|
 | |  | | Цель работы - изучить функциональную структуру и физический принцип действия ламп: накаливания (ЛН), люминесцентной низкого давления (ЛЛ) и дуговой ртутной типа ДРТ (высокого давления).
Программа работы
1. Изучить назначение и устройство ламп и их компонентов.
2. Собрать поочерёдно электрические схемы включения ЛН и ЛЛ.
3. При номинальном напряжении сети замерить величины тока и освещенности, сохраняя одно и то же расстояние (0,84 м) между лампой
и люксметром. Учесть естественную освещённость от солнца (днём)
4. Рассчитать вели чины светового потока и светового к.п.д. ламп.
5. Сопоставить изученные достоинства и недостатки ЛН, ЛЛ и ДРТ
с учетом расчётных данных между собой.
6. Оформить отчёт. Все расчеты выполнять на бланках отчета.
ОБЪЯСНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО ПРИНЦЫПА ДЕЙСТВИЯ
1.1. Как работает люминесцентная лампа (ЛЛ)?
Для запуска ЛЛ необходимо включить рубильник SA (см. рис. 2.1). При этом в схеме начнут совершаться во времени различные физические процессы, в конечном итоге, приводящие к загоранию ЛЛ. Эти процессы легко проследить по диаграмме взаимодействия на рис. 2.2. Количество строк на диаграмме равно числу устройств, взаимодействие которых не¬обходимо рассмотреть. По вертикали откладываются те параметры, из¬менение которых прослеживают, по горизонтали — время. Диаграмма не имеет масштаба. Для облегчения локализации действия характерные точки нумеруются. Направление процесса указывают стрелками.
После включения рубильника SA он сам и предохранитель FIJ ока¬жутся под напряжением (точки 1 и 2 и далее), однако этого напряжения недостаточно для пробоя межэлектродного пространства колбы ЛЛ. По¬этому ток потечёт через стартер BL (точка 3), точнее через газ неон, в пространстве между разомкнутыми (разведенными) контактами (на рис. 2.1. верно отражён факт разомкнутости контактов стартера до включе¬ния ЛЛ). Так как сопротивление разряженного газа больше чем у замк¬нутых контактов, то и ток через него будет небольшим (участок 3 - 4), но выделяющегося тепла хватит для разогрева, биметаллических контак¬тов BLЮ.
Таблица 2.1. Функциональная структура люминесцентной лампы низкого давления
Название элемента Из чего состоит Какие функции выполняет
1. Лампа
1.1. Колба из стеклянной цилиндрической трубки
Пропускает свет, удерживает газ, кашпо ртутим и исключает вредное влияние окру¬жающей среды на них
1.2. Слой люминофора внут¬ри колбы
Преобразует ультрафиолетовое излучение в видимое
1.3. Инертные газы
Препятствует испарение материала тела на¬кала (спиралей)
1.4. Капля ртути
В испарённом состоянии проводит ток и под его действием испускает ультрафиолет
1.5. Спирали из вольфрама -2 шт.
Источник тепла для испарения капли ртути и электронов для ионизации газов
1.6. Ножка го стекла - 2 шт. Крепит токопроводы и спирали
1.7. Штырьки —4 шт. Соединяет электроды с электросетью
1.8. Цоколь-2 шт. Придает, прочность торцам колбы
2. Стартер 2.1. Стеклянный баллончик
Удерживает газ неон и крепит контакты из биметалла
2.2. Газ неон в разреженном состоянии
Пропускает электрический ток при включе¬нии лампы и не пропускает его после загора¬ния лампы
2.3. Контакты из биметалла
Автоматизируют процесс разогрева спирали для испарения ртути и излучения электронов и управляют явлением самоиндукции и дрос¬селе
2.4 Штырьки - шт. Соединяет стартер с электроцепью
2.5. Экран- корпус
Поглощает радиопомехи и облегчает уста¬новку стартера по месту работы
3. Дроссель
3.1. .Изолированный про¬вод, уложенный витками Является индуктивным сопротивлением
3.2. Магнитопровод
Усиливает магнитное поле. В целом дроссель стабилизирует дуговой разряд в лампе и сш-дает импульс повышенного напряжения для загорания лампы
Таблица 2.2. Функциональная структура лампы ДРЛ
Внешний вид лампы Из чего состоит Какие функции выполняет
1. Внешняя колба
1.1. Служит, для крепления напыленного слоя люминофора.
1.2. Пропускает видимее излучение
1.3. Защищает люминофор и горелку от воз-действия окружающей среды
2. Слой люминофо¬ра
2.1. Преобразует ультрафиолет в видимое из-лучение
3. Колба горелки
3.1. Удерживает ртуть и инертный газ
3.2. Крепит электроды
3.3. Пропускает электрический свет
4. Электро¬ды рабочие свитками из оксидов
4.1. Служат для создания электрического раз¬ряда
4.2. Создают термоэмиссию электронов для ионизации газов (о витках из оксидов)
5. Элек¬троды дополнительные
5.1. Служат для создания локального разряда рабочий дополнительный электроды при нормальном напряжении с целью повышения температуры газов, испарения ртути и иони¬зации их. После начала основного разряда между рабочими электродами "выводятся" из работы
6. Термо - сопротивления
6.1. Гасят локальный разряд после достиже-ния достаточных условий для создания основного разряда путём увеличения падения напряжения на них следствии возрастания их собственного омического сопротивления при нагреве
7. Отража¬тель
7.1. Предохраняют цоколь от перегрева пу¬тём отражения прямых тепловых лучей назад к горелке
8. Лопа¬точка
8.1. Крепит и фиксирует токоподводы и го-релку
9.Токопроводы 9.1. Подводят электроэнергию к электродам
10. Цоколь 10.1. Подводят электроэнергию к электродам
11.Контактная шайба
11.1. Подводят электроэнергию к электродам
12. Изоля¬тор
12.1. Изолируют разнофазные детали лампы, исключают короткое замыкание между ними
Таблица 2.3. Функциональная структура лампы накаливания
Внешний вид лампы Поэлементный состав Какую функцию вы¬полняет данный эле¬мент?
1. Колба
Изолирует тело накала от воз¬действия внешней среды; удер¬живает газовый состав от уле¬тучивания
2. Тело накала
Преобразует электроэнергию и видимый свет (световой КПД=3... 12%, остальное неви¬димое инфракрасное излуче¬ние)
3. Инертный газ
Препятствует испарению (рас¬падению) тела накала, что уве¬личивает срок службы лампы.
4. Держатели
Фиксируют тело накала в про¬странстве колбы, исключают провисание и замыкание тела накала само на себя
5. Линза
Крепит держатели и изолирует их друг от друга
6. Токопроводы
Проводят электроэнергию от цоколя и контактной шайбы к телу накала
7. Штабик
Фиксирует в пространстве кол¬бы держатели
8. Трубка-тарелка
Является корпусом для элемен¬тов 6, 7 и 9
9. Штенгель
Служит каналом для откачки воздуха и закачивания инертно¬го газа при изготовлении ламп, после запаивается
10. Цоколевая мастика
Приклеивает колбу к цо¬колю
П. Кор¬пус цоко-ля
Крепит лампу к патрону и электрически соединяет один из токопроводов с нулевым проводом элек¬тросети
12. Изоля¬тор
Изолирует элементы 11 и 13 и крепит их
13. Кон¬тактная шайба
Электрически соединяет второй токопровод с фазным проводом электросе-ти
Нагревшись, контакты изогнутся и замкнутся. Сопротивление
между ними резко упадёт, ток соответственно увеличится (участок 4-5). Этот ток более интенсивно продолжит разогрев спиралей колбы ЛЛ с
обоих её концов. Необходимо помнить, что в это же время замкнутые
контакты стартера BL начнут охлаждаться. Схема "завязана" так, что за
время, достаточное для испарения жидкой капли ртути, контакты BL ос¬тынут, разогнутся (выпрямятся), т.е. придут в исходное разомкнутое со¬
стояние и разорвут цепь электрического тока разогревавшего спирали,
вынуждая его проходить через газ неон колбы BL. Величина тока упадёт
(точка 6) в стартере. То же самое произойдет и в дросселе 2 (точка
9).Магнитный поток в дросселе также уменьшится (точка 10). Измере¬ние магнитного потока повлечёт к действию механизм самоиндукции,
т.е. в дросселе появится магнитный поток, который будет препятство¬вать уменьшению основного потока, а наведенная им ЭДС самоиндук¬ции сложится с напряжением сети. Суммарное напряжение на дросселе
возрастёт, этого будет достаточно для начала самостоятельного элек¬троразряда в испарившееся ртути колбы ЛЛ. По линиям Фраунгофера
известно, что резонансные линии излучения ртути лежат в ультрафиоле¬товой области (длина волны равна 253,7 нм) спектра (точка
11). Одновременно ультрафиолетовые лучи начнут бомбардировать слой
люминофора изнутри колбы лампы. Возникнет явление люминесценции - преобразования невидимого ультрафиолетового излучение в видимое,
Лампа заработала (точка 12).
Протекающий по ЛЛ ток вызовет в ней падение напряжения порядка 50 - 80 В. Оставшийся 140 — 170 В будет недостаточно для зажигания BL и последний автоматически выйдет из работы.
Выпускаемые ЛЛ рассчитаны на работу при комнатных температу¬рах. При низких температурах мощности спирали не хватает для испа¬рения ртути и ионизации газа, необходимо утеплять колбу.
Если колбу ЛЛ выполнять из кварцевого стекла и не покрывать лю¬минофором, она будет излучать основной поток в: ультрафиолетовой об¬ласти спектра.
Рис. 1.2. Принципиальная электрическая схема включения ЛЛ
Такие лампы изготовляют и используют для обеззаражи¬вания на сельскохозяйственных животных и человека.
Рис. 2.2. Диаграмма взаимодействия элементов ЛЛ
Рис. 2.3. Электрические принципиальные схемы ЛН и ДРЛ.
Освещённость рабочей поверхностей от ламп накаливания и люми¬несцентной низкого давления измерять люксметром Ю116. Шкала 100 лк (нажать правую кнопку на панели прибора) и светофильтре с коэффициентом К=10.
Освещённость рабочей поверхностей от лампы высокого давления шкала та же, а фильтр заменить на K=100. Фильтры устанавливать на фотоэлементе датчика света.
Опытные данные свести в табл. 2.3.
Таблица 2.3.Экспериментальные и расчётные данные исследования ламп
Тип ламп Ток ламп, А Мощность, Вт Освещённость, Лк Световой поток, Лм Световой КПД
Iизм Iср Pл Eизм Eср Ф
ЛН
ЛЛ
ДРЛ
Необходимые пояснения для заполнения таблицы
1. Для каждого источника света провести по три замера тока, напряжения и
освещенности путём каждоразового отключения схемы.
2. Находят среднее значение тока и освещённости по трём измерениям.
3. Находят значение освещаемой поверхности (условной): шара для ЛН и
ДРЛ- S= 4яхО,842 м и цилиндра для ЛЛ - S = 2π* 0,84* 1,2 ( 1,2 м - длина ЛЛ).
4.Рассчитывают световой поток в люксах путём умножения средней освещен-ности на освещаемую поверхность.
5. Пересчитывают световой поток в Ватты из расчета: 1Вт=680лм.
6.Определяют величину мощности источника света по формуле P^ Значения коэффициента мощности (Cos φ) для ЛН равно единице, для ЛЛ-0,75.
Вопросы для самопроверки
1. Как устроена ЛЛ?
2. Какую функцию выполняют спирали?
3. Какую функцию выполняет стартер?
4. Какую функцию выполняет дроссель?
5. Почему стартер не работает после загорания ЛЛ?
6. Для чего ЛЛ изнутри покрыта слоем люминофора?
7. Как определяется величина светового потока лампы?
8. Как определяется световой КПД?
9. Замкнуты или разомкнуты контакты стартера до работы ЛЛ?
10. Нарисуйте по памяти схему включения любой из изучаемых ламп.
11. Чем измеряется освещённость?
12. Какое расстояние между светящимся телом лампы к люксметром
вы выберете в данной лабораторной работе?
13. У какой лампы коэффициент мощности равен единице?
14. Какую функцию выполняет термосопротивление в лампе ДРЛ?
Рекомендуемая литература
1. Воробьёв В. А. Электрификация сельскохозяйственного произ¬водства.- М.: Агропромиздат, 1985.
2. Козинский В. Л. Электрическое освещение и облучение. - М.: Агропромиздат, 1991.
| | |
| Выбор Языка | 
 |
| Статистика |
 Зарег. на сайте
Всего: 296
Новых за месяц: 0
Новых за неделю: 0
Новых вчера: 0
Новых сегодня: 0
Из них
Администраторов: 3
Модераторов: 2
Проверенных: 2
Обычных юзеров: 289
Из них
Парней: 241
Девушек: 55
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
|
