a conductoarelor reţelei de distribuţie în incinta consumatorului

menţionate in I.7-78, PE 107 şi PE 135 sunt:

- tehnice: stabilitatea termică de încălzire în regimul normal de funcţionare, stabilitatea

termică la încălzire în regimul de scurtă durată la pornirea motoarelor electrice, pierderea de

tensiune, rezistenţa mecanică, stabilitatea termică şi dinamică în regimul de avarie de scurtcircuit,

- economice: cheltuieli totale minime într-o perioadă de funcţionare dată.

Corespunzător acestor criterii, se stabileşte o secţiune tehnică st şi o secţiune economică sec a

conductoarelor, adoptându-se cea mai mare din valorile rezultate

s = max( st, sec) .

Criteriile de dimensionare tehnice sunt de alegere şi de verificare, în funcţie de anumite

caracteristici ale instalaţiei electrice de distribuţie. Instalaţiile exterioare sunt caracterizate , în

general, de lungimi mari, alegerea secţiunii conductoarelor făcându-se pe baza pierderii de tensiune

(linii electrice în cablu – LEC) sau a pierderii de tensiune şi a rezistenţei mecanice (linii electrice

aeriene - LEA) iar verificarea – pe baza stabilităţii termice în regimul normal de funcţionare şi în

regimul de avarie de scurtcircuit.

Alegerea secţiunii la pierderea de tensiuneAvând în vedere formula de definiţie a rezistenţei electrice R = l/γs a unui conductor de

lungime l, scţiune s şi conductivitate electrică γ (γ=53 m/Ω mm2 pentru cupru, 32 m/Ω mm2 pentru

aluminiu şi 4 m/Ω mm2 pentru oţel) se obţine relaţia

s= P∗l

γ∗Un∗ΔU (7.1)

Determinarea secţiunii economice a conductoarelor

In reţeaua de distribuţie de curent alternativ se defineşte secţiunea economică sec ca aceea

valoare a conductorului activ pentru care se obţine regimul de funcţionare optim economic, ce

conduc la cheltuieli totale minime (de investiţie şi exploatare) pentru reţeaua respectivă într-o

perioadă de funcţionare dată. Introducând noţiunea de curent maxim de durată Imax corespunzător

regimului normal de funcţionare al consumatorului se obţine densitatea economică de curent

47

Page 48: Iluminat Curs Var2008.2

Jec = Imax/sec. Densitatea economică se alege în funcţie de tipul liniei electrice şi de durata de utilizare

a puterii maxime T, după PE 135.

Tabelul 7.1 Densitatea economica a liniei

Tipul linieiT ore/an

KjSmax

mm23000 4000

LEC cu conductoare de aluminiu cu izolaţie din PVC

0,49 0,41 1,09 240

Determinarea sarcinii maxime de calcul Imax pentru diferite situaţii concrete (-ţinând seama

de evoluţia sarcinii în viitor; -în cazul liniilor radiale cu sarcini în derivaţie cu secţiunea constantă

sau cu secţiunea variabilă; -linii cu secţiunea constantă alimentată pe la două capete) se face

conform PE 135. De exemplu, în cazul unei linii radiale cu secţiune constantă de lungime L care

alimentează n sarcini în derivaţie sarcina de calcul este dată de

I max=√ I 1

2∗l1+ I 22∗l2+. .. .+ I n

2∗ln

L (7.2)

Fig.7.1 Schema de alimentare a corpurilor de iluminat

Funcţie de valoarea secţiunii de calcul sec şi a secţiunii maxime constructive la tipul

respectiv de linie smax pot apare două situaţii :

-sec<smax, în care caz secţiunea se va alege prin rotunjirea în plus sau în minus a

secţiunii economice de calcul la valoarea cea mai apropiată pe scara standardizată a conductoarelor;

-sec>smax, în care caz se determină numărul optim N şi secţiunea s a conductoarelor

identice ce se vor monta în paralel pe fiecare fază.

Numărul optim de calcul Nc al conductoarelor unei faze se obţine cu relaţia

Nc=

sec

K j∗smax (7.3)

48

Page 49: Iluminat Curs Var2008.2

în care Kj este un coeficient de creştere a densităţii economice de curent. Se alege N=1, dacă

1< Nc≤2 sau se rotunjeşte (în plus sau în minus) la cel mai apropiat număr întreg, dacă N≥2.

Secţiunea s a conductoarelor în paralel se alege astfel încât valoarea N*s să fie cât mai

apropiată (în plus sau în minus) de valoarea sec.

Figura 7.2 Schema de principiu a circuitelor electrice ale sistemului de iluminat exterior

, (7.4)

P = 250 W Uf = 230 V cosφ = 0,93

Se va efectua calculul secţiunii conductoarelor numai pentru o parte a străzii. Pentru a se evita

apariţia unei căderi de tensiune ce ar depăşi valoarea admisibilă, se va face alimentarea tronsonului

din ambele capete ale străzii, iar dispunerea fazelor pe un tronson se va face ca în figura 7.2.

Se vor folosi conductoare din Aluminiu cu izolaţie din PVC pozate în pământ la 20° C.

49

Page 50: Iluminat Curs Var2008.2

Având în vedere că TSM = 3650 ore/an conform tabelului 4.1 se obţine:

A/mm2

În continuare se va efectua calculul pentru faza A:

A

i = 1,164 A

. . .

În tabelul 7.2 sunt prezentate valorile curenţilor (A), pe fiecare tronson Tabelul 7.2. Valorile curenţilor

T 1 T2 T 3 T4 T 5 T 6 T7 T 8 T 9 T 10 T 11 T 12 T 13 T 14

16,29

15,13 13,96 12,8 11,64 10,47 9,31 8,14 6,98 5,82 4,65 3,49 2,32 1,16

Conform formulei (7.2) se calculează curentul echivalent:

Iech = 10,156 A (pentru faza A)

mm2 Iech = 10,477 A (pentru faza B)

mm2

Iech = 10,79 A (pentru faza C)

mm2

Pentru aflarea secţiunii tehnice folosesc formula (7.1) şi rezultă:

mm2,unde:

%s = max( sec,st ) = 24,634 mm2

rezultă sSTAS = 25 mm2 cu r0 = 1,144 Ω/km iar x0 = 0,086 Ω/km

50

Page 51: Iluminat Curs Var2008.2

Calculul căderilor de tensiune

Pentru calculul componentei transversale şi longitudinale a căderi de tensiune se folosesc formulele de mai jos:

(7.5) (7.6)

(7.7)

Tabel 7.3 Calculul căderilor de tensiune pentru faza A

Corpul de iluminat dU

1 0.186522 0.014022 0.1870482 0.373043 0.028043 0.3740963 0.559565 0.042065 0.5611444 0.746087 0.056087 0.7481925 0.932609 0.070109 0.935246 1.11913 0.08413 1.1222887 1.305652 0.098152 1.3093368 1.492174 0.112174 1.4963849 1.678696 0.126196 1.68343210 1.865217 0.140217 1.8704811 2.051739 0.154239 2.05752812 2.238261 0.168261 2.24457613 2.424783 0.182283 2.43162414 2.611304 0.196304 2.618673

Tabel 7.4 Calculul căderilor de tensiune pentru faza B

Corpul de iluminat

dU

1 0.248696 0.018696 0.2493972 0.435217 0.032717 0.4364453 0.621739 0.046739 0.6234934 0.808261 0.060761 0.8105415 0.994783 0.074783 0.997596 1.181304 0.088804 1.1846387 1.367826 0.102826 1.3716868 1.554348 0.116848 1.5587349 1.74087 0.13087 1.74578210 1.927391 0.144891 1.9328311 2.113913 0.158913 2.11987812 2.300435 0.172935 2.30692613 2.486957 0.186957 2.49397414 2.673478 0.200978 2.681022

51

Page 52: Iluminat Curs Var2008.2

Tabel 7.5 Calculul căderilor de tensiune pentru faza C

Corpul de iluminat

dU

1 0.31087 0.02337 0.3117472 0.497391 0.037391 0.4987953 0.683913 0.051413 0.6858434 0.870435 0.065435 0.8728915 1.056957 0.079457 1.0599396 1.243478 0.093478 1.2469877 1.43 0.1075 1.4340358 1.616522 0.121522 1.6210839 1.803043 0.135543 1.80813110 1.989565 0.149565 1.99517911 2.176087 0.163587 2.18222712 2.362609 0.177609 2.36927513 2.54913 0.19163 2.55632314 2.735652 0.205652 2.743371

VSe observă că valorile obţinute în calculul căderilor de tensiune pe cele trei faze nu depăşesc

valoarea admisibilă.

8. ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ A INSTALAŢIEI DE ILUMINAT ELECTRIC

Eficienţa sistemului de iluminat, optică şi energetică depind în mare măsură de calitatea

energiei electrice în circuitul de alimentare. De asemenea, sistemele de iluminat conduc la apariţia

de perturbaţii electromagnetice în reţeaua electrică de alimentare şi deci pot afecta calitatea energiei

electrice livrată altor consumatori din zonă.

Variaţia tensiunii de alimentare U faţă de tensiunea nominală (UN = 230 V) determină o

influenţă importantă asupra parametrilor de funcţionare ai lămpii. Creşterea tensiunii de alimentare

conduce la o drastică reducere a duratei de viaţă D (fig. 8.1), iar reducerea tensiunii conduce la

reducerea parametrilor fotometrici şi energetici ai lămpii. În cazul lămpilor cu incandescenţă,

reducerea tensiunii conduce la reducerea temperaturii filamentului şi deci la modificarea

compoziţiei spectrale a luminii emise (creşte ponderea componentelor roşu şi galben) afectând

calitatea iluminatului. De asemenea, sunt influenţate fluxul luminos emis , eficienţa energetică

şi puterea absorbită P.

52

Page 53: Iluminat Curs Var2008.2

În cazul lămpilor fluorescente (fig. 8.1,a) variaţia tensiunii de alimentare are, în general, o

influenţă mai redusă decât în cazul lămpilor cu incandescenţă (fig. 8.1,b).

Realizarea unor parametri superiori ai sistemului de iluminat interior impune controlul

tensiunii de alimentare pentru a se încadra în limitele impuse de 2,5% faţă de tensiunea nominală.

Fig 8.1 Variaţia cu tensiunea a parametrilor lampilor cu incandescenţă (a) şi fluorescente (b)

Întreruperile şi golurile de tensiune (fig. 8.2), prin durata tg şi amplitudinea Ug a acestora

determină inconfort vizual în cazul lămpilor cu incandescenţă şi a celor fluorescente, la care

sistemul de iluminat răspunde practic imediat la revenirea tensiunii la parametrii nominali, dar

întreruperi de durată mare (5...10 minute) a sistemului de iluminat chiar la întreruperi foarte scurte

ale tensiunii de alimentare în cazul lămpilor cu descărcare în vapori metalici de înaltă presiune,

caracterizate de un timp de lansate (3...5 minute) şi de un timp de relansare de (5...10) minute.

La utilizarea acestor tipuri de lămpi este necesar a adopta măsuri pentru asigurarea unui

iluminat de siguranţă (dacă este necesar) pe durata timpului de relansare.

Conectarea sistemelor de iluminat în instalaţii de alimentare

în care tensiunea prezintă variaţii relativ dese determină

efect de flicker (variaţii ale fluxului luminos emis) cu efecte

importante asupra calităţii iluminatului realizat. În cazurile

practice se consideră că variaţiile de tensiune sunt

acceptabile dacă sunt inferioare curbei de iritabilitate

(fig.8.3). Este obligaţia furnizorului de energie electrică de a asigura în circuitul de alimentare un

nivel de flicker inferior curbei de iritabilitate.

Înstalaţiile de iluminat pot introduce în reţeaua electrică de alimentare perturbaţii

electromagnetice:

armonici ale tensiunii de alimentare, determinate de caracteristica nelineară a descărcării

electrice;

nesimetrii, datorate faptului că lămpile electrice sunt conectate pe fază;

53

Page 54: Iluminat Curs Var2008.2

perturbaţii de înaltă frecvenţă (în cazul balasturilor electronice);

căderi de tensiune datorate necesarului de putere reactivă (prezenţa balastului inductiv la

lămpile cu descărcare electrică).

Perturbaţiile determinate de iluminatul electric trebuie reduse sub limitele acceptate şi, în

acest sens, furnizorul de energie electrică are posibilitatea monitorizării acestor perturbaţii şi

adoptarea, împreună cu consumatorul, a măsurilor necesare pentru limitarea nivelului acestora.

Limitarea armonicelor de tensiune trebuie rezolvată, în general, la nivelul întregului

consumator, având în vedere costul ridicat al sistemelor individuale de limitare. Utilizarea din ce în

ce mai amplă a balasturilor electronice determină apariţia unui spectru larg de armonici. Astfel, în

fig. 8.4 este indicat spectrul de armonici al curentului electric măsurat pe circuitul de alimentare al

unei încăperi în care sunt utilizate lămpi compacte pentru asigurarea necesarului de lumină

artificială.

Nesimetriile determinate de sistemele de iluminat pot fi rezolvate, în cazul general, printr-o

judicioasă conectare a surselor de lumină pe cele trei faze în cazul în care racordul la consumator

este trifazat. În cazul racordurilor monofazate, obligaţia de a rezolva problemele de nesimetrie revin

furnizorului de energie electrică.

54

Page 55: Iluminat Curs Var2008.2

Utilizarea balasturilor electronice poate determina apariţia în reţeaua electrică de alimentare

a unor importante perturbaţii de înaltă frecvenţă. În acest sens, filtrul de reţea din circuitul balastului

electronic trebuie dimensionat astfel încât să asigure reducerea perturbaţiilor de înaltă frecvenţă la

un nivel acceptat din punctul de vedere al compatibilităţii electromagnetice.

Compensarea puterii reactive necesară lămpilor electrice cu descărcare utilizând balast

inductiv se face în mod obişnuit prin montarea unui condensator la bornele lămpii. În cazul în care

tensiunea de alimentare nu este perfect sinusoidală, condensatorul este suprasolicitat termic de către

componentele de frecvenţă ridicată şi poate fi scos din funcţiune.

În cazul instalaţiilor cu lămpi fluorescente, în care sursele de lumină au un număr par de

lămpi, montajul duo asigură atât compensarea factorului de putere cât şi limitarea efectului

stroboscopic. Problemele privind limitarea efectului stroboscopic apar numai în cazul lămpilor

fluorescente, caracterizate de o remanenţă redusă a stratului fluorescent. Conectarea succesivă a

lămpilor pe cele trei faze, utilizarea montajului duo sau utilizarea balasturilor electronice permite

limitarea efectului stroboscopic şi deci asigurarea unui confort vizual corespunzător.

8.1 Stabilirea necesarului de energie

Fig.8Forma curentului electric (a) şi componenţa spectrală a curentului electric absorbit de lampi fluorescente compacte, în funcţie de rangul n al armonicii (b)

55

Page 56: Iluminat Curs Var2008.2

Pentru iluminarea părţii carosabile şi a trotuarului a fost necesar utilizarea a 162 de lămpi. Valoarea energiei electrice stabilita de ANRE la joasă tensiune este de 2844 lei/kWh. Pentru acest calcul trebuie avut în vedere faptul că între orele 000 – 400 lămpile sunt alimentate cu o tensiune mai mică cu 10%, necesarul de energie va fi:

(2 x 81) lămpi x 250 W x (4000 – 4 x 365)ore = 102 870 kWh(2 x 81) lămpi x 250 W x (4 x 365 x 0,9)ore = 53 217 kWh

--------------------TOTAL 156 087 kWh

Valoarea energiei consumate = 156 087 x 2844 = 449 062 299 leiPentru calculul cheltuielilor de exploatare se va ţine seama:- de durata de funcţionare a lămpii (20000 ore);- rata de defectare anuală a acesteia (1 %);- preţul lămpii (40 €);- costul înlocuirii lămpii (20 €);- durata de funcţionare medie anuală (4000 ore).

Cheltuielile de exploatare = (2 x 81) lămpi x 40 € + (2 lămpi x (20000/4000)) x x (20+80) €

Cheltuielile de exploatare = 7480 €.

8.2 Sisteme de contorizare

8.2.1 Descriere generală

Sistemele de contorizare asigură citirea automată a datelor de la echipamentele de contorizare, stocarea datelor în baze de date, prelucrarea datelor şi transformarea lor în informaţii precum şi afişarea informaţiilor obţinute sub formă de rapoarte.ABB Rometrics, prin sistemele de contorizare a energiei electrice, furnizează o soluţie completă pentru managementul energiei electrice, utilizând cea mai modernă tehnologie a informaţiei, comunicaţiei şi măsurii disponibile. Sistemele noastre oferă suportul cheie pentru contorizarea punctelor de schimb dintre companiile producătoare, de transport, de distribuţie a energiei electrice şi consumatorii comerciali şi industriali.

Managementul energiei electrice este bazat pe citirea de la distanţă datelor memorate în contoare, după un program predefinit sau la cerere, folosind infrastructuri de comunicaţie din cele mai diverse. Datele sunt transmise pentru stocare şi gestionare unui sistem de gestiune al bazelor de date relaţionale. Diferite tipuri de rapoarte configurabile de către utilizator sunt oferite local sau la distanţă mai multor utilizatori.

Echipamentele din componenţa sistemului pot fi geografic distribuite sau instalate în acelaşi loc.

Sistemele de contorizare a energiei sunt deschise, putând fi extinse oricând prin adăugarea de noi puncte de contorizare sau utilizatori.

56

Page 57: Iluminat Curs Var2008.2

8.2.2. Caracteristicile sistemelor

57

Page 58: Iluminat Curs Var2008.2

8.2.2.1 Echipamente de contorizare

Sistemul este orientat pe citirea contoarelor din familia de contoare electronice trifazate

Alpha. Acestea se caracterizează printr-o înaltă fiabilitate şi o durată mare de funcţionare.

Următoarele tipuri de contoare sunt suportate: Alpha (A1), Alpha Power+ (A2), AIN500. Aceste

contoare oferă următoarele funcţiuni generale în condiţii de multitarifare:

Măsurarea cu precizie a energiei şi puterii.

Memorarea energiei şi puterii măsurate.

Detectarea şi memorarea evenimentelor.

Transmiterea la distanţă a datelor memorate.

În funcţie de tipul contorului, urmatoarele tipuri de date sunt disponibile:

Valorile indecşilor pentru energia activă/reactiva, livrată/primită pe 4 tarife.

Parametrii de programare (constante).

Evenimente: evenimente interne, avertismente, erori.

Curbe de sarcină cu valori ale rezoluţiei de la 1 la 60 minute.

Jurnale şi contori de evenimente cu rezultatele testelor privind calitatea energiei electrice:

întreruperi de scurtă durată ale tensiunii, testul de tensiune nominală, testul de tensiune

scăzută, testul de tensiune ridicată, schimbarea sensului tensiunii de alimentare, testul

factorului de putere, testul de curent scăzut, testul armonicii a doua, testul distorsiunilor

armonice totale pentru curent şi tensiune.

Mărimi de instrumentaţie, totale sau pe faze: frecvenţă, tensiune, curent, factor de putere,

distorsiuni ale armonicii de curent şi putere. Spre deosebire de curba de sarcină care este

stocată în memoria internă a contorului, mărimile de instrumentaţie sunt mărimi instantanee -

obţinute în momentul în care se face citirea contorului – şi nu sunt stocate de contor! Din acest

motiv, un eşec al citirii contorului va duce la lipsa mărimilor de instrumentaţie din acel

moment. Nu acelaşi lucru se întâmplă cu datele din curba de sarcină care pot fi regăsite la

următoarea citire reuşită a contorului.

Pe lângă tipurile de contoare mai sus menţionate, în vederea integrării în sistem a

contoarelor de energie electrică mai vechi, echipate cu ieşiri în impulsuri, precum şi a altor tipuri de

contoare decât cele de energie electrică (apă, gaz, energie termică), se oferă soluţia folosirii unui

înregistrator de tip Opus5 care poate achiziţiona impulsuri de la aceste contoare. Caracteristicile

ieşirilor de impulsuri ale contoarelor trebuie în acest caz să se conformeze specificaţilor tehnice ale

înregistratorului Opus5.

58

Page 59: Iluminat Curs Var2008.2

8.2.2.2. Comunicaţie

Sistemele se bazează pe citirea directă a datele din contoare. Pentru a realiza acest lucru, contoarele sunt echipate cu interfeţe de comunicaţie specifice: RS232, RS485, modem intern, interfaţă de modem extern, ieşire buclă de curent.

Sistemul poate folosi o gamă largă de infrastructuri de comunicaţie: directă (linii proprii sau închiriate, RS485), linii comutate (PBX, PTSN, ISDN), GSM, radio.

8.2.2.3 Software

Principalele pachete software din furnitura sistemului sunt: pachetul de aplicaţii de achiziţie a datelor, pachetul de aplicaţii de stocare a datelor în baze de date, pachetul de module de generare a rapoartelor, aplicaţiile de configurare.

Achiziţia datelor

Principalele funcţiuni oferite de software-ul de achiziţie sunt: Citire automată.

Sistemul este capabil să citească contoarele pe baza unui orar predefinit. Pentru fiecare contor se poate defini un orar de citire format din reguli. Regulile sunt caracterizate de o anumită frecvenţă şi o perioadă de valabilitate. Există posibilitatea definirii de reguli de citire singulară sau repetată.

Citire la cerere. Utilizatorul are posibilitatea să pornească sau să oprească procesul de comunicaţie pe orice

canal şi să genereze cereri de citire manuale pentru un contor sau un grup de contoare. Citire în paralel.

Pentru scurtarea timpului necesar achiziţiei, sistemul este capabil să citească mai multe contoarele în paralel, folosind pentru aceasta mai multe porturi seriale.

Sincronizarea ceasurilor contoarelor.Sicronizarea ceasului intern al calculatoarelor de achiziţie cu ajutorul unui echipament de

sincronizare (GPS sau DCF-77) oferă posibilitatea sincronizării ceasului intern al fiecărui contor din sistem. Sincronizarea se realizează atunci când diferenţa dintre ceasul sistemului şi cel al contorului se află între nişte limite definibile, în paşi de dimensiune stabilită de administratorul sistemului.

Jurnale de evenimente.Posibilele erori apărute în timpul procesului de comunicaţie sunt detectate şi memorate în

baza de date sub forma unor jurnale de evenimente.

Managementul bazelor de date

Sistemul de management al bazelor de date gestionează stocarea datelor citite de la contoare în diferite tipuri de baze de date:

Microsoft Access pentru sisteme mici (< 30 contoare) Microsoft SQL Server pentru sisteme de mărimi medii şi mari (30 < contoare < 1500)

Alte funcţii opţionale:

59

Page 60: Iluminat Curs Var2008.2

introducere manuală a datelor, import de date din fişiere (ASCII, ra3, rp3, ri3), replicări ale bazelor de date.

Generarea rapoartelor

Această componentă a sistemului furnizează rapoarte bazate pe datele citite şi stocate, într-un mediu multi-utilizator, folosind o arhitectură client-server de tip WWW.Următoarele tipuri de rapoarte sunt disponibile:

Rapoarte configurabile, bazate pe informaţiile de curbă de sarcină, în formă tabelară sau grafică, cu rezoluţii de la un minut la o lună.

Curbele de sarcină permit analiza evoluţiei în timp a energiei active / reactive / aparente, livrate / primite, şi a factorului de putere, pentru contoare sau contoare virtuale, în formă tabelară sau grafică cu rezoluţii de la un minut la o zi.

Rapoartele cu indecşi sunt bazate pe informaţiile de facturare (indecşi) memorate în contoare.

Rapoartele de facturare permit analiza detaliată şi comparată a costurilor bazată pe tarife predefinite (A, B, C, D, E1, E2, A2, A33) sau definite de utilizator.

Informaţiile generale oferă o imagine de ansamblu a întregului sistem sau a unui grup de contoare: valori ale indecşilor şi energiei pe ultimul interval de curbă de sarcină sau la un anumit moment dat.

Topologia oferă posibilitatea selecţiei unui contor folosind o diagramă interactivă a sistemului în scopul obţinerii de informaţii detaliate despre acesta.

Jurnalele de evenimente oferă rapoarte cu informaţii privind procesul de achiziţie, schimbarea stării contoarelor, evenimentele referitoare la calitatea energiei şi accesele utilizatorilor.

Alarmele avertizează utilizatorii de apariţia unor evenimente de comunicaţie, de schimbarea stării contoarelor sau de accesul utilizatorilor.

Configurarea sistemului

Următoarele opţiuni sunt disponibile administratorului sistemului în scopul configurării şi administrării acestuia:

Configurarea contoarelor.Informaţiile specifice fiecărui contor sunt stocate în baza de date (numele, tipul, parola de comunicaţie, orarul de achiziţie, parametrii de sincronizare, linia de comunicaţie, etc.). Configurarea liniilor de comunicaţie.Fiecărui contor i se asociază o linie de comunicaţie ai cărei parametri se pot configura: tipul conexiunii (comutată, directă), parametrii portului serial (port, viteza, numărul de biţi de stop şi de date, paritatea) permiţând astfel folosirea a diverse infrastructuri de comunicaţie. Ajustarea flexibilă a parametrilor de comunicaţie ai contoarelor.Această funcţie permite ajustarea parametrilor de comunicaţie (temporizări, număr de repetări în caz de eşec etc) pentru adaptarea sistemului la parametrii liniilor de comunicaţie, în scopul obţinerii unei rate de succes ridicate a citirilor şi reducerii duratei acestora. Facilităţi de lucru pentru administrarea configuraţiilor mari.

60

Page 61: Iluminat Curs Var2008.2

Contoare

Date

Sincronizare

Server baze de dateServer Raportare Web

Date

Staţii achiziţie

Rapoarte

Cereri utilizator

Utilizatori

Configuraţiile existente sau predefinite pot fi salvate şi utilizate ulterior la configurarea sau reconfigurarea sistemului scurtând astfel timpul necesar configurării. Configurarea contoarelor virtuale şi a rapoartelor. Contoarele pot fi grupate în contoare virtuale şi tratate unitar ca şi cum ar fi un singur contor. Diferite tipuri de rapoarte se pot configura de către administrator pentru a acoperi necesităţile de analiză a datelor pentru toţi utilizatorii. Configurarea sistemelor de tarifare. Utilizatorul are posibilitatea de a defini sisteme de tarifare pe care să le utilizeze pentru analiza datelor şi generarea rapoartelor. Configurarea alarmelor.

Fiecare eveniment detectat de sistem poate genera o alarmă. Administratorul de sistem poate activa sau dezactiva generarea alarmei corespunzătoare fiecarui eveniment.

Configurarea utilizatorilor.Administratorul sistemului poate defini utilizatori şi le poate da drepturile necesare accesului

la datele şi funcţiile sistemului. Conectarea utilizatorilor la sistem se face prin parole. Toate accesele utilizatorilor la sistem sunt detectate şi înregistrate în jurnale.

8.2.3. Arhitectura sistemului

Sistemele de contorizare a energiei sunt pregătite pentru două tipuri de arhitecturi: compactă (un singur calculator) şi distribuită (diferitele funcţiuni ale sistemului instalate pe diferite calculatoare). Combinaţiile posibile includ următoarele:

Sisteme miciAchiziţia de date, managementul bazei de date, generarea de rapoarte şi afişarea lor – toate

funcţiile sunt executate pe un singur calculator. Sisteme mijlocii

Achiziţia de date este facută de una sau mai multe staţii de achiziţie. Stocarea datelor şi generarea de rapoarte sunt asigurate de un server de baze de date şi de raportare. Afişarea rapoartelor se face pe calculatoarele clienţilor (utilizatorilor) prin intermediul aplicaţiei client (navigator).

Sisteme mariAchiziţia de date poate fi efectuată de una sau mai multe staţii de achiziţie. Managementul bazei

de date este asigurat de un server de baze de date. Rapoartele sunt generate de un server de raportare. Afişarea rapoartelor se face pe calculatoarele utilizatorilor care utilizează un sofware client (navigator).

61

Page 62: Iluminat Curs Var2008.2

Fig 8.5 Sisteme mijlocii

8.2.4. Calitate

La proiectarea sistemelor se utilizează produse cu performanţe înalte, de înaltă fiabilitate, recunoscute pe plan mondial. Produsele se livrează împreună cu certificatele de garanţie şi provin de la furnizori atestaţi ISO 9002.

8.2.5. Standarde şi specificaţii

Următoarele standarde, specificaţii şi tehnologii sunt folosite în cadrul sistemelor: IEC687, IEC 1036 pentru contoare TCP/IP pentru comunicaţii LAN şi WAN Microsoft Windows 95, 98, Me, NT4.0 Workstation sau 2000 Professional ca sisteme de

operare pentru clienţi Microsoft Windows NT 4.0 sau 2000 Server sau Workstation/Professional ca sisteme de

operare pentru servere DAO, ODBC şi SQL pentru accesul la bazele de date Controale ActiveX pentru preluarea parametrilor şi afişarea graficelor HTML ca format de afişare al rapoartelor Microsoft Internet Explorer (versiunea 4.0 sau mai recentă) ca aplicaţie client

8.2.6. Documentaţie

Livrarea documentaţiei se face în scopul de a ajuta beneficiarul să instaleze, configureze, utilizeze, testeze, să întreţină şi să extindă sistemul în concordanţă cu necesităţile sale. Furnizorul este de asemenea responsabil pentru livrarea documentaţiei echipamentelor şi software-ul produs de terţe companii.

Manualul de instalare prezintă operaţiunile care se fac în scopul pregătirii instalării software-ului ca şi procedurile de depanare în cazul nefuncţionării sistemului.

Manualul de administrare şi configurare ajută administratorii sistemului să adauge, modifice sau să şteargă contoare, linii de comunicaţie, rapoarte, tarife, utilizatori.

62

Page 63: Iluminat Curs Var2008.2

Manualul utilizatorului explică principiile de bază de operare şi descrie de asemenea, toate funcţiile sistemului. Ajutor on-line este de asemenea oferit pentru a ajuta utilizatorul în activitatea sa zilnică.

8.2.7 Funcţiile sistemului şi rapoartele generate

În continuare sunt prezentate pe scurt funcţiile sistemului şi câteva exemple de rapoarte.

1.Achiziţia datelor

Achiziţia datelor se face prin citirea directă a datelor stocate de contoare: date de facturare (indecşi şi puteri maxime pe tarife), curbe de sarcină, parametri de configurare (constante), informaţii de stare (evenimente, avertismente, erori), informaţii privind calitatea energiei* (jurnale de evenimente, contori de evenimente), mărimi de instrumentaţie globale şi pe faze* (frecvenţă, putere, tensiune, curent, factor de putere, factor de distorsiuni armonice pe curent şi tensiune).Citirea se poate face:- automat, pe baza unui orar definit de utilizator;- manual, la cererea utilizatorului;

Următoarele tipuri de echipamente de contorizare sunt suportate: Alpha (A1), Alpha Power+ (A2), AIN500, Opus5. Contoarele trebuie să fie posede facilităţi de stocare a curbei de sarcină şi să fie echipate cu interfeţe de comunicaţie la distanţă. Intervalul minim dintre două citiri consecutive este de 15 minute.

2. Sincronizarea echipamentelor.

Sistemul asigură sincronizarea ceasurilor echipamentelor (calculatoare, contoare) cu o referinţă obţinută de la un receptor radio (DCF-77) sau de satelit (GPS).

3. Transmisia datelor către un server de baze de date.

Datele citite de staţiile de achiziţie sunt transmise utilizând protocolul TCP/IP către un server de baze de date în scopul stocării. Serverul de baze de date poate fi pe acelaşi calculator care realizează achiziţia sau pe un alt calculator conectat în reţea. Sistemul permite crearea de configuraţii compacte (toate activităţile sunt executate pe un singur calculator) sau distribuite (mai multe calculatoare, fiecare calculator preluând una sau mai multe activităţi).

4. Stocarea datelor în baza de date.

Datele citite sunt stocate într-o bază de date de tipul:- Microsoft Access;- SQL Server;

** Numai pentru contoarele Alpha Power+

63

Page 64: Iluminat Curs Var2008.2

Criteriile de alegere a tipului de bază de date pot fi: dimensiunea sistemului (numărul maxim de contoare), durata minimă de stocare necesară, rezoluţia curbei de sarcină a contoarelor stocate, tipurile de informaţie stocate, preţul.

5. Importul datelor din fişiere.

Pe lângă citirea directă a datelor de la contoare, un alt mod de achiziţie a datelor este importarea fişierelor obţinute cu ajutorul aplicaţiei AlphaPlus. Acest mod de achiziţie permite funcţionarea sistemului chiar şi în condiţiile în care comunicaţia cu contoarele este întreruptă. De asemenea, această funcţie permite achiziţia datelor de la contoarele care nu se pot citi de la distanţă.

6. Exportul datelor în fişiere.

Sistemul oferă posibilitatea exportului datelor în fişiere text (ASCII).

7. Prelucrarea datelor, generarea şi tipărirea rapoartelor.

Datele stocate în baza de date sunt prelucrate la cererea utilizatorului pentru obţinerea de rapoarte. Sistemul oferă câteva tipuri predefinite de rapoarte configurabile de utilizator, în forme tabelare şi grafice. Rapoartele sunt prezentate sub formă de pagini HTML şi pot fi vizualizate şi tipărite cu ajutorul unui navigator (browser).

8. Generarea automată a rapoartelor şi transmiterea lor prin e-mail utilizatorilor.

Sistemul oferă posibilitatea generării automate a rapoartelor şi transmiterea lor prin e-mail utilizatorilor.

9. Accesul multi-utilizator la informaţiile prelucrate.

Sistemul permite accesul mai multor utilizatori locali (în reţeaua locală - LAN), aflaţi la distanţă (reţea largă – WAN) sau prin Internet. Accesul acestora este restricţionat prin parole. Utilizatorii pot avea drepturi diferite de acces la funcţiile şi datele oferite de sistem.

10. Generarea de alarme vizuale şi sonore.

Utilizatorii conectaţi la sistem pot fi informaţi continuu de apariţia de noi evenimente privind:- comunicaţia cu contoarele;- schimbarea stării contoarelor – detectarea unor evenimente, avertismente sau erori;- accesele neautorizate;La apariţia unui eveniment nou, o alarmă vizuală şi sonoră este declanşată. Alarma rămâne activată până ce unul din utilizatorii conectaţi ia la cunoştinţă de noile evenimente apărute.

64

Page 65: Iluminat Curs Var2008.2

11. Configurarea elementelor componente ale sistemului.

Sistemul oferă instrumente pentru configurarea elementelor componente: contoare, linii de comunicaţie, baza de date, rapoarte, tarife, utilizatori. Accesul la această funcţie este permis doar utilizatorilor autorizaţi (administratori).

Sistemul generează următoarele tipuri de rapoarte:1. Rapoarte standard.

Sunt rapoarte zilnice, lunare sau anuale generate pe baza informaţiilor de curbă de sarcină. Ele sunt configurabile de către utilizator şi pot fi reprezentate sub formă tabelară sau grafică.

2. Rapoarte cu indecşi.Sistemul oferă mai multe tipuri de rapoarte care prezintă informaţii privind indecşii şi energia înregistrată de contoare într-o perioadă selectată.

3. Curbe de sarcină.Aceste rapoarte permit afişarea sub formă grafică sau tabelară a curbei de sarcină a contoarelor sau contoarelor virtuale (suma algebrică a mai multor contoare). Se poate afişa pentru o perioadă selectată energia activă/reactivă/aparentă livrată/primită şi factorul de putere cu rezoluţii de la un minut la mai multe zile.

4. Mărimi de instrumentaţie*.Aceste rapoarte evidenţiază într-o formă grafică sau tabelară variaţia mărimilor de instrumentaţie (frecvenţă, putere, tensiune, curent, factor de putere, factor de distorsiuni armonice pe curent şi tensiune) într-o perioadă selectată.

5. Analiza detaliată pe sisteme de tarifare predefinite.Acest tip de raport evidenţiază costurile diferitelor elemente componente ale facturii pe tarife pentru sistemele de tarifare predefinite A, A33, B, C, D, E1, E2.

6. Analiza comparată pe sisteme de tarifare predefinite.Acest tip de raport permite compararea costurilor pentru diferite sisteme de tarifare predefinite A, A33, B, C, D, E1, E2.

7. Analiza detaliată pe sisteme de tarifare definite de utilizator.Acest tip de raport evidenţiază elemente componente utilizate la calculul facturii (energii şi puteri maxime pe tarife) pentru sisteme de tarifare definite de utilizator.

8. Informaţii generale.Acest tip de raport oferă posibilitatea monitorizării unui grup de contoare prin actualizarea continuă a următoarelor mărimi:- puterea pe ultimul interval;- indexul de la ultima citire;- energia orară la data/ora selectată;- indexul la data/ora selectată;

9. Informaţii detaliate.Acest raport prezintă toate informaţiile disponibile despre un contor: parametri programaţi (constante), date de facturare curente şi de autocitire, contori de evenimente.

10. Topologie.Topologia sistemului se poate afişa sub forma unor multe pagini HTLM care conţin imagini. Prin intermediul lor se pot obţine direct informaţii detaliate despre contoare.

** Numai pentru contoarele Alpha Power+

65

Page 66: Iluminat Curs Var2008.2

11. Prognoze.Acest tip de raport oferă o predicţie a consumului de energie pentru perioada următoare sub forma unor rapoarte tabelare sau grafice cu rezoluţii de o oră sau o zi. Algoritmul de previzionare este bazat pe o reţea neuronală care necesită antrenament pe un set de date anterior colectate.

12. Jurnale de evenimente.Sistemul stochează date privind evoluţia stării sale în jurnale de evenimente. Pe baza acestor date stocate se pot genera rapoarte privind:- evenimentele de comunicaţie- întreruperile de tensiune- schimbarea stării contoarelor- evenimente privind calitatea energiei- accesul utilizatorilor

8.3. Reducerea consumurilor de energie electrică la iluminatul exterior

Pentru cazul specific al oraşelor din România, nu se pune problema reducerii consumului de energie electrică pentru sistemele de iluminat ci a găsirii unor soluţii eficiente care să realizeze un iluminat economic, în condiţii de confort acceptabil din punct de vedere cantitativ şi calitativ.

În acest sens pot fi luate în consideraţie următoarele două aspecte principale: utilizarea surselor noi şi cu eficienţă luminoasă ridicată, în special prin introducerea largă a

lămpilor cu vapori de sodiu de joasă şi înaltă presiune în locul celor cu vapori de mercur de înaltă presiune; pentru zone cu cerinţe reduse de redare a culorilor (parcări, tunele subterane), pe plan internaţional, se utilizează din ce în ce mai frecvent lampa cu vapori cu sodiu de joasă presiune; pentru sistemele uniform distribuite, lampa cu vapori de sodiu şi balon opal asigură cea mai bună repartiţie a intensităţilor luminoase; pentru sistemele concentrate, lampa cu vapori de sodiu tubulară (cu flux luminos mai mare decât cea cu balon opal) constituie o soluţie eficientă;

reproiectarea sistemelor de iluminat poate conduce la reducerea consumului de energie

electrică, fără a afecta confortul vizual; în acest sens, realizarea unui sistem de iluminat secţionat

66

Page 67: Iluminat Curs Var2008.2

poate determina reduceri importante ale consumurilor de energie electrică; reducerea nivelului de

luminanţă (iluminare) odată cu scăderea traficului este o soluţie care trebuie avută în vedere încă

din faza de proiectare astfel încât să se asigure condiţii acceptabile în cazul unui trafic redus.

Utilizarea programelor de calcul specializate permite analiza unui mare număr de variante şi

surse de iluminat pentru a obţine un sistem de iluminat care să determine consumuri energetice

raţionale fără a afecta confortul vizual.

Înlocuirea directă a surselor eficiente în instalaţiile actuale (înlocuirea directă a lămpilor

LVF cu cele LPN, fără modificarea instalaţiei de iluminat), metodă încă utilizată în România,

conduce la creşterea nivelului de iluminare, dar nu determină o soluţie optimă nici din punctul de

vedere al consumurilor energetice şi nici din punct de vedere luminotehnic.

Reducerea nivelului de iluminare în scopul reducerii consumului total de energie electrică

determină costuri mult mai mari ca urmare a accidentelor suplimentare.

Iluminatul public modern contribuie la realizarea unor condiţii adecvate desfăşurării activităţilor umane în centrele urbane şi rurale, precum şi o importantă reducere a numărului de accidente şi agresiuni asupra persoanelor.

Nivelul de iluminare recomandat este stabilit pe baza unor studii tehnico-economice comparând costul instalaţiei de iluminat şi pierderile indirecte datorate accidentelor şi agresiunilor pe timp de noapte. Reducerea nivelului de iluminare sub valorile recomandate determină o creştere rapidă a pierderilor indirecte. Astfel încât, economia de energie electrică necesară sistemelor de iluminat nu se poate obţine prin reducerea nivelului de iluminare ci numai prin utilizarea de instalaţii de iluminat performante, cu o plasare optimă a surselor de lumină.

Pot fi obţinute economii importante în consumul de energie electrică prin realizarea unui iluminat adaptabil traficului (reducerea nivelului de iluminat pe intervalul 0…5 al nopţii) şi nivelului de iluminat natural.

Lucrările de reabilitare şi extindere a sistemelor de iluminat în oraşe din România au pus în evidenţă faptul că înlocuirea instalaţiilor actuale de iluminat stradal cu instalaţii performante este justificată şi economic, realizându-se o recuperare a investiţiei, pe baza economiei de energie electrică şi fără a lua în consideraţie pierderile indirecte, în (1,1…2) ani.

Aducerea instalaţiilor actuale de iluminat public la nivelul standardelor internaţionale va determina o creştere a consumului total de energie electrică. Acest lucru impune reanalizarea schemelor de alimentare cu energie electrică şi adoptarea de măsuri pentru limitarea perturbaţiilor (armonici, nesimetrii) determinate de sistemele moderne de iluminat, în reţeaua electrică de alimentare.

8.4. Limitarea perturbaţiilor introduse în reţeaua electrică de alimentare

67

Page 68: Iluminat Curs Var2008.2

Managementul iluminării digitale cu dispozitivele de control DALI

Fig 8.7 Managementul iluminarii digitale

Conceptul unic de comfortDIM asigură un sistem flexibil, prietenos ce poate fi cu uşurinţă extins.

Structura „ Multi – Master” aleasă cu câteva dispozitive de control furnizează soluţia perfectă pentru punerea în aplicare.

Interfaţa DALI standard descrie o comunicare digitală compatibilă între dispozitivele de control pentru iluminare.DALI oferă posibilitatea de control asupra a 64 de dispozitive ce sunt accesate individual si care pot fi impartite liber in 16 grupuri de iluminat cu 16 programe de iluminare.

TridonicADCO a dezvoltat standardul DALI în conjuncţie cu alţi producători importanţi de balast. Standardul unificat garantează compatibilitatea şi asigură dezvoltarea iluminării în viitor.

Avantajele sistemului digital comformDIM- Toate corpurile de iluminat primesc cu precizie acelaşi semnal digital liber de

interferenţă - Legătura standard se face prin cinci fire;- Accesare individuală la cele 64 de dispozitive de control DALI (PCA EXCEL one4all,

TE-DC one4all, TE one4all, LED 0025 K211…)- Informaţia de stare poate fi obţinută prin utilizarea dispozitivelor de control DALI.

Soluţia eficientă pentru iluminat

DALI admite ca 64 de dispozitive să fie accesate individual prin intermediul unei magistrale de date constituita din două fire. Balasturile pot fi împărţite in 16 grupe, fiecare dintre balasturi fiind capabil de a realiza 16 programe de iluminare diferite.

ComfortDIM face ca procesul de proiectare a sistemului DALI să fie simplu şi direct.

68

Page 69: Iluminat Curs Var2008.2

Grupurile de iluminare pot fi comutate folosind modulele de control DALI-GC. Releul DALI RM este folosit pentru controlul proceselor de comutaţie DALI, de exemplu

pentru motoare la mersul în gol sau iluminat cu descărcări.z

Module de control comfort DIM

- sistem de control pentru două grupuri DALI folosind comanda standard pentru a face conectarea simplă sau dublă.

- accesează echipamentul DALI- resetarea şi programarea a patru programe de iluminat DALI folosind comanda standard

pentru a face conectările.- dimensionarea si comutarea grupurilor- resetarea şi programarea modurilor de iluminat- accesează echipamentul DALI- aplicatie specifică utilizatorului la panoul de comandă

Dispozitive de control DALIPCA EXCEL universal

69

Page 70: Iluminat Curs Var2008.2

Sunt complet digitale, balasturi electronice pentru dimensionarea lămpilor fluorescente. Controlul digital al iluminării permite adaptarea acestuia la sensibilitatea ochiului cu 1%, 3% sau 10% până la 100% din fluxul luminos.Combină 4 facilităţi de control unice utilizând aceleaşi terminale. Cea mai simplă conectare a sistemului de control se face cu butonul DIM, controlul luminii constante se realizează cu SMART, interferenţă liberă şi control precis se face utilizând semnale DSI sau prin accesare indivuală a controlului cu DALI (interfaţă de iluminare cu accesare digitală).Managementul lămpii, complet electronic şi comunicarea digitală sunt realizate având în vedere ASIC (aplicaţie specifică circuitelor integrate). Fluxul luminos este constant indiferent de fluctuatiile tensiunii.(198 - 254 V). Încălzirea începe în 0,6 s sau 1.5 s minimizând dimensiunile carcasei lămpii. Temperatura de lucru este situată între –25oC şi 60oC. Stabil la mersul în gol şi protejat la scurtcircuite, contiuu protejat împotriva supratensiunilor de peste 280 V. Folosit în instalaţiile de iluminat pentru urgenţă, evitând deconectarea lampii în cazul unei căderi cu un re-start automat imediat ce lampa este înlocuită.

PCA EXCEL universal 120/277 V

Sunt complet digitale, balasturi electronice pentru dimensionarea lămpilor fluorescente. Tensiunile de alimentare sunt de 120 V şi 277 V. Controlul digital al iluminării permite adaptarea acestuia la sensibilitatea ochiului cu 1%, 3% până la 100% din fluxul luminos.Caracterizat de o interfaţă liberâ, controlul precis prin semnale DSI sau control prin accesare individuală DALI. Managementul lămpii, complet electronic şi comunicarea digitală sunt realizate având în vedere ASIC (aplicaţie specifică circuitelor integrate). Fluxul luminos este constant indiferent de fluctuatiile tensiunii.(198 - 254 V). Încălzirea începe în 0,6 s sau 1.5 s minimizând dimensiunile carcasei lămpii. Deconectare de siguranţă a lămpii în cazul defectării acesteia până la înlocuire.

70

Page 71: Iluminat Curs Var2008.2

CONCLUZII FINALE

71

Page 72: Iluminat Curs Var2008.2

Pentru proiectarea sistemului de iluminat stradal pentru arii urbane am folosit un program care este proprietatea Luxten Lighting S.A. Programul poate calcula mai multe dispuneri, selectând optimul tehnico-economic dintre acestea, ceea ce reprezintă obţinerea de performanţe luminotehnice conforme cu standardele internaţionale la costuri minime.

În urma procesului de optimizare, pentru o stradă cu o lungime de 2 km cu traffic intens şi luminoasă am obţinut spaţierea între stâlpi de 25m, înălţimea stâlpului de 9m, înclinarea corpului de 50 şi distanţa de la bordură la corp de 1m, pentru o dispunere a stâlpilor intercalată.

Am utilizat un corp de iluminat IEP 2/21 ST 250W aparţinând Departamentului Iluminat Public de la Luxten Lighting, utilizând o lampă cu descărcări în vapori de sodiu.

Caracteristicile de calitate obţinute sunt o luminanţă medie de 3,34cd/m2, un indice de prag TI(%) de 8,09% mai mic decât 10%(valoarea maximă admisă), o neuniformitate generală de 0,53 mai mare decât 0,4 (valoarea admisă pentru U0), coeficienţii de vecinătate SR de 0,45 pe dreapta drumului şi 0,42 pe stânga drumului, ambii coeficienţi mai mici decât 0,5 (valoarea maximă admisă).

La dimensionarea cablurilor la joasă tensiune am utilizat conductoare din aluminiu cu izolaţie PVC, pozate în pământ la 200C. După efectuarea calculului tehnico-economic am obţinut o secţiune a conductoarelor de 25 mm2, în situaţia în care alimentarea stâlpilor de pe fiecare parte a străzii se face din ambele capete ale acesteia, evitând apariţia unor căderi de tensiune ce depăşesc valoarea admisibilă (Uad=3%).

Pentru a evita, la întreruperea unei faze, deconectarea tuturor lămpilor, toate cele trei faze alimentează alternativ, stâlpii de pe aceeaşi parte a străzii.

În ceea ce priveşte limitarea perturbaţiilor, managementul iluminării cu dispozitive de control DALI mi s-a părut cel mai interesant.dintre dispozitivele de control DALI, cele mai utilizate sunt PCA EXCEL universal şi PCA EXCEL universal 120/277V.ambele dispozitive permit controlul digital al iluminării, menţin un flux luminos constantindiferent de fluctuaţiile tensiunii, menţin stabilitatea la mersul în gol şi protecţia la scurtcircuite şi permit deconectarea de siguranţă a lămpii în cazul defectării acesteia până la înlociure.

Pentru asigurarea unui iluminat efficient se utilizează mijloace de bază, şi anume:utilizarea de scheme de iluminat (surse de lumină, ballast, sisteme de alimentare) şi utlizarea eficientă a energiei electrice şi mijloace secundare, cum ar fi: corpuri de iluminat performante, controlul fluxului luminos (înlocuirea lămpilor uzate, întreţinerea surselor), nivel de iluminat adaptat.

Aducerea instalaţiilor actuale de iluminat public la nivelul standardelor internaţionale va determina o creştere a consumului total de energie electrică.

Sistemele de contorizare aparţin ABB şi sunt caracterizate printr-o înaltă fiabilitate şi o durată mare de funcţionare. Sistemul este orientat pe citirea contoarelor din familia de contoare electronice trifazate Alpha. Ele realizează măsurarea cu precizie a energiei şi puterii, memorarea energiei şi puterii măsurate, detectarea şi memorarea evenimentelor, tranzitarea la distanţă a datelor memorate.

Bibliografie

72

Page 73: Iluminat Curs Var2008.2

[1] Bianchi C. ş.a. Sisteme de iluminat interior şi exterior, Matrix Rom, Bucureşti, 1998.[2] *** CIE Guide on interior lighting, nr.29/2, 1986.[3] Bianchi C. ş.a., Sisteme de iluminat interior şi exterior. Concepţie. Calcul. Soluţii, Editura Matrix, Bucureşti, 1998.[4] *** Zumtobel Staff Luxmatte – Light Management, 1997[5] *** Normativ de proiectare, execuţie “Iluminatul artificial pentru interiorul clădirilor” Universitatea Tehnică de Construcţii, Bucureşti, 2002.[6] Moroldo D., Iluminatul urban. Aspecte fundamentale, soluţii şi calculul sistemelor de iluminat, Editura Matrix, Bucureşti, 1999.[7] *** Recommendations for the lighting of roads for motor and pedestrian tarffic, Technical Report, CIE 115 - 1995.[8] *** Guide to the lighting of urban areas, Technical Report, CIE 136 – 2000.[9] Pop F. Ghidul centrului de ingineria iluminatului. Managementul energiei. Costurile iluminatului, Editura Mediamira, Cluj

Napoca, 2000.

73