Автоматизация управления освещением

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Управление освещением зданий. На освещение мест общего пользования жилых, административных и общественных зданий затрачивается много электроэнергии. Автоматизация управления освещением позволяет установить оптимальный режим работы осветительной сети, что дает экономию электроэнергии и снижает эксплуатационные расходы.

В настоящее время применяются три основные схемы дистанционно-автоматического включения освещения лестничных клеток и этажных коридоров зданий: 1) дистанционное включение освещения с помощью кнопочных автоматов с выдержкой времени на отключение; 2) управление с помощью фотовыключателей; 3) управление с помощью фотовыключателей и реле времени.

Первая схема предусматривает диспетчерское дистанционное управление, осуществляемое в директивные сроки. Такая схема, как правило, имеет несколько цепей и соответственно автоматических выключателей. Эта схема — пример децентрализованного управления.

Вторая схема работает в автоматическом режиме. Сигнал на включение осветительной сети вырабатывается фотодатчиками, которые устанавливаютсяв нескольких контрольных точках. При наступлении темноты во всех точках вырабатывается сигнал на включение Осветительной сети. При дневном освещении аналогично происходит отключение сети. Эта схема обычно применяется в помещениях с естественным освещением. Управление освещением по данной схеме происходит централизованно.

Третья схема работает так же, как и вторая, но в ней предусматривается возможность с помощью реле времени отключать часть освещения в ночное время. Эта схема— пример автоматического программного управления осветительной сетью. Применение каждой из трех схем определяется технической и экономической целесообразностью.

Так, например, применение первой схемы целесообразно в зданиях до пяти этажей. На рис. 19.8 представлена схема лестничного освещения секции четырехэтажного дома с чердаком: при нажатии любой из кнопок автоматических выключателей А свет зажигается на всех лестничных площадках на период времени, достаточной для подъема на верхний этаж. В случае необходимости свет может быть включен на любой лестничной площадке по пути следования. Если освещение необходимо на более продолжительное время, то свет может быть включен выключателем В, установленным на первом этаже.

В этой схеме применяется автоматический выключатель АВ-2 (рис. 19.9), который устанавливается на лестничных площадках и обеспечивает включение освещения на период от полутора до трех минут. Выдержка времени обеспечивается специальным пневматическим устройством, представляющим собой резиновую мембрану, которая изгибается при нажатии кнопки и постепенно выпрямляется, продавливая воздух через калиброванное отверстие в корпусе. Схема с автоматическими выключателями имеет ряд недостатков: 1) необходимость прокладки третьего провода и установки большого количества автоматических выключателей; 2) постоянная затемненность лестничной клетки.

Схема централизованного управления с фотовыключателями нашла широкое применение для зданий в 9—12 этажей. Институт «МосжилНИИпроект» разработал специализированный фотовыключатель для управления освещением. В качестве чувствительного элемента выключателя использовано фотосопротивление ФСК, внутреннее сопротивление которого находится в обратной зависимости от освещенности. С наступлением темноты величина сопротивления ФСК возрастает и падение напряжения на нем увеличивается. Это напряжение оказывается достаточным для зажигания неоновой лампочки МН (рис. 19.10). В цепи лампы МН — РП — РПТ начинает протекать ток, достаточный для срабатывания чувствительного поляризованного реле ОРП-4. Последнее своим переключающим контактом включает катушку реле РПТ-100, реле срабатывает и включает исполнительное реле ИР, которое коммутирует цепь освещения. Конденсатор С предназначен для исключения ложных срабатываний при кратковременных освещении, или затемнении фотосопротивления.

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество фотореле различных типов и Конструкций, пригодных для использования в устройствах автоматического управления освещением. В качестве примера рассмотрим фотореле типа ФР-1 с чувствительным элементом, реагирующим на естественную освещенность фотосопротивлением ФС-К1Г (рис. 19.11). Последовательно с фотосопротивлением включена катушка поляризованного реле типа РП-7, реагирующая на ток в цепи фотосопротивлейия. Но так как контакты реле РП-7 коммутируют незначительный по значению ток и, следовательно, не могут включать осветительную цепь, то в качестве выходное реле типа РПНВ, с более мощными контактами, включенными в цепь осветительной сети. Резистор R₂, включенный последовательно с катушкой реле РП-7, ограничивает значение тока, протекающего через фотосопротивление, а резистор R₁служит для настройки тока срабатывания реле. Резистор R₃, включенный последовательно с катушкой реле РПНВ, является делителем напряжения. Диоды Д₁, Д₂, Д₃и Д₄служат для получения постоянного тока.

Фотореле работает следующим образом: при достаточной естественной освещенности значение фотосопротивления мало и по обмотке реле РП-17 протекает ток, равный или несколько больший тока срабатывания. Контакт реле РП-7 замкнут и шунтирует катушку реле РПНВ, которое находится в отключенном состоянии.

При уменьшении естественной освещенности увеличивается значение фотосопротивления и ток, протекающий по катушке реле РП-7, постепенно уменьшается. При достижении определенного значения тока магнитный поток катушки перестает удерживать сердечник и реле отключается. Размыкается контакт, шунтирующий катушку реле РПВН, оно срабатывает и включает цепь осветительной сети. При увеличении освещенности цикл повторяется.

Для автоматизации управления освещением могут применяться фотореле других типов, имеющие различные электрические схемы, и в качестве чувствительного элемента могут использоваться фото диоды или фототранзисторы, но во всех случаях принцип действия их аналогичен описанному.

В домах свыше 12—16 этажей применяется программное управление освещением, переключающее в ночные часы рабочее освещение на аварийное, что позволяет иметь минимально необходимое освещение и получить значительную экономию электроэнергии. С этой целью в схему управления вводят специальное моторное реле времени с часовым механизмом. Принцип работы реле заключается в том, что электродвигатель через редуктор приводит во вращение программный диск с двумя кулачками, которые воздействуют на выходные контакты.

На рис. 19.12, а приведена кинематическая схема моторного реле времени. Пружинный двигатель 10 часового механизма приводит во вращение оси минутного вращения 4 и суточного 8. Скорость движения осей поддерживается часовым регулятором 1 через зубчатый редуктор 2 и 9. На оси 4 фрикционно насажен минутный диск 5, устанавливаемый по указателю 3. На оси 8 фрикционно насажен диск 6 с двумя временными, шкалами, устанавливаемый по указателю 7. Часовой диск имеет отверстия, в которых укрепляются специальные штифты 25. При вращении диска штифты входят в зацепление со звездочкой 26 кулачкового механизма 21-24, управляющего контактными пружинами 19, 20. Кулачковый механизм устроен таким образом, что замыкание и размыкание контактных пружин 19, 20 происходит скачкообразно. Каждая из временных программ может настраиваться независимо по своей шкале. Автоматический завод пружины часового механизма осуществляется электродвигателем 18 через зубчатую передачу 17, 16. Для управления электродвигателем служит микровыключатель 15, который в свою очередь, приводился в действие дифференциальным механизмом 11—14.

На рис. 19.12, б приведена принципиальная электрическая схема моторного реле времени. Внешние цепи подключаются к контактам 1—2 (первая программа) и 6—7 (вторая программа). Питание на электродвигатель подается на зажимы 3—5. Для заземления используют зажим 4.

На рис. 19.13 приведена схема управления освещением лестничных маршей и коридоров 16-этажного дома. Как видно из схемы, лампы объединены в группы, которые включаются промежуточными реле 2Р и ЗР, причем реле 2Р работает только от фотореле, а реле ЗР соединено с реле времени и отключает часть освещения по заданной программе. Реле 1P предназначено для переключения питания фотореле при аварийном отключении одного из вводов в здание, что могло бы привести к выключению как рабочего, так и аварийного освещения.

Существенная экономия электрической энергии может быть получена при автоматизации управления освещением некоторых помещений в школах больницах и зданиях другого назначения. Так, например, в школах включают на время уроков часть освещения коридоров и некоторых других помещений.

На рис. 19.14 приведенатиповая схема автоматического управления освещением в школьномздании, объединенная с звонковой сигнализации и работающая от электрочасов. Для

установления заданных временных периодов включения и отключения освещения необходимо осуществить первоначальное включение автомата 1АВ вначале периода отключения освещения (во время урока). Включение автомата 1АВ сформирует первый импульс на включение реле 1Р. В дальнейшем периоды работы будут устанавливаться автоматически и точность их выполнения будет зависеть от работы электрических часов.

Реле 1Р сработает и своим замыкающим контактом в цепи 1—7 замкнет цепь питания первой катушки двухкатушечного реле ЗР, оно сработает и разомкнет свой замыкающий контакт в этой же цепи. Реле ЗР зафиксируется в этом положении специальной пружиной и замкнет своим замыкающим контактом цепь 10—11 питания катушки реле времени РВ, если замкнуты контакты программного реле времени РВМ и фотовыключателя ФВК. Настройка реле РВМ производится таким образом, что его контакт замыкается за 30—40 мин до начала занятий в школе и размыкается через некоторое время после окончания всех занятий. Контакт ФВК замкнут при недостаточно наружной освещенности. Реле времени РВ своим замыкающим контактом в цепи 1-12 включает цепь питания катушки магнитного пускателя МП, который включит освещение в цепи А-13, В-14, С-15.

После окончания перемены импульс от звонка поступает уже на катушку реле 2Р, так как в цепи реле 1Р размыкающий контакт реле ЗР разомкнут; а в цепи катушки 2Р замыкающий контакт реле ЗР замкнут; замыкающий контакт реле 2Р в цепи 1-8 замкнется иподаст напряжение на вторую катушку реле 3Р через его замкнутый контакт, реле опять сработает и зафиксируется пружиной в новом положении. Одновременно разомкнется его контакт в цепи катушки реле РВ, которое с выдержкой времени, необходимой для того, чтобы все учащиеся успели войти в классы, обесточит катушку МП и лампы освещения ЛО погаснут.

После очередного звонка на перемену импульс от звонка поступит опять на реле IP и процесс повторится. Использование двухкатушечного реле типа РП-12 с пружинными защелками (на схеме реле ЗР) обеспечивает нормальную работу схемы без повторной настройки при временном отключении напряжения. При ремонтных работах имеется возможность включить освещение вручную с помощью выключателя ВК. Рассмотренная схема предназначена только для управления рабочим освещением. Аварийное освещение на период проведения уроков не отключается и управляется фотореле.

Управление наружным освещением. Управление наружным освещением—сложная техническая задача, так как в условиях крупных городов это десятки тысяч светильников, зажигаемых и отключаемых в определенное время, это большие мощности электроэнергии, одновременно подключаемые к энергосистеме и отключаемые от нее, это специальные длинные линии управления.

В настоящее время приняты две системы управления освещением: дистанционное (местное) с ограниченной зоной действия на квартал (улицу, площадь) и централизованная с зоной действия на микрорайон (район, город).

Особую трудность в организации управления наружным освещением представляет устройство электрического соединения аппаратуры управления и светильников. В качестве линий соединения применяются: специально проложенные линии (воздушные или кабельные), силовые линии электрических сетей (воздушные или кабельные), кабели городской телефонной сети. Вид соединительных линий определяется условиями монтажа и экономическим

фактором.

Специальные линии управления наиболее просто решают вопрос электрического соединения. Они удобны и надежны в эксплуатации, но их устройство связано с большими затратами.

Силовые линии электрических сетей позволяют передавать по ним одновременно и команды управления. Для устройства такого электрического канала необходима специальная аппаратура. Условия эксплуатации канала требуют особого режима, так как его работа связана с двумя самостоятельными электрическими системами: управлением наружным освещением и силовым электроснабжением.

Городская телефонная сеть имеет наиболее развитые электрические каналы, позволяющие также одновременно использовать их для передачи команд управления. При использовании телефонных линий для управления наружным освещением напряжение команд ограничивается 60 В постоянного тока. Это вызвано тем, что фон переменного тока может мешать телефонным переговорам, а напряжение лимитируется изоляционными свойствами телефонного кабеля.

Электрическая схема дистанционного (местного) управления наружным освещением выполняется на тех же аппаратах, какие применяются для освещения внутри зданий, включая и фотовыключатели. Аппараты управления и коммутации устанавливаются на каждом из освещаемых участков территории. При этом управление освещением может осуществляться из одного или нескольких мест.

Централизованное управление наружным освещением, как правило, осуществляется из одного пункта (диспетчерской) и предусматривает отключение части освещения в ночное время, а также получение информации о состоянии освещения. В связи с более широкими задачами централизованной системы (управление, контроль и сигнализация) для ее устройства применяется более сложная аппаратура и требуется квалифицированное обслуживание.

Осветительная сеть группируется по секциям, каждая из которых подсоединена к определенному контактору, устанавливаемому.рядом с секцией, а катушки контакторов подключаются к. каналу управления. Таким образом, по цепям управления протекают лишь токи, потребляемые катушками контакторов. Однако при большой протяженности цепей управления одновременное включение многих контакторов становится затруднительным из-за значительного падения напряжения в цепях управления. В этом случае применяют каскадную схему централизованного управления, осуществляющую последовательное включение секций осветительной сети.

В качестве примера рассмотрим схему каскадного включения контакторов (рис. 19.15). Каждая секция осветительной сети имеет свой пункт силового электропитания 1ЙП, 2ПП и т.д., на которых также установлена коммутационная аппаратура управления. Если переключатели 1ИУ, 2ИУ и т. д. (избиратели управления) установлены в положение П и на пункте управления ПУ замкнут выключатель 1, то образуется электрическая цепь 1П2 (предохранитель), В (выключатель), 1СД₂(сопротивление добавочное), контакт 2 переключателя 1ИУ, 1ЛК (катушка линейного контактора), контакт 4 переключателя 1ИУ. Контактор 1ЛК сработает и своими силовыми контактами включит освещение своей зоны. При этом по аналогичной цепи получит питание катушка контактора 2ЛК второго силового пункта питания 2ПП, который включит освещение своей зоны и подаст напряжение в цепь управления третьим контактором, и т. д.

Для управления освещением при необходимости с силового пункта питания избиратели управления ИУ устанавливают в положение 1. При этом создается цепь питания катушки контактора, например, 1ЛК — предохранитель 1П, добавочное сопротивление 1СД₁контакт 1 и контакт ЗИУ. В результате произойдет срабатывание контактора 1ЛК и всех последующих, если их ИУ остались в положении П. Следовательно, с любого силового пункта питания можно осуществить управление всеми зонами.

Дополнительные сопротивления СД служат для подбора рабочего напряжения катушек контакторов. К недостатку каскадной схемы включения следует отнести нарушение всей цепи управления освещением при аварии на одном из силовых питательных пунктов.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56