Что такое коэффициент пульсации: Техническая информация | Ардатовский светотехнический завод

Техническая информация | Ардатовский светотехнический завод

Коэффициент пульсации освещенности Кп: критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током.

где Емакс и Емин – соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период её колебания; Еср – среднее значение освещенности за этот же период.

Коэффициент пульсации освещенности на рабочих поверхностях является качественным показателем освещенности, нормируется согласно СП 52.13330.2011, зависят от характера зрительной работы, и колеблется в пределах 10-20%. Также требования к Кп предъявляют и действующие СанПиНы. Наиболее жесткие требования для рабочих мест с ПЭВМ — не более 5% (по СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03).

Питание промышленных светильников с газоразрядными лампами высокого давления от разных фаз (снижение Кп с 65% до 5% для ламп ДРЛ)
Коэффициент пульсации освещенности зависит от многих параметров: от коэффициента пульсации светового потока источника света, светораспределения светильника, их размещения в пространстве освещаемого помещения, а также от схемы включения их в сеть трехфазного электрического тока (см. рисунок). Коэффициент пульсации освещенности в любой точке освещаемого помещения не может быть больше коэффициента пульсации светового потока источника света, используемого в данной осветительной установке.

Светильники с люминесцентными лампами производства ОАО «АСТЗ», укомплектованные ЭПРА классов EEI = A2 и A1, работающие на частоте 20-40кГц, обеспечивают значения коэффициента пульсации менее 5%, что соответствует требования действующих нормативных документов.

Газоразрядными источники света имеют различные коэффициенты пульсации светового потока (например, для ЛЛ 20-50%, для ламп ДРЛ 50-60%), но при выполнении мер по снижению коэффициента пульсации освещенности (включение в разные фазы соседних СП, применением компенсированных пускорегулирующих аппаратов, когда питание одной половины ламп в светильниках осуществляется отстающим током, а другой половины — опережающим) можно добиться нормируемых показателей 10-20% (см. рисунок).

Светодиодные светильники ОАО «АСТЗ» предназначенные для общего освещения основных и вспомогательных помещений, укомплектованные вторичным источником питания (драйвером) гарантированно обеспечивают значение коэффициента пульсации менее 1%. К данной группе светильников относятся светильники серии ДВО11, ДВО/ДПО12, ДВО/ДПО15, ДПП05, ДСП/ДКУ/ДО12, ДСП18, ДСО45, ДПП43, ДСП45, ДСП65, ДСП70.

Светильники серии ДБО54, ДБО76, ДБО84 предназначены для общего освещения вспомогательных помещений, для которых коэффициент пульсации не нормируется.

Коэффициент пульсации в осветительных установках

Коэффициент пульсации освещенности в осветительных установках. Метод расчета.

Пульсации светового потока возникают при питании источников света переменным или импульсным током. Человек зрительно различает пульсации светового потока с частотой, меньшей критической частоты слияния мельканий, лежащей в диапазоне от 35 до 60 Гц в зависимости от области сетчатки глаза, воспринимающей излучение: для фовеальной области КЧСМ составляет 40…55 Гц, для парафовеальной она возрастает до 55…60 Гц, на крайней периферии снижается до 35…40 Гц. Таким образом, пульсации светового потока сильнее заметны периферическим зрением.

Сергей Котов, [email protected]
Выпускник кафедры «Светотехника и источники света» Московского энергетического института. Инженер-проектировщик ООО «СТК «ГЕЛИОСИТИ». Опыт работы по специальности с 2007 года. Принимал участие в реализации проектов освещения объектов ОАО «Северсталь» и ОАО «АК «Транснефть», цехов Калужского турбинного завода, Кирсинского кабельного завода и др.

Данная статья представляет собой лишь теоретическую часть, в которойописывается метод расчета коэффициента пульсации освещенности. Вторая часть статьи — практическая и представляет собой онлайн калькулятор коэффициента пульсации освещенности для осветительной установки на светильниках с различными источниками света.

Видимые глазом пульсации вызывают явное раздражение, но также отрицательное влияние на зрительную работоспособность и нервную систему оказывают неразличимые органом зрения пульсации светового потока, имеющие частоту до 300 Гц. К наиболее опасным последствиям высоких пульсаций светового потока относится возникновение стробоскопического эффекта – иллюзии неподвижности или замедленного движения вращающихся объектов, что может привести к производственным травмам. Повышенная зрительная утомляемость и опасность травматизма диктуют необходимость нормировать коэффициент пульсации светового потока, который в итоге и влияет на коэффициент пульсации освещенности на объекте Кп​.

Коэффициент пульсации освещенности: термины и определения

Коэффициент пульсации освещенности — один из качественных показателей внутренних осветительных установок, регламентируемый СП52.13330.2011, а также рядом отраслевых стандартов, санитарных правил и норм. По определению коэффициент пульсации освещенности – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током. В зависимости от разряда зрительной работы, коэффициент пульсаций освещенности ограничивается значениями, не превышающими 10%, 15% или 20% [1].

Нижнее значение коэффициента пульсации было выбрано исходя из возможности его реализации во второй половине XX века. Верхнее значение связано с вероятностью возникновения стробоскопического эффекта при Кп > 20%. В помещениях с дисплеями коэффициент пульсаций освещенности не должен превышать 5% [2]. Коэффициент пульсации освещенности не ограничивается для помещений с периодическим пребыванием людей, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта.

Коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц

При питании источников света переменным током промышленной частоты (50 Гц) частота пульсаций светового потока определяется её удвоенным значением и составляет 100 Гц. Наличие таких пульсаций невозможно определить «на глаз», для их выявления применяются измерительные приборы – пульсметры, часто совмещаемые с люксметрами. В настоящее время данные приборы получают широкое распространение, в 2012 году был введён стандарт, содержащий перечень рекомендуемых средств измерения и описывающий, как измерять коэффициент пульсации освещенности К

п [3].

Коэффициент пульсации различных источников света

Высокий коэффициент пульсации освещенности (свыше 30%) характерен для осветительных установок, в которых применяются светильники с разрядными лампами и электромагнитными ПРА, подключенные к однофазной линии питания [4]. Вопреки сложившемуся мнению, пульсации светового потока свойственны в том числе и лампам накаливания с Кп до 15% при подключении к одной фазе). Коэффициент пульсации освещенности на объектах со светодиодными источниками света зависят от схемотехнического решения их блоков питания (драйверов): если с целью удешевления конечного продукта на выходе схемы вместо постоянного тока выдаётся выпрямленный ток промышленной частоты, коэффициент пульсации может достигать порядка 30%. В связи с этим рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта.  Также коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц.

Рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта

Один из способов снижения коэффициента пульсации в осветительных установках переменного тока – применение электронных ПРА с частотой питания от 400 Гц. При частоте питания свыше 5 кГц Кп составляет менее 1%. Данный способ эффективен для люминесцентных и компактных люминесцентных ламп, т.к. их применение с электронными ПРА стало практически повсеместным ввиду очевидных преимуществ и относительно невысокой стоимости решения. Частота питания современных ЭПРА для люминесцентных ламп – от 25 кГц. Ранее для снижения К

п в осветительных установках с многоламповыми люминесцентными светильниками применялись электромагнитные ПРА, работающие по схеме с расщеплённой фазой, обеспечивающей питание одной части ламп в светильнике отстающим током, другой – опережающим.

Разрядные лампы высокого давления  (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применяются, как правило, в одноламповых светильниках, поэтому подключение по схеме с расщеплённой фазой для них является неактуальным. Применение РЛВД с электронными ПРА не приводит к существенному снижению Кп ввиду относительно низкой частоты выходного тока (порядка 135 Гц), ограниченной физическими особенностями работы горелок ламп.

Наиболее распространённый способ снижения Кп для РЛВД в осветительных установках с трёхфазными групповыми линиями – так называемая расфазировка – поочерёдное присоединение светильников к разным фазам сети. Максимальное снижение Кп достигается при установке в одной точке двух или трёх светильников, питаемых от разных фаз.

В таблице 1 приводятся значения Кп для основных типов источников света, установленных в одной точке при питании от одной, двух или трёх фаз.

Таблица 1. Значения коэффициента пульсаций для источников света, установленных в одной точке и подключенных к 1, 2 или 3 фазам

Тип источника света Коэффициент пульсации, %
1 фаза 2 фазы 3 фазы
Лампа накаливания 10…15 6…8 1
Люминесцентные лампы с ЭмПРА:
ЛБ (цветность 640)
ЛД (цветность 765)

34
55

14,4
23,3

3
5
Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) 58 28 2
Металлогалогенные лампы (ДРИ) 37 18 2
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) 77 37,7 9

 

Данное планирование расфазировки является идеальным, но значительно чаще встречается применение одного светильника в точке с поочерёдным соединением соседних светильников в ряду к разным фазам сети, реже – поочерёдное соединение соседних рядов светильников к разным фазам.

Оценить эффективность применения расфазировки в цепях переменного тока промышленной частоты с целью снижения  коэффициента пульсации в осветительных установках общего освещения со светильниками с разрядными лампами и электромагнитными ПРА можно с помощью предлагаемого метода расчёта, основанного на требованиях, предъявляемых при измерении Кп и инженерном методе расчёта Кп по таблицам [4]. Данный метод может применяться для расчёта Кп в осветительных установках с металлогалогенными лампами (например, серии HPI Plus), дуговыми ртутными лампами (ДРЛ) и люминесцентными лампами типа ЛБ или ЛД и их зарубежных аналогов – ламп цветности 640 и 765 соответственно.

Коэффициент пульсации освещенности: алгоритм вычисления

1. Моделирование осветительной установки в расчётной программе.Необходимые исходные данные: габариты помещения, коэффициенты отражения его поверхностей, наличие затеняющих объектов, схема и высота установки светильников, высота плоскости нормируемой освещённости).

Наиболее распространённой расчётной программой является DIALux, поэтому методика расчёта будет рассматриваться на его примере.

2. Распределение светильников по фазам согласно электрическому проекту или схеме. Ввиду того, что в программе DIALux расчёты проводятся по сценам освещения, для удобства получения результатов следует добавить светильники каждой фазы к  соответствующим элементам управления (Фаза A, Фаза B, Фаза C), которые затем необходимо добавить к соответствующим сценам освещения (Фаза A, Фаза B, Фаза C). Либо можно создать отдельные расчётные файлы со светильниками от каждой фазы.

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки. Минимальное количество квадратов расчётной сетки определяется исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над нормируемой рабочей поверхностью. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 в квадратном помещении определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения \( i \):

Формула расчета индекса помещения для последующего расчета коэффициента пульсации освещенности:

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}\qquad(1) \]

Где:
a и b – размеры сторон помещения, м;
h0 – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Таблица 2. Минимальное количество квадратов расчётной сетки для квадратного помещения

Индекс помещения i Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1
Менее 1 4
От 1 до 2 включительно 9
От 2 до 3 включительно 16
Свыше 3 25

Как правило, помещения имеют неквадратную форму. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения рассчитывается по формуле:

Формула расчета минимального количества квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения:

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}\qquad(2) \]

Где:
Sп – площадь помещения, м;
Sк – площадь квадрата со стороной, равной наименьшей стороне помещения, м.

4. Создание сетки расчётных точек освещённости.
Расстановка контрольных точек расчёта освещённости производится в центре каждого квадрата расчётной сетки. При размещении контрольных точек расчёта освещённости на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения следует увеличить. При расположении в помещении крупногабаритного оборудования контрольные точки не должны располагаться на оборудовании. Если контрольные точки попадают на оборудование, сетку контрольных точек следует сделать более частой и исключить точки, попадающие на оборудование.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы с помощью расчётной программы.

6. В каждой точке максимальное из значений освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется значение Кпоуi в соответствии с типом источника света по таблице 3, 4 или 5. Если расчёт производится для двухфазной системы, доля освещённости от третьей фазы принимается равным 0%.

EA, EB, EC — освещённости в контрольных точках от светильников, подключенных к соответствующим фазам (A, B, C).

 

Таблица 3. Значения Кпоуi для ламп ДРИ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40. 0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 23.0 22.0 21.0 20.0
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 23.0 19.0 18.0 17.0 16.4
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27. 5 23.5 22.0 18.0 14.9 14.1 13.4
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 21.0 17.0 14.1 11.2 10.6
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 20.0 16.4 13.4 10.6 8.0

 

Таблица 4. Значения Кпоуi для ламп ДРЛ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49. 0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18. 0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

Таблица 5. Значения Кпоуi для люминесцентных ламп

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100. 0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18.0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение Кпi по формуле:

Коэффициент пульсации источника света К
пi, формула расчета:

\[ K_{пi}=K_{пoyi}\cdot K_{пis}\qquad(3) \]

Где:
Kпis – значение коэффициента пульсации освещенности применяемого источника света при подключении к одной фазе, определяемое по таблице 1.{N}_1K_{пi}\qquad(4) \]

Где:
N – количество расчётных точек.

Коэффициент пульсаций освещенности для конкретного помещения. Пример расчета

Рассмотрим применение данного метода на конкретном примере: производственный цех размерами 60 х 18 х 10 м, высота установки светильников 9 м, светильники устанавливаются на поперечных балках с шагом 6 м, нормируемая средняя горизонтальная освещённость на уровне 0,8 м: 200 лк, разряд зрительных работ: IV (средней точности, коэффициент пульсаций < 20%).

1. Моделирование осветительной установки в DIALux

Коэффициенты отражения поверхностей в промышленном помещении выбираются в соответствии с одним из наименее благоприятных возможных условий: потолок – стекло (6%), стены – бетон (27%), пол – цемент (27%). Коэффициент запаса (в DIALux – коэф. уменьшения) принимается равным 0,71.

Выбранный тип светильников: подвесной BOX LAMA Q 250W с широкосимметричным отражателем 48D и защитным стеклом с металлогалогенной лампой HPI Plus 250/743 BU. Для обеспечения нормируемой освещённости на рабочей поверхности потребуется 27 светильников, установленных в 3 ряда с шагом 6 м (по 9 светильников в ряду). Результаты светотехнических расчётов приведены на рис. 1 ниже.

 

2. Распределение светильников по фазам

В рассматриваемом примере будет использовано распределение светильников по фазам в соответствии со схемой:

A – B – C – A – B – C – A – B – C
B – C – A – B – C – A – B – C – A
C – A – B – C – A – B – C – A – B

Выделение светильников каждой фазы для присоединения к соответствующим элементам управления в DIALux удобнее производить сверху вниз, слева направо (см. рис. 2).

 

Светильники каждой фазы необходимо присоединить к соответствующим элементам управления. Для удобства элементы управления следует переименовать в соответствии с фазами A, B, C.
Затем каждый элемент управления присоединяется к соответствующей сцене освещения (см. рис. 3). Для удобства сцены освещения целесообразно переименовать в соответствии с фазами A, B, C.

 

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки (см. рис. 4).

 

 

Определение индекса помещения в соответствии с формулой (1):

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}=\frac{60\cdot 18}{8,2\cdot (60+18)}=1,69 \]

Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 для квадратного помещения определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения i: 9. Ввиду того, что помещение имеет прямоугольную форму, минимальное количество квадратов расчётной сетки N рассчитывается по формуле (2):

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}=9\frac{60\cdot 18}{18\cdot 18}=30 \]

4. Создание сетки расчётных точек освещённости. Площадь помещения составляет 1080 м2, минимальное количество квадратов расчётной сетки – 30 шт. При данных параметрах максимальная площадь квадрата расчётной сетки составляет 36 м2, т.е. 6х6 м. Контрольные точки расчёта освещённости следует располагать в центре квадратов расчётной сетки.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы. Для наглядного представления результатов расчёта в DIALux следует отметить пункт «Расчётные точки (обзор результатов)» для сцен освещения каждой фазы. Значения освещённости от каждой фазы в 30 контрольных точках заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

6. В каждой из 30 точек максимальное значение освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

Например, в точке 1 освещённость от фазы А составляет 46 лк, от фазы B – 49 лк, от фазы C – 18 лк. Максимальной является освещённость, создаваемая светильниками фазы B – 49 лк, данное значение принимается равным 100%. Освещённость от фазы A составляет 94% от максимальной освещённости, от фазы C – 37%. Процентные соотношения заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется коэффициент пульсации осветительной установки Кп_оуi по таблице 3, т.к. применяемый источник света — металлогалогенная лампа.
Например, в точке 1 Кпоу1 определяется по таблице 3 на пересечении значений 94% и 37% и равен 28,3% (точное значение получено с помощью интерполяции табличных данных). Полученные значения Кпоуi заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение коэффициента пульсаций источника света Кпi по формуле 3. Для металлогалогенных Кпис = 37% (по таблице 1).
Например, для точки 1.

Коэффициент пульсации освещенности:

\[ K_{п1}=K_{пoy1}\cdot K_{пис}=28,3\%\cdot 37\%=10,5\% \]

Полученные значения Кпi заносятся  в таблицу (см. таблицу 7).

9. Полученные результаты сводятся  в таблицу 7:

 

Таблица 7: Результаты расчётов коэффициента пульсаций Кп

№ расчётной точки Освещённость от светильников фазы A Освещённость от светильников фазы B Освещённость от светильников фазы C Кпоуi Кпi
1 46 лк (94%) 49 лк (100%) 18 лк (37%) 28.3 10.5
2 42 лк (84%) 50 лк (100%) 49 лк (98%) 12.4 4.6
3 25 лк (48%) 35 лк (67%) 52 лк (100%) 26 9.6
4 56 лк (77%) 73 лк (100%) 52 лк (71%) 18 6.7
5 76 лк (97%) 78 лк (100%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
6 55 лк (74%) 53 лк (72%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
7 69 лк (92%) 65 лк (87%) 75 лк (100%) 12 4.5
8 86 лк (93%) 92 лк (100%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
9 75 лк (100%) 64 лк (85%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
10 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
11 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
12 71 лк (92%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.3 4.6
13 66 лк (86%) 77 лк (100%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
14 93 лк (100%) 88 лк (95%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
15 66 лк (86%) 70 лк (91%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
16 70 лк (91%) 66 лк (86%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
17 88 лк (95%) 93 лк (100%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
18 77 лк (100%) 66 лк (86%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
19 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
20 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
21 70 лк (91%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
22 64 лк (85%) 75 лк (100%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
23 92 лк (100%) 86 лк (93%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
24 65 лк (87%) 69 лк (92%) 75 лк (100%) 12 4.5
25 53 лк (72%) 55 лк (74%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
26 78 лк (100%) 76 лк (97%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
27 73 лк (100%) 57 лк (78%) 52 лк (71%) 17.9 6.6
28 35 лк (67%) 25 лк (48%) 52 лк (100%) 26 9.{N}_1K_{pi}=\frac{1}{30}(10,5+4,6+9,6+6,7+3,3+6,8+\\ 4,5+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,5+\\6,8+3,3+6,6+9,6+4,5+10,5)=\\=5,3\% \end{eqnarray*} \]

 

 

Таким образом, коэффициент пульсации освещенности в данном промышленном помещении равен 5,3%, что значительно ниже нормируемого значения 20%.

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов

Предложенная в примере схема расфазировки является одной из наиболее оптимальных. Рассмотрим также ряд схем подключения светильников в трёхфазной сети:

Подключение поперечных рядов к отдельным фазам: Кп = 10,9%.

A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C

Подключение продольных рядов к отдельным фазам: Кп = 13,6%.

A – A – A – A – A – A – A – A – A
B – B – B – B – B – B – B – B – B
C – C – C – C – C – C – C – C – C

Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещённости в дежурном режиме работы осветительной установки (светильники фазы А): Кп = 13,3%.

A – B – A – C – A – B – A – C – A
B – A – C – A – B – A – C – A – B
A – B – A – C – A– B – A – C – A

Подключение светильников к двум фазам в каждом продольном ряду трёхфазной сети: Кп = 8,2%.

A – B – A – B – A – B – A – B – A
B – C – B – C – B – C – B – C – B
C – A – C – A – C – A – C – A – C

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов (щитов управления, пускателей, автоматов, кабелей, лотков, монтажных коробок и др.).

В связи с этим целесообразно рассматривать несколько вариантов схем расфазировки и выбирать наиболее простой из удовлетворяющих нормируемым требованиям.

Программа расчета коэффициента пульсации освещенности

Автором статьи совместно с Андреем Леготиным ([email protected]) была разработана программа, производящая автоматизированный расчёт пп. 3, 6 – 10. Исходными данными являются габариты помещения, высота подвеса светильников относительно расчётной плоскости, тип источников света и значения освещённости в контрольных точках, полученные в расчётной программе.

Программа производит расчёт индекса помещения, автоматически предлагает минимальное количество расчётных точек (возможен ручной ввод), рассчитывает коэффициент пульсации освещенности для металлогалогенных, ртутных и люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА в каждой контрольной точке, а также коэффициент пульсации освещенности всей осветительной установки. Программа доступна в режиме онлайн на нашем сайте www.heliocity.ru/pulsacii-osveshchennosti/

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
3. ГОСТ Р 54945-2012 Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Знак. – 972 с: ил.

Коэффициент пульсации светильников

Коэффициент пульсации (КП) вошел в характеристики светотехнической продукции по причине их работы от сети переменного тока с частотой 50 Гц. Пока основным источником света выступали лампы накаливания, имеющие большую тепловую инерцию, проблема мерцания света отсутствовала. Она вышла на первый план с появлением люминесцентных светильников, в которых это мерцание отчетливо фиксировалась глазом. Коэффициент пульсации светодиодных источников света применяется для того, что бы отсечь продукцию недобросовестных производителей.


Определение КП и его влияние на организм человека

Без привлечения математических формул коэффициент пульсации формулируется как эффект мерцания источника света с частотой питающего напряжения. Для удобства использования его выражают в процентах. При подключении светильника к источнику постоянного напряжения этот коэффициент равен 0 %. Значение КП в светильниках низкого качества может выражаться сотнями процентов.

Научные исследования доказали, что мерцание источника света с частотой более 300 Гц не влияет на человека и не оказывает на него вредное воздействие. Частоты до 100 Гц фиксируются глазом, а пульсации в промежутке от 100 до 300 Гц, хоть и не ощущаются визуально, но воздействуют на зрительный нерв и мозг человека. 

Воздействие мерцания источника света на организм человека фиксируется как дискомфорт, переутомление, ухудшение эмоционального самочувствия, снижение работоспособности, а длительное пребывание в зоне пульсирующего света способствует обострению заболеваний нервной системы.

Нормативы коэффициента пульсации

Действующие нормативные акты (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03) определяют допустимые нормы КП для источников света:

  • значение коэффициента 10 % является максимальным для помещений, в которых производятся работы высокой точности;

  • в детских учебных или дошкольных учреждениях КП также не должен превышать 10 %;

  • допустимая норма 5% действует для помещений оборудованных компьютерной техникой.

Еще раз отметим, что действующие стандарты ограничивают коэффициент пульсации только для частот ниже 300 Гц. Выше этого значения КП не нормируется.

Светодиодные светильники и коэффициент пульсации

Физика работы светодиода определяет его работу от источника постоянного тока, а отсутствие инерционности отражает все колебания этого тока. 

Напряжение питания светодиодов получают путем преобразования сети переменного тока, и его недостаточная фильтрация является источником мерцания. 

Блоки питания низкого качества с высоким КП характерны для китайских светильников нижнего ценового сегмента.

Светильники известных производителей, с высококачественными драйверами в цепи питания светильника, имеют коэффициент пульсации не превышающий 5 %, что обеспечивает возможность их применения без каких либо ограничений по всем действующим стандартам и нормативным документам.

Коэффициент пульсации, формула и примеры

Определение и формула коэффициента пульсации

О коэффициенте пульсации чаще всего говорят, когда рассматривают переменный электрический ток. Тогда рассматривают коэффициент пульсации напряжения или силы тока. Существует внутренне деление коэффициентов пульсации напряжения (тока) на: коэффициент пульсации напряжения (тока), коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению, по действующему значению.

В общем случае форма напряжения на выходе выпрямляющего устройства имеет постоянную (называемую полезной) и переменную (пульсирующую) составляющие.

Если представить выпрямленное напряжение в виде ряда Фурье, как сумму постоянной составляющей () и некоторого числа () гармоник, имеющих амплитуды , то коэффициент пульсации напряжения () можно определить формулой:

   

где n — номер гармоники.

При этом компоненту считают полезным результатом деятельности выпрямителя, в отличие от пульсаций . Если форма пульсаций сложная, то максимальным значением может обладать не первая гармоника, но обычно под k понимают ее. Она применяется в расчетах и записывается в технических документах оборудования.

Разновидности коэффициентов пульсации напряжения (тока)

Коэффициентом пульсации напряжения (тока) по среднему значению называют величину, равную отношению средней величины переменной компоненты пульсирующего напряжения (тока) к постоянной составляющей.

Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — это параметр, который находят как отношение действующего значения переменой компоненты пульсирующего напряжения (тока) к его неизменной компоненте.

Часто потребителям не важно, какая из гармоник на выходе выпрямляющего устройства обладает наибольшим размахом. Интерес составляет общий размах пульсаций, который характеризует абсолютный коэффициент пульсаций (), который определяют выражением:

   

или

   

Или применяют формулу:

   

или

   

Коэффициент пульсации напряжения измеряют при помощи осциллографа или двух вольтметров.

Коэффициент пульсации — это одна из самых значимых характеристик выпрямителя — устройства, которое предназначено для превращения переменного напряжения источника электрической энергии в постоянное.

Единицы измерения

Коэффициент пульсации рассматривают как безразмерную величину или он может указываться в процентах.

Примеры решения задач

Что такое пульсация ламп. Как измерить коэффициент пульсации ламп. | Eco

10 Сентября 2019 г.

Более 90% окружающей его информации человек получает через органы зрения. Для наиболее качественного восприятия визуальной информации необходимо хорошее освещение. Органы зрения человека лучше всего приспособлены к естественному солнечному свету. Однако в помещениях и в темное время суток никак не обойтись без искусственных источников света. По сравнению с естественным, искусственное освещение имеет ряд недостатков. Один из них – это повышенная пульсация ламп, вызванная периодическими колебаниями уровня светового потока, излучаемого лампой.

Действие пульсаций света на здоровье человека.

Пульсации искусcтвенного света, излучаемого лампами оказывают существенное негативное влияние на здоровье человека - в первую очередь на органы зрения и центральную нервную систему. Мерцающий свет перегружает зрительную и нарвную систему человека, нарушает естественные биоритмы. Типичные симптомы воздействия пульсирующего светового потока - повышенная утомляемость, сухость и боль в глазах, головные боли, раздражительность. При длительном воздействии пульсации света могут приводить к хроническим заболеваниям.

В то же время, к сожалению, при обустройстве искусственного освещения уровню пульсации, как правило, не уделяют должного внимания.

Для нормирования таких пульсаций вводится коэффициент пульсации ламп, показывающий какую долю в общем уровне светового потока лампы занимают пульсации. В общем виде, коэффициент пульсации рассчитывается по формуле:

где Lmax - максимальное значение светового потока, Lmin - минимально значение светового потока, L0 - среднее значение светового потока от лампы

Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов.

На практике, определить коэффициент пульсации ламп без специальных приборов, пульмсметров, невозможно. Для измерения пульсаций рекомендуем:

  • либо купить люксметр "Эколайт-01" или "Эколайт-02", занесенные в госреестр средств измерений, с поверкой или без нее,
  • либо приобрести измеритель освещенности "Radex Lupin" - качественный бытовой люксметр цена которого существенно ниже, чем у профессиональных приборов,
  • НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ (!!!) не пытаться измерить пульсации ламп и экранов при помощи карандашей, фотоаппаратов, смартфонов и других подручных предметов (как показывает практика - почти в 90% случаев даже "поймать" пульсацию, не говоря уже, чтобы ее измерить, не получится)

Результаты измерения пульсаций

Существует множество распространенных мнений, типа "лампы накаливания почти не пульсируют", "люминесцентные лампы с ЭПРА гарантированно имеют низкий уровень пульсации", "у светодиодных ламп не бывает пульсации" и т.п. На самом деле все не так однозначно. Мы провели множество измерений различных типов ламп и светильников и можем однозначно утверждать - к сожалению, практически нет АБСОЛЮТНО никакой связи между типом и стоимостью лампы или светильника и уровнем коэффициента пульсации излучаемогго света. Нам попадались как очень дорогие ультрасовременные светодиодные светильники с множеством режимов работы и, при этом, с коэффициентом пульсации под 100%, так и дешевые люминесцентные лампы с полным отсутствием пульсаций.

Тем не менее, можно утверждать, что, в первую очередь, уровень пульсаций освещенности зависит от типа применяемых ламп. По уровню возможных проблем с пульсацией светового потока мы разместили разные типы ламп в следующем порядке (по возрастающей):

  1. Лампы накаливания. (пульсации до 25%)
  2. Люминесцентные лампы. (возможны пульсации до 50%)
  3. Светодиодные лампы. (возможны пульсации до 100%)

Ниже приведем пример измерения коэффициента пульсации лампы светодиодной потолочной типа "Армстронг". Для измерений была использована бесплатная программа пульсметра-люксметра для Android и Windows :

Для измерений мы использовали разработанный нами модуль люксметра-пульсметра-яркомера фотоголовку ФГ-01 (из состава приборов Эколайт-01, Эколайт-02), а также нашу БЕСПЛАТНО (!!!) распространяемую программу анализатора световых пульсаций "Эколайт-АП".

С результатами наших измерений пульсации различного типа ламп можно ознакомиться ниже в этом разделе. Мы постоянно пополняем нашу библиотеку измерений. С благодарностью примем на размещение Ваши материалы по измерению ламп и светильников различного типа.

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Категория:

Лампы (тесты)

Дата:

10 Сентября 2019 г.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп

В связи с популяризацией светодиодных источников света у потенциальных покупателей возникают вопросы, связанные с качественными показателями изделия. К сожалению, в розничной торговле многие продавцы не могут дать полноценных ответов, руководствуясь исключительно данными с упаковки. Производителю, в свою очередь, выгодно указывать на упаковке к изделию только «маркетинговые» характеристики.

Значение такого технического параметра, как коэффициент пульсации, не принято приводить в описании. Многие китайские производители даже не нормируют его. Однако негативное влияние пульсирующего освещения доказано научно и нормативно закреплено российскими стандартами. Стоит ли делать акцент на этом физическом явлении при выборе светодиодных ламп? Какую опасность несёт повышенное мерцание для человека?

Определение и единица измерения

Коэффициент пульсации (Кп) является одной из характеристик, которая определяет качество искусственного освещения. Для расчета Кп производят замер уровня освещённости с фиксацией минимального, среднего и максимального значения. Затем данные подставляют в представленную ниже формулу.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп – безразмерная величина. Для удобства понимания полученный результат отображают в процентном эквиваленте. По данной формуле проводят расчёты, полученные на основании измерений гармонических колебаний. Драйверы светодиодных ламп являются источником негативных сигналов гармонической формы, что упрощает проведение замеров экспериментальным методом.

При наличии в источнике излучения импульсных помех применяют более сложные расчёты. Однако к электрическим схемам блоков питания LED-ламп это не имеет отношения.

Как проверить пульсацию?

Сразу следует отметить, что, во-первых, мерцание лампы возможно только при включении её к питающей сети переменного тока. При питании от аккумулятора или батареек работают светодиодные лампы без пульсаций (Кп=0%). Во-вторых, измерить пульсацию подручными средствами (видео или фотокамерой) невозможно. С их помощью можно лишь утолить своё любопытство и убедиться в наличии мерцания.

Согласно ГОСТ Р 54945–2012, пульсация светодиодных ламп должна измеряться специальными приборами с измерительными преобразователями излучения. В документе приводится ряд приборов, рекомендуемых для проведения измерений:

  • Многоканальный радиометр «Аргус»;
  • Пульсметр-люксметр «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ»/08;
  • Пульсметр-люксметр «ТКА-ПКМ»/08;
  • Люксметр-яркомер-пульсметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02».

Внешне эти измерительные приборы немного крупнее пульта дистанционного управления, оснащены фотодатчиками, дисплеем и кнопками управления. Как правило, прибор можно подключить к ПЭВМ, и с помощью прикладной программы организовать визуализацию и дополнительные вычисления.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

В России требования к качеству освещения регламентируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 устанавливает гигиенические требования к освещению в жилых и общественных зданиях. В жилых комнатах светодиодные лампы должны обеспечивать уровень освещённости не менее 150 Лк. Коэффициент пульсации при этом не нормируется. В общественных непроизводственных зданиях санитарные нормы устанавливают значение Кп в пределах 10-20%.

В своде правил СП 52.1333.2011 большое внимание уделяется нормам искусственного освещения всех типов сооружений, селитебных зон и производственных площадок. В нормативном документе отдельно оговорены требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени напряженности работы в нём приведены допустимые значения коэффициента пульсаций и освещенности.

Отрицательное воздействие

Видимые пульсации светового потока частотой до 80 Гц оказывают негативное влияние на мозг, раздражают нервную систему через органы зрения. В результате человек подсознательно вынужден бороться с дискомфортом, хочет быстрее покинуть зону воздействия мерцающего света. Освещение пульсирующим светом может привести и к реальным производственным травмам. Например, если скорость вращения циркулярной пилы совпадает по частоте светового потока светодиодной лампы, человеку может показаться, что станок не подвижен. Подобные ситуации являются серьезными причинами травматизма на производстве.

Мерцание в диапазоне 80–300 Гц не воспринимается напрямую человеческим глазом. Однако зрительные рецепторы детектируют данные колебания, которые провоцируют сбои в работе головного мозга. Действуя незаметно, они постепенно сдвигают гормональный фон, способствуют снижению работоспособности, ухудшают эмоциональное самочувствие. Как показали эксперименты – длительное нахождение в зоне пульсаций светового потока способствует возникновению и обострению хронических заболеваний нервной системы.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?

Во многие светодиодные лампы китайского происхождения устанавливают примитивный блок питания (БП), который назвать драйвером невозможно. Он состоит из RC-цепочки, диодного моста и фильтрующего конденсатора малой ёмкостью, не более 10 мкФ. Именно из-за отсутствия качественного сглаживающего фильтра постоянное напряжение на выходе пульсирует с частотой менее 300 Гц. Ниже представлена схема подобной лампы.

Улучшить качество выходного сигнала можно путём замены электролитического конденсатора на аналог большей ёмкости. В результате амплитуда переменной составляющей сигнала снизится в несколько раз. Однако это не всегда возможно, ввиду большого размера конденсатора необходимой емкости.

Основные требования к драйверу – обеспечение светодиодов лампы стабильным током и миниатюрные размеры, необходимые для размещения схемы внутри цоколя. Поэтому самым надёжным способом значительно снизить коэффициент пульсации, является замена некачественного блок питания на драйвер со встроенным ШИМ-регулятором.

Если по субъективным причинам не удаётся избавиться от вредного мерцания светодиодной лампы, то рекомендуется установить её в помещении с наименьшим количеством включений. Наметив очередную покупку светодиодной лампы, делайте выбор в пользу сертифицированной продукции известных брендов.

определение норм и способы снижения

Коэффициент пульсации освещенности – один из качественных показателей, используемый при проверке света в помещениях разного назначения. Этот критерий не на слуху, но он оказывает большое влияние на человека, при нарушении установленных норм повышается утомляемость и возрастает опасность травматизма на производствах. Поэтому его проверяют специальным оборудованием, чтобы убедиться, что свет соответствует установленным стандартам.

Что такое коэффициент пульсации освещенности

Под этим термином подразумевается относительная глубина колебаний освещенности ламп или светильников, возникающая во время работы оборудования при его питании переменным током. По сути, это показатель изменения яркости, который присущ тому или иному виду оборудования и влияет на комфорт выполняемой работы. При превышении регламентных показателей работоспособность снижается, причем, чем дольше пульсация влияет на зрение, тем выше утомляемость.

Допустимое значение зависит от типа выполняемой работы и зрительного напряжения, которое требуется в конкретной ситуации. Большинство норм были установлены, исходя их возможностей осветительного оборудования, используемого в середине прошлого века. В тот период нормы составляли 10, 15 или 20%, некоторые из них используются до сих пор, другие стали жестче и изменились в меньшую сторону.

Во всех помещениях, в которых используется компьютерная техника или установлены дисплеи, показатель пульсации освещенности не должен превышать 5%.

Рассматриваемый коэффициент возрастает, если для регулировки яркости света используются диммеры. Причем, изменения наблюдаются только у устройств, работа которых основана на принципе широтно-импульсной модуляции. Имеет значение и частота, если она ниже 300 Гц, то влияние особенно заметно.

Если освещение питается от переменного тока с промышленной частотой, составляющей 50 Гц, частота пульсации вычисляется в удвоенном значении, поэтому равна 100 Гц. Зрительно определить пульсацию в этом случае невозможно. Поэтому для контрольных замеров применяют специальные приспособления - пульсметры. Чаще всего это не отдельное устройство, а универсальное оборудование, совмещенное с люксметром. В 2012 году был введен ряд стандартов, касающихся средств измерения и их поверки, поэтому все приспособления должны соответствовать установленным нормам.

Для рабочего места с компьютером пульсация света строго регламентируется.

Нормы и требования к частоте пульсации

Тут все зависит от типа используемого оборудования и особенностей его подключения. Стоит отметить, что самые высокие показатели пульсации света, превышающие 30% присущи электромагнитным ПРА и газоразрядным лампам, работающим от однофазной линии. Поэтому их чаще всего используют для уличного освещения и мест, в которых не требуется постоянное зрительное напряжение.

Кстати! Вопреки сложившемуся мнению пульсация присуща и стандартным лампам накаливания. Когда они работают от однофазной питающей сети, показатель может составлять до 15%.

Отдельного внимания требует светодиодное оборудование. Принцип его работы отличается от стандартных вариантов, показатель зависит от схемотехнических особенностей используемого в системе блока питания. Во многих дешевых изделиях для снижения себестоимости на выходе вместо постоянного напряжения подается выпрямленный ток с промышленной частотой, что приводит к тому, что пульсация может достигать отметки в 30%.

При покупке светодиодного оборудования надо обязательно запрашивать у производителя или поставщика техническую документацию со всеми основными показателями, включая пульсацию света. Причем, необходимо изучать данные о каждом продукте отдельно, даже если они похожи по характеристикам. Нередко бывает, что рабочие показатели у двух почти одинаковых светильников сильно различаются.

Не стоит забывать и о том, что показатели пульсации существенно увеличиваются при использовании в системе диммеров с частотой до 300 Гц. Лучше использовать варианты с показателями, превышающими 400 Гц. Также стоит отметить, что если частота питания более 5 кГц, то показатели мерцания снижаются до 1%.

В качественных светодиодных лампах показатели пульсации минимальны.

Этот вариант особенно хорошо работает со стандартным и компактным люминесцентным оборудованием. Благодаря современным технологиям на них можно подавать питание с частотой свыше 25 кГц, что позволяет обеспечить минимальное мерцание света без дополнительных устройств.

Норма пульсации освещенности зависит от источника света и количества фаз, к которым подключается оборудование. Основные коэффициенты для самых распространенных ламп таковы:

  1. Лампы накаливания при подключении к однофазной линии должны обеспечивать коэффициент мерцания в пределах от 10 до 15%, двухфазной – от 6 до 8%, трехфазной – 1%.
  2. Люминесцентные лампы ЛБ, работающие от одной фазы - 34%, двух – 14,4, трех – 3%.
  3. Люминесцентные лампы ЛД, присоединенные к однофазной линии – 55%, двухфазной – 23,3, трехфазной – 5%.
  4. Ртутные дуговые лампы при работе от однофазного напряжения должны обеспечивать коэффициент мерцания не более 58%, двухфазного – 28%, трехфазного – 2%.
  5. Металлогалогенные источники света при работы от одной фазы должны соответствовать норме коэффициента мерцания в 37%, двух фаз – 18%, трех фаз – 2%.
  6. Натриевые лампы высокого давления, работающие от однофазной линии – 77%, двухфазной – 37,7%, трехфазной – 9%.

Натриевые лампы имеют большой коэффициент пульсации, поэтому используются в основном для уличного освещения.

Причины стробоскопического эффекта

Стробоскопический эффект – явление искажения восприятия движущихся или вращающихся элементов оборудования. Это часто можно заметить на вращающемся шкиве токарного станка, при определенных условиях создается иллюзия, что он стоит на месте или крутится в обратную сторону. Явление наблюдается в случаях, когда частота переменного тока, питающего светильник, получается кратной частоте вращения оборудования или механизмов.

Чаще всего подобное явления можно наблюдать в производственных помещениях, освещаемых люминесцентными лампами. По сути, из-за переменной подачи электроэнергии получается так, что период включения и выключения лампы накладывается на периодичность вращения механизма.

Из соображений безопасности все производственные помещения ранее освещались лампами накаливания, так как у них показатель мерцания намного ниже, что сводило к минимуму опасность стробоскопического эффекта. В современных условиях лучшим решением стали светодиодные светильники, но только при условии использования качественного оборудования с блоками питания, подающими постоянный ток.

Пример того, какой стробоскопический эффект могут давать низкокачественные светодиодные лампы.

Влияние пульсаций на организм человека

Это явление было замечено достаточно давно, самые масштабные исследования проводились в середине прошлого века. Согласно результатам, любая световая пульсация с частотой до 300 Гц оказывает негативное влияние на организм человека.

Если постоянно находиться в помещении с некачественным светом, будет меняться суточный гормональный ритм. Кроме того, если мерцание имеет частоту до 120 Гц, человеческий мозг реагирует на постоянные изменения и постоянно пытается обработать поступающую информацию на подсознательном уровне.

Из-за длительного напряжения люди намного быстрее и сильнее устают. Теряется концентрация, снижаются умственные способности. Также это влияет на тех, кто занимается интеллектуальным трудом – из-за высокой загрузки мозга принимать решения и проводить исследования намного сложнее, эффективность снижается в разы.

Если мерцание превышает 300 Гц, оно никак не воздействует на людей и не перегружает их мозг. Стоит ориентироваться на этот показатель при выборе оборудования.

Как и чем измерить коэффициент пульсаций

Все требования и нормативы, касающиеся характеристик света, изложены в нормах ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэффициента пульсации освещенности». Именно этим документом руководствуются проектные и контролирующие организации.

Использование измерительных приспособлений

Все контролирующие организации, а также предприятия для определения коэффициента пульсации используются осциллографы. С их помощью можно очень быстро и точно провести замеры в помещении любого размера и формы. Ранее для расчетов применялась формула, показанная ниже.

Все показатели и особенности вычисления есть в ГОСТ, но формула в наши дни почти не используется.

Контрольное оборудование проходит обязательную поверку.

Также можно применять специальные программы. В этом случае вводятся все необходимые данные, после чего производятся расчеты.

Для профессионального использования подойдет только поверенное оборудование, поэтому применяется определенный перечень осциллографов или универсальных приспособлений. Для дома можно приобрести модель попроще, она не будет идеально точной, но сможет сориентировать по показателю пульсации, этого достаточно для оценки освещения.

Таблица нормативов для некоторых типов помещений.
ОбъектКоэффициент естественной освещенности, %Искусственная освещенность, ЛККоэффициент пульсации, %
Жилые комнаты (гостиные, спальни)2150-
Детские комнаты440010
Рабочие комнаты (кабинеты, офисы)340015
Рабочее место оператора ПК-3005
Классные комнаты, аудитории450010
Торговые залы450010
Дороги-2-30-
Пешеходные пространства-1-20-
Эвакуационное и аварийное освещение-0,1-15-

Народные методы

Если осциллографа под рукой нет – можно использовать простые методы, которые позволят определить мерцание, которого не видно в обычных условиях. Самые популярные способы:

  1. Смартфон. Включается фотокамера и подносится к лампочке так, чтобы источник света занимал все пространство. Если на изображении будут полосы, значит коэффициент пульсации превышает допустимую норму.

    Экран гаджета четко передает пульсацию светильника.

  2. Фотоаппарат. Использовать устройство нужно без вспышки. Делается снимок лампы с небольшого расстояния. Если она мерцает, то на фото будут отчетливо видны полосы.

    Пульсация света хорошо видна на фотоснимках.

  3. Карандаш. Нужно взять его в два пальца, поднести к лампе и махать туда-сюда в течение нескольких секунд. Если будет наблюдаться эффект «застывшей лопасти» с очертаниями карандаша в нескольких местах, значит лампа мерцает слишком сильно. И чем отчетливее очертания полос, тем выше коэффициент пульсации.

    Стробоскопический эффект при проверке света карандашом.

  4. Юла. Можно просто раскрутить детскую игрушку прямо под лампой. Если при ее вращении возникает стробоскопический эффект, источник света лучше заменить.

В некоторых смартфонах есть функция подавления мерцания, поэтому проверить пульсацию не получится.

Способы снижения пульсации освещения

Тут может быть несколько путей решения. Все зависит от особенностей помещения и типа используемых приборов, чаще всего используют такие методы:

  1. Подключение светильников к двух- или трехфазной линии попеременно. За счет сдвига напряжение подается неравномерно и мерцание снижается.
  2. При питании от трехфазной линии количество светильников должно быть кратно трем, двухфазной – двум.
  3. Замена устаревшего оборудования на современное светодиодное.
  4. Использования люминесцентных ламп с современным блоком питания на 5 кГц или выше.

В видео обсуждается влияния световых пульсаций на безопасность участников дорожного движения.

Контролировать пульсацию освещения надо обязательно. Она влияет на комфорт пребывания человека, его утомляемость, а в производственных помещениях от этого показателя зависит безопасность.

Что такое коэффициент пульсации и пульсации? - Формула коэффициента пульсации

Что такое Ripple?

Пульсация - это колеблющаяся составляющая переменного тока, присутствующая на выходе выпрямленного постоянного тока. На выходе выпрямителя может подаваться постоянный ток или напряжение. В связи с этим, колеблющаяся составляющая переменного тока, присутствующая в выходном напряжении постоянного тока, называется пульсацией напряжения, а составляющая на выходе постоянного тока называется пульсацией тока.

Почему присутствует Ripple?

На выходе выпрямителя всегда присутствует пульсация.Это связано с поведением элементов схемы, таких как диод или тиристор. Давайте рассмотрим пример однофазного двухполупериодного выпрямителя, чтобы лучше понять причину наличия пульсаций. Форма волны выходного тока однофазного двухполупериодного выпрямителя показана ниже.

Приведенный выше рисунок не требует пояснений. Ожидаемый выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя должен быть чистым постоянным током, но на самом деле выходной ток будет другим. Поскольку среднее значение выходного тока является чистым, поэтому присутствующие пульсации равны разнице выходного тока или тока нагрузки минус средний ток.

Что такое коэффициент пульсации?

Коэффициент пульсаций - это отношение среднеквадратичного значения переменной составляющей, присутствующей в выпрямленном выходе, к среднему значению выпрямленного выхода. Это безразмерная величина и обозначается γ. Его значение всегда меньше единицы.

Это в основном измерение пульсации, которое обозначает чистоту выпрямленного выхода. Чем больше коэффициент пульсаций, тем меньше будет чистота выхода постоянного тока выпрямителя. Это означает, что будет больше колеблющихся компонентов переменного тока.Таким образом, делается все возможное, чтобы уменьшить коэффициент пульсации. Здесь мы не будем обсуждать способы снижения коэффициента пульсации.

Коэффициент пульсации обычно обозначается в процентах, например 3% или 4%. Коэффициент пульсаций в процентах получается простым умножением γ на 100. 3% пульсаций в выходном токе означает, что переменная составляющая тока 3 А среднеквадратичного значения присутствует по сравнению с фактическим выходным током постоянного тока 100 А. Точно так же 3% пульсаций в выходном напряжении означает, что переменная составляющая напряжения 3 В среднеквадратического значения присутствует по сравнению с фактическим выходным напряжением 100 В постоянного тока.

Формула коэффициента пульсации

Формула для коэффициента пульсаций дается как действующее значение и среднее значение на выходе выпрямителя.

Вывод формулы коэффициента пульсации

Формула коэффициента пульсации может быть легко выведена из ее определения. Согласно определению, нам нужно найти два параметра: действующее значение пульсаций, присутствующих в выходном токе или напряжении выпрямителя, и среднее значение на выходе выпрямителя за один период времени T.Для расчета среднеквадратичного значения пульсации I среднеквадратичное значение , сначала нам нужно найти пульсацию. Пульсация равна разнице между фактическим выходом минус ожидаемый выход постоянного тока. Таким образом,

Пульсация = i L - I dc = v L - V dc

Здесь i L и v L - выходной ток и напряжение через нагрузку, подключенную к клеммам выпрямителя. Аналогично, V dc и I dc - это среднее значение напряжения и тока нагрузки.

Давайте теперь найдем среднеквадратичное значение текущей пульсации. Хотя среднеквадратичное значение пульсаций напряжения также можно использовать для вывода формулы для коэффициента пульсаций, но здесь мы используем пульсации тока.

Поскольку коэффициент пульсаций равен отношению действующего значения пульсации к среднему значению на выходе выпрямителя, его формула принимает вид

.

Надежда, колебания и фактор пульсации очевидны. Если у вас есть сомнения, напишите в поле для комментариев.

Что такое Ripple? - Sunpower UK

Что такое Ripple?

Величина переменного напряжения, накладываемого на выход постоянного тока, указывается в размахе напряжения или выражается в процентах от номинального выходного напряжения.

Регулировка и содержание пульсаций - два критических параметра, которые важны для выходной мощности источника питания. Поставки высокого качества хорошо регулируются и имеют небольшую рябь. Во время преобразования переменного тока в постоянный в источнике питания результирующий выходной постоянный ток пульсирует в ритме с частотой сети, которая составляет 50 или 60 Гц в зависимости от местоположения. Частота пульсаций соответствует частоте сети переменного тока независимо от частоты коммутации и обычно совпадает с частотой сети для полумостовых выпрямителей и дважды для полного моста.

Пульсация способствует постоянному изменению напряжения на выходе выпрямителя, которое проявляется как пульсирующее напряжение, возрастающее от нуля до максимума и обратно до минимума. Пульсации напряжения не подходят для большинства чувствительного электронного оборудования, а ток, возникающий из-за пульсаций напряжения, может со временем вызвать нагрев и повреждение конденсаторов.

Рисунок 1: Форма выходного сигнала со сглаживающим конденсатором и без него

Пульсация появляется на выходе из-за того, что во время активного полупериода энергия поступает от вторичной обмотки, которая питается от первичной, поэтому выход следует за возрастающим напряжением.В периоды, когда первичная обмотка не передает напряжение на вторичную, например, при переходе через ноль, ток нагрузки исходит из энергии, накопленной в конденсаторе на выходе.

Поскольку эта энергия уменьшается со временем по мере разряда компонента, выходное напряжение немного уменьшается. Таким образом, выходное напряжение будет варьироваться между высокими и низкими точками в зависимости от величины пульсаций напряжения.

Величина пульсации зависит от многих факторов, и чем ниже, тем лучше для наиболее чувствительного оборудования.Пульсации приводят к потерям мощности и перегреву компонентов, а следовательно, к риску повреждения в дополнение к неэффективности. Поэтому важно устранить или минимизировать пульсации на выходе. Это делается с помощью цепей фильтров, которые обычно состоят из параллельного конденсатора или последовательной катушки индуктивности, либо обоих.

Коэффициент пульсации

Количество пульсаций в источниках питания часто обозначается коэффициентом пульсаций:

Где - Vripple (rms) - это действующее значение пульсаций напряжения на выходе, а Vdc - абсолютное значение постоянного значения постоянного тока на выходе источника питания.

Уменьшение пульсаций в источниках питания

Пульсации можно уменьшить с помощью сглаживающих конденсаторов, которые преобразуют напряжение пульсаций в более плавное постоянное напряжение. Для этого широко используются алюминиевые электролитические конденсаторы с емкостью 100 мкФ и более. Повторяющиеся импульсы постоянного тока заряжают конденсатор до пикового напряжения. Факторы, которые следует учитывать при выборе конденсатора, - это рабочее напряжение и значение емкости. Низкая емкость не будет эффективной, и конденсаторы могут быть подключены параллельно для увеличения значения, если ток нагрузки не слишком велик.

Где I (нагрузка) - ток нагрузки, f - частота, а C - емкость сглаживающего конденсатора.

Допустимое напряжение пульсаций составляет около 100 мВ от пика до пика. Большинство хороших источников питания имеют показатели пульсации и шума выше 10 мВ (среднеквадратичное значение), в то время как значения SMPS могут составлять 50 мВ или меньше, однако источники с более высоким током, вероятно, будут иметь несколько более высокие значения.

Более эффективным методом уменьшения пульсаций напряжения является добавление π-фильтра (пи-фильтра) на выходе выпрямителя.Этот фильтр нижних частот состоит из двух сглаживающих конденсаторов, а также дросселя для обеспечения высокого сопротивления пульсации переменного тока.

Рисунок 2: Пи-фильтр

Эффекты ряби

В то время как некоторое оборудование может работать с рябью, некоторые чувствительные звуковые и тестовые инструменты не очень хорошо работают с источниками, имеющими высокую пульсацию. Некоторые из эффектов ряби включают:

  • Отрицательно влияет на чувствительные приборы
  • Может вызвать нагревание и повреждение конденсаторов
  • Вносит шум в аудиосхемы
  • Мешает отображению телевизора
  • Вызывает ошибки в цифровых схемах, неправильные выводы в логических схемах и повреждение данных.

Полупериодный выпрямитель, полноволновой выпрямитель и мостовой выпрямитель

Когда на выходе выпрямителя возникают колебания, они называются пульсациями. Таким образом, этот фактор важен для измерения скорости колебаний разрешенного выхода. Пульсации выходного напряжения можно уменьшить, используя фильтры, например емкостные, или фильтры другого типа. В большинстве схем, таких как выпрямители, используется конденсатор, расположенный параллельно тиристору, в противном случае диоды работают как фильтр внутри схемы.Этот конденсатор помогает уменьшить пульсации на выходе выпрямителя. В этой статье обсуждается обзор коэффициента пульсаций (R.F), который включает его определение, расчет, его значение и R.F с использованием полуволнового, двухполупериодного и мостового выпрямителей.


Что такое коэффициент пульсации?

Выход выпрямителя в основном включает переменную составляющую, а также составляющую постоянного тока. Пульсацию можно определить как компонент переменного тока в разрешенном выходе. Компонент переменного тока на выходе нежелателен, так как он оценивает пульсации на выходе выпрямителя.Здесь пульсации напряжения - это не что иное, как составляющая переменного тока внутри выпрямителя. Точно так же пульсирующий ток представляет собой переменную составляющую в пределах тока o / p.

Определение коэффициента пульсации - это отношение действующего значения компонента переменного тока к действующему значению компонента постоянного тока на выходе выпрямителя. Этот символ обозначается буквой «γ», а ниже приводится формула R.F.


коэффициент пульсации

(R.F) = среднеквадратичное значение компонента переменного тока / среднеквадратичное значение компонента постоянного тока

Таким образом, R.F = I (AC) / I (DC)

Это чрезвычайно важно при определении эффективности выхода выпрямителя. КПД выпрямителя можно объяснить меньшим Р.Ф.

Дополнительный коэффициент пульсаций - это не что иное, как колебания дополнительных компонентов переменного тока, которые присутствуют в разрешенном выходе.

В основном расчет пульсации указывает на четкость разрешенного вывода. Следовательно, можно приложить все усилия для уменьшения Р.Ф. Здесь мы не будем обсуждать способы уменьшения R.F. Здесь мы обсуждаем, почему на выходе выпрямителя возникают пульсации.

Почему возникает рябь?

Всякий раз, когда выпрямление происходит через схему выпрямителя, нет возможности получить точный выход постоянного тока.

Некоторые переменные компоненты переменного тока часто возникают на выходе выпрямителя. Схема выпрямителя может быть построена на диодах или на тиристоре. Пульсация в основном зависит от элементов, которые используются в цепи.

Ниже показан лучший пример двухполупериодного однофазного выпрямителя.Здесь в схеме используются четыре диода, поэтому выходной сигнал выглядит следующим образом.

Здесь мы оценили точную форму сигнала o / p постоянного тока, но мы не можем получить этого из-за некоторой пульсации на выходе, и это также называется пульсирующей формой сигнала переменного тока. Используя фильтр в схеме, мы можем получить почти форму сигнала постоянного тока, которая может уменьшить пульсации на выходе.

Вывод

Согласно определению RF, полное действующее значение тока нагрузки может быть выражено как

I RMS = √I 2 dc + I 2 ac

(или)

I ac = √I 2 rms + I 2 dc

Когда приведенное выше уравнение разделено с использованием Idc, мы можем получить следующее уравнение.

I ac / I dc = 1/ I dc √I 2 rms + I 2 dc

Однако здесь Iac / Idc Формула коэффициента пульсации

RF = 1 / I dc √I 2 rms + I 2 dc = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя

Для полуволнового выпрямителя,

I действующее значение = I м /2

I dc = I м / π

Нам известна формула р.F = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Замените выше I rms и I dc в приведенном выше уравнении, чтобы мы могли получить следующее .

R.F = √ (Im / 2 / I м / π) 2 -1 = 1,21

Здесь, из приведенного выше вывода, мы можем получить коэффициент пульсаций полуволнового выпрямителя, равный 1,21. Поэтому совершенно очевидно, что AC. Компонент превосходит постоянный ток на выходе полуволнового выпрямителя.Это приводит к дополнительной пульсации на выходе. Следовательно, этот тип выпрямителя неэффективно предназначен для преобразования переменного тока в постоянный.

Коэффициент пульсаций для полнополупериодного и двухполупериодного выпрямителей

Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя

Для двухполупериодного выпрямителя,

I среднеквадратичное значение = I м / √ 2

I dc = 2I m / π

Нам известна формула RF = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Заменить выше I rms и I dc в приведенном выше уравнении, поэтому мы можем получить следующее.

R.F = √ (Im / √ 2 / 2Im / π) 2 -1 = 0,48

Здесь, из приведенного выше вывода, мы можем получить коэффициент пульсаций двухполупериодного выпрямителя, равный 0,48. Поэтому совершенно очевидно, что в o / p этого выпрямителя составляющая постоянного тока выше составляющей переменного тока. В результате пульсации в o / p будут меньше, чем внутри однополупериодного выпрямителя. По этой причине это выпрямление всегда можно использовать при преобразовании переменного тока в постоянный.

Коэффициент пульсации мостового выпрямителя

Значение коэффициента мостового выпрямителя равно 0.482. На самом деле, значение R.F в основном зависит от формы волны нагрузки, в противном случае - тока. Это не зависит от схемы. Следовательно, его значение будет одинаковым для выпрямителей, таких как мост, а также для выпрямителей с центральным отводом, когда их форма сигнала o / p равна.

Эффекты пульсации

Некоторое оборудование может работать с колебаниями, но некоторые чувствительные типы оборудования, такие как аудио, а также тестовое оборудование, не могут работать должным образом из-за эффектов сильной пульсации в источниках питания. Некоторые эффекты пульсации оборудования в основном возникают по следующим причинам.

  • Для чувствительных приборов это отрицательно влияет
  • Эффекты пульсаций могут вызывать ошибки в цифровых схемах, неточные выходные данные в поврежденных данных и логических схемах.
  • Эффект пульсации может вызвать нагрев, что может привести к повреждению конденсаторов.
  • Эти эффекты вызывают шум в аудиосхемах

Таким образом, все дело в коэффициенте пульсации. Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что обычно для преобразования сигнала переменного тока в электрический сигнал используется выпрямитель.На рынке доступны различные типы выпрямителей, которые можно использовать для выпрямления, такие как двухполупериодный выпрямитель, однополупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель. Все они имеют разную эффективность, предназначенную для прикладываемого i / p сигнала переменного тока. Коэффициент пульсаций выпрямителя и КПД можно измерить на основе выходной мощности. Вот вам вопрос, каков ipple-фактор r двухполупериодного выпрямителя с конденсаторным фильтром ?

Что такое коэффициент пульсации? Коэффициент пульсаций полуволнового и двухполупериодного выпрямителей - pnpntransistor

здесь мы собираемся взять подробную статью, связанную с коэффициентом пульсации и его значением. В этой статье мы узнаем о , что такое коэффициент пульсации? и , как рассчитать коэффициент пульсации .мы также выведем уравнение для полуволнового и двухполупериодного выпрямителей Итак, давайте посмотрим,

Выпрямители обычно используются для преобразования сигнала переменного тока в электрический сигнал. Существуют различные типы выпрямителей, которые мы используем для выпрямления, такие как однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный мостовой выпрямитель и т. Д. Все выпрямители имеют разную эффективность для применяемого входного сигнала переменного тока. В зависимости от выхода мы можем измерить КПД и коэффициент пульсаций выпрямителя.

Что такое коэффициент пульсации?

Выход выпрямителя состоит из D.Компонент C и компонент A.C. Компонент переменного тока в выпрямленном выходе называется пульсацией. Эта составляющая переменного тока на выходе нежелательна и объясняет пульсации на выходе выпрямителя. Составляющая переменного тока в выходном напряжении выпрямителя называется напряжением пульсаций, а составляющая переменного тока в выходном токе - током пульсаций.

Определение коэффициента пульсации: Отношение среднеквадратичного значения. значение переменного тока компонент к постоянному току Компонент на выходе выпрямителя известен как коэффициент пульсации.

Коэффициент пульсации = среднеквадратичное значение составляющей переменного тока / среднеквадратичное значение составляющей постоянного тока

ТА Р.F = I (переменный ток) / I (постоянный ток)

Коэффициент пульсации

очень важен для определения эффективности выхода выпрямителя. Чем меньше коэффициент пульсаций, тем выше эффективность выпрямителя. Чем больше коэффициент пульсаций, тем больше колеблющихся компонентов переменного тока присутствует в выпрямленном выходе.

Это в основном измерение пульсации, которое обозначает чистоту выпрямленного выхода. Таким образом, делается все возможное, чтобы уменьшить коэффициент пульсации. Здесь мы не будем обсуждать способы снижения коэффициента пульсации.

Здесь мы увидим, почему на выходе выпрямителя возникают пульсации?

Почему присутствует Ripple?

Когда выпрямление происходит с помощью схемы выпрямителя, невозможно получить 100% чистый выход постоянного тока. Некоторые колеблющиеся компоненты переменного тока всегда присутствуют на выходе выпрямителя. Схема выпрямителя состоит из диодов или тиристоров. Пульсация зависит от использования этих элементов в схеме выпрямителя.

Рассмотрим на примере однофазного двухполупериодного выпрямителя.Здесь мы используем четыре диода в цепи и получаем выходной сигнал, как показано на рисунке.

здесь мы ожидали от выпрямителя чистой формы выходного сигнала постоянного тока, но мы получаем некоторую пульсирующую форму волны переменного тока, которая называется пульсацией на выходе. Используя некоторый фильтр в схеме, мы можем получить почти форму сигнала постоянного тока и уменьшить пульсации на выходе.

Формула и вывод коэффициента пульсации

Коэффициент пульсации выражается как отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока к действующему значению составляющей постоянного тока.

Итак, теперь мы выводим формулу коэффициента пульсации. Вывод коэффициента пульсаций можно легко получить, определив коэффициент пульсаций. Согласно известному нам определению, коэффициент пульсации - это отношение среднеквадратичных значений переменного тока к среднеквадратичным значениям компонентов постоянного тока на выпрямленном выходе.

По Irms и Idc мы можем найти коэффициент пульсаций выпрямителя.

Здесь мы находим коэффициент пульсаций для полуволнового и двухполупериодного выпрямителей.

Коэффициент пульсаций для однополупериодного выпрямителя

Для полуволнового выпрямления,

Irms = Im / 2

Idc = Im / π

Коэффициент пульсации однополупериодного выпрямителя около 1.21 по выводу. Как вы можете видеть, выходное напряжение имеет гораздо большую составляющую переменного тока в выходном напряжении постоянного тока, поэтому полуволновой выпрямитель неэффективен при преобразовании переменного тока в постоянный ток

.

Коэффициент пульсации для двухполупериодного выпрямителя

Для двухполупериодного выпрямителя,

Irms = Im / √2

Idc = 2Im / π

Это показывает, что на выходе двухполупериодного выпрямителя постоянный ток компонент больше, чем переменный ток.
компонент. Следовательно, пульсации на выходе будут меньше, чем у полуволнового выпрямителя.По этой причине для
двухполупериодное выпрямление неизменно используется для преобразования переменного тока. в постоянный ток

Заключение

Надеюсь, вы знаете все о коэффициенте пульсации. Здесь мы подробно видим определение и почему они присутствуют в выходной цепи. Пульсации - это колебания на выходе выпрямителя, а коэффициент пульсаций необходим для измерения скорости колебаний на выходе выпрямителя. Используя некоторые емкостные фильтры и другие фильтры, мы можем уменьшить пульсации выходного напряжения.

В большинстве схем выпрямителя используется конденсатор, включенный параллельно диодам, или тиристор, который работает как фильтр в схеме. Этот конденсатор помогает уменьшить пульсации на выходе выпрямителя. Здесь мы также увидели коэффициент пульсации полуволнового и двухполупериодного выпрямителей.

Надеюсь, вы найдете здесь все, что вам нужно. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, не стесняйтесь спрашивать в разделе комментариев.

Продолжить чтение

Коэффициент пульсации - обзор

15.3.1 Пятифазный неуправляемый двухполупериодный мостовой выпрямитель

Принципиальная схема упрощенного пятифазного (десять импульсов) неуправляемого выпрямителя, состоящего из 10 диодов (D1 – D10), показана на рис. 15.8, где v и , v bn , v cn , v dn и v en - напряжения фазы питания, имеющие пиковое значение V m , определяемые уравнением (15.1):

Рис.15.8. Пятифазная двухполупериодная неуправляемая схема выпрямителя.

(15.1) van = Vmsinωtvbn = Vmsinωt − 2π / 5vcn = Vmsinωt − 4π / 5vdn = Vmsinωt − 6π / 5van = Vmsinωt − 8π / 5

Диоды считаются идеальными и пронумерованы в соответствии с их последовательностью проводимости 1,2. -, 3- 3,4- 4,5-5,6- 6,7-7,8- 8,9- 9,1.

Линейные напряжения для соседних фаз будут отличаться от линейных напряжений для несмежных фаз. Линейные напряжения для соседних и несмежных фаз можно получить из соответствующих векторных диаграмм, показанных на рис.15.9 и 15.10 соответственно:

Рис. 15.9. Векторная диаграмма линейных напряжений соседних фаз.

Рис. 15.10. Фазорная диаграмма для сложения несмежных фаз.

Для смежных фаз

(15,2) vab = van − vbnvab = Vmsinωt − Vmsinωt − 2π / 5vab = 2Vmsinπ / 5cosωt − π / 5∵sinα − sinβ = 2cosα + β2sinα − β2vab = 1,1755Vmsint

Для несмежных фаз

(15,3) vad = van − vdn = Vmsinωt − Vmsinωt − 6π / 5 = 2Vmsin3π / 5cosωt − 6π / 10vad = 1.9021Vmsinωt − π / 10

Рис.15.11А показаны формы сигналов максимального и минимального значения фазного напряжения в разных интервалах. Максимальное фазное напряжение В pn и минимальное фазное напряжение В qn , описываемое уравнением (15.4), появятся на выходных клеммах p и q . Оба диода в одной ноге никогда не проводят одновременно, что позволяет избежать прямого короткого замыкания в ноге. В верхней части диоды (с нечетными номерами), анод которых соединен с фазным напряжением наивысшего значения среди фаз, будут проводить.Точно так же в нижнем плече диоды (с четными номерами), катод которых подключен к самому низкому фазному напряжению, будут проводить в любой момент времени:

Рис. 15.11. (A) Фазные напряжения относительно p и q точек, (B) выходное напряжение на нагрузке, (C) ток фазы «a» и (D) ток диода.

(15.4) Vpn = maxvanvbnvcnvdnvenVqn = minvanvbnvcnvdnven

Форма выходного напряжения, показанная на рис. 15.11B, представляет собой 10-импульсную форму волны, появляющуюся на нагрузке.Для чисто резистивной нагрузки форма волны линейного тока , и , показанная на рис. 15.11C, имеет два горба на полупериод частоты питания. Остальные четыре линейных тока, i b , i c , i d и i e , имеют ту же форму волны, что и i a , но отстают от i a на 2 π /5, 4 π /5, 6 π /5 и 8 π /5 радиан соответственно.Среднее и среднеквадратичное значение выходного напряжения при нагрузке можно рассчитать как

(15,5) В постоянного тока = 12π / 10∫π27π101,902Вмсинωt − π / 10dωtVDC = 1,87087 Вм

(15,6) В среднеквадратичного значения = 12π / 10∫π27π101,902Вмсинωt− π / 102dωtVrms = 1.87107Vm

Для резистивной нагрузки гармоники выходного напряжения могут быть найдены с помощью анализа ряда Фурье. Чтобы найти коэффициенты Фурье, мы проинтегрируем v как от - π /10 до + π /10. С учетом полуволновой симметрии коэффициенты Фурье будут рассчитаны следующим образом:

(15.7) bn = 0

(15,8) an = 1π / 10∫ − π10π101.9021Vmcosωtcosnωtdωt = 6.067Vmn + 1sinn − 1π10 + n − 1sinn + 1π10n2−1an = 12.134Vmn2−1nsinnπ10cosπ10 − cosnπ10sin 9 напряжение f , выходное напряжение имеет гармоники 10 f , 20 f , 30 f … и т. д. Уравнение (15,8) упрощается как

(15,9) an = −12,134Vmn2−1cosnπ10sinπ10an = −3,75Vmn2−1cosnπ10

Компонент постоянного тока находится, полагая n = 0 в уравнении. (15.9), а его значение составляет

(15.10) VDC = a02 = 1,87Vm

Это то же значение, что и вычислено в формуле. (15.5). Ряд Фурье напряжения нагрузки можно записать как

(15.11) vLt = a02 + ∑n = 10,20, ⋯ ∞ancosnωt

После подстановки значений коэффициентов получаем

(15.12) vLt = 1.87Vm1 −∑n = 10,20, ⋯ ∞2n2−1cosnπ10cosnωt

(15.13) vLt = 1.87Vm1 + 299cos10ωt − 2399cos20ωt + ⋯

На рис. 15.12 показан профиль гармоник напряжения нагрузки. Поскольку каждый диод проводит одну пятую времени, средний ток диода определяется формулой.(15.14).

Рис. 15.12. Профиль гармоник выходного напряжения.

(15,14) ID, средн. = 12π∫3π107π10IDCdωt = 0,2 IDC

Ур. (15.14) указывает, что пятифазный выпрямитель будет иметь переключатели с более низкими номиналами по сравнению с трехфазным аналогом, при условии, что оба питают одну и ту же нагрузку, поскольку среднее значение тока переключения в трехфазной системе составляет 33,33%, и в этом случае это 20% [9,10]. Входной фазный ток можно выразить как

(15.15) is = ∑n = 1,3,5 .... ∞4IDCnπsinnπ5sinnωt

Основная составляющая входного тока равна

(15.16) is1 = 0,7484 IDCsinωt

Среднеквадратичное значение основной составляющей входного тока составляет

(15,17) Is = 1π∫3π107π10IDC2dωt = 25IDC

Проблема 15,1

Пятифазный мостовой выпрямитель при 60 А выдает напряжение 317,5 В на чисто резистивную нагрузку. Если частота источника 60 Гц, определите следующее:

(a)

Эффективность выпрямления

(b)

Форм-фактор

(c)

Коэффициент пульсации

(d)

Пиковое обратное напряжение (PIV) каждого диода

(e)

Пиковый ток через диод

Решение

Начиная с V DC = 1.87087 В м и В среднеквадратичное значение = 1,87101 В м , а также I DC = В DC / R и I среднеквадратичное значение 4 = В rms / R ,

(a)

КПД выпрямления η = PacPDC = Vrms2RVDC2R = 1,8710721,870872 = 99,97%

(b)
906rms-фактор = 1,67 В DC = 100,011%

(c)

Коэффициент пульсации RF = FF2−1 = 1.000112−1 = 1,483%

(d)

Пиковое обратное напряжение каждого диода = 1,902 В м

Кроме того, поскольку В DC = 1,87087 В м и пиковое значение фазного напряжения, Vm = VDC 1,87087 = 317,51,87087 = 169,70 В

Следовательно, PIV = 1,902 × 169,70 = 322,78 В

(e)

Средний постоянный ток через каждый диод составляет

IDCDiode = IDC5 = 605 = 12A

Также IDCDiode = 4π∫0π10Imcosωtdωt

IDC = 0.19673Im

Im = IDC0,19673 = 120,19673 = 61A

Что такое коэффициент пульсации и пульсации? Формула фактора пульсации

Что такое Ripple?

Когда форма волны переменного тока выпрямляется с помощью блока выпрямителя, выпрямленный выход не является идеально постоянным, а на выходе постоянного тока присутствует пульсирующая составляющая, называемая составляющая переменного тока . Пульсирующие составляющие, присутствующие в выходном напряжении постоянного тока, называются пульсациями напряжения, а пульсации в постоянном токе называется текущая пульсация.

Причины пульсаций на выходе постоянного тока?

Компоненты выпрямления, такие как диод, кремниевый выпрямитель, биполярный транзистор с изолированным затвором, вызывают на выходе постоянный ток пульсирующей природы. Пульсации на выходе постоянного тока нежелательны, однако полное их устранение невозможно. Да, мы можем значительно уменьшить пульсации, отфильтровав выпрямленное выходное напряжение постоянного тока.

Если мы наблюдаем выпрямленный выход постоянного тока двухполупериодного выпрямителя, выпрямленный выход постоянного тока не является полностью постоянным, а не выпрямленное постоянное напряжение или ток имеет компоненты переменного тока.

На выходе двухполупериодного выпрямителя есть пульсации. Среднее или постоянное напряжение уменьшается из-за пульсаций выпрямленного выходного напряжения или тока. Пульсации на выходе двухполупериодного выпрямителя меньше, чем пульсации, присутствующие в полуволновом выпрямителе.

Определение коэффициента пульсации Отношение среднеквадратичных значений. значение переменного тока компонент к постоянному току Компонент на выходе выпрямителя известен как коэффициент пульсации.


Коэффициент пульсаций - очень важный параметр для оценки эффективности выпрямителя.Более низкий коэффициент пульсаций показывает, что пульсации на выходе постоянного тока меньше и эффективность выпрямителя выше. Более высокий коэффициент пульсаций показывает, что в выпрямленном выходе присутствует больше колеблющейся составляющей переменного тока.

Формула коэффициента пульсации

среднеквадратичное значение. Значение выпрямленного постоянного напряжения представляет собой векторную сумму составляющих переменного тока и составляющих постоянного тока на выпрямленном выходе.

Вывод формулы фактора пульсации

Выпрямленный выход не имеет чистой составляющей постоянного тока, но также имеет переменную составляющую.Компонент переменного тока, имеющийся в выпрямленном постоянном токе, снижает эффективность выпрямления. Ток нагрузки имеет как переменную, так и постоянную составляющую. Пусть ток нагрузки равен I L , а ток нагрузки iL имеет как составляющую пульсаций переменного тока, так и составляющую постоянного тока (Idc).

Пульсация = iL– Idc = vL– Vdc

Здесь iL и vL - выходной ток и напряжение через нагрузку, подключенную к клеммам выпрямителя. Аналогично, Vdc и Idc - это среднее значение напряжения и тока нагрузки. Действующее значение и среднее значение тока нагрузки указаны ниже.

Ниже приводится расчет действующего значения тока пульсации.

Что такое коэффициент пульсации | Расчет коэффициента пульсации

Время, когда выходная мощность выпрямителя колеблется, называется пульсацией. Следовательно, этот коэффициент необходим для измерения скорости колебания разрешенного выхода. Это колебание можно уменьшить, используя конденсатор или другой тип фильтра.

Конденсаторы используются параллельно тиристору в большинстве схем, таких как выпрямители.В противном случае диод действует как фильтр в цепи. Этот конденсатор помогает уменьшить волну на выходе выпрямителя. В сегодняшней статье мы увидим, что такое коэффициент пульсации, а также его определение, расчет, его величина и использование RF - это полуволновой, двухполупериодный и мостовой корректоры.

Что такое коэффициент пульсации?

Выход выпрямителя обычно состоит из составляющей переменного и постоянного тока. Гофрированный можно определить как компонент переменного тока в разрешенном выходе.Компонент переменного тока на выходе против воли и также дает оценку импульса на выходе выпрямителя. В этом случае пульсации напряжения - это не что иное, как составляющая переменного тока на выходе выпрямителя. Точно так же гофрированный выходной ток представляет собой переменную составляющую.

Коэффициент пульсаций можно определить таким образом, что среднеквадратичное значение составляющей переменного тока является отношением среднеквадратичного значения составляющей постоянного тока на выходе выпрямителя. Что обозначается «γ».А формула РФ приведена ниже.

  (R.F) = действующее значение компонента переменного тока / среднеквадратичное значение компонента постоянного тока  
  R.F = I (AC) / I (DC).  

Это очень важно при определении эффективности выхода выпрямителя. КПД выпрямителя можно объяснить низким RF.

Коэффициент пульсации избытка - это не что иное, как колебания избыточного компонента переменного тока, которые находятся в пределах решенного выхода.

По умолчанию расчет Ripple указывает на четкость вывода решения.Вот почему недостаточно усилий для уменьшения RF. Здесь мы не будем говорить о снижении RF, но поговорим о том, почему на выходе выпрямителя возникает пульсация.

Также читайте: Что такое SMPS | Принцип работы SMPS | Преимущества ИИП | Применение ИИП

Почему возникает рябь?

Всякий раз, когда выпрямление выполняется схемой выпрямителя, нет возможности получить выход постоянного тока. Некоторые переменные части переменного тока часто возникают на выходе выпрямителя.Схема выпрямителя может быть выполнена диодной. В противном случае волна от тиристора в основном зависит от того, какой из двух был использован при ее создании.

Ниже показан пример однофазного двухполупериодного выпрямителя. В этой схеме используются четыре диода. Таким образом, выходной сигнал выглядит следующим образом.

Здесь мы оценили точную мощность постоянного тока. Но из-за некоторой пульсации внутри выхода мы не можем ее получить, и это также известно как пульсирующая форма волны переменного тока. Мы можем получить почти форму сигнала постоянного тока, установив фильтр внутри схемы.Это может уменьшить рябь внутри вывода.

Вывод формулы коэффициента пульсации:

Согласно определению RF, ток полной нагрузки может быть задан среднеквадратичным значением

I RMS = √I 2 dc + I 2 ac

(или)

I ac = √I 2 rms + I 2 dc

Когда приведенное выше уравнение разделено с помощью IDC, мы получим следующее уравнение.

I ac / I dc = 1/ I dc √I 2 rms + I 2 dc

Однако здесь Iac / Idc - это формула коэффициента пульсации

R.F = 1 / I dc √I 2 rms + I 2 dc = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Также читайте: Компоненты электрических подстанций и их работа

Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя,

I ср.кв. = I м /2

I постоянного тока = I м / π

Как известно р.F = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Замените приведенное выше уравнение I rms и I dc , чтобы получить следующее.

R.F = √ (Im / 2 / I м / π) 2 -1 = 1,21

Здесь, из приведенного выше вывода, мы имеем коэффициент пульсации 1,21 полуволнового корректора. Таким образом, очень ясно, что компонент переменного тока пересекает компонент постоянного тока внутри выхода полуволнового выпрямителя.Это приводит к дополнительному импульсу внутри выхода. То есть выпрямитель этого типа малоэффективен для преобразования переменного тока в постоянный.

Коэффициент пульсации полноволнового выпрямителя:

Для двухполупериодного выпрямителя,

I среднеквадратичное значение = I м / √ 2

I постоянного тока = 2I м / π

Как известно, R.F = √ (I rms / I dc ) 2 -1

Замените приведенное выше уравнение I rms и I dc в приведенное выше уравнение, чтобы получить следующее.

R.F = √ (Im / √ 2 / 2Im / π) 2-1 = 0,48

Здесь мы можем узнать, что коэффициент пульсации двухполупериодного выпрямителя равен 0,48. Таким образом, это очень точный и ясный результат: на выходе этого выпрямителя составляющая постоянного тока выше, чем составляющая переменного тока. По этой причине эту модификацию всегда можно использовать при преобразовании переменного тока в постоянный.

Также читайте: Что такое обмотка двигателя | Типы обмоток двигателя | Расчет обмотки двигателя

Коэффициент пульсации мостового выпрямителя:

Коэффициент мостового корректора равен 0.482. Фактически, значение RF зависит главным образом от волны нагрузки или выходного тока. Это не зависит от конструкции схемы. Таким образом, его значение будет одинаковым для мостовых преобразователей частоты, а также для устройств с центральной лентой, когда их форма выходного сигнала одинакова.

Эффекты пульсации:

На рынке есть некоторые инструменты, которые легко работают с Ripple, но некоторые чувствительные типы устройств, такие как audio Dio, а также тестовые источники могут работать некорректно из-за эффектов высокой пульсации.Волновые эффекты оборудования в основном обусловлены следующими причинами.

  • Отрицательно влияет на чувствительный инструмент.
  • Эффекты пульсации могут вызывать дефекты в цифровых схемах. Повреждение данных и неправильный вывод в логической схеме.
  • Эффект пульсации может вызвать нагрев, который может повредить конденсатор.
  • Эти эффекты инициируют звук для аудиосхем.
Заключение:

Из приведенной выше информации о коэффициенте пульсаций можно сделать вывод, что выпрямитель обычно используется для преобразования сигнала переменного тока в электрический сигнал.Точно так же на рынке доступны различные типы выпрямителей. Что может быть использовано для улучшений, таких как двухполупериодный выпрямитель, однополупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель.

Все они имеют определенные функции, предназначенные для применяемого входного сигнала переменного тока. Коэффициент коррекции и эффективность выпрямителя можно измерить на основе выходной мощности.

0 comments on “Что такое коэффициент пульсации: Техническая информация | Ардатовский светотехнический завод

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *