|
4.5. Регулирование напряжения в
облучательных установках теплиц
Рациональное использование растением энергии источников искусственного освещения достигается при регулировании освещенности в зоне растения. В настоящее время для регулирования освещенности в вегетационных климатических установках (ВКУ) и теплицах применяются включение и отключение групп источников, изменение взаиморасположения облучателей и стеллажей с растениями, перераспределение светового потока за счет изменения фотометрических характеристик облучателей и некоторые другие. Недостатком большинства способов является ступенчатость регулирования освещенности с одновременным нарушением равномерности освещения и изменением фотометрических характеристик светового поля [16].
В последнее время все более широкое применение в ВКУ и теплицах находят применение установки с МГЛ и НЛВД, которые обладают относительно высокой единичной мощностью и повышенной светоотдачей. В этом случае ступенчатое регулирование за счет отключения части ламп приводит к недопустимому ухудшению неравномерности. Плавное регулирование светового потока в этих лампах является актуальной задачей. Оно позволяет сохранить основные относительные показатели структуры светового поля теплицы и ВКУ: равномерность, соотношение горизонтальной и вертикальной освещенностей, градиент освещенности по высоте растений и т. д. Кроме того, возможность плавного регулирования создает условия для реализации различных алгоритмов управления световыми режимами, требующих гибкого и динамичного его изменения.
Для оценки возможностей плавного регулирования в [16] были исследованы световые и электрические параметры широко используемых в тепличных облучателях типов ЖСП-18 и ОГС 01 "Фотос" ламп ДНаТ-400 и ДРИ-2000 при фазовом регулировании напряжения с помощью трехфазного регулятора на симисторах.
На рис. 4.18 показано изменение освещенности Е, мощности Р, световой отдачи η и тока ламп I ДНаТ-400 и ДРИ-2000 (облучатель "Фотос") при регулировании напряжения симисторным регулятором.
Рис. 4.18. Изменение освещенности Е, мощности Р, световой отдачи η и тока ламп I при фазовом регулировании: а) лампы ДНаТ-400; б) лампы ДРИ-2000
Установлено, что возможный диапазон изменения освещенности от лампы ДНаТ-400 составляет 1:40, а ламп ДРИ-2000 – 1:15. При этом световая отдача уменьшается соответственно в 5 и 2,5 раза. Следует отметить, что при снижении синусоидального напряжения до 0,9 номинального световая отдача уменьшается так же, как при фазовом регулировании. Анализ спектрального состава излучения показал различия в характере изменения его интенсивности на отдельных участках спектра (рис. 4.19 а, б). Для ДНаТ-400 характерно возрастание интенсивности в линии 589 нм при снижении ее на других спектральных диапазонах. У ДРИ-2000 интенсивность линий натрия и скандия падает быстрее, чем линии ртути, имеющих наибольшее значение при напряжении 0,9-0,95 номинального. Следовательно, вклад излучения ртути при уменьшении напряжения питания увеличивается. Можно предположить, что это обстоятельство будет решающим при определении допустимого диапазона регулирования светового потока рассмотренных источников с учетом спектральной чувствительности растений.
Рис. 4.19. Изменение интенсивности спектральных участков ламп ДНаТ-400 (а) и ДРИ-2000 (б) (ширина интервала Δλ = 2,5 нм)
Для использования полученных характеристик при разработке систем освещения ВКУ и теплиц экспериментальные зависимости обработаны на компьютере и представлены в аналитическом виде. Зависимости освещенности Е (лк), мощности Р (Вт) и тока ламп I (А) от относительного напряжения на лампах Кu=U/Uп при его изменении от 1 до 0,6 описываются следующими выражениями:
для ламп ДНаТ-400
для ламп ДРИ-2000
Из вышеприведенных кривых следует, что фазовое регулирование обеспечивает широкое и плавное изменение светового потока РЛ типов ДНаТ-400 и ДРИ-2000.
Возможный диапазон регулирования светового потока у первых составляет 1:40, а у вторых – 1:15. Можно предположить, что аналогичные зависимости будут существовать и для других серий ламп ДНаТ и ДРИ, а также для ламп ДРЛФ.
Световая отдача ламп ДНаТ-400 и ДРИ-2000 при фазовом регулировании напряжения уменьшается аналогично ее уменьшению при снижении амплитуды синусоидального напряжения (в пределах до 0,9Uн).
При фазовом регулировании светового потока ламп меняется распределение спектральной плотности излучения. У ДНаТ-400 возрастает доля излучения на участке в районе длины волны 589 нм. У ламп ДРИ-2000 выделяются две спектральные зоны наиболее глубокого изменения интенсивности излучения (рис. 4.19, а, б). Это должно быть учтено при согласовании спектра излучения регулируемых ламп со спектрами поглощения конкретных растений.
|
