лаба 2. Лаб2 Установки наружного и внутреннего освещения. Лабораторная работа 2 по дисциплине (учебному курсу) Установки наружного и внутреннего освещения

• Название: Лабораторная работа 2 по дисциплине (учебному курсу) Установки наружного и внутреннего освещения
• Анкор: лаба 2
• Дата: 24.10.2022
• Размер: 1.28 Mb.
• Имя файла: Лаб2 Установки наружного и внутреннего освещения.docx
• Тип: Лабораторная работа; #752275

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»
Институт химии и энергетики

(наименование института полностью)
Кафедра "Электроснабжение и электротехника"

(наименование кафедры/департамента/центра полностью)

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

(код и наименование направления подготовки, специальности)

Электроснабжение

(направленность (профиль) / специализация)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

по дисциплине (учебному курсу) «Установки наружного и внутреннего освещения»

^{(наименование дисциплины (учебного курса)}

Студент	В.В. Дроздов (И.О. Фамилия)
Группа	ЭЭТбд-1801а
Преподаватель	З.Р. Пономарева (И.О. Фамилия)

Тольятти 2022
Оборудование в лабораторной работе

Лабораторная работа выполняется в аудитории на лабораторном стенде «Осветительная стойка» (рис. 4).



Рис. 4. Схема внешнего вида осветительной установки:

1 – опорная площадка стойки; 2 – стойки с измерительной линейкой; 3 – площадка для размещения датчика ПЛ; 4 – передвижная втулка-держатель с тормозной собачкой; 5 – панель управления; 6 – светильники с лампой накаливания (200 Вт) и люминесцентной лампой (20 Вт); 7 – выключатель установки; 8 – регулятор напряжения; 9 – вольтметр
Измерение освещенности осуществляется люксметром-пульсметром с измерительным датчиком.

Люксметр-пульсметр (далее – ЛП) находится на преподавательском столе. Прибор представляет собой корпус и датчик, соединенный с корпусом проводом. ЛП фиксирует освещенность (возможно переключение на диапазоны ×1, ×10, ×100) и коэффициент пульсации (значения в пределах от 0 до 100, %), режимы меняются с помощью переключателя.

При активизации прибора в правом верхнем меню экрана появится его двухмерное изображение.



Рис. 5. Люксметр-пульсметр



Рис. 6. Лабораторный стенд «Осветительная стойка»

Порядок выполнения работы

Исследование зависимости освещенности от высоты подвески светильника

1. 
   Включите лабораторную установку регулятором напряжения на панели управления 5 (рис. 4).
   
2. 
   Включите ЛП в режим измерения освещенности, начиная с позиции ×1.
   
3. 
   Разместите ЛП по центру площадки (рис. 4, 3).
   
4. 
   Площадку (3) при помощи передвижной втулки установите на отметке 0 см.
   
5. 
   Регулятором напряжения (8) установите напряжение по заданию преподавателя (в диапазоне от 50 до 260 В).
   
6. 
   Включите лампу накаливания выключателем на панели управления.
   
7. 
   Произведите снятие значения освещенности (если на дисплее прибора высветилось значение «Е», необходимо перевести переключатели режимов в положение ×10 или ×100). Результат измерения освещенности занесите в табл. 1.
   
8. 
   Опуская площадку (3) с ЛП, измерьте освещенность при расположении датчика на высотах от 10 до 170 см.
   
9. 
   Произведите аналогичные измерения при включении люминесцентной лампы.
   
10. 
    Рассчитайте фактическую освещенность ( , лк) по формуле:
    

,

где – измеренная освещенность по показанию прибора;

– коэффициент, учитывающий спектр излучения источников света;

– коэффициент, учитывающий значение напряжения в сети.

11. 
    Рассчитайте световую отдачу используемых ламп по формуле:
    

,

где – освещенность, создаваемая данной лампой, лк;

– высота подвеса лампы над поверхностью, м;

– мощность лампы, Вт.

12. 
    Результаты расчетов занесите в табл. 1.
    
13. 
    Постройте график зависимости освещенности от высоты подвески светильника.
    
14. 
    Сделайте выводы.
    

Исследование зависимости освещенности от напряжения в сети

1. 
   Включите лабораторную установку регулятором напряжения на панели управления 5 (рис. 4).
   
2. 
   Включите ЛП в режим измерения освещенности, начиная с позиции ×1.
   
3. 
   Разместите ЛП по центру площадки (3).
   
4. 
   Площадку (3) при помощи передвижной втулки установите на отметке, заданной преподавателем (в диапазоне от 0 до 170 см).
   
5. 
   Регулятором напряжения (8) установите напряжение 260 В.
   
6. 
   Включите лампу накаливания выключателем (5).
   
7. 
   Произведите снятие значения освещенности (если на дисплее прибора высветилось значение «Е», необходимо перевести переключатели режимов в положение ×10 или ×100). Результат измерения освещенности занесите в табл. 2.
   
8. 
   Уменьшая напряжение с интервалом 10 В (260 В, 250 В, 240 В…) поворотом регулятора (8) против часовой стрелки, произведите измерение освещенности при различных напряжениях.
   
9. 
   Произведите аналогичные измерения при включении люминесцентной лампы.
   
10. 
    Рассчитайте фактическую освещенность ( , лк) по формуле:
    

,

где – измеренная освещенность по показанию прибора;

– коэффициент, учитывающий спектр излучения источников света;

– коэффициент, учитывающий значение напряжения в сети.

11. 
    Рассчитайте световую отдачу используемых ламп по формуле:
    

,

где – освещенность, создаваемая данной лампой, лк;

– высота подвеса лампы над поверхностью, м;

– мощность лампы, Вт.

12. 
    Постройте график зависимости замеренной освещенности от напряжения в сети.
    
13. 
    Результаты расчетов занесите в табл. 2.
    
14. 
    Сделайте выводы.
    

Отчет

Название работы: Изучение влияния на освещенность рабочих мест высоты подвески светильников и отклонения напряжения от номинального

Цель работы: исследование зависимости освещенности от высоты подвески светильников и от напряжения в осветительной сети.

1. 
   Заполненные таблицы
   

Таблица 1

Результаты определения освещенности и светоотдачи в зависимости от высоты подвеса светильника при напряжении U = 220 В

Высота подвеса светильника, , см	Лампа накаливания				Люминесцентная лампа
	Освещенность		Светоотдача, лм/Вт		Освещенность			Светоотдача, лм/Вт
	, лк	, лк			,, лк	, лк
170	96	96		4,3		27	32		14,2
160	99	99		3,9		23	27		10,7
150	700	700		24,4		28	33		11,4
140	705	705		21,4		37	43		13,2
130	776	776		20,3		37	43		11,3
120	735	735		16,4		40	47		10,4
110	775	775		14,5		46	54		10,1
100	795	795		12,3		54	63		9,8
90	273	273		3,4		67	78		9,8
80	260	260		2,6		76	89		8,8
70	302	302		2,3		89	104		7,9
60	378	378		2,1		702	821		45,8
50	483	483		1,9		724	847		32,8
40	604	604		1,5		753	881		21,8
30	840	840		1,2		782	915		12,8
20	7304	7304		4,5		227	266		1,6
10	2274	2274		0,4		373	436		0,7
0	3950	3950		0,0		520	608		0,0

Для ЛН К₁=1, К₂=1. Для ЛЛ К₁=1, К₂=1,17



Рис.1 График зависимости освещенности от высоты подвески светильника
Вывод: Высота подвеса светильника оказывает значительное влияние на создаваемую светильником освещенность. Она тем выше, чем ближе рассматриваемая поверхность к источнику света. При этом, на определенных высотах происходят значительные необъяснимые скачки освещенности.
Таблица 2

Результаты определения освещенности в зависимости от напряжения в сети при расположении светильника на высоте h = 120 см

Напряжение, , В	Лампа накаливания				Люминесцентная лампа
	Освещенность		Светоотдача, лм/Вт		Освещенность			Светоотдача, лм/Вт
	, лк	, лк			, лк	, лк
260	250	145		3,2		700	530		118,3
250	275	178		4,0		62	51		11,5
240	202	148		3,3		57	52		11,7
230	797	674		15,1		52	54		11,9
220	770	770		17,2		50	59		13,1
210	723	884		19,7		50	68		15,1
200	703	1105		24,7		48	77		17,2
190	94	207		4,6		43	85		19,0
180	66	242		5,4		47	121		27,0
170	53	583		13,0		39	143		32,0
160	43	-473		-10,6		39	251		56,0
150	34	-125		-2,8		35	901		201,1
140	28	-62		-1,4		30	-386		-86,2
130	22	-35		-0,8		24	-124		-27,6
120	78	-95		-2,1		22	-71		-15,8
110	75	-75		-1,7		20	-47		-10,4
100	70	-59		-1,3		78	-143		-32,0

Рис.2 График зависимости освещенности от напряжения в сети
Выводы: Лампы накаливания гораздо более зависимы от величины напряжения в сети по сравнению с люминесцентными лампами с ПРА. Измеренная освещенность снижается тем больше, чем больше снижение напряжения от номинального значения. Значительные отклонения в показаниях прибора вызывают вопросы к корректности виртуального лабораторного комплекса.
Контрольные вопросы

1. 
   Что такое освещение? Для чего оно предназначено?
   

Освещение – это свет, который исходит как от искусственных источников, так и естественных. Свет необходим для того, чтобы можно было не прекращать работу в темное время суток, а также выполнять работы высокой точности при недостаточности естественного освещения.

2. 
   Какие бывают виды освещения по принципу организации, по функциональному назначению?
   

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: общее и комбинированное.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

3. 
   Какие светотехнические характеристики используют для оценки освещения?
   

Световой поток F — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света I_α — пространственная плотность светового потока:

,

где dF - световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω.

Единица измерения силы света - кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.

Освещенность — поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):

,

где dS – площадь поверхности (м²), на которую падает световой поток dF.

Яркость В — поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.



где I_α - сила света, кд;

dS - площадь излучающей поверхности, м²;

φ - угол между направлением излучения и плоскостью, град.

Коэффициент пульсации светового потока (К_п):



где Е_max, Е_min – максимальная и минимальная освещенность соответственно;

Е_ср – средняя освещенность

4. 
   Какие лампы применяют для освещения? В чем заключаются преимущества и недостатки различных видов ламп?
   

Лампы накаливания.

Данный вид ламп был изобретен первым. Свет в подобных лампах испускается источником накаливания, который раскаляется до высоких температур в процессе воздействия на него электрического тока. На территории России они начали широко распространяться еще во времена В.И. Ленина, за что в народе их стали называть «лампами Ильича».

Плюсы ламп накаливания

• 
  Несомненно, основной положительной стороной ламп накаливания является низкая стоимость. В настоящее время они являются наиболее доступным видом электрических ламп.
  
• 
  Еще данный тип ламп может характеризоваться сплошным спектром излучения, видимая часть которого насыщена оранжевыми и красными лучами света. Поэтому неудивительно, что использование таких ламп для освещения выделяет так называемые «теплые» цветовые тона и в то же время ослабляет «холодные». Лампы этого типа могут сделать домашнюю обстановку более теплой и уютной.
  

Минусы ламп накаливания

• 
  Данный вид ламп не может обеспечить достаточно высокий уровень цветопередачи. Из-за этого они совершенно не походят для освещения магазинов, по крайне мере тех, где покупатель должен видеть реальный цвет товара.
  
• 
  Лампы накаливания могут характеризоваться достаточно высоким уровнем расхода электроэнергии. Уже достаточно давно многие производители наносят на производимые лампы специальное напыление, которое делает энергопотребление более приемлемым.
  
• 
  Не стоит также забывать и о высоком показателе теплоотдачи у ламп накаливания. Создавая интерьер в помещении, данные лампы следует размещать на безопасном расстоянии от пожароопасных и легко плавящихся материалов.
  

Галогенные лампы

Долгое время галогенные лампы занимали вторую строчку популярности среди покупателей. Однако, последние годы они стали использоваться все реже, поскольку люди начали отдавать свои предпочтения более современным решениям. Прежде такие лампы широко использовались для реализации встроенного освещения. Теперь же их можно встретить разве что в некоторых люстрах и настенных бра.

Плюсы галогенных ламп

• 
  В сравнении с лампами накаливания галогенные обладают значительно более стабильным по времени световым потоком, поэтому у них продолжительней срок службы.
  
• 
  К положительным характеристикам можно отнести относительно меньшие размеры, более высокие показатели термостойкости и механической прочности.
  
• 
  Немаловажно и то, что галогенные лампы имеют высокий показатель мощности, в то время как уровень расхода электроэнергии в сравнении с лампами накаливания у них в разы меньше.
  

Минусы галогенных ламп

• 
  Чтобы подключить галогенные лампы в сеть требуется использовать трансформатор. Безусловно, в люстрах и настенных бра он обычно встроен. Однако, при необходимости создания точечного освещения приобрести трансформатор и смонтировать его придется самостоятельно.
  
• 
  Качество предлагаемых трансформаторов зачастую оставляет желать лучшего. Это может вылиться в серьезные проблемы, ведь спрятанный в гипсокартонном коробе или за натяжным потолком трансформатор поменять в случае выхода его из строя будет совсем непросто.
  

Люминесцентные лампы

Данные устройства нередко называют лампами дневного освещения. Условно их также можно разделить на лампы с наибольшим световым потоком, а также с меньшим, но более высоким качеством цветопередачи. Кроме того, они способны излучать разные цвета, за счет чего нередко используются при освещении магазинных витрин и торговых площадей. Такие лампы повсеместно применяются на предприятиях, на территории школ, во дворах различных учреждений и др.

Плюсы люминесцентных ламп

• 
  Показатель светоотдачи у люминесцентной лампы в разы превышает аналогичный у лампы накаливания такой же мощности.
  
• 
  При соблюдении ряда необходимых условий лампа данного типа может до 20 раз дольше работать, чем лампа накаливания.
  

Минусы люминесцентных ламп

• 
  При включении, а также в процессе работы люминесцентные лампы достаточно неприятно моргают, напрягая тем самым глаза человека.
  
• 
  Кроме того, они достаточно восприимчивы к скачкам напряжения в сети, а также частому отключению и включению.
  
• 
  Вышедшие из строя лампы этого типы должны утилизироваться особым образом, как токсичные отходы. Поэтому их нужно сдавать в специальные пункты утилизации.
  

Лампы энергосберегающие

Энергосберегающие лампы были созданы на основе люминесцентных. Основным их отличием является наличие особого электронного блока, который отвечает за процессы зажигания и дальнейшего горения. За счет этого удалось добиться того, что лампа не мигает как при начале работы, так и в дальнейшем.

Плюсы энергосберегающих ламп

• 
  Положительной стороной таких ламп является возможность создания разных цветовых температур, которые определяются при горении. Проще говоря, энергосберегающая лампа способна излучать как «теплый», так и «холодный» свет.
  
• 
  Важнейшей характеристикой является снижение потребления электричества. В некоторых случаях данный показатель достигает отметки в 80%.
  
• 
  Еще энергосберегающие лампы в процессе работы выделяют намного меньше тепловой энергии, а значит могут использоваться практически где угодно.
  
• 
  Лампы данного типа значительно реже выходят из строя в сравнении с лампами накаливания. Кроме того, они более невосприимчивы к скачкам напряжения и частым включениям и выключениям.
  

Минусы энергосберегающих ламп

• 
  Безусловно, главным минусом можно считать сравнительно высокую стоимость энергосберегающих ламп.
  
• 
  Данные лампы требуют бережного обращения даже после выхода их из строя, поскольку содержат в себе токсичные составляющие. Их нельзя выбрасывать вместе с обычными бытовыми отходами. Если такая лампа разобьется в помещении, то потребуется проведение уборки, как если был разбит ртутный градусник.
  

Светодиодные лампы

На сегодняшний день светодиодные лампы и светильники по праву можно считать наиболее востребованными. Источником света в них являются светодиоды, работающие при прохождении тока через полупроводниковые материалы. В настоящее время светодиодные устройства используются во всех направлениях светотехники, а область их применения практически не имеет границ.  

Плюсы светодиодных ламп

• 
  Светодиоды способны функционировать до 100 000 часов, а значит в долговечности они более чем в 100 раз превосходят лампы накаливания.
  
• 
  Кроме того, светодиодные лампы можно отнести к низковольтному оборудованию, а значит они достаточно безопасны для пользователей и не потребляют большого количества электроэнергии.
  

Минусы светодиодных ламп

• 
  Пожалуй, основным недостатком таких ламп является сильная восприимчивость к перепадам напряжения.
  
• 
  Кроме этого, светильники, построенные на основе светодиодов, излучают неровный свет. Можно предположить, что развитие технологий позволит устранить этот недостаток в будущем.
  

5. 
   Для чего предназначены светильники, какие они бывают?
   

Светильник представляет собой осветительный прибор, предназначенный для организации освещения пространств путем рассеивания светового потока. Дополнительной его функцией является повышение привлекательности интерьера в помещениях, а в некоторых случаях они выступают в качестве средства сигнализации.

Светильники классифицируются:

• 
  по светотехническим функциям;
  
• 
  по условиям эксплуатации;
  
• 
  по характеру светораспределения;
  
• 
  по типу лампы;
  
• 
  по форме фотометрического тела;
  
• 
  по степени защиты от пыли и воды;
  
• 
  по способу крепления или установки;
  
• 
  по способу питания лампы;
  
• 
  по возможности изменения светотехнических характеристик.
  

6. 
   Каким прибором производится измерение освещенности?
   

Измерение освещенности производится люксометром.

7. 
   В чем заключается лабораторный эксперимент?
   

Лабораторный эксперимент, или искусственный эксперимент, проводится в искусственно созданных условиях (в рамках научной лаборатории) и в котором, по мере возможности, обеспечивается взаимодействие исследуемых субъектов только с теми факторами, которые интересуют экспериментатора.

8. 
   От каких факторов зависит освещенность?
   

Освещенность зависит от:

• 
  габаритов помещения;
  
• 
  поверхностей потолка, стен, пола;
  
• 
  типа и количества светильников;
  
• 
  высоты установки светильников.
  

9. 
   Как производится корректировка замеренных значений освещенности с учетом напряжения?
   

Корректировка замеренных значений освещенности с учетом напряжения производится введением поправочного коэффициента, учитывающего значение напряжения в сети

10. 
    Как определяется световая отдача лампы?
    

Чтобы определить световую отдачу лампы, нужно разделить ее световой поток, указанный в люменах, на мощность в ваттах. Если осветительный прибор со световым потоком 5000 Лм имеет мощность 50 Вт, то светоотдача лампы составит 100 Лм/Вт.