4. Насколько эффективно лампы используют электроэнергию?

Чем выше световая отдача, тем более эффективно лампа расходует электроэнергию. По полученным значениям светоотдачи, лампа №1 использует её более эффективно.

Вычислим фактический световой поток по формуле:

(1)

И коэффициент использования осветительной установки по формуле:

(2)

Световую отдачу по формуле:

(3)

Таблица 3 – Сравнение ламп по показателю коэффициента использования осветительной установки

	Лампа 1		Лампа 4		Лампа 5			Лампа 6			Лампа 7
цвет стен	светл	тёмн	светл	тёмн		светл	тёмн		светл	тёмн		светл	тёмн
Еср	363,8	218,4	698,6	307,6		838,1	599,6		464,5	348,7		1788	1633,5
S пом.	0,42 м2
Ф факт.	152,8	91,7	293,4	129,2		352	251,8		195	146,5		750,9	685,8
Ф ном.	600	600	450	450		650	650		710	710		850	850
Ƞ	0,25	0,15	0,6	0,3		0,5	0,4		0,3	0,2		0,9	0,8

Таблица 4 – Сравнение ламп по показателю световой отдачи

	Лампа 1	Лампа 4	Лампа 5		Лампа 6	Лампа 7
Фл	600	450	650		710	850
Р	9	13	12	60		50
СО	66,6	34,6	54,1		11,8	17

5. В чём проявляется стробоскопический эффект?

Стробоскопический эффект – явление искажения информации о вращающемся или периодически колеблющемся объекте, освещаемом пульсирующим с определённой частотой световым потоком. Например, если вращающийся с частотой f_вр белый диск с чёрным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками) с частотой f_всп, то сектор будет казаться:

• неподвижным при частоте f_всп = f_вр;

• вращающимся в обратную сторону при f_всп  f_вр;

• вращающимся в ту же сторону при f_всп  f_вр.

Пульсации освещённости на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что, в свою очередь, может явиться причиной травматизма.

5.1 Наблюдался ли стробоскопический эффект при включении лампы №1?

А. Да, был отчётливо виден. Б. Да, был слегка заметен.

В. Нет, эффекта не наблюдалось.

5.2 Наблюдался ли стробоскопический эффект при включении ламп №1, 2 и 3?

А. Да, был отчётливо виден. Б. Да, был слегка заметен.

В. Нет, эффекта не наблюдалось.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Исследуем освещенность в различных точках, а также рассчитаем среднее значение освещенности при темных стенках макета. На рисунке 1 по данным таблицы 1 построим график зависимости освещенности от положения, а на рисунке 2 по данным таблицы 1 построим график зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №1:

Рисунок 1 – График зависимости освещенности от положения для лампы №1

На основании рисунка 1 можно сделать вывод о том, что максимум освещенности лампы №1 смещен в сторону угла 2.

Рисунок 2 – График зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №1

На основании рисунка 2 можно сделать вывод о том, что коэффициент пульсации компактной люминесцентной лампы с магнитным балансом №1, так же как освещенность, зависит от цвета стен и изменяется ориентировочно на 3% в каждой точке.

По данным таблицы 1 на рисунках 3 и 4 построим аналогичные графики зависимостей для лампы №4:

Рисунок 3 – График зависимости освещенности от положения для лампы №4

На основании полученного графика на рисунке 3 можно сделать вывод, что максимум освещенности лампы №4 смещен в сторону угла центра. Это связано с тем, что данная лампочка расположена к центру и углам 3 и 4 наиболее близко. Освещенность в зависимости от цвета стен падает, примерно на 300 лк в любой точке измерения.

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №4

На основании полученного графика можно сделать вывод что коэффициент пульсации компактной люминесцентной лампы с электронным балансом №4 менее зависим от цвета стен, по сравнению с лампой №1.

По данным таблицы 1 на рисунках 5 и 6 построим аналогичные графики зависимостей для лампы №5:

Рисунок 5 – График зависимости освещенности от положения для лампы №5

На основании полученного графика можно сделать вывод что освещенность светодиодной лампы №5 имеет наибольшее значение в центре, так как данная лампа наиболее близко расположена к этой точке. Так как лампа расположена справа от центра, то в углу 1 значения освещенности больше чем в углах 3 и 4. В зависимости от цвета стен значение освещенности падает примерно на 200 лк.

Рисунок 6 – График зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №5

На основании полученного графика можно сделать вывод что коэффициент пульсации светодиодной лампы №5 практически не меняется в центре и углах 1 и 2, наиболее близко к которым расположена лампа. Коэффициент пульсации светодиодной лампы так же менее зависим от цвета стен, в отличие от лампы №1.

По данным таблицы 1 на рисунках 7 и 8 построим аналогичные графики зависимостей для лампы №6:

Рисунок 7 – График зависимости освещенности от положения для лампы №6

На основании полученного графика можно сделать вывод что освещенность лампы накаливания №6 имеет наибольшее значение в центре, так как данная лампа наиболее близко расположена к этой точке, а также к углам 3 и 4. В зависимости от цвета стен значение освещенности меняется примерно на 100 лк.

Рисунок 8 – График зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №6

На основании полученного графика можно сделать вывод что коэффициент пульсации лампы накаливания №6 практически не меняется в центре и углах 1 и 2, наиболее близко к которым расположена лампа, но при этом коэффициент пульсации лампы накаливания в наиболее удаленных точках значительно зависим от цвета стен.

По данным таблицы 1 на рисунках 9 и 10 построим аналогичные графики зависимостей для лампы №7:

Рисунок 8 – График зависимости освещенности от положения для лампы №7

Рисунок 10 – График зависимости коэффициента пульсации от положения для лампы №7

На основании полученного графика можно сделать вывод, что максимум освещенности лампы №7 смещен в сторону центра, так же, как и максимальный коэффициент пульсации. Это связано с тем, что лампочка №7 расположена над данной точкой. В углах стенда освещенность лампы №7 практически одинакова и практически не изменяется от цвета стен, в то время как коэффициент пульсации изменяется во всех точках кроме центральной.

Таким образом, значения освещенности зависят как от типа лампы, так и от удаленности от той или иной точки измерения.

2. Исследуем значения коэффициента пульсации при светлых стенах. На основании данных таблицы 2 построим на рисунке 11 гистограмму распределения значений коэффициента пульсации при светлых стенах от количества включенных ламп:

Рисунок 11 – Гистограмма распределения значений коэффициента пульсации при последовательном включении различных ламп

Чем выше коэффициент пульсации, тем чаще происходит мерцание лампы, что негативно влияет на человека, вызывая более быструю утомляемость. На основе полученной гистограммы можно сделать вывод о том, что наибольший коэффициент пульсации наблюдается при включении одной компактной люминесцентной лампы с магнитным балансом №1. Подключение ламп №1, №2 и №3 к разным фазам существенно (в 2 раза) уменьшило коэффициент пульсации. Следовательно, подключение ламп к разным фазам можно использовать в качестве защиты.

Для сравнения на рисунке 12 приведем гистограмму со средними значениями коэффициента пульсации для всех исследуемых ламп:

Рисунок 12 – Гистограмма распределения средних значений коэффициента пульсации для различных ламп, исследуемых в работе

Анализируя полученные результаты, можно отметить, что самым высоким коэффициентом пульсации обладает лампа №1. Самым низким коэффициентом пульсации обладает лампа №7.

3. Исследуем эффективность использования лампами электроэнергии. На основании таблицы 3 на рисунке 13 построим гистограмму сравнения фактического и номинального значений светового потока для ламп 1, 4 – 7 при светлых стенах, а на рисунке 14 – для темных:

Рисунок 13 – Гистограмма распределений фактического и номинального значений светового потока ламп 1, 4 – 7 при светлых стенах

Рисунок 14 – Гистограмма распределений фактического и номинального значений светового потока ламп 1, 4 – 7 при тёмных стенах

Анализируя полученную гистограмму, можно сделать вывод, что при светлых стенах наиболее близкое Ф_факт значение к Ф_ном имеет галогеновая лампа №7. Тоже самое наблюдаем и при тёмных стенах. Из полученной гистограммы видно, что наиболее соответствуют заявленным значениям при светлых стенах лампы №4 и №7. Но в тоже время лампа №4 меньше соответствует значениям производителя при тёмных стенах. При тёмных же стенах всё так же близка к значениям светового потока, заявленного производителем, лампа №7, но уже чуть меньше, чем при светлых стенах.

На рисунке 15 построим гистограмму распределения значений коэффициента использования для тех же ламп при светлых и темных стенах:

Рисунок 15 – Гистограмма распределения значений коэффициента использования при темных и светлых стенах

В целом можно заметить, что значение коэффициента использования галогенной лампы высокое, так как пучок света данной лампы из-за строгой направленности практически не уходит в неиспользуемое пространство. Анализируя полученные значения, можно заметить, что значение коэффициента использования при темных стенках меньше, чем при светлых для всех типов ламп.

На рисунке 16 построим гистограмму распределения значений световой отдачи для тех же ламп:

Рисунок 16 – Гистограмма распределения значений светоотдачи для исследуемых ламп

По график можно определить, что чем больше светоотдача лампы, тем более эффективно она использует электроэнергию.

4. Исследуем стробоскопический эффект. При освещении включенного вентилятора лампы с большим значением коэффициента пульсации возникает стробоскопический эффект, в ходе которого зрительно возникает ощущение, что лопасти не двигаются, так как их частота вращения совпадает с частотой пульсации освещения. При включении нескольких ламп данный эффект исчезает ввиду того, что уменьшается частота пульсации освещения.

ВЫВОД: после проведения подсчетов среднего значения освещенности помещения, построения графиков освещенности в различных точках, можно сделать вывод, что значение освещенности в помещении с темными стенами обычно ниже, чем в помещении со светлыми стенами, так как светлые стены способны отражать свет. Также в ходе проведения данной лабораторной работы был измерен коэффициент пульсации для различных видов ламп. Согласно СНиП 23-05- 95 не должен превышать 10%. Анализируя полученную информацию, можно сделать вывод, что наиболее безопасной является лампа №7 (галогенная лампа), так как значение ее коэффициента пульсации наименьше. Самое высокое значение было зафиксировано у люминесцентных ламп. Для того чтобы уменьшить коэффициент пульсации при люминесцентных лампах, лампы включают в разные фазы трехфазной электрической сети. Пульсация освещения оказывает значительное воздействие на человека и вызывает утомление органов зрения. Особенно опасно пульсирующее освещение при наличии в поле зрения вращающихся объектов, так как может возникнуть стробоскопический эффект при совпадении частоты вращения и частоты пульсации освещения. Коэффициент использования осветительной установки так же является важным критерием ламп. Он характеризует эффективность использования светового потока источников света. В ходе данной лабораторной работы было установлено, что самый высокий коэффициент использования осветительной установки наблюдается при использовании 1-ой (компактной люминесцентной) ламы. Самый низкий коэффициент у 6-ой (лампы накаливания) лампы. При выборе ламп необходимо знать характеристику зрительной работы, так как для разных уровней сложности работ необходимо разное освещение. Необходимо выбирать лампу с низким коэффициентом пульсации и с высоким коэффициентом использования.