浅析长明灯的节能改造方法

浅析长明灯的节能改造方法
2005-6-20
龚炳林



在工厂、农村、医院、学校以及城市的街道和各种建筑物如住宅内楼梯、走廊、洗手间、地下通道，以及医院病房、厂区路灯等场所的照明灯，往往需要通宵达旦地开着。这样将有可能造成灯泡损坏。实践证明，尤其是在后半夜的照明低谷时，电网电压很高，更容易损坏灯泡。既给日常管理工作带来了麻烦，又无形中增加了消耗费用(浪费电能和灯泡)。因此，有必要采取一些措施来改善这种状况。

一、节电方法
对一些有必要设置长明灯的场所，我们根据实际情况来确定选用荧光灯或白炽灯：对于电压稳定且环境条件较好的场所，选择荧光灯较好。因为在同样的光通量条件下，它的耗电量比白炽灯要小得多，节能效果明显；近年来，新型的半导体照明灯(LED)的问世，是电气照明领域的一场革命，它具有发光效率高，节能效果好，使用寿命长等特点，是照明推广的趋势。但目前，白炽灯的使用仍然很广泛，在一些环境条件较差、电压不太稳定、要求照明可靠性较高及其它一些特殊场合，则必须采用白炽灯。据了解，目前使用白炽灯作长时间照明器具的光源还较多。本文着重介绍白炽灯照明的节能方法。
根据白炽灯的工作特性，当它工作在80％以上额定电压的条件下，其电流与电压基本上呈线性关系。因而，在这个电压以上工作，灯泡电阻可近似为恒定，其所消耗的功率也就近似与电压的平方成正比‘。但在低于80％额定值条件下工作时，灯丝电流与电压将呈明显的非线性，上述关系就将遭受破坏。如果我们把灯泡的工作电压降为80％额定值时，则灯泡所消耗的功率就变为它在额定电压工作时的64％，即少用了36％的电能。而灯泡的光通量与电压的3．6次方成正比，此时灯泡的光通量将降为额定值的50％左右，这对于不重要的长明灯场所是完全可以使用的。由于灯泡此时工作在80％额定电压下，而灯泡的寿命与电压的14次方成反比，其寿命理论上将提高二十多倍。所以，这种降低工作电压的方法是较好的节能降耗和减少换灯泡工作量的方法。

二、串连电容器的节电原理及其选用
由电工原理可知，采用串联电容的方法，即可以达到降低灯泡电压的目的。经理论计算和实践证明，由于电容器本身的能耗极小，采用这种方法的节电率可达30％以上。依据灯泡在80％额定电压条件下工作来确定串接的电容的容量大小是可行的，如图1所示：
假设灯泡R的额定功率为P，电源电压U为220V，灯泡串接电容C后的端子电压为UR＝0．8U，则电容上的电压可按下式计算
因为UC2=U2-UR2，将有关数据代入计算，得UC=0．6U。
那么，流经灯泡的电流为：I=0．64P/UR
这里的系数0．64，是因为灯泡为电阻性负荷80％额定电压工作时，它的实际功率降为额定功率的64％。
此时UC=IXC=0.64P/UR×1/2πfC
则C=0.64P/2π fCURUC=0.64P/314×0.8U×0.6U
≈0.64P/151U2
将U=220V代入上式，得：C=0．087P(μF)
这就是串接的电容的容量计算公式。针对不同功率的灯泡，C的大小就不同。例如，一盏40W的路灯，
如果要变为电容串接的节电灯，则可以串接0．087×40=3．48μF的电容。同时，这个电容的耐压必须选用250V以上的。若采用双联及双控开关还可以方便地进行切换，使灯泡既能在后半夜节电状态上工作，也可在前半夜处于额定的状态下工作。

三、实施照明线路改造
为确保照明灯具工作正常，安全可靠，还必须对有关的照明线路进行科学、合理的改造。一是合理加大导线的截面积；二是采用铜导线；三是重视线路的连接以减少线路的接触电阻。这样就可进一步减少线路损耗和连接不良引起的能耗和起火危险，从而做到既节能，又安全。