Электрическое освещение вагонов.
Назначение электрического освещения.
Электрическое освещение служит для обеспечения сервисного обслуживания пассажиров. Освещение подразделяется на следующие виды:
Общее, действующее в темное время суток (потолочное освещение купе, туалетов и тамбуров);
Местное (включается пассажирами);
Дежурное (включается ноью во время сна пассажиров);
Служебное (например, освещение котельной);
Аварийное;
Сигнальное (для обеспечения безопасности движения – концевые фонари);
Освещение должно обеспечивать требуемый уровень горизонтальной освещенности в помещениях вагона. Минимальная норма освещенности для чтения в вагоне составляет 150 лк (люкс). Освещенность е определяется:
Е = ф/s
Где:
Ф – световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности:
S – площадь освежаемой поверхности.
Требования к осветительным устройствам:
Не должны ослеплять глаз человека;
Должны обладать экономичностью;
Должны обладать долговечностью;
Нормальная работа при колебаниях напряжения + -51.
Источники света
В вагонах используются лампы накаливания и люминесцентные лампы.
Вакуумные лапы (мощностью о 60 вт);
Газонаполненные (смесь аргона с азотом, криптоном или ксеноном) лампы мощностью более 60 вт;
По форме колбы лампы изготовляют:
Шаровые;
Пальце образные;
Цилиндрические (софитные).
Люминесцентные лампы.
Люминесцентные лампы (лл) изготавливаются на мощность 20 вт, 40 вт. Лампа состоит из стеклянной колбы, наполненных нейтральным газом (аргон, неон или др.). Торцы лампы имеют штыревые цоколи к которым крепятся электроды. Электроды покрыты тонким слоем окиси бария для усиления термоэлектронной эмиссии. Стеклянная колба покрыта слоем люминофора, который светится по действием ультрафиолетового излучения. Такое излучение создается при прохождении тока в результате дугового разряд, возникающего между электродами. Чтобы обеспечить устойчивое зажигание во внутрь колбы вводят каплю ртути. При нагревании электрода током ртуть в лампе испаряется и в ней возникает дуговой разряд. Образуется ультрафиолетовое излучение, которое заставляет светиться люминофор. Люминесценция объясняется явлениями происходящими в атомах люминофора. Под действием ультрафиолета атомы возбуждаются и затем переходят обратно в стабильное энергетическое состояния. При таком переходе излучаются кванты света (люминофор светится).
Схемы включения люминесцентных ламп:
Стартерные;
Без стартера.
Стартерная схема включения.
Основная задача любой схемы включения люминесцентной лампы – это:
Обеспечить разогрев нитей накала вольфрамовых электродов;
Увеличение напряжения между электродами в момент пуска для загорания лампы.
Схема состоит из стартера (миниатюрная лампа тлеющего разряда), дросселя и самой неоновой лампы. Стартер состоит из стеклянной колбы 8, электрода 6 и подвижного электрода 7, выполненного из биметалла. При нагреве электрода 7 он загибается и замыкается с электродом 6.
при подаче напряжения питания 220 v это все напряжение прикладывается к электродам стартера и в нем возникает тлеющий разряд (ток в газе). Электроды стартера нагреваются, электрод 7 изгибается и соединяется с электродом 6. Замыкается электрическая цепь и ток течет через дроссель 2, электроды (3,5) люминесцентной лампы, электроды (6,7) стартера. В этот момент пуска накаливаются электроды 3 и 5 люминесцентной лампы. Теперь основное падение напряжения получается на электродах и дросселе. В стартере исчезает ток (тлеющий разряд) и электроды стартера охлаждаются. Электрод 7 выпрямляется и разрывает контакт . В это мгновение ток во всей цепи стремительно уменьшается , что вызывает индуктирование эдс самоиндукции в дросселе 2. Эдс самоиндукции может достигать 300 – 800 v. Эдс складывается с напряжением питания. Общее напряжение между электродами может достигать 700 – 1000 v. При таких условиях (накаленные электроды и высокое напряжение между электродами ) происходит зажигание люминесцентной лампы. В лампе возникает дуговой разряд и течет ток . Ультрафиолетовое излучение этого разряда вызывает свечение люминофора на стенках стеклянной колбы.
Рисунок 54. Схема стартерной схемы включения люминесцентной лампы.
Стартер после зажигания лампы больше не включается, т.к. он зашунтирован цепью между электродами 3 и 5. После зажигания эдс самоиндукции дросселя исчезает и напряжение в схеме снижается до 220 v. Сопротивление горящей лампы будет примерно равно сопротивлению дросселя, а поэтому напряжение между электродами 3 и 5 будет равно примерно половине напряжения питания. Это напряжение зависит от мощности лампы (40 вт или 20 вт). На подвижном составе применяют лампы лб – 40 и лб 40. Дроссель после зажигания лампы своим индуктивным сопротивлением ограничивает ток лампы. Дроссели имеют разное индуктивное сопротивление для ламп разной мощности. На дросселе прямо указана мощность лампы , с которой он должен работать. Параллельно стартеру включен конденсатор, который устраняет искрение между размыкающимися электродами, что предохраняет контакты – электроды от рас плавления и уменьшает радиопомехи. Выпускают светильники с одной лампой или с двумя лампами. Одна лампа создает пульсацию, мерцание светового потока, а двухламповый светильник лишен этого недостатка. Стартерные схемы имеют недостаточно высокую надежность (часто выходят из строя стартеры) и процесс зажигания сопровождается неприятным миганием.
Рисунок 55.
Причина, вызывающая мигание ламп, состоит в том, что при длительной работе истощаются электроды лампы, а значит уменьшается электронная эмиссия. Для поддержания горения лампы теперь требуется большая величина напряжения Uл. Напряжение на лампе начинает превышать напряжение зажигания стартера. При включении лампы напряжение за счет ЭДС дросселя лампв включается, но после включения напряжение на лампе оказывается меньше напряжения на стартере и он повторно запускается. Такие процессы повторяются многократно и лампа периодически включается и гаснет.