Введение к работе
Актуальность работы. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) являются одним из наиболее эффективных и перспективных источников света (ИС) благодаря высокой световой отдаче (СО), надежности и большому сроку службы (СС). Однако, несмотря на широко известные преимущества, к которым следует отнести также экономичность, компактность и экологичность, ассортимент выпускаемых в настоящее время НЛВД весьма ограничен.
Прогресс, достигнутый разработчиками и производителями в совершенствовании НЛВД, а также возросшие требования к экономии электроэнергии открывают перспективы широкого использования ламп указанного типа как в осветительных установках (ОУ) общего назначения, так и в специальных облучательных системах. Упомянутые лампы, имеющие высокие удельные электрические и светотехнические характеристики при повышенных СО и СС, вполне годятся для замены ламп накаливания и ряда разрядных ИС (РИС), в том числе и в тех случаях, когда цветопередающие характеристик НЛВД существенно хуже. Следует отметить и широкие возможности, открывающиеся при совместном использовании НЛВД с иными РИС, а также при реализации идеи единых балластов для серии РИС одного или разных классов.
Это дает все основания для расширения мощностного ряда НЛВД, в основном, в сторону меньших мощностей (Р < 250 Вт) и габаритов при условии обеспечения эффективной работы ламп в различных ОУ. Увеличение доли сравнительно маломощных НЛВД (МНЛВД) в парке осветительных средств связано с такими показателями ламп как стабильность светотехнических и электрических параметров в процессе эксплуатации, приемлемые СО и СС и, главным образом, с вопросами зажигания. Явные сложности с зажиганием и неизученность предпробойных полей (ПП) в НЛВД, во многом предопределяющих напряжение возникновения самостоятельного разряда (HBCP.U ) и зачастую напряжение зажигания (H3.U ), обуславливают важность теоретико-расчетного определения ПП и выявления условий, обеспечивающих наименьшие U и U .
В Э
Моделирование и возможности управления ПП в МНЛВД должны позволить, в перспективе, выйти на решения, обеспечивающие у совокупности ламп с ксеноновим наполнением надежное зажигание без использования традиционных импульсных зажигающих устройств (ИЗУ).
Целью работы являлось теоретико-расчетное и экспериментальное моделіфование возникновения разряда в условиях, имеющих место в НЛВД, а также оптимизация параметров МНЛВД различного назначения.
- A -
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
провести моделирование полей в горелках ШЩЦ различного конструктивного исполнения в момент, предшествующий пробою (моде-лированиэ предпробойных полей);
выполнить комплекс экспериментальных исследований, направленных на выявление влияния параметров разрядного промежутка (РП) и внешних дополнительных проводников на напряжение возникновения самостоятельного раряда и напряжение зажигания ШШД; провести сопоставление UB, полученных экспериментально и с использованием ПП, с целью уточнения принятой к рассмотрению методики расчета U ;
выполнить многовариантные расчетные исследования параметров МНЛВД при различных ограничениях; предложить методологию пересчета и корректировки параметров МНЛВД; осуществить выявление оптимальных решений МНЛВД различного назначения;
разработать принципы использования и метод сочетания вариантов НЛВД и МГЛ с едиными нагрузочными вольт-амперными характеристиками (ЕНВАХ).
Объектом исследований являлись варианты НЛВД (горелок), отличающиеся конструктивным исполнением и наполнением; изучались па-параметры как серийных НЛВД типа ДНаТ, так и специально изготовленных в Украинском НИИ ИС (г. Полтава) образцов горелок.
Методика исследований заключалась в: математическом моделиро-ваниии ПП и из последующем анализе; расчетно-экспериментальном исследовании влияния конфигурации РП, состава наполнения и внешних емкостных связей на НВСР и НЗ горелок НЛВД; экспериментальном исследовании ряда параметров и характеристик МНЛВД, способствующем оценке эффективности расчетных вариантов НЛВД; расчетном анализе совокупности электрических, конструктивных и световых параметров МНЛВД при различном наборе исходных данных и ограничений.
Положения, выносимые на защиту: метод расчетного моделирования ПП, основанный на принципах метода Монте-Карло; алгоритм анализа ПП и методология выявления условий, обеспечивающих наименьшие U ; принципы использования серии РИС с одним и тем же индуктивным балластом, методика построения ЕНВАХ; методология оптимизации параметров МНЛВД для вариантов ограничений; алгоритм пересчета и корректировок параметров НЛВД; основные итоги комплексного исследования возникновения разряда в НЛВД; обобщенные результаты многовариантных расчетных оценок параметров МНЛВД при различных ограничениях.
Научную новизну определяют представленные в работе: метод расчета ПП; алгоритм анализа ПП; принципы единых балластов, методика построения ЕНВАХ; методология оптимизации параметров МНЛВД для вариантов ограничений.
Практическую ценность работы определяют:
научно-практические результаты анализа Ш и расчетных исследований НВСР при вариациях параметров РП, давлений и сред; выявление возможностей косвенного подогрева горелки биспиралью с позиции снижения НЗ;
основные итоги экспериментального исследования возникновения разряда и зажигания НЛВД с Ш+0,7%Ат наполнением;
экспериментальные данные, касающиеся влияния ряда условий эксплуатации на характеристики МНЛВД;
принципы многорежимного использования ламп;
обобщенные результаты многовариантных расчетных оценок параметров МНЛВД при различных ограничениях, выявление возможностей перехода к малым U при варьировании, в том числе, параметрами режима эксплуатации;
методология расчетной оценки СО и Ф вариантов ЛВИ по данным о т^=і(Р ) освоенных производством ламп; алгоритм пересчета и корректировок параметров НЛВД.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на юбилейной научно-технической конференции МЭИ "Новые информационные и электронные технологии в народном хозяйстве и образовании" (1990г.), Всесоюзном научно-техническом симпозиуме по газоразрядным источникам света (г.Полтава, 1991г.), международном семинаре "Светотехника 92" (г.Москва, 1992г.), I международной светотехнической конференции (г.С-Петербург, 1993г.), а также на научных семинарах кафедры Светотехники МЭИ.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы - 134 наименования, 34 таблиц по тексту, 86 иллюстраций на 63 страницах, 5 приложений, а также 2 актов об использовании результатов работы.
- г, -
