Пульсация светового потока
На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях—процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока—подробнее в нашей статье.
В двух словах
Пульсация светового потока = эффект мерцания.
Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться
Подробнее о коэффициенте пульсации
Пульсация светового потока—это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом. Характеризуется данный эффект специальным параметром—коэффициентом пульсации.
Для тех, кто любит формулы и ГОСТы
Коэффициент пульсации—это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.
В России ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует. Основные ограничения, существующие в России:
Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) – 5%.
В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.
- Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.
Предыстория появления эффекта
Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении. Для подключения светодиодных светильников в цепях переменного напряжения (бытовой сети) и управления их яркостью мы, как специалисты-светотехники, вынуждены применять специальные пускорегулирующие устройства—LED-драйверы и диммеры с широтно-импульсной модуляцией—ШИМ (о ней читайте в нашей следующей статье).
И здесь все просто—колебания тока на выходе таких устройств порождает колебания светового потока LED, именно поэтому применение пускорегулирующей аппаратуры в системах освещения порождают подобный специфический эффект.
В этом плане обычная лампа накаливания подвержена тем же самым воздействиям со стороны питающей сети. Однако, она более инертна по своим характеристикам, поэтому мерцания частотой в 50 Гц фактически отсутствуют.
Теперь немного о том, как пульсация света может влиять на самочувствие человека и чем она опасна.
О пороге восприятия частоты пульсаций света и их влияние на человека
В большинстве случаев человеческий глаз не фиксирует пульсацию источника искусственного света, поскольку существует определенный порог восприятия, связанный с особенностями нашего зрения и частотой самих пульсаций.
Многократными исследованиями доказано, что критическая частота восприятия пульсаций—300 Гц, при достижении этого значения человеческий мозг перестает воспринимать их как таковые. При частоте до 120 Гц мозг на подсознательном уровне воспринимает пульсацию как некий “месседж” и пытается его обработать. Считается, что таким образом, человек воспринимает до 4 частот мерцаний от различных источников света, что в значительной степени повышает “загруженность” его центрального вычислителя—головного мозга.
Можно выделить два вида влияний пульсации светового потока на человека: краткосрочные и долгосрочные, см. таблицу 1.
Таблица 1
Влияние пульсаций на человека
Краткосрочное влияние | Долгосрочное влияние |
|
|
Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны
Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных объектах, где присутствуют быстро движущиеся открытые механизмы и детали машин. Частота их вращения может совпасть с частотой мерцания света и может показаться, что механизм неподвижен, что зачастую является причиной серьезных травм и повреждений, см.рисунок ниже
Эффект мерцания источника света может быть зафиксирован при фото- и видеосъемке на коротких выдержках—тот эффект, о котором было рассказано в самом начале статьи. Данный неприятный момент может испортить не только несколько фотографий, но и испортить имидж студий и съемочных павильонов.
Световое оборудование для клубов и концертных площадок
Лазерные и диодные стробоскопы—это одни из самых распространенных световых девайсов, которые любят применять в клубах и на дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект повышает настроение посетителям и является абсолютно безвредным для человека.
В заключение от Aledo
В последнее время нам все чаще приходится слышать о том, что на рынке появляются светильники с коэффициентом пульсации 1-2%—это результат борьбы производителей LED за конкурентные преимущества, о которых мы писали в самом начале статьи.
Наша позиция в этом вопросе такова: коэффициент пульсации источника света 20%—это абсолютно нормальное и допустимое значение, обозначенное в ГОСТе и СанПиНе. Конечно, существуют условия труда и быта человека, где необходимо максимальное снижение Kп (до 5% и ниже), но это весьма частные и редкие случаи. Мы всегда стараемся анализировать проект, исходим из реальных потребностей наших клиентов и предлагаем наиболее рациональные варианты для систем освещения.
Кстати, в шоуруме kaledoscop есть специальный прибор, который мы используем для тестирования наших решений и поставляемого оборудования,—пульсометр. Приезжайте к нам в гости, за чашкой кофе или чая, мы сможем показать на деле, что такое пульсация светового потока и какие решения существуют в России и мире для снижения подобного эффекта.
aledo-pro.ruКоэффициент 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
ru.solverbook.com
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 Кп [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 Кп 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 Кпi, 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.
9. Для удобства полученные результаты сводятся в таблицу 6.
Таблица 6: Пример результатов расчёта коэффициента пульсации
| № расчётной точки i | Освещённость от светильников фазы A | Освещённость от светильников фазы B | Освещённость от светильников фазы C | Кп_оуi | Кпi |
| 1 | 200 лк (100%) | 100 лк (50%) | 50 лк (25%) | 42,3% | 15,6% |
10. Коэффициент пульсации освещенности Кп определяется как среднее арифметическое всех значений Кпi, полученных в п. 9.
\[ K_п=\frac{1}{N}\sum^{N}_1K_{пi}\qquad(4) \]
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 | 9.6 |
| 29 | 50 лк (100%) | 42 лк (84%) | 49 лк (98%) | 12.4 | 4.6 |
| 30 | 49 лк (100%) | 46 лк (94%) | 18 лк (37%) | 28.3 | 10.5 |
Как видно из таблицы 7, при отсутствии затеняющих объектов в помещениях с симметричным расположением сетки светильников каждой фазы относительно сетки расчётных точек, значения освещённостей в расчётных точках также имеют симметрию (в рассматриваемом случае – только в поперечной плоскости). Следовательно, для расчёта Кп с достаточной точностью можно использовать половину расчётных точек (с 1 по 15 или с 16 по 30).
10. Коэффициент пульсации Кп определяется как среднее арифметическое всех значений Кпи, полученных в п. 9.
Коэффициент пульсации освещенности. Формула расчета:
\[ \begin{eqnarray*} K_p=\frac{1}{N}\sum^{N}_1K_{pi}=\frac{1}{30}(10,5+4,6+9,6+6,7+3,3+6,8+\\ 4,5+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,5+\\6,8+3,3+6,6+9,6+4,5+10,5)=\\=5,3\% \end{eqnarray*} \]
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.
heliocity.ru
Пульсация света — вред здоровью, мифы и правда, коэффициент пульсации и его измерение
Одной из самых главных страшилок, которыми нас пугают специалисты по традиционному и светодиодному освещению, является так называемая пульсация света.
Данному явлению особо подвержены некачественно собранные и дешевые экземпляры светильников. Характеризуется такой параметр коэффициентом пульсации.
Влияние пульсаций света на организм и мозг
Если покопаться поглубже в этом вопросе, то окажется что не все пульсации одинаково вредны. Некоторые из них можно даже игнорировать и не измерять.
Впервые процесс влияния пульсаций света на организм человека был подробно изложен в журнале «Светотехника» в далеком 1963-м году. Суммируя изложенный в ней материал, можно сделать некоторые выводы.
Например, пульсации света имеющие частоту до 300Гц, действительно оказывают негативное влияние на наш организм.
Вот вам наглядный эксперимент и результаты ЭЭГ головного мозга. В первом случае (рисунок А) — человек сидит в затемненной комнате, а во втором (рисунок Б) — он находится в помещении с пульсирующими лампами частотой 120Гц.
Посмотрите на ненормальные пики активности и представьте как это сказывается на биоритмах и вашем общем самочувствии.
Но если данные пульсации имеют частоту выше 300Гц, то они просто никоим образом не фиксируются телом и мозгом человека.
И соответственно никакого влияния на него не оказывают.
ГОСТ, правила и нормативные значения
На основе данных заключений ученых и был разработан ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэфф. пульсации освещенности». ГОСТ действителен и используется всеми производителями на данный момент.
В нем подробно описаны методы измерения и какими приборами это следует делать.
Главный вопрос для потребителя заключается в том, какое максимальное значение коэффициента пульсаций может быть у разных источников света в тех или иных помещениях.
Эти предельные параметры регламентируются несколькими сводами правил СП. 
Минимально безопасное значение, которое указано в них — это 5%. Многие другие источники и статьи в интернете говорят о цифрах в 3% или даже в 1%. Так вот, в данных сводах правил, речи о таких малых величинах даже близко не идет.
Вот сводная таблица рекомендуемых значений коэффициента пульсаций для разных помещений:
При этом запомните, что для нежилых помещений пульсации вообще никак не нормируются.
Поэтому если где-то и встретите на светильниках ЖКХ данные, что у них пульсация 10% или даже 5%, не стоит особо верить таким техническим параметрам.
Для подавляющего большинства таких светильников, замеры просто не производятся, так как не требуются по закону.
А зачем производителям лишние траты и повышение цены своего товара по сравнению с конкурентами?
Мониторы и смартфоны
Кстати, немного отвлекаясь от лампочек, стоит заметить, что почти у каждого второго монитора пульсации выше 30%, а у некоторых и под 100% можно найти.
Поэтому домашние лампочки с 10%, это еще цветочки в нашей повседневной жизни. Вы например, каждый день проводите минимум час или два, уткнувшись в экран смартфона. А они пульсируют как кислотная дискотека.
Многие после этого даже удивляются откуда «ноги растут» и кто виноват в постепенном ухудшении их здоровья.
Еще один любопытный момент, касающийся предельных цифр, заключается в следующем — для вашего мозга нет большой разницы, сидите вы под лампочкой с коэффициентом в 20% или в 100%.
В обоих случаях уровень расстройства будет схожим. Может отличаться только время воздействия эффекта.
Когда возникает стробоскопический эффект
А еще при Кп>20% возможно появление стробоскопического эффекта.
Это когда движущиеся и вращающиеся объекты (вал двигателя, лопасти вентилятора), для ваших глаз будут казаться неподвижными.
Это весьма травмоопасно. Поэтому на производствах в закрытых помещениях с искусственным освещением, стоит очень строго подходить к вопросу выбора правильных светильников.
Пульсации у традиционного освещения и методы снижения
Высокие значения Кп характерны в первую очередь для разрядных ламп с электромагнитными ПРА (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).
Здесь они в легкую могут достигать величин выше 30%. Кстати, обычные лампочки накаливания, также имеют пульсации до 15%. Но мы этого особо не замечаем, так как эффект гасится тепловой инерцией.
Лампочка накаливания это в первую очередь неплохой обогреватель (большая часть всей энергии у нее уходит в тепло), и только затем уже источник света.
При этом чем мощнее лампочка, тем меньше ее коэффициент.
Здесь зависимость определяется инерционностью разогрева и остывания вольфрамовой нити.
Очень эффективным способом снижения коэфф. пульсаций, которым почему-то мало кто пользуется — является установка в одной точке нескольких ламп питающихся от разных фаз. Вот наглядная таблица для разных типов ламп и зависимость их пульсаций при подключении от 1-й, 2-х или 3-х фаз.
Более кардинальный метод для ламп ДРЛ, ЛБ и им подобным — это замена электромагнитной ПРА на электронную, с одновременным повышением частоты до 400Гц.
Кстати, многие до сих заблуждаются, думая что светодиоды в отношении теплопередачи и эффективности убежали далеко вперед. Это не всегда соответствует действительности. И с КПД светодиодов тоже не все так гладко.
Светодиодное освещение и мерцание
В светодиодных светильниках многое зависит от качества сборки блоков питания (драйверов). Если у них на выходе не постоянный ток, а выпрямленный с промышленной частотой, то пульсации в 30% не такая уж и редкость.
Но в общем, касательно светодиодных источников света и коэфф. пульсации ГОСТ четко говорит: 
Исходя из этого, прежде чем делать какие-то замеры, убедитесь что частота пульсаций от вашего светильника не превышает 300Гц. В противном случае может и измерять ничего не потребуется.
Хотя есть здесь и исключения — например профессиональный свет для фото или видеосъемки.
Здесь даже при величине свыше 300Гц нужно обращать внимание на любые мерцания. Дело в том, что при видеосъемке и фотографировании, идет жесткая привязка частот источников света к другим наборам параметров — частоте кадров, выдержке и т.п.
Хотя и никакого влияния на человека здесь уже не будет, зато очень даже будет присутствовать влияние на качество съемки.
А еще коэффициент пульсаций резко повышают всевозможные диммеры, собранные по принципу ШИМ и работающие на частоте до 300Гц.
Поэтому будьте предельно осторожными в их применении.
Как и чем замерить коэффициент пульсаций
Если пульсации в ваших лампах есть и они действительно вредные, то качественные замеры согласно ГОСТ, производятся по технологии с использованием осциллографа.
С его помощью можно измерить любую частоту пульсации и высчитать коэффициент у любых светильников. Формула расчета следующая (более подробно читайте в ГОСТе):
В относительно рабочих, а не в стерильных лабораторных условиях, также должны применяться рекомендуемые измерительные приборы. Вот их перечень:
Одним из самых популярных приборов является ТКА-ПКМ 08.
Такой аппарат оцифровывает сигнал с фотодатчика на частоте 3000Гц. Если частота источника света выше, то полученные данные от этого прибора уже будут существенно искажены. И верить им или нет, решать только вам.
Зачастую подобные девайсы объединяют в себе сразу несколько приборов — люксметры, яркомеры, пульсметры.
Если вам нужны замеры, что называется «для себя», без последующего предоставления их результатов в госорганы, то никто не запрещает посмотреть в сторону и более дешевых аналогов.
Тем более есть экземпляры с очень хорошими отзывами.
Например аппарат Radex Lupin.
Как проверить лампочку на пульсацию — народные способы
К самым простым и распространенным бытовым способам проверки пульсаций относятся следующие методы:
- мобильный телефон
Просто посмотрите на свет лампочки через экран смартфона. То что не видно вашему глазу, будет весьма заметно на камеру.
Правда имейте в виду, что некоторые аппараты имеют встроенную возможность принудительного подавления мерцания. Поэтому вы можете ничего и не увидеть, хотя эффект и будет присутствовать.
Подносить нужно максимально близко, чтобы нить накала или рассеиватель занял по максимуму все пространство экрана.
Сделайте фотоснимок лампочки без вспышки. Если на нем будут темные полосы — это признак мерцания.
- карандашный метод
Поднесите на свет лампочки карандаш или линейку и начните ею мельтешить наподобие вентилятора или веера.
Если появится эффект «застывших лопастей» или вы будете видеть несколько карандашей, то пульсация больше нормы.
Чем отчетливее будут очертания, тем больше коэффициент. Такие остаточные контуры фигур из-за световых мерцаний, проявляются и в повседневной жизни.
Раскрутите детскую юлу под источником освещения. При появлении стробоскопического эффекта, меняйте лампочки.
Однако подобные народные способы выявляют пульсацию до 100Гц. А вот от 100Гц до 300Гц, они могут и подвести. Поэтому полагаться на них не стоит.
Какая частота хуже всего
Большинство дешевых китайских светодиодных лампочек, как раз таки и работают на частотах до 300Гц. Таким образом, незаметно день за днем ухудшая ваше самочувствие, и оказывая свое губительное влияние.
Человеческий глаз без посторонних девайсов, способен различать пульсации с частотой от 60 до 80Гц. Далее идет невидимое для нас, но не для нашего мозга мерцание.
Чем «хороши» видимые пульсирующие лампы? Тем что мы их замечаем, и интуитивно стараемся меньше времени проводить под их воздействием. Либо в конце концов меняем их на другие.
А вот самыми опасными будут те мерцания, которые визуально не заметны.
Из-за большой интенсивности на этих частотах, наш мозг уже не успевает обрабатывать всю информацию, однако зрительные рецепторы продолжают ее воспринимать. Причем не как визуальную составляющую.
В итоге все это воздействует на совершенно другие отделы мозга и провоцирует изменение гормонального фона, биоритмов, повышает утомляемость и ухудшает самочувствие.
У качественных производителей источников освещения, даже если и есть пульсации, то происходят они на частотах свыше 300Гц. И никакого смысла заморачиваться с поиском точных измерительных приборов и рассчитывать проценты здесь нет.
Данные лампочки все равно будут абсолютно безопасны и никак не испортят ваше настроение и здоровье.
Поэтому если некий «специалист» пугает вас завышенными цифрами, ехидно делая замечания — мол видите, даже Phillips не безгрешен, зачем тогда платить больше?
Задайте ему резонный вопрос: «А на какой частоте получены данные замеры»? Будьте грамотны в вопросах светодиодного освещения и не дайте себя обмануть.
svetosmotr.ru
Коэффициент пульсации напряжения (тока) — это… Что такое Коэффициент пульсации напряжения (тока)?
- Коэффициент пульсации напряжения (тока)
- Величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. Примечание. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению (току) (по ГОСТ 23875-88)
Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник
Строительный словарь.
- Коэффициент полезного действия
- Коэффициент сменности по энергопотреблению (Коэффициент сменности)
Смотреть что такое «Коэффициент пульсации напряжения (тока)» в других словарях:
коэффициент пульсации напряжения (тока) — Величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. Примечание. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению (току). [ГОСТ 23875 88]… … Справочник технического переводчика
Коэффициент пульсации напряжения (тока) — 58. Коэффициент пульсации напряжения (тока) Коэффициент пульсации Величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. Примечание. Для целей стандартизации… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
коэффициент пульсации напряжения (тока) no среднему значению — Величина, равная отношению среднего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. [ГОСТ 23875 88] EN r.m.s. ripple factor the ratio of the r.m.s. value of the ripple content to the absolute value… … Справочник технического переводчика
коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — Величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. [ГОСТ 23875 88] Тематики качество электрической энергииэлектроснабжение в целом EN pulsation factor (of a… … Справочник технического переводчика
Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — 59. Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению D. Schwingungsgehalt E. Pulsation factor (of a pulsating voltage or current) F. Taux de pulsation (d’une tension ou d’un courant pulsatoire) Величина, равная отношению… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению — 60. Коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению D. Welligkeit (einer Mischspannung oder eines Mischstromes) E. R. m. s. ripple factor F. Taux d’ondulation efficace (d’une tension ou d’un courant pulsatoire) Величина, равная… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Коэффициент пульсации напряжения — (тока) – величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению (току). ГОСТ 23875 88 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
Коэффициент пульсации тока — См. Коэффициент пульсации напряжения … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
коэффициент пульсации постоянного выходного напряжения — 32 коэффициент пульсации постоянного выходного напряжения [тока] источника электропитания РЭА: Величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего постоянного выходного напряжения [тока] к его среднему значению в … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Коэффициент сглаживания пульсаций напряжения (тока) источника вторичного электропитания РЭА — 27. Коэффициент сглаживания пульсаций напряжения (тока) источника вторичного электропитания РЭА Отношение амплитудного значения пульсации входного напряжения (тока) источника вторичного электропитания РЭА к амплитудному значению пульсации… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
dic.academic.ru
Коэффициент пульсации светового потока. Коэффициент пульсации в осветительных установках. Метод расчета
В обычной ситуации человек так описывает свет от искусственного источника: яркий или тусклый, теплый или холодный. О мерцании современных бытовых ламп речь в большинстве случаев не идет. Но значит ли это, что они действительно производят «ровный» свет? И если ответ отрицательный, то чем вредна пульсация ламп?
Что такое пульсация света?
Пульсация освещенности создается мерцанием осветительного прибора. Наш глаз практически не воспринимает эти колебания, но мозг реагирует на мерцание лампы при частоте до 300 Гц.
Лаборатория промышленного освещения ивановского НИИ охраны труда провела исследования, которые установили: при увеличении глубины пульсаций света их вредное воздействие на организм возрастает. Появляются внутреннее напряжение, усталость, человеку трудно сосредоточиться. Это происходит из-за того, что организм не успевает приспособиться к значительным изменениям уровня яркости освещенности за короткие периоды времени.
После оценки результатов многочисленных исследований нормы СанПиН и СНиП ужесточились: к освещению помещений для работы и отдыха людей стали предъявлять особые требования. С обязательным учетом нормируемого коэффициента пульсации, который отражает ее глубину. А точнее, показывает изменение уровня освещенности при максимальном и минимальном колебаниях яркости света.
Нормальные показатели пульсации ламп
Все лампы мерцают, хотя глазу это не всегда заметно. Но коэффициент пульсации разных типов ламп неодинаков. Его значения при частоте 0-300 Гц для основных видов осветительных приборов таковы:
- лампы накаливания — 12-18 %;
- люминесцентные — 23-39 %;
- галогенные — 11-29 %;
- светодиодные — 0-8 %.
Действующие санитарные нормы РФ — актуализированная редакциия СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95» и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 ограничивают пульсацию приборов освещения при частоте пульсаций до 300 Гц.
Так, например, в игровых комнатах детских садов, а также учебных классах, кабинетах, аудиториях учреждений образования этот показатель не должен превышать 10 %. Этот же норматив действует и для торговых залов супермаркетов, для парикмахерских, некоторых производственных и медицинских помещений.
В читальных залах, мастерских по обработке древесины и металла, помещениях для компьютерных игр коэффициент пульсации ограничен 15 %. Самый высокий нормируемый показатель 20 % установлен, к примеру, для помещений с непродолжительным пребыванием людей (конференц-залы, архивные хранилища, спортзалы, кладовые).
Самые строгие требования предъявляются к освещению мест, оборудованных компьютерной техникой. В частности, коэффициент пульсации света в таких кабинетах не должен превышать 5 %. Это связано с тем, что помимо ламп пульсируют также мониторы компьютеров, что создает дополнительную нагрузку на органы зрения и организм в целом.
Впервые о негативном влиянии пульсации света заговорили полвека назад. Еще в 1963 г. в 5-ом номере журнала «Светотехника» появилась статья, в которой описывались результаты исследов
vorota21vek.ru
факты, механизмы и нормы / Habr
Пульсации светового потока источников света ограничиваются санитарными нормами, и с каждым годом уменьшаются. А на пульсации яркости экранов санитарных норм нет. При том, что в мониторы и телефоны люди уже смотрят дольше, чем на офлайн-сцены.
Разберемся, как и на что влияет пульсация яркости наблюдаемых сцен, и как в действительности пульсируют источники света и экраны.
Механизм воздействия пульсаций яркости на здоровье человека
Энцефалограмма человека с характерным пиком на частоте пульсирующего освещения еще с 60-х годов публиковалась как доказательство вредного действия пульсаций освещенности на нервную систему.
Слева — контрольная ЭЭГ, справа — с пиком на частоте 120 Гц при включении освещения, пульсирующего с частотой 120 Гц.
Сегодня же, по мнению нейрофизиологов, навязывание нервной системе высокочастотного дополнительного ритма повредить не может. Картинка всего лишь показывает восприимчивость нервной системы к пульсациям освещенности. Вылезает на ЭЭГ пик с частотой изменения значимого параметра окружающей среды — молодец, здоров!
Однако, при длительной напряженной зрительной работе выраженные пульсации освещения действительно вредны, так как мешают движению взгляда.
Застывший взгляд слеп, чтобы видеть, нужно взгляд перемещать. Движение взгляда по лицу одной из самых красивых женщин в истории, Альфред Ярбус, 1965г.
Взгляд человека перемещается скачкообразно — саккадами. Пульсации на частотах 100 Гц и более сознанием не воспринимаются, но провалы освещенности в короткий миг перескока мешают взгляду «зацепиться» за новую точку.
Один и тот же эффект проявляется при быстром движении объекта (карандашный тест), сдвиге фотоаппарата, и быстром перемещении взгляда: наблюдатель видит прерывистый след из фантомов освещенных объектов. Это затрудняет перемещение взгляда на намеченную цель, саккады становятся более частыми и хаотичными.
Появление фантомов перемещающихся объектов при пульсирующем освещении.
Наиболее полным и достоверным обобщением современных данных о влиянии пульсаций освещения на здоровье человека является документ «IEEE Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers». Исследования, на которые ссылается документ, показывают следующее:
- Высокочастотные пульсации освещенности вызывают повышенную усталость, снижение производительности зрительной работы, усталость глаз, головные боли и тревожность.
- С увеличением глубины пульсаций выраженность негативного воздействия растет.
- С ростом частоты риски негативного воздействия снижаются.
Самая оптимистичная оценка верхней границы воздействия пульсаций по частоте основана на том, что характерное время развития потенциала действия нервного волокна человека 5 мс, что соответствует ширине полосы пропускания 200 Гц. Отечественный ГОСТ предписывает не учитывать пульсации или гармоники сложных пульсаций на частота более 300 Гц. Однако на практике сложная система из большого числа взаимодействующих нейронов реагирует на частоты до килогерца.
IEEE вводит следующие критерии уровней риска:
- низкому уровню риска на частотах менее f = 90 Гц соответствует уровень пульсаций, в процентах не превышающий 0,025⋅f; более 90 Гц — не превышающий 0,08⋅f. При частотах более 1250 Гц ограничений на уровень пульсаций нет. Для актуальной частоты 100 Гц уровни пульсации, соответствующие низкому уровню риска, — не выше 8 %.
- безопасный уровень глубины пульсаций при котором нет статистически выявляемого воздействия — 0,01⋅f для частот ниже 90 Гц и 0,0333⋅f для частот выше 90 Гц. Для частоты 100 Гц заведомо безопасный уровень пульсаций — не выше 3 %.
Что о пульсациях яркости говорит закон
Отечественные стандарты нормируют «просто пульсации» на частотах до 300 Гц, и это правильно, так как заставить миллионы людей учитывать спектральные особенности пульсирующего освещения нереально, хорошо бы учли хоть одну цифру.
Но одной цифры все равно не получилось, санитарные нормы еще со времен СССР регламентируют уровень пульсаций в разных ситуациях не выше 20 %, 15 %, 10 % и 5 %. И со временем количество нормативных документов, указывающих в каких случаях допустимы какие пульсации, становится только больше.
Но во внегосударственных стандартах можно и нужно использовать упрощенные нормы. Достаточно принять, что в местах постоянного пребывания людей допустимы пульсации не выше 3 %. Это и обосновано, и заведомо соответствует всем санитарным нормативам, и в большинстве случаев выполняется автоматически.
Еще пять лет назад добиться пульсаций яркости, например, светодиодного светильника, менее 15 % было чрезвычайно трудно. И сегодня попадаются экземпляры с уровнем пульсаций в десятки процентов, особенно часто среди малогабаритных ламп (типа G9 и т.п.) из-за трудностей размещения полнофункционального драйвера в столь в малом объеме да еще и за малые деньги. Но для типичного современного добросовестно изготовленного светодиодного светильника пульсации освещенности на уровне 1-2 % — норма. И превосходная норма!
Но не стоит быть перфекционистом. Требовать сегодня уровень пульсации 0,5 % и менее — значит напороться на завышенную цену, а подчас и на обман. Неоправданно дорого производить что-то идеальное, это подтвердит любой разработчик. Покупатель же общается не с разработчиком, а с менеджером, чья работа обещать «— да, конечно, у нас ровно то, что вам нужно».
Реальные значения пульсаций яркости
В 2015 году я в должности и.о. главного редактора журнала «Светотехника» курировал исследование фактических параметров светотехнических приборов рынка. В том числе я передал в LampTest.ru 5 штук обследованных в аккредитованной лаборатории лампочек, и убедившись, что результаты измерений AlexeyNadezhin совпадают с нашими, включили в статистику данные по более чем четыремстам лампочкам из его проекта.
И со студентами кафедры Светотехники МЭИ измерили спектр и глубину пульсаций 111 разных моделей мониторов найденных в комнатах общежития МЭИ. В работе использовали внесенный в реестр средств измерений и поверенный люксметр-яркомер-пульсметр «еЛайт02».
И вот что выявили:
Типичный уровень пульсаций уличных натриевых светильников — около 30 %. Типичный уровень пульсаций светильников с люминесцентными трубчатыми лампами 4×18 с «классическим» ЭМПРА, стоящих в большинстве учреждений и учебных заведений — более 40 %.
Типичный люминесцентный светильник пульсирует на удвоенной частоте сетевого напряжения 100 Гц с глубиной пульсаций более 40 %.
Лампы накаливания пульсируют меньше люминесцентных, но тоже будь здоров. Данные LampTest согласуются с данными, полученными прямым измерением в лаборатории компании Эко-Е ее техническим директором Сергеем Мамаевым, куда я для измерений привез сумку разнообразных лампочек накаливания, купленных в крупных сетевых магазинах. С ростом мощности свечение нити накаливания становится более инерционным, уровень пульсаций падает, но все равно остается выше приемлемого значения.
Пульсации светового потока ламп накаливания разных мощностей. Здесь и далее зеленым выделен заведомо безопасный уровень по критериям IEEE.
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) пульсируют примерно вдвое меньше ламп накаливания (6-10% против 15-20%). Светодиодные лампы бывают двух разновидностей — большая часть очень хороша, меньшая пульсирует как угодно вплоть до 100 % (ужас-ужас). Светодиодные светильники всех мастей большей частью хороши, пульсации низкие.
Коэффициент пульсации исследованных КЛЛ (а), СД ламп (б) и офисных светодиодных светильников, уличных и промышленных светодиодных светильников (г).
В 2016-2017 годах я совмещал должность руководителя производственной светотехнической лаборатории и измерил множество светильников разных производителей. Сегодня уровень пульсаций светодиодного светильника выше 10 % вызывает удивление. Значения до 3 % — фактическая норма.
И эти изменения произошли стремительно. Недавно попали в руки БУ-шные экземпляры одного из лучших трековых светильников для освещения музеев — ERCO. Эффективность около 90 лм/вт при КЦТ=3000 К и Ra=90 — уровень для ERCO двух-трехлетней давности, но приемлем и сегодня. Но что такое: поворачиваю гониометр со светильником и вижу на экране свистопляску, проверяю уровень пульсаций — более 30 %. Породистые источники питания Tridonic из этих светильников придется выкидывать и заменять на любые современные с пульсацией ~1 %.
Ну и самое интересное — пульсации яркости экранов мониторов. Наиболее жестко уровни пульсаций отечественные нормативы ограничивают в помещениях с дисплеями из-за следующего обстоятельства: если освещать сцену одновременно двумя пульсирующими на разной частоте источниками, на нервную систему воздействуют и обе эти частоты и целый букет их производных, включая низкочастотную разницу. Еще в СССР не знали как бороться с пульсацией яркости мониторов и привычно «завернули гайки» светотехникам.
Пульсация яркости мониторов и экранов вызвана ШИМ-регулировкой подсветки, поэтому на 100 % яркости пульсация как правило равна нулю, и при уменьшении яркости растет. Для примера у монитора AOC i2769vm при максимальной яркости пульсации отсутствуют, при 95% яркости пульсации составляют 8,5%; при половинной яркости (см. рисунок ниже) достигают 100%; а при яркости меньше половины глубина пульсаций все также 100%, но между вспышками света появляются паузы темноты.
Характер пульсаций яркости экрана AOC i2769vm. Здесь и ниже приведены скриншоты программы Эколайт-АП
Типичный пример характера и спектра пульсаций экрана смартфона на примере Samsung S7 Edge — при понижении яркости пульсации растут с 5 % до 69 %, и с 60 Гц на 241 Гц меняется частота основной гармоники. Возможно изменение частоты связано с конструктивной особенностью самосветящихся AMOLED-экранов. Отметим, что повышение частоты по критериям IEEE не вывело параметры пульсаций экранов из опасной зоны.
Форма (вверху) и спектр пульсации (внизу) яркости экрана Samsung S7 Edge при уровнях яркости 100 % и 50 %.
Поэтому перед измерениями для статистики яркость мониторов и экранов смартфонов выставлялась на 50 %. Результаты катастрофические. В зеленую и даже в желтую зону попала лишь незначительная доля экземпляров. У части экранов основная гармоника на частоте менее 70 Гц, что по данным IEEE приводит к выраженным недомоганиям, головным болям и даже эпилептическим припадкам.
Частота и глубина пульсации экранов мониторов, ноутбуков и носимой электроники.
Является ли пульсация экрана телефона катастрофой? Нет, но при чтении желательно выставлять яркость на 100 %, а в транспорте смотреть не в телефон, а на девушек.
Примечание 1: Пост является популярным изложением результатов, опубликованных в Оптическом журнале на русском языке и в OSA publishing на английском языке.
Примечание 2: Если вы в Москве, и имеете доступ к большому объему включенных мониторов и телефонов (шоурум магазина электроники?), предлагаю все ваши устройства перемерить.
habr.com
