Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лампы накаливания и напряжение в сети

Лампы накаливания и напряжение в сети

С помощью прибора Viso LightSpion и ЛАТРа, которому уже 46 лет, мы с Глафирой провели эксперимент, результаты которого меня удивили.

Раньше в России в основном использовался стандарт сетевого напряжения 220 вольт. С 2005 года по ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 В ±10%, то есть от 207 до 253 вольт. Старый стандарт 220 В попадает в этот диапазон, поэтому фактически со старым оборудованием никто ничего не делал — в большинстве розеток нашей страны как было 220, так и осталось. На момент эксперимента у меня в сети было 222 В, хотя утром бывает и 230 вольт.

Я измерил световой поток обычной лампочки накаливания при разных напряжениях, задавая их с помощью ЛАТРа.
По стандарту лампа 60 Вт должна давать 710 Лм. Для эксперимента я использовал матовую лампу 230 В 60 Вт Osram Classic «CLAS A FR60 230V E27/ES», на упаковке которой указано значение светового потока — 710 Лм.

При напряжении 231 вольт лампа потребляет 61 ватт и даёт 628 Лм.

На напряжении 220 вольт мощность снижается до 56 Вт, а световой поток до 555 Лм.

На нижнем пределе по стандарту — 207 В, мощность уже 52 Вт и 60-ваттная лампа светит, как 40-ваттная — всего 427 Лм.

В сельской местности напряжение иногда проседает до 180 вольт. В этом случае 60-ваттная лампа «превращается» в 25-ваттную — всего 271 Лм.

Вот результаты моих измерений 60-ваттной лампы на разных напряжениях:

180 В — 271 Лм
200 В — 416 Лм
207 В — 427 Лм
210 В — 489 Лм
215 В — 538 Лм
220 В — 555 Лм
225 В — 610 Лм
230 В — 628 Лм
235 В — 687 Лм
240 В — 788 Лм
244 В — 851 Лм

На всякий случай я проверил, как поведёт себя хорошая светодиодная лампа при изменении сетевого напряжения. Для эксперимента я использовал лампу IKEA RYET 703.115.98 LED 1461G13.

При изменении сетевого напряжения на 50 вольт, яркость лампы не меняется (небольшие отличия в цифрах — погрешность измерения).

У всех хороших светодиодных ламп есть внутренний стабилизатор, поэтому они одинаково светят при очень большом изменении входного напряжения. Кстати, благодаря этому свойству там, где напряжение в сети бывает очень низким, светодиодные лампы помогут решить проблему достаточного освещения.

Как показало моё большое тестирование ламп накаливания (http://ammo1.livejournal.com/627155.html) эти лампы на номинальном напряжении почти всегда дают меньше света, чем заявлено.

Так как в большинстве розеток России по прежнему 220 вольт, при тестировании светодиодных ламп я принимаю за значение эквивалента 60-ваттной лампы накаливания 550 Лм, а не 710 Лм, которые должны быть по стандарту. Важно сравнивать свет ламп в реальной обстановке, а не по стандартам.

Читайте так же:
Подключение выключателя с диодной лампочкой

Лампа накаливания и её особенности — разбираемся по порядку

ЛН полюбились многим людям за счет легкости в использовании. Они имеют различные цветовые режимы, как холодные оттенки, так и теплые. В этой статье говорится о том, что такое лампа накаливания, где чаще применяется и из чего состоит.

Конструкция лампы накаливания

Устройство разных видов ламп накаливания незначительно отличается, однако можно выделить 3 общих элемента: тело накаливания, стеклянная колба и токовые вводы. Они отличаются конструкцией держателей (крючки) тела накала, типом цоколей, некоторые из них могут быть бесцокольными.

Чтобы избежать разрушения колбы при разрыве спирали во время работы, ЛН оснащена ферроникелевым предохранителем, который обычно располагают в ее ножке. На участке разрыва тела накала образуется электродуга, из-за которой остатки спирали расплавляются, попадают на стеклянную поверхность, тогда повышается риск нарушения ее целостности. Предохранители помогают остановить процесс плавления. Однако сейчас они используются редко, так как их эффективность низкая.

Электрическая лампа имеет такие основные элементы:

  • колба;
  • тело накаливания;
  • электроды (токовводы) по обеим сторонам спирали;
  • крючки, которые удерживают спираль;
  • ножка;
  • токовый ввод;
  • цоколя;
  • изолятор цоколя;
  • контакт на дне цоколя.

Колба из стекла защищает спираль от разрушительного действия воздуха, при ее разрушении нить накала окисляется и быстрее разрывается. Состав колбы устройства отличается, ее полость может быть заполнена вакуумом или смесью газов. Первые ЛН выпускали с безвоздушной емкостью, однако их мощность низкая. Для наполнения современной лампочки используется азотно-аргоновая смесь или только аргон. Некоторые виды устройств могут содержать криптон или ксенон. Теплоотдача прибора зависит от молярной массы вещества, которым наполнена колба.

Это интересно! В отдельную категорию входят галогеновые лампочки, колба которых заполнена специальными газами. Во время работы устройства из спирали испаряется металл, который вступает в реакцию с галогенами. Полученное в результате их взаимодействия вещество разрушается под влиянием высокой температуры, и оседает на поверхность тела накала. Как следствие, увеличивается КПД, а также срок эксплуатации устройства.

В зависимости от функционального назначения, форма спирали ЛН отличается: проволока с круглым сечением или ленточный проводник.

Накал и свечение первых устройств обеспечивали угольные стержни, современные лампы накала оснащены вольфрамовой спиралью. Проводник может быть создан из сплава металлов (осмий и вольфрам).

Боле новые модели оснащены биспиралями или триспиралями, которые получают в результате повторного закручивания. Такие устройства имеют высокий КПД и выделяют меньше тепла.

Форма и размер цоколя лампы накаливания стандартные, поэтому проблем с заменой осветительного элемента после его поломки обычно не возникает. Чаще всего применяются источники света с цоколем Е14, Е27, Е40. Буква Е в маркировке обозначает фамилию изобретателя (Эдисон), а цифра после – наружный диаметр в мм.

Читайте так же:
Почему горят диодные лампочки когда выключен выключатель

III. Основы электродинамики

Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией, а сам раствор электролитом, способным проводить ток.

В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит

Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.

Второй закон Фарадея:

Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток в металлах

При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.

Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.

Явление сверхпроводимости. При температурах близких к абсолютному нулю (-273 0 C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.

Применение электрического тока в металлах

Лампа накаливания производит свет за счет электрического тока, протекающего по нити накала. Материал нити накала имеет высокую температуру плавления (например, вольфрам), так как она разогревается до температуры 2500 – 3250К. Нить помещена в стеклянную колбу с инертным газом.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.

Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.

Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Читайте так же:
Подключение электроламп от розетки

Электрический ток в вакууме

А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии — испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод, холодный электрод, собирающий термоэлектроны — анод.

Почему перегорает лампа накаливания и как продлить ей срок службы?

Практически всем сегодня знакомы лампочки Ильича, которые за последние десятилетия широкого использования электричества для освещения, побывали в каждой квартире и помещении. Несмотря на наращивание темпов перехода в эру энергосберегающих технологий, многие продолжают использовать лампы с такой технологией. В процессе эксплуатации довольно часто происходит ситуация, когда перегорает лампа накаливания. Данный тип осветительного оборудования и без того отличается низкой продолжительностью работы, поэтому, когда срок службы снижается вдвое – втрое, возникает вполне рациональный вопрос о причине произошедшего.

Основные причины

На практике встречаются ряд наиболее распространенных причин перегорания лампочки. Поэтому для эффективного предотвращения подобных казусов в дальнейшем необходимо изучить факторы, обуславливающие поломку.

1. Некачественные лампы

Как и в любой сфере, изготовление ламп накаливания не является исключением, на рынке можно встретить и отечественные, и зарубежные модели. Среди которых существуют как дорогие, так и дешевые лампочки. Как правило, цена отстраивается от используемых в изготовлении материалов, так как технология доведена до совершенства уже очень давно. Соответственно, чем дешевле приобретаемый вами вариант, тем больше сэкономил на нем производитель.

В результате:

  • вольфрамовая нить может иметь меньшую толщину;
  • окажутся хуже контакты;
  • менее прочное стекло;
  • тоньше места соединения.

Если рассматривать ценовую политику, то разница в цене не составляет ощутимого разброса. Поэтому попытка сэкономить незначительную сумму приводит к тому, что перегорание лампы будет происходить в два-три раза быстрее. Из-за чего вам придется менять их чаще.

Качество лампы от разных производителей

Качество лампы от разных производителей

2. Высокое напряжение в квартире

Нить накаливания в лампе рассчитывается на номинальные параметры работы, заданные ток и напряжение, при которых получится оптимальное выделение света с допустимым нагревом металла. Однако в некоторых случаях, пытаясь стабилизировать питающее напряжение у потребителей, энергоснабжающая организация повышает разность потенциалов до 240 В и более.

Читайте так же:
Розетка настольные лампы торшеры

При таком отклонении от номинального напряжения сила тока, протекающего через лампу, существенно возрастет. Мощность электрической нагрузки пропорционально увеличится, а из-за структуры спирали отток заряженных частиц возрастет нелинейно, и электрический прибор быстрее выйдет со строя.

Перегорание от повышенного напряжения

Перегорание от повышенного напряжения

В сравнении с обычным проводником, для которого повышение питающего напряжения приведет к пропорциональному нагреванию, лампа накаливания находится в куда худших условиях. Как показывают исследования, в среднем, превышение напряжения на 1% приводит к сокращению срока службы на 14%.

3. Плохие контакты в патронах ламп

Передача мощности от электрической сети к лампе накаливания осуществляется, в том числе, и через контакты патрона. Но, как и любое устройство, патрон для подключения светильника также рассчитан на определенную мощность. В случае превышения допустимой мощности, к примеру, при включении лампы накаливания на 100 Вт в патрон на 60 Вт, последний постоянно будет перегреваться.

У керамических моделей произойдет подгорание контактов, в полимерных, особенно из дешевого пластика, наряду с подгоранием начнет деформироваться и вся конструкция.

Проблемы с контактами в патроне

Проблемы с контактами в патроне

В результате, с одной стороны может возникнуть ситуация, когда металлический контакт просто не будет доставать до цоколя и лампочка перестанет гореть из-за размыкания цепи. С другой стороны, с ухудшением контактного соединения возникнет высокое переходное сопротивление, которое в итоге приведет к скачкам напряжения. От таких перепадов вольфрамовая спираль износится намного быстрее, чем было заложено заводом изготовителем. В подгоревших патронах происходит частое перегорание осветительных приборов.

4. Некачественный выключатель

Коммутационный аппарат позволяет подавать напряжение на лампу накаливания и разрывать электрическую цепь под нагрузкой во время отключения. Но следует отметить, что каждое отключение приводит к тому, что с поверхности контактов выделяются частицы металла. При этом происходит разрушение контактной поверхности, как от электрической, так и от температурной составляющей. После достижения определенного уровня старения контакт существенно ухудшается, возникает шаткость и дребезг, из-за чего ток колеблется в довольно широком диапазоне.

Некачественный выключатель

Некачественный выключатель

В результате включения лампы накаливания некачественными контактами, она будет перемигивать, мерцать и, в конечном счете, быстро выйдет со строя. Такая же ситуация будет наблюдаться при частых коммутациях, когда лампу выключают и тут же включают, не давая остыть. Из-за большого удельного сопротивления холодная спираль постепенно разогревается, переходя из максимального тока к номинальному. Поэтому не остывшая до конца нить накала от частых включений придет к быстрому перегоранию.

5. Некачественное подключение проводов люстры к электросети

Помимо проблем в точке подключения лампы накаливания и в коммутационных аппаратах существуют и другие участки электрической цепи, где может ухудшиться контакт или возникнет утечка.

Читайте так же:
Схема подключения двух лампочки через выключатель

К таким местам можно отнести:

  • некачественное соединение проводов люстры;
  • распределительные коробки в узлах соединения электрической проводки;
  • места старения изоляции, через которые возникают токи утечки или частичные разряды.

Наиболее часто такая проблема наблюдается в местах подключения люстры с медными проводами к алюминиевой проводке. На начальном этапе этот дефект проявляется как переменная яркость освещения без воздействия на коммутатор.

Некачественное подключение проводов люстры

Некачественное подключение проводов люстры

6. Перегрев лампы

Лампы накаливания рассчитаны на определенную температуру работы, так вольфрамовая нить может накаляться до температуры более тысячи градусов в номинальном режиме работы. Но при условии недостаточного отведения тепла от лампочки, излишек тепловой энергии будет накапливаться в колбе, что и скажется на нагреве нити. Которая начнет перегреваться и деформироваться – на одних участках металла станет больше, другие, наоборот, станут тоньше. Поэтому чаще всего сгорают нити накаливания в самом тонком месте.

7. Вибрации или сотрясения

В лампах накаливания все элементы крепятся пайкой или путем механического обжатия. Поэтому при ударных воздействиях на колбу вольфрамовая нить может перестать гореть:

  • из-за нарушения ее целостности;
  • обрыва в месте крепления к одному из рогов;
  • разгерметизации колбы.

8. Повышенная влажность

Наличие избытка влаги в помещении и ее оседание на поверхности колбы, со временем приведет к тому, что у вас перегорела лампочка. Такой же эффект может наблюдаться при перепадах температур, из-за которых собирается конденсат на лампе. В случае ее включения резко возрастает температура тонкого стеклянного слоя, который с обратной стороны остыл и какой-то промежуток времени сохраняет низкую температуру за счет воды. Разница температур вызывает микротрещины, которые со временем переходят в механическое повреждение колбы.

Повреждение колбы

Повреждение колбы

Как продлить ей срок службы?

Чтобы продлить срок службы лампы накаливания вам необходимо разобраться с причинами частого перегорания и устранить их.

Для этого можно посоветовать следующее:

  1. Приобретайте качественные модели от известных производителей, избегайте дешевых подделок;
  2. Проводите мониторинг уровня напряжения дома и выбирайте лампы с номиналом в соответствующем диапазоне, к примеру, до 240В.
  3. Периодически проверяйте состояние патрона и его контактов, при необходимости зачищайте их.
  4. Проверяйте неисправность выключателя, осматривайте его контакты и места подключения проводки. При необходимости произведите замену выключателя.
  5. Своевременно выявляйте неисправности проводки, не игнорируйте запах гари или плавления изоляции, проверяйте соединения проводов.
  6. Установите качественный светильник, современный ассортимент предлагает широкий выбор моделей с защитой от влаги, ударов и температуры.

В некоторых ситуациях будет целесообразным заменить классическую лампочку на энергосберегающую лампу. Люминесцентные лампы и светодиодные лампочки хоть и стоят дороже, но имеют куда больший срок службы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector