При работе люминесцентной лампы, включенной в сеть переменного тока частотой f, возникают пульсации светового потока с частотой 2f,.
Следовательно, при частоте 50 Гц световой поток 100 раз в секунду изменяется от минимального до максимального значения*.
Однако в силу остаточного свечения люминофора пульсации несколько сглаживаются, но все же световой поток значительно изменяется, снижаясь иногда до 55% максимального значения. Характер пульсации светового потока F люминесцентной лампы, включенной в однофазную сеть переменного тока частотой 50 Гц через реактор, показан на рис. 1, а.
Рис. 1. Изменение светового потока F.
а — одной люминесцентной лампы за один период Г; б — пульсация светового потока Fg трех люминесцентных ламп, включенных в разные фазы трехфазной сети; в — фазировка и последовательность присоединения люминесцентных лам к фазам А, В, С питающей сети трехфазного тока.
Пульсация светового потока характеризуется коэффициентом пульсации
Благодаря инерции органов зрения мы не замечаем пульсации частотой 100 раз в секунду. Но при рассматривании быстро движущихся или вращающихся деталей
* У ламп накаливания благодаря тепловой инерции нити накала пульсации светового потока практически отсутствуют.
пульсация светового потока люминесцентных ламп действует неприятно и опасна, так как искажает действительную картину движения предметов (стробоскопический эффект).
Сущность стробоскопического эффекта можно пояснить на следующих примерах. Пусть вращающийся предмет за время погасания лампы успевает сделать целое число оборотов. Это значит, что при каждом очередном освещении мы будем видеть предмет в одном и том же положении и сделаем вывод, что он неподвижен. Если вращающийся предмет успевает за время погасания совершить чуть более полного оборота, то наблюдатель увидит медленное вращение (каждый раз на небольшую долю оборота). И, наконец, если предмет за время погасания лампы делает немного меньше полного оборота, то предмет будет казаться вращающимся в обратную сторону. В некоторых случаях движение предмета в пульсирующем потоке люминесцентных ламп кажется скачкообразным.
Даже при отсутствии стробоскопического эффекта пульсация светового потока вредна. Ленинградский институт гигиены труда и профзаболеваний производил изучение влияния пульсации светового потока на работоспособность людей непосредственно на производстве и в условиях лабораторного эксперимента. Исследования проводились при разных вариантах включения люминесцентных ламп:
1 вариант — люминесцентные лампы включены в одну фазу сети переменного тока; глубина изменения светового потока в этом случае равна 55%;
2 вариант — люминесцентные лампы включены в две фазы сети переменного тока; глубина изменения светового потока составляла 25%;
3 вариант — люминесцентные лампы включены в три фазы сети; глубина изменения светового потока составляла только 5 %.
Проведенные наблюдения показали, что глубокие изменения светового потока оказывают неблагоприятное действие на организм человека, вызывают снижение общей работоспособности организма, снижают производительность труда. Следовательно, для уменьшения пульсации светового потока наиболее эффективным является включение трех ламп в разные фазы трехфазной сети. При этом, как следует из рис. 1,6, частота пульсаций суммарного светового потока Fs трех ламп утраивается, а суммарная пульсация существенно снижается.
Следует, однако, учесть, что при включении люминесцентных ламп в трехфазную сеть должна быть произведена правильная фазировка и соблюдена определенная последовательность присоединения ламп. Примерная фазировка и последовательность присоединения люминесцентных ламп, расположенных рядами и питающихся от сети трехфазного тока, даны на рис. 1, в. Расположенные рядами лампы как в продольном, так и в поперечном направлениях присоединены к разным фазам сети переменного тока со сдвигом 120°. Подобное присоединение ламп к трехфазной сети снижает колебание светового потока и практически исключает возможность появления стробоскопического эффекта. К сожалению, даже проектировщики и электромонтажники не всегда уделяют этому вопросу достаточное внимание и отступают от указанной на рис. 1, в фазировки. Это нередко ведет к дополнительным затратам по частичному перемонтажу осветительной сети.
Снижение пульсации светового потока при применении ламп ДРЛ значительно усложняется. Происходит это потому, что мощные лампы ДРЛ обычно располагают на значительном расстоянии друг от друга (тогда как для люминесцентных ламп, как правило, применяются двухламповые светильники, и расстояние между светильниками относительно невелико). В результате наибольшая освещенность создается одним ближайшим светильником, а остальные, хотя и включенные в трехфазную сеть, на пульсацию мало влияют. Поэтому в отдельных случаях, когда пульсация светового потока может привести к опасному стробоскопическому эффекту, приходится устанавливать в одной точке по три светильника меньшей мощности взамен одного и включать их в разные фазы сети.