СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ПРИ ОБЛУЧЕНИИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2009 года по МПК H05B41/36 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к светокультуре, и может быть использовано при эксплуатации газоразрядных ламп (ГЛ) в тепличных облучательных установках.

Известно понятие энергоемкости, в соответствии с которым энергоемкость - это величина потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы [ГОСТ Р 51387-1999. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения. Введ. 2000-07-01].

Численным выражением энергоемкости системы является показатель, представляющий собой отношение энергии, потребляемой системой, к величине, характеризующей результат функционирования данной системы. В применении к системе электрического питания установок для облучения растений энергия, потребляемая системой, представляет собой электрическую энергию, которая используется облучательной установкой для создания требуемых параметров радиационного режима растений. Под величиной, характеризующей результат функционирования данной системы, следует понимать электрическую энергию, которая потребляется на создание нормируемых параметров радиационного режима облучаемых растений.

Для облучательной установки как технического средства передачи энергии от источника электрического питания к выращиваемым растениям величина энергоемкости является показателем эффективности процесса электрического питания применяемых источников излучения.

Известным способом снижения энергоемкости электрического питания ГЛ является способ питания ГЛ пониженным напряжением [Кунгс Я.А. Автоматизация управления электрическим освещением.- М.: Энергоатомиздат, 1989, с.38.]

Недостатком данного способа является то, что выбор величины питающего напряжения производится без учета зависимости спектрального состава излучения ГЛ с различным временем наработки от напряжения питания. Отклонения светового потока ламп и спектрального состава их излучения при этом велики, что определяет высокую энергоемкость такого способа.

Наиболее близким к изобретению является способ снижения энергоемкости электрического питания ГЛ при облучении растений, заключающийся в том, что эксплуатация ламп производится на напряжении, отличном от номинального, включающий создание до начала эксплуатации из партии ламп данного типа представительной выборки и проведение ее ресурсных испытаний, заключающихся в определении коэффициента отклонения спектрального состава излучения от напряжения питания для ламп с различным временем наработки, определение из полученных данных зависимости оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденного коэффициента отклонения спектрального состава на любой момент времени, обеспечение регулирования питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем. Одновременно с регулированием величины питающего лампы напряжения в процессе их эксплуатации производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения [Пат. 2073317 РФ, МПК⁶ Н05В 41/36. Способ питания газоразрядных ламп при облучении растений / Ракутько С.А.; заявитель и патентообладатель Ракутько С.А. №93028234/07; заявл. 01.06.93; опубл. 10.02.97].

Недостатком известного способа является то, что повышение соответствия спектрального состава источников света нормативному по критерию минимума коэффициента отклонения спектра путем регулирования величины питающего напряжения ГЛ не равнозначно снижению энергоемкости процесса их электрического питания.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости электрического питания ГЛ при облучении растений.

Способ снижения энергоемкости электрического питания ГЛ при облучении растений заключается в следующем.

Эксплуатация ламп производится на напряжении, отличном от номинального. Одновременно с регулированием величины питающего лампы напряжения в процессе их эксплуатации производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения.

До начала эксплуатации из партии ламп данного типа создают представительную выборку и проводят ее ресурсные испытания, заключающиеся в определении величины энергоемкости электрического питания ГЛ от напряжения питания для ламп с различным временем наработки,

Определяют из полученных данных зависимости оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденной энергоемкости на любой момент времени, регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем.

Новые существенные признаки:

- ресурсные испытания заключаются в определении величины энергоемкости электрического питания ГЛ от напряжения питания для ламп с различным временем наработки;

- определяют из полученных данных зависимости оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденной энергоемкости на любой момент времени;

- регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

На фиг.1 показана зависимость энергоемкости электрического питания ε, отн.ед., от величины напряжения питания для ламп с различным временем на работки Т, тыс.ч.

Значения напряжения питания задают относительной величиной

где U_п - текущее значение напряжения питания, В.

U_н - номинальное значение напряжения питания для ламп данного типа, В.

На фиг.2 показана зависимость коэффициента k_U от времени наработки Т, обеспечивающая минимальные значения энергоемкости и являющаяся алгоритмом измерения напряжения питания в процессе эксплуатации ламп данного типа.

В настоящее время в соответствии с действующими в отрасли методиками спектральный состав излучения характеризуют соотношением интенсивности излучения трех спектральных диапазонов k_i,%: синего k_син (400..500 нм), зеленого k_зел (500..600 нм) и красного k_кp (600..700 нм). Энергоемкость электрического питания при регулировании величины питающего напряжения снижается при приближении спектральных характеристик источников света, задаваемых k_i, к нормируемым значениям, задаваемым k_iн.

При не точном соответствии спектра источников света требуемому происходит увеличение энергоемкости электрического питания, что связано с необходимостью обеспечить требуемую дозу облучения в определенном «дефицитном» спектральном диапазоне, завысив ее в других диапазонах путем завышения общей мощности облучательной установки.

Величина завышения

Энергия, потребляемая облучательной установкой в номинальном режиме (при нормируемых спектральных параметрах, характеризуемых величинами k_iн)

где P₀ - мощность облучательной установки в номинальном режиме;

Т - время облучения растений.

Энергия, потребляемая облучательной установкой при компенсации недостатка дозы в «дефицитном» спектральном диапазоне (требуемая энергия при реальных спектральных параметрах, характеризуемых величинами k_i)

Тогда энергоемкость электрического питания

Пример. Способ реализуется при эксплуатации металлогалогенных ламп. Поскольку для металлогалогенных ламп возможно на этапе их изготовления задавать практически любые спектральные характеристики путем варьирования составом и концентрациями добавок, то считаем, что начальные спектральные соотношения ламп соответствуют номинальным при расчете энергоемкости.

Производят измерения спектральных характеристик ламп с различным временем наработки при различных значениях питающего напряжения.

Вычисляют значения энергоемкости электрического питания.

В номинальном режиме, при k_U=1 отн.ед. и T=0 тыс.ч. для лампы ДРИ-2000 k_син: k_зел: k_кр=23%: 59%: 18%. Эти же значения принимаем за номинальные.

Значение энергоемкости

Пусть при при k_U=0,9 отн.ед. и Т=1 тыс.ч. измеренный спектр лампы характеризуется соотношением k_син: k_зел: k_кр=30%: 60%: 10%. Значение энергоемкости

Полученные значения отображают в виде точек на графике. Производя обработку ресурсных испытаний, получают зависимости энергоемкости ε от величины питающего напряжения U_п для ламп с временем наработки Т (как показано на фиг.1).

Определяют из полученных данных зависимости оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденной энергоемкости на любой момент времени (как показано на фиг.2).

Обработка полученной зависимости по методу наименьших квадратов позволяет записать ее в виде уравнения регрессии:

k_U=1-0.04·T.

Регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем.

Одновременно с регулированием величины питающего лампы напряжения в процессе их эксплуатации производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при эксплуатации газоразрядных ламп (ГЛ) в тепличных установках. Технический результат - снижение энергоемкости. Для достижения данного результата по результатам ресурсных испытаний ГЛ заданного типа определяют энергоемкость процесса облучения растений от величины питающего напряжения. В процессе эксплуатации ГЛ параметры питающего напряжения формируют из условия достижения минимально возможных значений величины энергоемкости. Происходящие изменения интегральной облученности и равномерности светового поля компенсируют путем изменения высоты подвеса облучателя или коррекции его светораспределения. 2 ил.

Способ снижения энергоемкости электрического питания газоразрядных ламп при облучении растений, заключающийся в том, что эксплуатацию ламп производят на напряжении, отличном от номинального, одновременно с регулированием величины питающего лампы напряжения в процессе их эксплуатации производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения, создают до начала эксплуатации из партии ламп данного типа представительную выборку и проводят ее ресурсные испытания, отличающийся тем, что в ресурсных испытаниях определяют зависимость величины энергоемкости электрического питания от напряжения питания для ламп с различным временем наработки, определяют из полученных данных зависимость оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденной энергоемкости на любой момент времени, регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем.