Bestimmungen für Leuchten und Beleuchtungsanlagen (VDE 0100 Teil 559) Kennzeichen für Leuchten und Vorschaltgeräte: F F F A F M - gekennzeichnete Leuchtstofflampenleuchten sind für direkte Anbringung auf brennbaren Baustoffen geeignet. Die Leuchte ist so konstruiert, daß selbst im Fehlerfall der Leuchte durch sie kein Brand entstehen kann. - gekennzeichnete Leuchten sind geeignet für staub- und faserstoffgefährdete Betriebsstätten. - gekennzeichnete Drosselspulen sind so gebaut, daß sie auch außerhalb von Leuchten ohne Gehäuse montiert werden können. - gekennzeichnete Kondensatoren sind flammsicher. FP - gekennzeichnete Kondensatoren sind flamm- und platzsicher. M - gekennzeichnete Leuchten gelten als Möbelleuchten und sind für direkte Montage selbst auf kunststoffbeschichteten Möbeln geeignet. - gekennzeichnete Leuchten können auf Materialien mit unbekannten Entflammungseigenschaften montiert werden. M © RAG Aktiengesellschaft Leuchtstofflampen-Leuchten Leuchtstofflampen-Leuchten ohne F Kennzeichnung und Leuchten, die zur Befestigungsfläche hin offen sind und auf brennbarer Unterlage angebracht werden sollen, müssen auf der ganzen, der Befestigungsfläche zugewandten Seite (Rückseite) mit einem Aluminium- oder Stahlblech von 1 mm Dicke abgedeckt sein. Zwischen Rückseite der Leuchte und Befestigungsfläche muß ein Mindestabstand von 35 mm eingehalten werden. Eine Blechabdeckung ist auch erforderlich, wenn die Leuchtstofflampen-Leuchte von der Decke abgehängt ist. 100 Bei der Anbringung auf brennbaren Bauund Werkstoffen mit Entzündungstemperaturen ≤ 200°C z.B. Weichfaserplatten und Schaumstoffe, muß auch bei F gekennzeichneten Leuchten ein Mindestluftabstand von 35 mm eingehalten werden. Ebenso kann die M M -Leuchte verwendet werden. © RAG Aktiengesellschaft Werden Drosselspulen außerhalb von Leuchten angebracht, müssen sie das Zeichen F oder A tragen. Bei der Anbringung auf brennbaren Baustoffen müssen zusätzlich 35 mm Luftabstand eingehalten werden. 101 Leuchtstofflampen Das Glasrohr der Leuchtstofflampe trägt auf der Innenwand eine Schicht aus Leuchtstoffen. Diese wandeln die in der Röhre entstehende Ultraviolett-Strahlung in sichtbares Licht um. Als Leuchtstoffe werden Silikate, Wolframate und Phosphate verwendet. Die beiden Enden des Glasrohres sind durch je einen Glasfuß, der auch die Elektrode trägt, verschlossen. Als Elektroden werden Doppelwendeln aus Wolframdraht verwendet. Die Sockel sind aufgekittet. Um den Elektronenaustritt aus der Wendel zu erleichtern, beschichtet man diese mit einem Metalloxid, z.B. Bariumoxid. Die Wolframelektrode hat in kaltem Zustand einen Widerstand von etwa 1,5 Ω bis 10 Ω, der während der Vorheizung und beim Betrieb der Lampe bis auf das 7fache ansteigt. Die Lampe ist mit Quecksilberdampf und einer geringen Menge Edelgas, z.B. Argon oder Krypton, gefüllt und gehören deshalb in den Sondermüll. Einzeln geschaltete Leuchtstofflampen rufen den von der Netzfrequenz herrührenden stroboskopischen Effekt hervor, der bei der Beleuchtung bewegter Gegenstände auftreten und den scheinbaren Stillstand sich drehender Gegenstände vortäuschen kann. Stroboskopischer Effekt © RAG Aktiengesellschaft FIRMA 4...80W 220-240V FS-11 V DE N 435 CEBEC D Wird z.B. ein Rad mit vier Speichen mit einer Drehzahl von 1500 1/min = 25 1/s gedreht,so macht es in einer Hundertstel Sekunde eine Vierteldrehung. Bei einer Frequenz von 50 Hz wird das Rad aber nur jede Hundertstel Sekunde beleuchtet, dazwischen erlischt das Licht einer einzeln geschalteten Leuchtstofflampe. So entsteht der Eindruck, das Rad stehe still. Diese Erscheinung nennt man den stroboskopischen Effekt. Er läßt sich durch schaltungstechnische Maßnahmen (Verteilen der Lampen auf die 3 Außenleiter eines Drehstromnetzes, Verwendung der Duo-Schaltung oder abwechselnd induktive und kapazitive Schaltung) vermindern. Starter Neben Glimmstartern sind auch elektromagnetische Schnellstarter in Gebrauch. Diese Schnellstarter verkürzen die Zündzeit und schalten defekte Lampen ab. 102 Wirkungsweise L1 Zum Zünden der Lampe ist eine größere Spannung als die Nennspannung notwendig. Die Zündspannung wird durch ein Vorschaltgerät in Verbindung mit einem sogenannten Starter erzeugt. Im Betrieb dient das Vorschaltgerät zur Strombegrenzung. N Vorschaltgerät Starter Entstörkondensator Wird die Leuchtstofflampe eingeschaltet, so fließt ein Strom über beide Lampenelektroden und den Starter. Der Starter ist eine kleine, mit Edelgas gefüllte Glimmlampe. Eine oder beide Elektroden des Starters bestehen aus Thermobimetall. Ab einer Spannung von etwa 160 V kommt eine Glimmentladung zustande. Die Glimmentladung erwärmt den Bimetallstreifen, der sich durchbiegt und den Stromkreis schließt. Jetzt fließt ein durch das Vorschaltgerät begrenzter Strom. Die Lampenelektroden werden vorgeheizt, Elektronen treten aus. Bei geschlossenen Kontakten hört die Glimmentladung auf und der Bimetallstreifen kühlt ab. Nach einiger Zeit öffnet der Starter. Diese Unterbrechung des Stromkreises hat durch die Induktionsspannung des Vorschaltgerätes einen Spannungsstoß mit einem Spitzenwert von etwa 1000 V zur Folge. Hat die Lampe gezündet, so wird am Vorschaltgerät ein so großer Spannungsfall hervorgerufen, daß eine Betriebsspannung von etwa 100 V an der Lampe liegt. Deshalb kann auch der Starter nicht wieder zünden. © RAG Aktiengesellschaft Zur Funkentstörung ist parallel zum Starter ein Kondensator geschaltet. Infolge der Induktivität des Vorschaltgerätes tritt beim Betrieb von Leuchtstofflampen eine Phasenverschiebung auf (cos ϕ ≈ 0,4). Der Leistungsfaktor kann durch Kompensation verbessert werden. 103 Die Duo - Schaltung In Werkstätten, in denen drehende Maschinen stehen, kann der schon erwähnte stroboskopische Effekt auftreten. L1 N C L L St C = Kompensationskondensator (Reihenkondensator) L = Vorschaltgerät St = Starter (Glimmzünder mit Entstörkondensator) St Durch die Beleuchtungsschwankungen im Rhythmus der Wechselspannung von 50 Hz scheinen die Maschinen still zu stehen oder nur sehr langsam zu laufen. Diese nicht ungefährliche Erscheinung kann vermieden werden, wenn die Lampen nicht im gleichen Takt schwächer und heller leuchten. Das kann erreicht werden, indem man von jeweils zwei Lampen die eine kapazitiv und die andere induktiv betreibt. Durch diese Maßnahme wird der Leistungsfaktor ungefähr 1. Wegen der Phasenverschiebung zwischen den beiden Lampenströmen hat die eine Lampe dann ihre größte Helligkeit, wenn die andere Lampe fast keinen Stromdurchgang hat. Vorteile der Duoschaltung sind: Es fällt keine Blindleistung an (cos ϕ ≈1). Der stroposkopische Effekt ist vermindert, da infolge der Phasenverschiebung die beiden Leuchtstofflampen nicht im gleichen Takt flimmern. Nur der Kondensator ist erforderlich (geringe Kosten). © RAG Aktiengesellschaft Es treten keine Probleme mit Rundsteueranlagen auf. 104 Tandemschaltung L1 N UN C L St St C = Kompensationskondensator (nur in Ausnahmefällen verwenden) L = Vorschaltgerät St = Starter (Glimmzünder mit Entstörkondensator) Die Tandemschaltung ist eine Reihenschaltung von zwei Leuchtstofflampen gleicher Leistung unter Verwendung von nur einem Vorschaltgerät. Die Schaltung ist am 230 Volt-Netz durchführbar mit Lampen folgender Leistungen: 4 W,6 W, 8 W, 15 W, 18 W , 20 W und 22 W. Die Tandemschaltung mit diesen Lampen ist möglich, da (nur) deren Brennspannung so niedrig ist, daß eine Reihenschaltung am 230 Volt-Netz durchführbar ist. Außerdem stehen für diese Lampen die geeigneten Vorschaltgeräte zur Verfügung: Für zwei 4 W-Lampen wird das Vorschaltgerät der 8 W-Lampe verwendet; für 20 W-Lampen wird das Vorschaltgerät der 40 W-Lampe verwendet usw. Diese Schaltung bietet folgende Vorteile: © Einsparung eines Vorschaltgerätes beim Betrieb von zwei Lampen (Kosten- und Platzersparnis). © Verminderung der Verlustleistung (ein Vorschaltgerät hat eine geringere Verlustleistung als zwei Vorschaltgeräte). Bei der Tandemschaltung kann es hin und wieder zu Einschaltschwierigkeiten kommen. Es werden von den Herstellern Spezialstarter für die Tandemschaltung angeboten. Hinweis: © RAG Aktiengesellschaft Lichtwirkung Glühlampen (Temperaturstrahler) und Gasentladungslampen (Leuchtstofflampen) unterscheiden sich in ihrer Arbeitsweise, in ihrem Aufbau und in ihrem Wirkungsgrad. In Glühlampen wird z.B. nur etwa 5 % der elektrischen Energie in Licht umgewandelt, bei der Leuchtstofflampe dagegen etwa 20 %. 105 Schütze Zum Einschalten größerer Verbraucher z.B. Motoren, werden meist Schütze verwendet. Schütze sind elektromagnetische Schalter mit Haupt- und Hilfskontakten, die mit einem verhältnismäßig geringen Steuerstrom große Ströme schalten können. Die Spule wird über einen Tastschalter oder über einen anderen Schalter an Spannung gelegt. Anker Selbsthalteverbindung Spule bewegliches Schaltstück Kontaktdruckfeder Spulenanschluß Anschlußklemmen festes Schaltstück Der Motor ist eine Maschine, die elektrische Energie in mechanische Bewegung umsetzt. In diesem Beispiel ist der Motor im Stern geschaltet. In der Leistung unterschiedlich große Motoren benötigen auch unterschiedlich leistungsfähige Schütze. © RAG Aktiengesellschaft Ein weiterer Unterschied liegt in der Bestückung der Hilfsschaltglieder. L1 L2 L3 PE U1 V1 W1 PE W2 U2 V2 106