МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(Минсельхоз России)

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. ПРОФ. И.И.ИВАНОВА»

Кафедра Электротехники и мж Лабораторная работа №11 исследование электрических источников света

по дисциплине «Электропривод»

Курск – 2007

Составили: профессор Серебровский В.И.

преподаватель Назаренко Ю.В.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

Исследование электрических источников света

Цель работы: Изучить устройство, принцип работы лампы накаливания люминесцентной трубчатой и дуговой ртутной ламп. Исследовать их светотехнические и вольтамперные характеристики.

ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ

Лампы накаливания – наиболее распространенный источник искусственного освещения в сельском хозяйстве.

Принцип работы ламп накаливания основан на излучении раскаленной вольфрамовой нитью электромагнитных колебаний видимого для человека и животных диапазонов.

Лампы мощностью до 60 Вт изготовляются вакуумными, а начиная со 100 Вт – газонаполненными. В качестве наполнителя используют смеси инертных газов и азота.

Лампы накаливания выпускаются мощностью от 15 до 1000 Вт. Достоинством ламп накаливания являются их простота и низкая стоимость. Недостаток ламп накаливания – низкий коэффициент светового полезного действия, составляющий 1,5-3%. Средний срок службы ламп накаливания напряжением 220 В 1000 часов, а ламп на 250 В -2500.

На величину светового потока, излучаемого лампой, существенное влияние оказывает изменение напряжения и длительности использования ламп.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ТРУБЧАТЫЕ ЛАМПЫ

В последнее время в сельском хозяйстве, особенно в животноводстве широко применяются люминесцентные трубчатые лампы (лампы дневного света), обладающие более высоким световым КПД и сроком службы, чем лампы накаливания.

Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, на конце которой укреплены цоколи с биспиральными электродами, покрытыми пленкой окиси бария для улучшения эмиссии.

Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором или смесью люминофора. Смесь люминофоров светится в результате воздействия на нее ультрафиолетового излучения паров ртути, которые возникают под действием электрического поля, созданного между электродами. Люминофоры в зависимости от состава дают световой поток различных цветов, а лампы соответственно подразделяются на:

а) лампы дневного света (ЛД);

б) лампы белого света (ЛБ);

в) лампы тепло-белового света (ЛТБ);

г) лампы холодно-белого света (ЛХБ).

При включении в сеть напряжение оказывается приложенным к зажимам стартера (зажигателя), который представляет собой газоразрядную неоновую лампочку тлеющего разряда с двумя электродами, один из которых выполнен из биметаллической пластинки. Нормально электроды разомкнуты. Под действием приложенного напряжения между электродами стартера возникает тлеющий разряд, который вызывает нагревание биметаллической пластинки. Пластинка изгибаясь, замыкает контакт, что приводит к увеличению тока, протекающего по электродам лампы и стартера. Электроды ламп раскаляются, ионизируя и насыщая лампу парами ртути. Одновременно из-за уменьшения сопротивления в стартере происходит охлаждение металлической пластинки и разрыв цепи стартера.

В момент разрыва цепи стартера уменьшается магнитный поток дросселя, вследствие чего резко возрастает напряжение на подогретых электродах лампы, что способствует ее зажиганию.

Таким образом, дроссель лампы дневного света ограничивает ток, протекающий через электроды лампы в процессе их предварительного подогрева, создает импульс повышенного напряжения на электродах лампы для надежного зажигания, стабилизирует работу лампы на определенном уровне газового разряда и свечения лампы на определенном уровне.

Люминесцентная лампа обладает рядом преимуществ перед лампами накаливания:

а) световой КПД лампы 24-26%, что в 5-7 раз выше, чем у ламп накаливания;

б) срок службы составляет в среднем 4000 часов, что приблизительно в 4 раза больше, чем у ламп накаливания;

в) имеют спектр света, близкий к естественному.

Недостаток ламп дневного света – чувствительность к низким температурам (лампы не загораются при минусовой температуре).

ДУГОВЫЕ РТУТНЫЕ ЛАМПЫ

Лампы типа ДРЛ являются люминесцентными. Они состоят из прямой кварцевой трубки, смонтированной в стеклянном баллоне, стенки которого покрыты слоем люминофора. Внутри ртутно-кварцевой трубки находится капелька ртути и газ аргон. Лампа имеет резьбовой цоколь.

Электрический разряд в парах ртути высокого давления, возникающий в лампе под давлением приложенного к ней напряжения сопровождается интенсивным излучением света, в спектре которого полностью отсутствует оранжево-красные лучи. Восполнение этого недостатка осуществляется при помощи люминофора, покрывающего внутренние стенки баллона и подобранного таким образом, что он под действием ультрафиолетовых лучей разряда излучает свет оранжево-красного цвета. Смешиваясь с основным потоком лампы, он исправляет его цветность и делает его пригодным для целей освещения.

Лампы ДРЛ выпускаются двух типов: двух электродные мощность 250, 500, 750, 1000 Вт и четырех электродные мощностью – 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт. Четырех электродные лампы отличаются от двух электродных наличием в них для облегчения зажигания двух дополнительных электродов, подключенных к основным электродам через добавочные сопротивления. При включении лампы возникает тлеющий разряд между дополнительными и ближайшими основными электродами, пары ртути ионизируются и, тем самым, облегчается возникновение разряда между основными электродами. Световая отдача ламп ДРЛ находится в зависимости от мощности в пределах 40-60 люмен/Ватт.

На величину напряжения зажигания ламп ДРЛ влияет температура окружающей среды. При понижении температуры напряжение зажигания повышается. Один из основных недостатков ламп ДРЛ состоит в том, что повторное зажигание лампы возможно только после ее охлаждения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Ознакомиться с устройством и правилами работы с люксметром – прибором для измерения освещенности.

Люксметр состоит из датчика освещенности, преобразующего световой поток в электрический ток, и показывающего прибора. Датчик освещенности имеет экран, уменьшающий освещенность в 100 раз. Он применяется, когда чувствительность свыше 500 ЛК. В случае его применения показания, показывающего прибора, умножается на 100.

Ознакомиться с устройством стенда для исследования источника света.

Стенд состоит из трех источников света: лампы накаливания люминесцентной трубчатой лампы и дуговой ртутной лампы (ДРЛ).

Для регулирования напряжения, подаваемого на лампы, используется автотрансформатор.

Каждая лампа включается своим включателем (тумблером). Для измерения величин тока и напряжения установлены амперметр с трансформатором тока и вольтметр.

При исследовании лампы накаливания и дуговой ртутной лампы трансформатор тока включать на ток 5 А, а при исследовании лампы люминесцентной трубчатой – на 0,5 А

Исследование лампы накаливания:

1. Штырь трансформатора тока должен быть установлен в положение

5 А.

2. Поставить рукоятку автотрансформатора в положение «О».

3. Поставить выключатели ламп в положение «выключено».

4. Включить выключатель лампы накаливания (ЭС).

5. Установить датчик освещенности в гнезде.

6. Закрыть штору.

7. Рукояткой автотрансформатора установить напряжение в соответствии с таблицей 1. и измерить величины тока и освещенности, записывая данные в таблицу 1.

Таблица 1

U,В	80	100	150	200	220
I,A
E,ЛК

По данным таблицы 1 построить график зависимости тока и освещенности от напряжения.

I E

U

Рис. 1. Зависимость величины тока и освещенности от напряжения.

Исследование люминесцентной трубчатой лампы:

1. Штырь трансформатора тока должен быть в положение 0,5 А.

2. Включить выключатель люминесцентной лампы ЛД.

3. Постепенно увеличивать напряжение до начала зажигания лампы. Это напряжение записать в таблицу 2.

4. Установить напряжение 220 В.

5. Установить напряжение в соответствии с таблицей 2 и измерить величины тока и освещенности. Результаты опытов занести в

таблицу 2.

6. Постепенно уменьшать напряжение до потухания лампы. Это напряжение записать в таблицу 2 в графу U_пот

Таблица 2

U,В	220	200	180	160	Uпот	Uзаж
I,A
E,ЛК

По данным опытов построить график зависимости величины тока и освещенности от напряжения.

I E

U

Рис. 2. Зависимость величины тока и освещенности от напряжения.

Исследование дуговой ртутной люминисцентной лампы:

1. Установить в исходное положение выключатели и ручку автотрансформатора. Штифт трансформатора тока установить в положение 5А.

2. Установить напряжение 220 В.

3. Включить лампу ДРЛ.

4. Через каждые 20 секунд измерять величину тока и освещенности. Результаты опытов занести в таблицу 3. Запись показаний производить в течение 3…4 минут.

Таблица 3

tсек.	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200	220	240
I,A
E,ЛК

I E

t

Рис. 3. Зависимость тока и освещенности от длительности горения лампы ДРЛ в период разогрева.

Вопросы для самоконтроля

1. Какова температура накаливания нити лампы накаливания и почему для нити накала применяется вольфрам?

2. Каков срок службы лампы накаливания и какой световой КПД?

3. Как влияет на световой поток лампы накаливания изменение напряжения?

4. Что такое явление люминесценции, применяемое в лампах дневного света?

5. Каково назначение дросселя и стартера у люминисцетной трубчатой лампы?

6. Каков световой КПД и срок службы люминисцентных ламп?

7. Каково в сравнении с лампой накаливания влияние напряжения на световой поток люминисцентной лампы?

8. Почему лампа ДРЛ называется люминисцентной?

9. Каково назначение ртутно-кварцевой лампы, установленной внутри колбы лампы ДРЛ?

10. Каково назначение дросселя лампы ДРЛ?

11. Какова область применения ламп ДРЛ?

1

8

2

7

3

6

4

5