СиЭ_для лабораторных работ. Методические указания для выполнения лабораторных работ 1, 2, 3 Новосибирск 2018 2 удк
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
I c U b P l P cos , (3.1) где P l и P b - мощности, потребляемые соответственно лампой и балластом, Вт; U с - напряжение питающей сети, В; I - ток лампы (комплекта), А. При любом виде балластного сопротивления сдвиг по фазе между на- пряжением на лампе и ее током практически отсутствует. Но искажение формы кривых тока и напряжения на лампе приводит к тому, что истинная (кажущаяся) мощность будет больше активной мощности (замеренной ваттметром) и будет зависеть от величины коэффициента искажения, кото- рый определяется: I U P K л л иск , (3.2) где U л - напряжение на лампе, В. Величина коэффициента искажения зависит также и от величины пау- зы тока. Анализируя выражения (3.1) и (3.2), можно сделать вывод, что cos - это коэффициент мощности комплекта, а Киек -коэффициент мощности лампы. Обычно cos = 0,4...0,9, а К иск = 0,7...0,9. Стабилизация разряда на переменном токе при помощи активного балласта осуществляется просто и дешево, но имеет ряд недостатков, кото- рые ограничивают использование ее специальными случаями. Осциллограммы тока и напряжений при использовании активного балласта представлены на рис. 3.3. 29 Рис. 3.3. Осциллограмма напряжений и тока при использовании активного балласта ( н , к - начальный и конечный угол сдвига тока лампы) Как видно из осциллограммы, отсутствие сдвига фаз между током и напряжением приводит к паузам разрядного тока, которые могут достигать 1/3 периода. Наличие пауз существенно ухудшает показатели работы лам- пы и является причиной возникновения пульсаций светового потока и стробоскопического эффекта. Срок службы электродов уменьшается вслед- ствие ускоренного распыления оксидного слоя и потери эмиссионных свойств. Особенно большим недостатком является большой расход элек- трической энергии в активном балласте, резко снижающий энергетические показатели работы схемы. Стабилизация разряда при помощи емкостного балласта применяется редко. Как видно из осциллограммы (рис. 3.4), кривая тока приобретает чрезвычайно искаженную форму, срок службы электродов резко снижает- ся, большие паузы, и всплески тока приводят к значительному снижению светотехнических показателей работы лампы. Рис. 3.4. Осциллограмма напряжений и тока при использовании емкостного балласта 30 Люминесцентные лампы при работе создают радиопомехи, которые распространяются как в пространстве, так и по проводам электрической цепи. Для ослабления помех, распространяемых в пространстве, до нор- мального допустимого уровня достаточно удалить комплект "лампа-ПРА" на расстояние до 3 м от радиоприемных устройств или точных приборов и включить конденсатор параллельно контактам стартера, а для предотвра- щения распространения помех по проводам необходимо включить конден- саторы между каждым проводом, питающим комплект, и землей. Методика выполнения работы Для снятия основных характеристик люминесцентных ламп собирают схему, изображенную на рис. 3.5 и 3.6. Для люминесцентной лампы мощностью 40 Вт в качестве индуктивно- го балласта используется дроссель УБИ-40, в качестве емкости С2 - кон- денсатор на 3,5 мкф. Рис. 3.5. Схема для снятия характеристик люминесцентной лампы с индуктивным балластом Рис. 3.6. Схема для снятия характеристик люминесцентной лам Схеме, изображенной на рис. 3.5, соответствует положение 1 пере- ключателя QFI (на стенде); схеме, изображенной на рис. 3.6, соответствует положение 2 переключателя QFI. 31 Исследование процесса пуска люминесцентной лампы на стенде сво- дится к следующему: 1) в схеме с индуктивным балластом (рис. 3.5) определяют напряже- ние зажигания газового разряда стартера U з.ст , поднимая автотрансформа- тором напряжение до зажигания стартера, затем убеждаются в том, что при номинальном (или близком к номинальному) режиме лампа загорается при 3-4 срабатываниях стартера; 2) в схеме с емкостным балластом (рис. 3.6) определяют те же величи- ны, что и для схемы с индуктивным балластом; 3) кроме того, интересно проследить за работой лампы при чисто ем- костном балласте, зашунтировав индуктивность кнопкой SB3. Длительная работа (более 10 с) в этом режиме не рекомендуется, так как катодное пят- но, появляющееся в этом режиме на электроде, разрушает его. Для снятия основных характеристик люминесцентной лампы при ра- боте ее с различными балластами в цепи устанавливают автотрансформа- тором ток, номинальный для исследуемой лампы. Для измерения мощности используют однофазный ваттметр, токовая обмотка которого включена по- следовательно к переключателю QF2. Когда ключ QF2 находится в поло- жении 1 - измеряются мощность и напряжение установки, когда он в поло- жении 2 - измеряются мощность и напряжение лампы. Результаты замеров заносят в табл. 3.1. Таблица 3.1 Вид балла- ста Замерено Вычислено U c , В I, A P л , Вт Р к , Вт U л , В Е а , лк F, лм Н л , лм/Вт Н к , лм/Вт cos φ К иск Осциллограммы копируют на кальку или снимают с них эскиз. При измерении освещенности следует брать разность показаний люксметра при включенной и выключенной лампе. По полученным данным вычисляют следующие величины для номи- нального по току режима: а) световой поток (лм) 2 2 2 2 2 cos ) sin ( A hlE F , (3.3) где h - высота расположения светящейся линии над освещенной поверхно- стью (рис. 2.6); l - длина лампы, м; Е A - освещенность в исследуемой точке А; α - угол, под которым видна светящаяся линия из точки расчета (в ра- дианах); у - угол от светящейся линии до точки А; б) световая отдача лампы (лм/Вт) 32 л л P F Н (3.4) где Р л - мощность, потребляемая лампой, Вт; в) световая отдача комплекта "лампа-балласт" (лм/Вт) к л P F Н , (3.5) где Р к - мощность комплекта "лампа-балласт", Вт; г) коэффициент мощности I U Р c к cos , (3.6) где I - ток в цепи комплекта "лампа-балласт". А; д) коэффициент искажения I U Р К л л иск , (3.7) где U л - напряжение на лампе, В. Рассчитанный световой поток F сравнивают с вычисленным с помо- щью люксметра: F лк =4πЕm 2 , (3.8) где Е - освещенность, регистрируемая люксметром, лк; т - расстояние до лампы, м. Контрольные вопросы 1. Перечислить достоинства и недостатки люминесцентных ламп с активным и индуктивным балластами. 2. Каково назначение балластного сопротивления б схемах включе- ния газоразрядных ламп? 3. Как влияет на работу схемы включения люминесцентных ламп ве- личина сопротивления балласта? 4. Возможно ли иметь лампу газового разряда, работающую без бал- ласта? 5. Перечислите способы получения импульса повышенного напряже- ния дчя зажигания люминесцентной лампы. 6. Опишите схему стартера с тлеющим разрядом. 7. Каково напряжение зажигания люминесцентных ламп и от чего оно зависит? 8. Перечислите способы снижения напряжения зажигания. 9. Чем объяснить, что в установках с чисто емкостным балластом люминесцентная лампа работать не может? 10. В каких установках выгодно применять в качестве балласта лампы накаливания и почему? 33 11. Как влияет балласт на пульсацию светового потока люминесцент- ной лампы? 12. Что понимают под коэффициентом искажения? Дайте его физиче- ское толкование. 13. Как влияет балласт на коэффициент искажения? Содержание отчета 1. Цель работы. 2. Электрические (принципиальные) схемы проведения эксперимента (рис. 3.5 или 3.6). 3. Таблицы технических (паспортных) характеристик ламп с балла- стами и приборов, используемых в работе. 4. Таблица результатов измерений и расчетных величин. 5. Осциллограммы токов и напряжений на лампе с различными бал- ластами. 6. Выводы по работе. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Ляпин, В.Г. Проектирование и энергоаудит электрического освеще- ния: учебное пособие / В.Г. Ляпин. – Новосибирск: Новосиб. гос. аграр. ун- т., 2001. – 230 с. 2. Гвоздев, С.М. Энергоэффективное электрическое освещение: учебное пособие / С.М. Гвоздев, Д.И. Панфилов, Т.К. Романова и др.; под ред. Л.П. Варфоломеева. – М.: Издательский дом МЭИ, 2013. – 288 с. 3. Варфаломеев, Л.П. Светотехника. Краткое справочное пособие / Л.П. Варфаломеев. – М.: Световые технологии, 2004. – 128 с. 4. Баев, В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению / В.И. Баев. – М.: КолосС, 2008. – 191 с. 5. Сибикин, Ю.Д. Технология энергосбережения. Учебник (ГРИФ) // Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. – М.: ИНФРА-М: ФОРУМ, 2010. – 352 с. 6. Баранов, Л.А. Светотехника и электротехнология / Л.А. Баранов, В.А. Захаров. – М.: КолосС, 2008. – 344 с. 34 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………….. 3 ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ………………………………………….... 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.………………………………………..... 5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2………………………………………… 11 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ………………………………………. 23 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………………….... 33 35 Составители: Щеглов Иван Петрович Ляпин Виктор Григорьевич Никонов Сергей Александрович Болотов Денис Сергеевич СВЕТОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ Методические указания для выполнения лабораторных работ № 1, 2, 3 Редактор М.Г. Девищенко Компьютерная верстка В.Н. Зенина Подано в печать «__» ________2018 г. Формат 60х84 1 / 16 Объем 1,5 уч.-изд. л., 1,5 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Изд №___ Заказ ___ _________________________________________________ Отпечатано в Издательском центре НГАУ «Золотой колос» 630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, кааб. 106. Тел./факс (383) 267-09-10. E-mail: 2134539@mail.ru |