мр ПО ЛП. 1 Организация и порядок выполнения лабораторных работ 1 Организация работ в лаборатории
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
Методика выполнения работы Основные электротехнические и светотехнические параметры снимаются на лабораторном стенде, электрическая схема которого приведен на рисунке 8.1. В схему входят автоматический выключатель, защищающий цепь от токов короткого замыкания, блок измерения и цепи включения лампы с индуктивным и индуктивно-емкостным балластами. Блок измерения содержит амперметр РА, вольтметр PV, ваттметр PW, люксметр, два фотоэлемента и осциллограф. Цепь лампы с индуктивным балластом состоит из дросселя LLl, стартера VLl и люминесцентной лампы ELl. Цепь ламп с индуктивно-емкостным балластом включает в себя дроссель LL2 с» компенсирующей индуктивностью LL3, конденсатор С, стартер VL2 и люминесцентную лампу EL2. Коэффициент пульсации светового потока вычисляют по формуле ( 1). Напряжение на лампе 1 или 2 и пульсации их светового потока измеряются с помощью осциллографа путем установки переключателей SA2 и SA3 в соответствующие положения. Контрольные вопросы 1. Назовите причины пульсации светового потока ГРЛ. 2. Как влияет состав люминофора на глубину пульсации светового потока? 3. Какова пульсация светового потока ламп накаливания и почему? 4. Как влияет пульсация светового потока на зрение? 5. Какова сущность стробоскопического эффекта? 6. Как определить коэффициент пульсации? 7. Назовите методы снижения коэффициента пульсации. 8. Почему коэффициент мощности схемы в целом больше, чем у каждой лампы? 9. Почему электрический ток схемы в целом практически такой же, как и у отдельных ламп? Литература 1.Баев В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению. – М.: Агропромиздат, 1991. – 175 с., ил. 2. Баранов Л.А., Захаров В.А. Светотехника и электротехнология. – М.: КолосС, 2006. – 344 с., ил. 3. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239 с.: ил. 4. Клюев С. А. Освещение производственных помещений. – М.: Энергия, 1979. – 152 с., ил. – (Б-ка светотехника; Вып. 3). 5. Лямцов А.К., Тищенко Г.А. Электроосветительные и облучательные установки. – М.: Колос, 1983. – 224 с., ил. 6.Электротехнология/ А.М. Басов, В.Г.Быков, А.В.Лаптев, В.Б.Файн. - М.: Агропромиздаг, 1985. - 256 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с. - х. учеб. заведений. Лабораторная работа №9 Классификация пускорегулирующих аппаратов Цель работы: 1. Рассмотреть и изучить классификацию схем ПРА, их обозначение и классификацию режимов работы. Количество времени на работу - 4 часа. Основные теоретические сведения Классификация схем ПРА Пускорегулирующий аппарат — светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание разрядной лампы от электрической сети, обеспечивающее необходимые режимы зажигания, разгорания и работы лампы и конструктивно оформленное в виде единого аппарата или нескольких отдельных блоков. Пускорегулирующий аппарат обеспечивает: зажигание разрядной лампы, т. е. пробой межэлектродного промежутка и формирование в нем требуемого вида разряда. Указанная функция обычно выполняется зажигающим устройством, которое часто является составным элементом ПРА. Для надежного зажигания лампы ПРА должен иметь определенные выходные параметры в режиме холостого хода, т. е. в режиме работы схемы включения при не горящей лампе. К ним относятся форма, значение напряжения, подаваемого на электроды лампы в период ее пуска, а при необходимости значение тока предварительного подогрева электродов и др. разгорание разрядной лампы, т. е. процесс установления рабочих параметров лампы после ее зажигания. Продолжительность разгорания лампы, а также характер изменения тока в ней в течение этого процесса зависят не только от газового наполнения лампы и соотношения температур ее колбы в холодном и рабочем состоянии, но и от типа и параметров ПРА [1.1];устойчивость режима работы разрядной лампы в контуре, заключающуюся в способности контура автоматически восстанавливать исходное значение тока при его флуктуационных изменениях. Наличие данной функции у ПРА, которая выполняется с помощью токоограничивающих элементов (стабилизаторов тока), связано со спецификой статических вольтамперных характеристик ламп (ВАХ). Обеспечить устойчивый режим работы от источника напряжения без токоограничивающих элементов-балластов принципиально невозможно для разрядных ламп, имеющих падающие ВАХ. Для ламп с возрастающими  Рисунок 9.1 Обобщенная структурная схема однолампового ПРА (ВИП— вторичный источник питания; СТ— стабилизатор тока; ЗУ—зажигающее устройство) ВАХ устойчивая работа от сети возможна и без балласта. Однако при малом наклоне характеристики это не всегда экономически целесообразно из-за низкой стабильности работы комплекта лампа — ПРА. Помимо элементов ПРА, выполняющих его основные функции, в схему аппарата может входить и вторичный источник питания. Обобщенная структурная схема однолампового ПРА показана на рисунке 9.1. Кроме основных функций ПРА может подавлять радиопомехи, создаваемые лампой, снижать пульсации ее светового потока, обеспечивать высокий коэффициент мощности схемы и др. С учетом общеинженерных и экономических соображений к ПРА предъявляется также ряд дополнительных требований. Они заключаются в том, что аппарат должен обладать минимальными собственными потерями, массой и габаритными размерами, иметь невысокую стоимость, быть надежным, долговечным, обеспечивать минимальные эксплуатационные расходы, не создавать заметного акустического шума и т. д. Совокупность этих требований является противоречивой и поэтому имеется много схем ПРА, в которых наилучшим образом выполняются лишь некоторые из них. Классификация схем ПРА может быть проведена по различным признакам: по типу токоограничивающего элемента, по условиям зажигания и работы лампы [1.1], по типу источника питания, по количеству ламп и т. д. Для целей анализа цепей ПРА наиболее удобна классификация по типу токоограничивающего элемента, поскольку это во многом определяет метод анализа. В соответствии с такой классификацией (рисунке 9.2) все ПРА можно разделить на три основные группы: электромагнитные, полупроводниковые, комбинированные. К отдельной, четвертой, группе целесообразно отнести ПРА без токоограничивающего элемента для специальных так называемых без- балластных ламп. В первую группу (электромагнитные ПРА) входят аппараты с реактивными и активными токоограничивающими элементами (балластами) и их комбинациями, причем в основном силовом контуре этих ПРА находятся только токоограничивающие элементы. Источником питания является сеть промышленной или повышенной частоты. В эту группу входят такие традиционные аппараты, как индуктивный и индуктивно-емкостный ПРА, аппараты с трансформатором и автотрансформатором с большим внутренним сопротивлением.  Рисунок 9.2 - Классификация ПРА для разрядных ламп по типу токоограничивающего элемента Такие ПРА могут быть со стартерным или бесстартерным зажиганием, иметь цепи для предварительного подогрева электродов люминесцентных ламп или цепи мгновенного перезажигания ламп высокого давления типов ДРЛ, ДРИ и т. д. (см., например, рисунок 9.3 и 9.4). Аппараты с резистивными балластами применяются при подключении разрядных ламп к сети постоянного тока или промышленной частоты. В резистивных аппаратах может быть использован балластный резистор или нелинейный резистор (вольфрамовая спираль лампы накаливания). Резистивные аппараты не получили широкого распространения из-за низкого КПД.
 Рисунок 9.8 Обобщенная структурная схема комбинированного ПРА с ВЧ генератором При открытом транзисторе (0≤t≤Ти) напряжение на лампе приблизительно равно напряжению источника питания (Uл≈Uп). При закрытом транзисторе (TИ В третьей группе (комбинированные ПРА) стабилизация тока лампы осуществляется с помощью как реактивных элементов, так и полупроводниковых приборов. В ПРА этой группы в качестве балластов используются дроссели, конденсаторы, транзисторы, тиристоры и другие полупроводниковые приборы. В группе существует большое количество разнообразных схем. Целесообразно рассмотреть следующие из них: с высокочастотным (ВЧ) генератором, емкостно-полупроводниковые, индуктивно-полупроводниковые и схемы с преобразованием частоты. Все схемы с ВЧ генератором построены практически по единой схеме (рисунке 9.8). Питание лампы осуществляется от двух источников питания: силового через Балласт 1 и повышенной частоты через Балласт 2. На рисунке 9.9 приведен вариант схемы при использовании дросселя Др в качестве низкочастотного балласта и конденсатора С в качестве высокочастотного. Такая схема нашла применение в светорегуляторах, при работе ламп в условиях пониженного напряжения питания, а также для снижения пульсации светового потока ламп. На рисунке 9.10 показана схема комбинированного импульсного ПРА с двумя источниками питания. Для поддержания разряда в лампе через Балласт 2 поступают ионизирующие импульсы тока. На рисунке 9.11, а и б показаны формы напряжения и тока лампы. Во время импульса (0≤t≤Tи) ток лампы поддерживается постоянным (iл≈i2 =conts), и за счет ионизации положительного столба разряда сопротивление лампы и напряжение на ней уменьшаются. В интервале TИ
На рисунке 9.12 и 9.13 приведены схемы комбинированных емкостно-полупроводникового и индуктивно-полупроводникового ПРА. В схеме рисунка 9.12 основное падение напряжения происходит на балластном конденсаторе С, что снижает напряжение на стабилизирующем транзисторе VT и тем самым повышает КПД схемы. В схеме рисунка 9.13 симметричный тиристор VSшунтирует вспомогательный дроссель Др2, что обеспечивает повышение стабильности работы лампы и КПД схемы. На рисунке9.14 показана широко распространенная схема комбинированного резонансного ПРА с преобразователем частоты. Схемы с преобразователем обеспечивают питание лампы током повышенной частоты (20—50 кГц), при этом повышается световая отдача ламп, снижаются размеры балластных дросселей и конденсаторов. Классификация режимов и расчетных задач При работе разрядных ламп в цепях постоянного и переменного тока можно выделить следующие основные режимы: режим зажигания (пусковой режим), переходной режим (режим разгорания), установившийся режим при нормально и аномально работающей лампе. В пусковом режиме электропроводность лампы мала, и поэтому цепь включения может рассматриваться как работающая без лампы. В этом режиме токи в ветвях и напряжения на элементах схемы могут существенно отличаться от таковых в рабочих режимах. Для ряда ламп (типов ДРИ, ДНаТ и др.) при зажигании используется маломощный высоковольтный импульсный генератор, который работает только в режиме пуска. Для ртутных ламп низкого давления применяются устройства для предварительного подогрева электродов, причем обычно значение тока подогрева выше рабочего. Длительность пускового режима, как правило, не превышает нескольких десятков секунд. Однако при неисправных лампе или стартере, отсутствии лампы, контакта в цепи и т. д. этот режим может затянуться. Поэтому элементы схемы включения должны быть рассчитаны на достаточно длительную работу в таком режиме. Режим разгорания связан с постепенным изменением электрических параметров лампы. Так, для всех ламп высокого давления, наполненных парами металлов, в период их разгорания при увеличении температуры колбы постепенно возрастает установившееся на ней напряжение Uл, что, как правило, приводит к существенному изменению режима работы схемы включения. Схема включения должна обеспечивать ток лампы, достаточный для ее разогрева. В лампах типа ДРИ при разгорании может существенно повыситься напряжение перезажигания.  Рисунок 9.14 Схема комбинированного резонансного ПРА с преобразователем частоты (ПЧ—преобразователь частоты) Для предотвращения погасания лампы в таком режиме схема должна обеспечивать необходимое напряжение перезажигания на электродах лампы. Длительность режима разгорания обычно не превышает нескольких минут. Однако при неисправной лампе либо тяжелых эксплуатационных условиях режим разгорания может быть более длительным. Установившийся режим является режимом длительной работы лампы, когда ее электрические параметры (ток и мощность) должны соответствовать паспортным значениям. Форма тока лампы, как правило, не должна существенно отличаться от синусоидальной (для большинства ламп это учитывается ограничением коэффициента амплитуды тока лампы и использованием режима работы без пауз тока). При допустимых изменениях напряжения источника питания, параметров схемы, а также электрических параметров ламп режимы работы лампы (прежде всего ее ток и мощность) не должны выходить за допустимые пределы, т. е. ПРА должен обеспечивать требуемую стабильность режимов работы лампы. К концу срока службы при дезактивации одного из электродов лампы, а иногда и в новой лампе при некоторых дефектах, может наблюдаться режим работы, который называют аномальным. В аномальном режиме параметры лампы существенно отличаются от паспортных, причем, как правило, существенно возрастает напряжение перезажигания в тот полу- период, когда дезактивированный электрод является катодом. В ртутных лампах высокого давления может уменьшаться установившееся напряжение Uл. Часто к аномальным режимам относят режимы, возникающие при затянувшемся (длительном) разгорания лампы, которые могут возникать при неисправной лампе, при неисправной схеме включения или при определенных внешних воздействиях (например при пониженной окружающей температуре). Длительная работа в аномальном режиме может привести к электрическим перегрузкам элементов схемы включения. Таким образом, на основе анализа режимов работы разрядных ламп и ПРА можно сформулировать следующие расчетные задачи: Расчет схем включения в пусковом режиме; Расчет установившихся режимов схем включения с нормально работающей лампой Расчет схем включения с аномально работающей лампой как в режиме разгорания, так и в установившемся режиме. Первая задача решается традиционными электротехническими методами без учета специфики разрядной лампы и поэтому в дальнейшем будет рассматриваться лишь в некоторых частных случаях. Вторая и третья задачи по существу решаются одинаковыми методами, однако имеется различие в подходе к оценке режимов работы, что будет подробно рассмотрено ниже. | ||||||||||||||||||||||||||||
