דף פייסבוק סיטילייט
 English Site
התאמת ציוד הדלקה
התאמת ציוד הדלקה בנורות פריקה - אינג' תורג'מן דוד
התאמת ציוד הדלקה בנורות פריקה  - אינג' תורג'מן דוד
בשנים האחרונות הולך וגובר השימוש בנורות פריקה כגון נתרן לחץ גבוה (נל"ג), נורות מטל היילד ונורות כספית במתקני תאורה שונים כגון: תאורת רחובות, כבישים, חניונים, תאורת מבני תעשייה, מגרשי ספורט, הארת מבנים, תאורת ביטחון ועוד. המעבר לשימוש בנורות פריקה, נובע מהעובדה שהן מצטיינות בנצילות אורית גבוהה ובאורך חיים גבוה. לכן השימוש בהן חוסך בצריכת החשמל ומשפר את רמת הארה.
לעיתים אנו מבחינים בכך שנורות פריקה נדלקות וכבות לסירוגין או מאירות בעוצמה שונה זו מזו, אף שמדובר בנורות שהותקנו באותו פרק זמן. כמו כן ניתן לעיתים להיתקל בתופעה של אורך חיים קצר באופן משמעותי מהמוגדר ע"י היצרן.  תופעה זו פוגעת באיכות התאורה ובבטיחותם של המשתמשים בה, זאת למרות ההשקעה הכספית הגדולה שהושקעה במיתקן התאורה. הסיבה העיקרית לתופעות המתוארות, הינה שלא נעשה שילוב נכון בין הנורות לבין מערכות ההצתה וההפעלה שלהן. שילוב זה, חשוב שייעשה תוך התבססות על דרישות התקנים השונים בנושא ועל הוראות היצרנים, של הנורות ושל המערכות ההצתה וההפעלה. מאמר זה סוקר את הסוגים השונים של הנורות ואת סוגי מערכות ההצתה וההפעלה שלהן. דגש מיוחד ניתן לתנאים הדרושים לשילוב נכון ואיכותי בין הנורות לבין מערכות ההצתה וההפעלה, תוך התבססות על התקנים הקיימים בנושא ועל ההוראות והמפרטים של היצרנים.


תקנים ודרישות המתייחסים לנורות פריקה ולמערכות ההצתה וההפעלה

להלן פירוט תקנים ודרישות החלים על יצרני הנורות ועל יצרני מערכות ההצתה וההפעלה שלהן:
* ת"י 166 – נורות פריקה: נורת אדי נתרן הפועלות בלחץ גבוה - תקן זה מבוסס על 662 – IEC, והוא תקן רשמי.
* ת"י 1451 – התקני הדלקה - למעט מדלקי להט: דרישות כלליות ודרישות בטיחות של התקני הדלקה לשפופרות פלואורניות ולנורות פריקה אחרות.
חלק 1– דרישות כלליות ודרישות בטיחות.
חלק 2- דרישות פעולה.
תקן זה מבוסס על 927 – IEC.
* ת"י 1169 – נטלים לנורות פריקה - למעט שפורפרות פלואורניות: דרישות בטיחות ודרישות פעולה לנטלים לנורות פריקה.
חלק 1- דרישות כלליות ודרישות בטיחות.
חלק2- דרישות פעולה.
תקן זה מבוסס על 922 – IEC ו- 923 – IEC, והוא תקן רשמי.
הנחיות ונתונים טכניים של יצרני הנורות ושל יצרני מערכות ההצתה וההפעלה.
(הנתונים במאמר זה נלקחו מתוך מפרטים של GE, במפרטים של יצרנים אחרים מופעים נתונים דומים).
נורות נתרן לחץ גבוה ( נל"ג ).
נורות נתרן לחץ גבוהה(נל"ג) בנויות משפופרת פריקה העשויה מפולי – קריסטלין-אלומינה, אשר בתוכה אדי נתרן. הנורות מאירות כתוצאה ממעבר זרם דרך אדי הנתרן.
נורת נל"ג מאירות בדרך כלל בגוון צהבהב (כ  2100 מעלות קלווין ). קיימים אמנם סוגים של נורות נל"ג המאירות בגוון לבן, אולם מיועדות לשימושים מיוחדים.
מחקרים שבוצעו בעולם, בדרכים ובכבישים המוארים בנורות נל"ג המאירות בגוון צהבהב, העלו שתאורה זו בטיחותית בנהיגה ואינה גורמת לעייפות העיניים, למרות העיוות שהיא גורמת לגווניהם של העצמים השונים בסביבה המוארת ( CRI נמוך ).
קיימות שתי צורות עיקריות של נורות נל"ג: נורות בצורה טובולרית (שפופרתית) ונורות בצורה אגסית ראה איור 1.  המעטה החיצוני של הנורות היינו שקוף או לבן. אין הבדל עקרוני בדרישות המתייחסות לנורות נל"ג בצורה אגסית , לעומת הדרישות המתייחסות לנורות בעלות צורה טובולרית.
 
  מערכת הצתה לנורות פריקה1
                            
                                                                  איור 1
 
הספקי נורות נל"ג נפוצות ושימושיהן
 
טבלה 1 מתארת את ההספקים של נורות הנל"ג הנפוצות, שימושיהן העיקריים וגובהי ההתקנה המומלצים .
קיימות גם נורות בהספקים של  750w – 1000w ו-2000w, אשר לא נרחיב את הפרוט עליהן במאמר זה, וכן נורות בהספקים של 110w/ 215w / 340w – להתקנה במקום נורות מסוג כספית. נורות אלה היו נפוצות בתקופת המעבר לשימוש בנורות נל"ג , במקום בנורות כספית.

טבלה 1
הספקים של נורות נל"ג נפוצות, שימושיהן וגובה התקנתן המומלץ

 
נתונים טכניים של נורות נל"ג
 
להלן דוגמה של הנתונים הטכניים העיקריים של נורת הנל"ג. הנתונים מבוססים על התקנים ישראליים בנושא זה ועל נתונים היצרנים והנחיותיהם. דוגמה מתייחסת לנורת נל"ג טובלרית שקופה, בהספק 250W.
 
נתונים ביצועיים
 
בטבלה 2 מתוארים הנתונים הביצועיים של הנורה שבדוגמה.
 
טבלה 2
נתונים ביצועיים – נורת נל"ג  טובולרית שקופה בהספק  250W

 
 
הדרישות מדופק ההצתה
 
בטבלה 3 מתוארות הדרישות דופק ההצתה של הנורה שבדוגמה.
 
טבלה 3
הדרישות מדופק ההצתה
 

 
 
אורך החיים של הנורה מוגדר כפרק הזמן שבו נותרו 50% מהנורות תקינות לאחר הפעלתם עפ"י דרישות היצרן עם ציוד הפעלה התואם את התקנים.
 
 משך החיים של הנורה ביחס לשעות העבודה לכל הצתה
 
משך החיים של נורות נל"ג תלוי במספר שעות העבודה הממוצע לכל הצתה. ככל שמספר השעות קטן יותר (היינו שמספר ההצתות גדול יחסיות לשעות השימוש) - משך החיים של הנורה מתקצר, ראה טבלה 4.
 
טבלה 4
משך החיים של נורת נל"ג ביחס לשעות העבודה לכל הצתה
 
נורות נל"ג קסנון (בעלות תפוקת אור מוגברת)

לאחרונה הוחל בשווק של נורות נל"ג משופרות. נורות אל הדומות בצורתן החיצונית לנורות הנל"ג הרגילות, אך הן בעלות נצילות אורית גבוהה ב- % 20 מזו של נורות הנל"ג הרגילות  בנורות הללו מכילה שפופרת הפריקה, בנוסף לאדי הנתרן, גם תוסף של גז קסנון. הנורות מאירות כתוצאה מעבר הזרם דרך תערובת אדי הנתרן וגז הקסנון. החסרון הטכני של הנורות המשופרות נעוץ בהצתתן ה"קשה". כדי להצית אותן, נדרש דופק הצתה רחב יותר ובעל עוצמה גבוהה יותר מזה הנדרש להצתתן של נורות נל"ג רגילות.
 
נתונים טכניים של נורת הנל"ג קסנון
להלן הנתונים הטכניים העיקריים של נורות נל"ג קסנון בהספקים  50W – 400W. הנתונים מתבססים על התקנים הישראליים הרלוונטיים ועל נתוני היצרנים.
באופן עקרוני - בהתייחס לנורות נל"ג קסנון - הטמפרטורה המינמלית להפעלה היא40°C -  הן ניתנות להתקנה בצורה ומצב (אנכי אופקי וכל מצב ביניים אחר) וטמפרטורת הצבע היא 2000°K.
 
שטף האור של הנורה ביחס להספק הנורה
טבלה 5 מתארת את קשר בין הספק הנורה לבין שטף האור שלה בלומן.
שטף האור של נורות אלו, בהנחה של 10 שעות עבודה לפחות לכל  הצתה, פוחת לאחר 24,000 שעות עבודה בכ - % 11.
 
טבלה 5
הקשר בין הספק הנורה לבין שטף האור
 אורך החיים של הנורה

אורך חיי הנורה מושפע ממספר פרמטרים:
  • מתח האספקה למערכת.
  • מחזורי הצתה.
  • תכנון גוף התאורה.
  • ציוד ההצתה וההפעלה.
 
בהנחה שנפעיל מספר גדול של נורות נל"ג קסנון בהספקים של 50W -  400W , כ 10 שעות עבודה לפחות לכל הצתה, ירד אחוז הנורות התקינות עם הזמן, בשיעורים המופעים בטבלה 6.
המידע שבטבלה 6 מאפשר לאנשי האחזקה של מיתקן התאורה להיערך ברמת התחזוקה להחלפת נורות קבוצתית .
 
טבלה 6
כמות הנורות התקינות ביחס לשעות הפעלתן
 

 
מערכת ההצתה וההפעלה
מערכת ההצתה וההפעלה של נורת נל"ג כוללת מצת, משנק, קבל וכן אבזרי עזר ומחברים. המצת מספק לנורה את המתח הגבוה הנדרש לה לצורך ההצתה, המשנק מספק לנורה את הזרם הדרוש לצורך העבודה שוטפת והקבל משמש לשיפור מקדם ההספק. אורך חיי הנורה נקבע, בין היתר, על ידי איכות דופק ההצתה ועל ידי מספר ההצתות שעוברת נורה.
לגבי כל סוג של נורת נל"ג מגדיר היצרן את מאפייני דופק ההצתה הנדרש. מאפיינים אל הכוללים את עוצמתו, את רוחבו, את מספר הדפקים בשנייה וכו'. על סמך נתונים אלה יש לבצע התאמה נכונה, בין הנורה לבין מערכת ההצתה וההפעלה. התאמה זו חיונית להבטחת הצתה ופעולה תקינה של הנורה לאורך חייה.
בהתאמה בין הנורה לבין מערכת ההצתה והפעלה, יש להתייחס לעובדה שההתנגדות של הנורה גדלה עם הזמן ולכן קשה יותר לבצע הצתה.
 
שיטות ההצתה והפעלתה של נורות נל"ג
 
קיימות שתי שיטות עיקריות להצתה ולהפעלה של נורות נל"ג:
  • הצתה ישירה
  • הצתה באמצעות משנק.
 
הצתה ישירה
 
בשיטה זו הצתת הנורה הינה על ידי מצת המייצר מתח גבוה ומשנק. עם אספקת המתח למערכת המצת  מזהה שהנורה עדיין לא הוצתה ואז מייצר המצת את המתח הנדרש להצתה ישירות לנורה. לאחר מכן נכנס המשנק לפעולה, והמצת מפסיק את פעולתו. המשנק פועל במתח רשת רגיל ולפיכך אינו זקוק לבידודים מיוחדים למתח גבוה. במערכת כזו המצת היינו החלק היקר יחסית והמשנק זול יותר. מערכת הצתה והפעלה של נורת נל"ג בשיטה ישירה מוצגת באיור 2.
 
                                   
 מערכת הצתה לנורות פריקה2
                                                                 איור 2
 הצתה באמצעות משנק

הצתת הנורה בשיטה זו נעשית על ידי סליל מתח גבוה מתוך המשנק, ומצת מהווה את מערכת הפיקוד והבחנה. המתח הגבוה המסופק לנורה לצורך הצתתה מיוצר מתוך המשנק. המצת מהווה רק מעין פיקוד ומיתוג אלקטרוני. בתחילה, כאשר הנורה עדיין לא הוצתה, הוא דואג למתג את המתח דרך הסליל שבתוך המשנק המייצר מתח גבוה. לאחר שהנורה הוצתה, המצת והמשנק מספיקים את "ייצור" מתח הגבוה והמשנק מעביר את הזרם לו זקוקה הנורה, ובכך מסתיים תפקידו. במערכת זו המצת היינו זול יחסית והמשנק יקר יותר, זאת מכיוון שיש צורך בבידוד פנימי לסלילים הפועלים במתח גבוה. לכן המשנק היינו גדול יותר, כבד יותר ויקר.
מערכת הצתה והפעלה של נורת נל"ג בה ההצתה היא באמצעות משנק . מוצגת באיור 3 .
 
  מערכת הצתה לנורות פריקה3
 
                                                                איור 3
 
התקנת מערכת ההצתה וההפעלה
 
יצרני הנורות דורשות שביצועי המצת (מתח ורוחב פולס) יהיו בגבול הנדרש גם בעומס קיבולי של 100PF, וממליץ להתקין את המצת קרוב לנורה, ככל שניתן.
כאשר משתמשים בשיטות ההצתה הישירה, ניתן להתקין את המשנק בבסיס העמוד ואת המצת בגוף התאורה, בסמוך לנורה כך אפשר לחסוך את הצורך בשימוש בכבל היקר.
 
הנחיות היצרנים ביחס למערכות ההצתה וההפעלה
 
דרישות היצרנים ביחס למערכות ההצתה וההפעלה המובאות כאן, מתייחסות למערכות המיועדות להצתה ולהפעלה של נורות נל"ג קסנון. לכן הן מתאימות גם להצתה ולהפעלה של נורות נל"ג רגילות וכן בהתאמה לנורות מטל היילד טובולריות (שכן דרישות ההצתה  וההפעלה עבור נורות נל"ג קסנון הין גבוהות יותר).
כדי להשיג הצתה נכונה, ביצועים טובים ואורך חיים גבוה, חשוב ביותר שציוד ההצתה וההפעלה יתאים לסוג הנורה, ושבציוד ההפעלה יתאים למתח הנומינלי  של רשת החשמל.
 
משנק
 
המשנק צריך להיות מותאם במיוחד לדרישות הנורה כפי שמפורט בת"י 1166 וצריך להתאים לדרישות ת"י 1169.
 
מצת
 
המצתים חייבים להתאים לדרישות ת"י 1451 ובעלי דופק הצתה כמפורט בטבלה 7.
 
טבלה 7
נתוני דופק ההצתה

 
כבל החשמל בין המצת לנורה
 
כבל החשמל חייב להיות בעל נתונים אשר יבטיחו את שלמות ההצתה של הנורה הכבל יהיה בעל ערך קיבול חשמלי נמוך – PF 100 ל- 1 מטר ומותאם למתח גבוה המתאים לרמת דפקי ההצתה של המצת (מינימום KV 5) כדי להשיג הצתה נכונה יש להתקין את המצת קרוב לנורה, בגוף התאורה. דרישות אלו יכולים להתקיים כאשר המצת מותקן במרחק שאינו עולה על 1 מטר מהנורה   (כבלים סטנדרטיים כגון NYY).
 
 
קבלים לשיפור מקדם ההספק עבור המערכות השונות
 
קבלים לשיפור מקדם ההספק חיוניים להקטנת הצריכה של הזרם מרשת החשמל ולצמצום העלויות של מערכת החשמל. עבור אספקת החשמל של 220-250VAC  יש להשתמש בקבלים בעלי מתח של  250VAC ובערך קיבולי כמפורט בטבלה 8.
 
 
טבלה 8
הערך הקיבולי הנדרש לנורות נל"ג בהתאם להספקן

 
 
נורות נל"ג SUPERLIFE
נורות SUPERLIFE הינם נורות בעלי שתי שפופרות פנימיות המאפשרות:
-          אורך חיים גבוהה – עד כ 55000 שעות הפעלה.
-          הצתה חוזרת מהירה לאחר הפרעה במתחי הרשת ( 5-4 דקות ).
נורות אלו פועלות באופן זהה למוגדר במאמר זה, מומלץ להשתמש בנורות אלו בתאורת ביטחון, כבישים ומערכות תאורה תעשיתיות. ראה איור 4


 מערכת הצתה לנורות פריקה4
 
איור 4
 
מערכת הפעלה לנורות מטל היילד אגסיות :
 
נורות מטל היילד אגסיות רגישות לשינויי מתח ולכן יש להשתמש לצורך הפעלתם במשנק אוטורגולטור וקבל הצתה. המשנק מאפשר את ההצתה של נורות אלו ושומר על מתחי הנורה בצורה יציבה, גם כאשר מתחי הרשת משתנים ( עד כ % 10 ). הנורות מצוינות לשימושים שבהם יש חשיבות לגורם התאמת צבע גבוהה ( CRI ) – כגון מגרשי ספורט, אולמות תעשיה ועוד.
 
מערכת הפעלה מיידית לנורות פריקה
 
כיום קימות מערכות להדלקה מיידית של נורות פריקה, המערכות דורשות מתחי הפעלה גבוהים במיוחד בתחום של  25-15 KV לנורות נל"ג ו KV 40-30 לנורות מטל היילד טובולריות, ההדלקה החוזרת מתבצעת תוך 3-2 שניות.מערכות אלו דורשות ציוד הפעלה מיוחד, כבלי חיבור לנורה העמידים במתח גבוהה ובתי נורה מיוחדים  - איור 5.
מערכות אלו יכולות לתת מענה במקומות שיש משמעות קריטית לקיום תנאי אור בכל מצב.
 
  מערכת הצתה לנורות פריקה5
 
                                                                   איור 5 
 
סיכום:

במאמר זה מובהר חשיבותו של השילוב הנכון בין הנורות הפריקה לסוגיהן לבין מערכות ההפעלה וההצתה שלהן. שילוב לא נכון בין נורות לבין מערכות ההצתה וההפעלה, במטרה לחסוך בהוצאות, יגרום לייקור מערכת התאורה שכן הוא פוגע באורך חיי הנורות, כמו כן תהיה פגיעה באיכות התאורה.
 
מפרסומים שהופיעו לאחרונה, מתברר שיצרני נורות הנל"ג מתכוונים לשווק בקרוב דגם חדש ומשופר של נורת נל"ג קסנון, נורות אלו אמורות להיות בעלות משך חיים של כ 28500 שעות פעולה וניתן יהיה להשתמש בהם גם עם מערכות המאפשרות חיסכון באנרגיה ע"י ייצוב המתח והורדתו.