第四章楼宇室内电气照明基础知识课件.ppt
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1、1,第一节 民用建筑的照明种类和照度标准第二节 灯具的安装与维修第三节 照明电路第四节 楼宇室内照明总配电装置,第四章 楼宇室内电气照明基础知识,2,【知识目标】,1、了解民用建筑的照明种类、照明方式和照度标准知识;2、掌握常用灯具的安装与维修基本知识;3、理解照明电路的布线、用线和进户装置;4、理解楼宇室内电气照明总配电装置。,3,【能力目标】,1、具有分析楼宇室内电气照明的一般问题能力;2、学会发现问题、探究问题和解决问题的方法,会应用楼宇室内电气照明基础知识解决生产、生活中的实际问题的能力。,4,【技能目标】,1、掌握常用灯具的安装与维修技能;2、掌握照明电路线路用线选择和进户装置选用的
2、方法;3、具有照明配电箱安装,插座、插头和开关的安装和维修的技能。,5,(一)按照光照的形式分类,有:1、直接照明2、半直接照明3、均匀漫射照明4、半间接照明5、间接照明6、定向照明7、重点照明8、漫射照明9、泛光照明,一、照明的种类,第一节 民用建筑的照明种类和照度标准,6,(二)按照照明的用途分类,有:1、正常照明。正常照明是指正常情况下,建筑物内外需要照明的全部区域所设置的照明,工作场所均应设置正常照明。它一般可单独使用,也可与其他照明同时使用,但控制线路必须分开敷设。2、应急照明。因正常照明的电源出现故障而启用的照明称之为应急照明(也称事故照明)。主要用于人员疏散、保障安全或继续工作用
3、,应急照明可包括疏散照明、安全照明和备用照明。工作场所下列情况应设置应急照明:,7,(1)正常照明因故障熄灭后,需确保正常工作或活动继续进行的场所;(2)正常照明因故障熄灭后,需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所;(3)正常照明因故障熄灭后,需确保人员安全疏散的出口和通道。 应急照明必须采用能快速点亮的可靠光源,一般采用白炽灯或卤钨灯。3、疏散照明。疏散照明是作为应急照明的一部分,用以确保安全出口通道能被有效地辨认和应用,使人们安全迅速撤离建筑物。在正常照明熄灭将会引起混乱的人员密集的场所,均应设置疏散照明。其照度不应低于0.5lx。所有的应急照明必须采用能瞬时可靠点燃的照明光源。,8,4、
4、安全照明。作为应急照明的一部分,安全照明用以确保处于潜在危险之中的人员安全。安全照明照度值不应低于一般照明照度的5%。5、备用照明。作为应急照明的一部分,备用照明是指正常照明处于事故断电情况下,为了确保一些重要的正常活动继续进行或者暂时继续进行而设置的应急照明。备用照明的照度不应低于一般照明的10%。6、值班照明。在非正常工作时间内供值班人员使用的照明为值班照明。值班照明可利用正常照明中能单独控制的一部分或全部,设置专用控制开关。大面积场所宜设置值班照明。,9,7、警卫照明。在重要的场所,如值班室、警卫室及周边地区等有警戒任务的场所,根据警卫任务需要,用于警戒而安装的照明称作警卫照明。警卫照明
5、一般利用正常照明中能单独控制的一部分或利用应急照明的一部分或全部。8、障碍照明。在可能危及航行安全的建筑物或构筑物上安装的标志灯,称为障碍照明。如装设在高层建筑物顶端作为飞机飞行障碍标志用的照明,装在水上航道两侧建筑上作为障碍标志的照明,高层建筑物的障碍标志灯、道路局部施工、管道井施工以及航标灯等。有危及航行安全的建筑物、构筑物上,应根据航行要求设置障碍照明。障碍照明应采用能透雾的红色光灯具,有条件的宜采用闪光照明灯。,10,9、景观照明。为美化、烘托、装饰某一特定空间环境而设置的照明。10、广告照明。以商品的品牌或商标为主,配以广告词和其他图案,用内照式广告牌、霓虹灯广告牌、电视墙等灯光形式
6、,渲染广告的主题思想,同时又为夜幕下的街景增添了情趣。11、艺术照明。通过运用不同的光源、不同的灯具、不同的投光角度、不同的灯光颜色,营造的一种特定空间气氛的照明。12、建筑彩灯。建筑彩灯是指根据建筑和市容美化的要求,为了烘托城市夜景气氛而采用的建筑物轮廓及外立面照明,它包括建筑物轮廓彩灯和泛光照明,11,二、照明方式,照明方式是指照明设备按其安装部位或使用功能而构成的基本制式。按照国家制定的设计标准区分,有工业企业照明和民用建筑照明。按照照明设备安装部位区分,有楼宇室内照明和楼宇室外照明。,12,楼宇室内照明,按照使用功能区分,可分为:一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明等。 (一)一
7、般照明 不考虑特殊部位的需要,为照亮整个场地而设置的照明方式称为一般照明。它可使整个场地都能获得比较均匀的照度,适用于对光照方向无特殊要求或者不适合安装局部照明和混合照明的场所。,13,(二)分区一般照明 根据需要,将特定区域设计成不同照度来照亮该区域的一般照明称为分区一般照明。同一场所内的不同区域有不同照度要求时,应采用分区一般照明。(三)局部照明 为了特定的视觉工作需要、为照亮某个局部而设置的照明称之为局部照明。局部照明宜在下列情况中采用: 1、局部需要有较高的照度。 2、由于遮挡而使一般照明照射不到的某些范围。 3、视觉功能降低的人需要有较高的照度。 4、需要减少工作区的反射眩光。 5、
8、为加强某方向光照以增强质感时。,14,(四)混合照明 由一般照明和局部照明共同组成的照明方式,称为混合照明。混合照明的优点是,可以在工作面上,甚至在工作的内腔里获得较高的照度,并易于改善光色,减少装置功率和节约运行费用。,15,三、室内照度的标准,照度是表示受照物体表面每单位面积上接收到的光通量。照度的物理量符号是E,单位是勒克斯,其符号为lx。 照度可以直接相加。如果房间里有4盏灯,它们对桌面上A点的照度分别为E1、E2、E3、E4,则A点总照度EA等于4个照度值之和。照度是照明工程各项标准和规范中最常用的物理量。各种建筑的照度标准如表4-1、4-2、4-3、4-4所示。,16,表4-1 居
9、住建筑照度标准(据GB50034-2004),17,表4-2 图书馆建筑照度标准(据GB50034-2004),18,表4-3 办公建筑照度标准(据GB50034-2004),19,表4-4 商业建筑照度标准(据GB50034-2004),20,照明灯具一般由光源、光学器件(反射、折射器件等)、电器配件、外壳以及装饰、调整、安装用的部件等组成。一、安装基本要求 安装灯具时,不论安装方式如何,均应满足以下基本要求:(一)在特别潮湿、有腐蚀性气体的场所,以及易燃、易爆的场所,应分别采用合适的防潮、防爆、防雨的灯头和开关。,第二节 灯具的安装与维修,21,(二)室内一般照明灯具的最低悬挂高度,应满足
10、相关规定。厂房内低于2.5m的灯具外壳应妥善接地,最好使用1236V安全电压;不许使用带开关的灯口。 (三)照明用灯头导线的截面积,随安装场所的不同而异,但应符合相关规范。(四)灯具的安装应牢固可靠(特别是吊灯),灯具重量在1kg以下时,可直接用软线悬吊;重于1kg者应加装金属吊链;超过3kg时,必须将其固定在预埋的吊钩或吊挂螺栓上。,22,吊钩和吊挂螺栓的埋设方法如图4-1所示。图4-1中,(a)吊钩;(b)单螺栓;(c)双螺栓。,23,(五)灯具固定时,不应因灯具自重而使导线承受额外的张力。(六)灯架和管内的导线不应有接头。 (七)导线分支和连接处应便于检查。 (八)导线引入灯具处不应受到
11、拉力和摩擦。(九)必须接地或接零的金属外壳,应有专用的接地螺钉与接地线相连。 (十)灯具配件应齐全;灯具的各种金属构件应进行防腐处理;灯具应无机械损伤、变形、油漆剥落、灯罩破裂等缺陷。,24,(十一)安装在建筑物易燃吊顶内的灯具,以及贴近易燃材料安装的照明设备,应在灯具或设备的周围用阻燃材料隔离,并应留出通风散热孔隙。 (十二)固定灯具的螺钉一般不少于两个,木台直径在75mm以下时,可只用一个螺钉固定。 (十三)采用圆钢吊挂花灯时,圆钢直径不得小于6mm,并且不得小于灯具吊,25,二、照明灯具故障的基本检查方法,照明灯具故障的基本检查方法常用的有故障调查、直观检查、测试检查、分段检查等多种。(
12、一)故障调查(二)直观检查。经过故障调查后,即可进一步通过看、听、闻等直观检查,仔细观察线路或设备的外部状况或运行情况。,26,首先沿线路巡视,查看线路上有无明显问题,如导线破皮、相碰、断线、灯口进水、烧焦等,然后进行重点部位检查。 1、查看熔断器熔丝。根据熔丝熔断情况,可初步判定故障是什么原因引起的。熔丝的熔断状况有以下三种:,27,(1) 熔丝断点在压接螺钉附近,断口较小,往往可以看到螺钉变色,有氧化层。这是由于压接过松,螺钉松动,或压接时熔丝碰伤所致。对于这类故障的处理,应清洁螺钉垫圈,重新装好新熔丝即可。 (2)熔丝外露部分大部分或全部熔断,仅螺钉压接部分残存。这是由于短路大电流,在极
13、短的时间内产生大量的热量所致。出现这种故障,在故障点未找到之前,切不可盲目地加大熔丝。 (3)保险丝中部产生较小的断口。这是由于通过熔丝的电流长时间超过其额定电流所致。由于保险丝两端的热量能经压接螺钉散掉,而中间部位的热量积聚较快,以致被熔化。因此,可以断定是线路过负荷或是熔丝选得过细引起的。,28,2、查看闸刀开关、熔断器。(1)若是闸刀开关、熔断器螺丝孔上封的火漆熔化,有流淌痕迹,这是由于该电器过热造成的。 (2)如果电器触头或接触连接部分紫铜表面生成黑色氧化铜,并退火变软,压接螺钉焊死而无法松动等,也是由于过热造成的。 (3)由于导线与开关、熔断器等接线端子压接不实,或导线表面氧化接触不
14、良,引起过热。铝导线若直接压在铜接线端子上,由于“电化腐蚀”现象,铝导线极易被腐蚀,使得接触电阻变大,出现过热,最后导致断路。,29,(三)测试检查。(四)分段检查。对故障电路,本着先易后难的原则,可按分支路或用“对分法”分段进行检查,以缩小范围,逐步逼近故障点。一般配电盘电路和用电器具的测量、检查是比较方便的,应首先进行检查,然后才进行线路检查。,30,三、照明光源的分类 目前常用的照明光源按发光原理可分为三大类,见图4-2。,31,图4-2,32,(一)白炽灯,1、白炽灯的构造和工作原理照明工程中,白炽灯(filament lamp)是常用的设备,它属于第一代光源。其发光过程是:电流流过钨
15、制灯丝,产生大量热能,使灯丝温升达24002900K 成白炽状而发光。40W以下的白炽灯内抽成真空,60W以上大功率白炽灯则抽成真空后再充入氮气等惰性气体,以减少钨丝发热的蒸发损失,提高灯泡的使用寿命。,33,34,35,常用白炽灯的外形见图4-4。 白炽灯的寿命较短而光效不高,为10141m/W,其总功率的93%94%都转化成热能;白炽灯还有一个缺点,就是其灯丝的冷电阻只有工作时热电阻的1/16 1/12,因此启动瞬间的电流很大,当大批使用白炽灯时,灯要分批启动,或是采用电压由低逐步升高的调压启动。白炽灯显色性是人造光源中最好的(平均显色指数在95以上),可以瞬间启动,可以调光。,36,2、
16、白炽灯的维修,白炽灯常见故障和处理方法(见表4-5),37,38,(二)荧光灯,1、荧光灯的构造 低压水银荧光灯通称为荧光灯(fluorescent lamp),俗称日光灯,属于气体放电光源。它由灯头、热阴极和内壁涂有荧光粉的玻璃管组成,如图4-5(a)所示,热阴极内涂有发射电子物质的钨丝。玻璃管内抽真空后充入气压很低的汞蒸气和惰性气体氩气。,39,因玻璃管内壁涂的荧光粉不同,荧光灯分为日光色、冷白色、白色、暖白色和彩色(蓝、绿、黄、白、淡红和金色) 荧光灯等多种类型。荧光灯的工作电路由灯管、镇流器和辉光启动器(简称启辉器)组成, 如图4-5(b)、(c)所示。,40,图4-5,41,2、荧光
17、灯的工作原理,当图4-5(b)开关Sl闭合后,启辉器S2产生辉光放电发热,其中的双金属片受热膨胀弯曲,使触点闭合,接通热阴极电路加热,则热阴极发射电子。双金属片触点闭合后,辉光放电停止,双金属片冷却收缩将触点弹开分离。就在这一瞬间,串联在电路中的镇流器L (为一电感线圈)产生较高的自感电动势,加在灯两端,因热阴极已发射了大量的电子,就使玻璃管内气体和汞蒸气电离而导电。汞蒸气放电时产生的紫外线激发玻璃管内壁的荧光物质发出可见光 (见图4-6)。,42,图4-6,43,玻璃管起燃后,在其两端就有电压降,使启辉器上的电压达不到启辉电压而不再启辉。镇流器在玻璃管预热和起燃后,都起着限制和在一定程度上稳
18、定预热电流及工作电流的作用。荧光灯与白炽灯对比,其最突出的优点是光效高(为白炽灯光效的46倍)和使用寿命长(为白炽灯寿命的23倍)。但也存在一定的缺点,如显色性较差,结构复杂(需配套电感式镇流器和启辉器),安装不便且装饰性较差,启动较慢,特别是当气温超过18C25C的范围时,都会使启动困难,光效下降。另外,荧光灯还存在频闪现象。,44,荧光灯随着交流电流的变化,其发光也有周期性的明暗变化,称为频闪现象或频闪效应。因此,在荧光灯照射下,当某个转动物体的转动频率是交流电频率(50次/s)的整数倍时,则转动物体看上去好像不转动的一样,往往容易造成事故,故荧光灯不适宜有车床等旋转机械的场所照明。,45
19、,(三)三基色节能荧光灯,1、三基色节能荧光灯的构造和工作原理如前所述,荧光灯的灯管内壁都涂有荧光粉,其作用是把它所吸收的紫外辐射转换成较长波长的可见光。近年来开发的含有钇、铕、铈等稀土元素并由红粉、绿粉和蓝粉三种荧光粉按一定的比例配制而成的三基色荧光粉,其光效和显色性均比多年来广泛使用的卤磷酸钙荧光粉大为提高,光效可达1001m/W 以上,一般显色指数在80以上,甚至达到98,而色温可通过改变荧光粉比例而在2700 6700K范围内可调。,46,三基色节能荧光灯的结构如图4-7所示。当灯通电时,封装在灯两端的钨丝电极之间放电。主要是通过荧光粉将短波辐射转变成可见光而发光。,图4-7,47,2
20、、三基色节能荧光灯的安装,三基色节能荧光灯有直管形、单U形、双U形、2D型和H形等几种。它的最大优点是节能,其发光效率比普通荧光灯高30%左右,比白炽灯高57倍。其次,它的体积小,造型美观,显色性好。三基色节能型荧光灯的接线与普通荧光灯的接线完全相同,但其外部接线却很简单。它要配用电感型镇流器(要配启辉器) ,如图4-8所示。,48,图4-8,49,(四)高压汞灯,1、高压汞灯的构造和工作原理荧光高压汞灯简称高压汞灯(high-pressure mercury lamp)。按用途不同高压汞灯可分为照明用高压汞灯和非照明用高压汞灯两大类。常用照明用高压汞灯有普通高压汞灯、反射型高压汞灯和自镇流式
21、高压汞灯三种;非照明用高压汞灯有紫外线高压汞灯、球形超高压汞灯和毛细管超高压汞灯等。照明用高压汞灯由灯头、石英放电管和玻壳等组成,如图4-9(a)。图4-9(b)镇流器。 石英放电管中抽去空气和杂质后,充有一定量的柔和少量的氩气,里面封装有钨制成的主电极(E1、E2)和辅助电极(E3 )。当灯管工作时放电管内的气压可升高到26个标准大气压,高压汞灯由此而得名。,50,高压汞灯工作电路如图4-9 (c)所示。玻壳内壁涂有荧光粉。反射型高压汞灯在玻壳内壁上镀有铝反射层,然后再涂荧光粉。它具有定向反射性能,使用时可不用灯具,玻壳还起着将石英放电管与周围环境隔离和保温的作用。高压汞灯须与镇流器成套配用
22、。当开关S闭合后,首先在辅助电极E3和主电极E1之间发生辉光放电,产生大量的电子和离子。在两个主电极的电场作用下,过渡到主电极间的弧光放电,灯管起燃。,51,图4-9,52,高压汞灯灯管熄灭后不能立即启动。因为此时石英放电管内汞蒸气仍处在较高气压下,电子和离子在高气压下,不能积累足够的能量来电离气体产生弧光放电,必须要等510min后灯管冷却,石英放电管内气压下降,才能再次启动。高压汞灯的突出优点是光效高,达3050lm/W;亮度高,光通量达几万流明;寿命达几千小时以上。但一般的高压汞灯显色性较差,一般显色指数仅为3040,故不适宜用于一般室内的照明,而主要用于广场、车站、街道、建筑工地及不需
23、要仔细分辨颜色的高大厂房(如铸造、轧钢、仓库等)等大面积的照明。,53,2、高压汞灯的安装,高压汞灯按其内部结构的不同,分为镇流式和自镇流式两种类型。自镇流式灯管内装有镇流灯丝,安装时不必另加镇流器。安装前必须首先分清灯的类型,然后按以下要求进行安装: 1)镇流式高压汞灯应按图4-9(c)接线。 2)镇流式高压汞灯所配用的镇流器,应与灯泡功率一致,否则,接通电源后灯泡不是启动困难就是被烧坏。镇流器必须装在灯具附近、人体不能触及的位置上。,54,3)高压汞灯必须垂直安装,若水平安装,发光效率将降低1/2,并且容易自灭。 4)高压汞灯工作时,玻壳温度很高,必须配备散热良好的灯具。否则会影响灯泡的性
24、能和使用寿命。 5)高压汞灯的功率为125W及以下时,应配用E27型瓷质灯座;功率为175W及以上时,应配用E40型号瓷质灯座。 6)为了提高线路功率因数,安装高压汞灯时应在电源侧并联一个电容器。,55,3、高压汞灯的维修,高压汞灯常见故障和处理方法(见表4-6),56,57,(五)LED光源,1、LED光源的结构和工作原理发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是当前发展最快,被认为拥有广阔前景的新型光源。LED实际上是在发光芯片上覆盖了一个透明环氧树脂罩的光源,其结构如图4-10。发光部分使用的是一种被称为半导体的材料。当电流通过正极 (空穴)的p型半导体与负极(电
25、子)的n型半导体后,在正极与负极的交界面上便发出光(见图4-11)。,58,图4-10,图4-11,59,相对于白炽灯需要通过电加热灯丝发光,而LED则是直接将电转换成光, 因此能量的转换效率非常高。在使用LED时,电路中必须串联电阻限流。图4-12是LED几种最简单的工作电路。图4-12 (a)是单个LED采用直流供电的电路;图4-12(b)表示n个LED串联,采用直流供电的情况;图4-12(c)表示单个LED采用交流供电的情况,电路中串接一个二极管VD,以防止反向击穿。,60,(a) (b) (c),图4-12,61,2、LED光源的安装,点亮LED需要有与白炽灯和荧光灯不同的驱动电路,最
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