Коэффициент пульсации

Любой искусственный источник света, работающий от переменного напряжения бытовой сети 220 В, пульсирует, несмотря на наличие в его схеме выпрямителя. Производители осветительных приборов стараются свести этот эффект к минимуму, ведь от качества освещения зависят здоровье и производительность человека.

Пульсации светового потока

Определение и формула коэффициента пульсации

Коэффициент пульсации напряжения (Кп) – это величина, определяющая отношение максимальной составляющей переменного напряжения (Uпер.макс.) к его постоянной составляющей (Uпост). Для удобства она выражается в процентах.

Расчёт коэффициента пульсации по напряжению

Аналогично рассчитываются и пульсации тока.

Расчёт коэффициента пульсации по току

Iпер. макс. – это переменная составляющая тока. Iпост. – его постоянная составляющая.

Как проверить пульсации

Измерить пульсацию в домашних условиях без пульсметра и люксметра – задача весьма проблематичная. Примерно посмотреть, насколько сильно моргает источник света, не так трудно. Как правило, невооружённым глазом этот пагубный эффект незаметен. Однако, если воспользоваться камерой мобильного телефона, пульсации становятся заметны. Оценка проводится по характерным горизонтальным полосам на экране смартфона.

Полосы на камере смартфона

Виды коэффициентов пульсации напряжения (тока)

При расчетах применяются различные виды коэффициентов. Помимо вышеописанного определения этой величины, встречается и пульсации по действующему значению. В этом случае расчёт иной. В числителе берётся не максимальное, а действующее значение напряжения или тока.

Пульсации по действующему напряжению

Коэффициент пульсации освещённости

Коэффициент пульсаций освещённости – качественная характеристика осветительных приборов, используемых в помещении. Она регламентируется ГОСТ-ом, СП52.13330.2011 и широким перечнем других санитарных норм и критериев. С физической точки зрения, данный коэффициент показывает, как сильно снижена яркость светильника в момент её минимального значения.

Коэффициенты пульсаций различных источников света

Различные осветительные приборы отличаются по степени пульсации. Наиболее хороши в этом плане устаревшие лампочки накаливания. Их вольфрамовая спираль практически не успевает измениться в яркости в моменты прохождения сетевого напряжения через ноль. Вдобавок старая лампочка пульсирует с удвоенной сетевой частотой, т.е. на 100 Гц. Этот параметр превышает чувствительность большинства людей.

Люминесцентные и led светильники, особенно устаревшие, менее хороши. Здесь всё зависит от качества их электроники. Иногда в продаже попадаются образцы, чьё моргание заметно невооружённым глазом. Модели дороже лишены такого дефекта.

Алгоритм вычисления пульсаций

Расчёт коэффициента пульсации производится с помощью специализированного ПО и таблиц. Основные этапы процесса следующие:

1. построение компьютерной модели системы освещения, учитывающей площадь помещения, высоту потолка и отражающую способности стен;
2. группировка источников света по отдельным питающим фазам (L1, L2, L3);
3. расчёт минимального числа квадратов сетки N1 для квадратного помещения;
4. распределение светильников по квадратам сетки;
5. замер освещения в контрольных точках (для каждой отдельной фазы);
6. определение по таблице параметров Kпоу и Kпi, зависящих от типа применяемых лампочек;
7. расчёт общего коэффициента пульсации осветительной системы Кпобщ, численно равного среднему арифметическому его значений в отдельных точках.

Общий коэффициент пульсаций

Расчёт индекса помещения

От индекса помещения зависят его будущие световые параметры. Расчёт выполняется следующим образом.

Индекс помещения

Здесь a и b – длина и ширина помещения, h – расстояние от рабочей поверхности до осветительных приборов. Из равенства очевидно, что индекс помещения пропорционален его площади. Под рабочей поверхностью подразумевается плоскость на высоте 800 мм от пола (типичный письменный стол).

Расчёт наименьшего количества квадратов сетки N

Расчёт актуален для помещения любой формы. Учитываются геометрические характеристики помещения, такие, как его площадь (Sп). Параметр N пропорционален числу квадратов N1.

Количество квадратов сетки N

Здесь Sк – площадь квадрата, образованного наименьшей стеной помещения.

Расчёт коэффициента пульсации светильника Кпi

Данное вычисление необходимо для того, чтобы принять во внимание пульсации светильников, подключенных к одной из фаз (Кпis). Также учитывается и вид лампочек.

Пульсации светильника

Единицы измерения

При полноценных расчетах осветительной системы возникает необходимость пользоваться следующими физическими величинами:

• Световой поток Ф. Измеряется в «люменах» (российское обозначение – лм, международное – lm).
• Сила света I, «канделла» (кд, cd).
• Яркость L. Измеряется в «канделах на квадратный метр» (кд/м^2).

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

Гигиенические стандарты на освещение регламентируются на государственном уровне. Они представлены в документах СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011. Ознакомившись с ними, можно выяснить, какой уровень освещения требуется для промышленных предприятий, учебных, офисных, финансовых учреждений или жилых помещений.

Отрицательное воздействие несоблюдения правил

Недостаточный уровень освещённости и её пульсации оказывают пагубное влияние на здоровье человека. Нарушения правил способны вызвать хронические заболевания. Из каждодневных факторов плохого света выделяются излишняя утомляемость глаз, головная боль, депрессивность и рассеянность.

Порог восприятия частоты пульсаций

Частота, на которой мерцающий свет начинает казаться непрерывным, зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека. У большинства людей она составляет от 30 до 60 Гц. Имеются и различия в том, как именно смотреть на предмет. Глаза наиболее восприимчивы к пульсациям, если речь идёт о периферийном зрении. При прямом взгляде чувствительность снижается.

Стробоскопический эффект

Стробоскопический эффект, по большей части, свойственен промышленным предприятиям и цехам со станками и прочим опасным оборудованием. Колебания света в сочетании с инертностью зрения могут создать нежелательные иллюзии. К примеру, если частота вращения токарного станка кратна пульсации освещения, то человек, смотрящий на вращающуюся деталь, будет видеть, что она неподвижна. Данный эффект чреват получением травмы и свойственен всем подвижным агрегатам.

Вращающаяся деталь кажется неподвижной

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе

Самый простой способ – купить новую лампочку от качественного производителя. Если нужно привести в порядок имеющийся под рукой осветительный прибор, то первым делом стоит увеличить ёмкости входного и выходного электролитических конденсаторов. Чем они больше, тем меньше коэффициент пульсаций. В случае, если не помогло, то проблема кроется либо в самих светодиодах, либо в их драйвере (микросхеме). При таком диагнозе проще вернуться к первому способу и заменить лампочку на другую.

Конденсаторы в led лампочке

Из вышесказанного можно подчеркнуть, что расчет пульсаций источников света является важной и ответственной работой. Без проведения всех необходимых вычислений невозможна проектировка промышленных, общественных или бытовых зданий.

Видео

Автор:

Гaличeв Илья Виктoрoвич