Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Энергосберегающие световые технологии» для студентов «Агроинженерия». Титова Л.Н., Белозоров С.А

3. Порядок выполнения работы

3.1. Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с используемым оборудованием. Исследование ламп производится на универсальном лабораторном стенде. Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда представлена в прил. 3.

На стенде лампы расположены следующим образом: HL1 - лампа накаливания 100W Philips (ЛН), HL2 - компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) Osram Dulukstar 24W/827, HL3 - газоразрядная лампа высокого давления ДРЛ Philips HPL-H 250W/542, HL4 – газоразрядная лампа высокого давления ДНаТ 400W-596, HL5 - лампа энергосберегающая Camelion FC7-GU10 7W, HL6 - лампа галогенная (ГЛН) Comtech HE 51 50 Gu5.3 50W, HL7 – лампа светодиодная (СД) 3,6W, HL8 – лампа люминесцентная линейная энергосберегающая Philips PL-S 12W.

В данной лабораторной работе произвести измерения электрических и светотехнических характеристик ламп HL1, HL2, HL5, HL6, HL7, HL8.

Технические параметры исследуемых в работе ламп заносятся в табл.2.

Изменение напряжения питания ламп производится регулятором напряжения, расположенном на стенде.

Измерение освещенности производится люксметром «MASTECH MS6610». Освещенность в контрольной точке определяется, как разница между измеренным значением и фоновым

Е=Е_изм.-Е_фон.(лк). (1)

3.2. Определить светотехнические параметры различных ламп при номинальном напряжении питания. Для этого исследуемая лампа подключается к сети с номинальным для нее напряжением питания. Лампа должна прогреться в течение 5 мин. Измерить температуру нагрева лампы. Результаты измерений и справочные данные для данной лампы заносятся в табл. 2.

3.3. Определить зависимости электрических и светотехнических характеристик лампы при изменении напряжения питающей сети.

Замкнуть ключ К1 на панели лабораторного стенда. Включить лампу HL1 на номинальное напряжение (220В). Напряжение питающей сети изменять в пределах от 220 до 140 В с интервалом 20 В. Измерить напряжение питания лампы Uс, В, потребляемый ток Iл, А, электрическую мощность потребляемую лампой Рл, Вт, коэффициент мощности cosφ и освещенность Е, лк, в контрольной точке. Измерения электрических характеристик производят комплексным прибором, расположенном в Щ2. Измерение освещенности производится люксметром.

Таблица 2

Технические параметры исследуемых ламп

По опытным данным определить световой поток Фс, лм, и световую отдачу _с, лм/Вт лампы.

Полученные значения занести в табл.3.

Таблица 3

Зависимость светотехнических и электрических характеристик исследуемых ламп от значения питающего напряжения

Расчет Фс для ламп HL1, HL2, HL5, HL6, HL7 выполняется по формуле

Ф_с=4КЕ Нр ², лм; (2)

где Нр - расстояние от тела накала исследуемой лампы до контрольной точки, м (измеряется при помощи лазерной рулетки Bosh DLE40);

К - коэффициент, учитывающий воздействие отраженных световых потоков на освещаемую точку (зависит от месторасположения точки и источника, а также от отражающих свойств поверхностей, окружающих источник и освещаемую точку). Для рассматриваемого лабораторною стенда К равен 0,36...0,49.

Для линейной лампы HL8 Фс рассчитывается следующим образом

, (3)

где L -длина люминесцентной лампы, м;

Нр - ближайшее расстояние от люминесцентной лампы до условной поверхности (точки А), на которой измеряется освещенность, м; (,  - углы, которые определяются из рис. 1).

Рис. 1. К расчёту светового потока в точке А от линейного источника света

Световая отдача для исследуемых ламп определяется

_с= Ф_с/Рл , лм/Вт, (4)

3.4. По результатам табл.3 на одной координатной плоскости построить зависимости тока Iл, мощности Рл, светового потока Фс, и световой отдачи _c от значения напряжения электрической сети Uс, к которой подключена лампа.

3.5. Определить, как изменятся светотехнические характеристики лампы при отклонении напряжения питания от номинального.

Для заданного преподавателем напряжения электрической сети Uс, В из табл. 3, выбрать значения мощности лампы Р_л, освещенности Е, лк, светового потока Ф_л, лм и светоотдачи _л,лм/Вт. Рассчитать, как изменятся потребляемая электрическая мощность, световой поток и световая отдача, если исследуемая в работе лампа подключена к электрической сети с заданным напряжением питания. Результаты исследований записываются в табл. 4.

Таблица 4

Значения исследуемых параметров ламп при их работе в электрической сети с напряжением U В

Отклонения электрической мощности, светового потока и световой отдачи вычисляют по формулам:

Р_л=(Р_л-Р_н) • 100/Р_н; (5)

Ф_л= ( Ф_л - Ф_н ) • 100/Ф_н; (6)

_л = (_л - _н ) • 100/_н , (7)

где Р_н, Ф_н, _н -номинальные значения потребляемой электрической мощности, светового потока и световой отдачи соответственно (значения параметров при номинальном напряжении питания лампы из табл.2).

Результаты расчетов занести в табл.4.

3.6. Повторить п.п. 3.2., 3.3., 3.4., 3.5. для ламп HL2, HL5, HL6, HL7, HL8.

3.7. Для ламп, представленных на стенде, произвести измерение пульсации светового потока и яркость. По результатам измерений составить сравнительную таблицу. Измерения производятся прибором «Эколайт-1».

В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы.

1. Как влияет отклонение питающего напряжения от его номинального значения на электрические, светотехнические и эксплутационные параметры ламп накаливания, газоразрядных, светодиодных?

2. Сделать выводы об энергоэффективности исследуемых ламп.

4. Контрольные вопросы

4.1. Какие из исследуемых в лабораторной работе ламп имеют наибольшую (наименьшую) световую отдачу и наибольший (наименьший) световой поток? Почему?

4.2. Каковы основные причины снижения светового потока лампы накаливания, газоразрядной к концу срока ее службы?

4.3. Что такое цветопередача и как она характеризует лампы?

4.4. Перечислите достоинства и недостатки исследуемых ламп.

4.5. Что такое цветовая температура? Какой цветовой температурой обладают исследованные в лабораторной работе лампы?

4.6. Сравните температуру нагрева исследуемых ламп. Объясните, почему она различна?

4.7. Что влияет на энергоэффективность исследуемых ламп?

Лабораторная работа № 2 исследование электрических и светотехнических характеристик системы общего освещения

1. Цель работы

1.1. Изучить устройство, принцип действия, типоразмеры, параметры и типовые схемы включения люминесцентных и светодиодных ламп.

1.2. Исследовать светотехнические и электротехнические параметры светодиодных и люминесцентных растровых светильников.

2. Теоретические пояснения

Недостаточное освещение влияет на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, оказывает воздействие на психику человека, его эмоциональное состояние, вызывает усталость центральной нервной системы (ЦНС), возникающей в результате прилагаемых усилий для опознания четких или сомнительных сигналов. Установлено, что свет, помимо обеспечения зрительного восприятия, воздействует на нервную оптико-вегетативную систему, систему формирования иммунной защиты, рост и развитие организма и влияет на многие основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Важно отметить, что неравномерное освещение может создавать проблемы адаптации, снижая видимость. Таким образом, становится, очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для жизнедеятельности человека. Для оптимизации условий труда имеет большое значение освещение рабочих мест.

Исследование условий освещения заключается в оценке или определении расчетным путем следующих показателей:

1 коэффициент естественной освещенности;

2 освещенность рабочей поверхности;

3 показатель ослепленности;

4 отраженная блесткость;

5 коэффициент пульсации освещенности;

6 освещение на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ.

Известно, что при длительной работе в условиях недостаточной освещенности и при нарушении других параметров световой среды зрительное восприятие снижается, развиваются болезни глаз, появляются головные боли.

Обеспечение требований санитарных норм к факторам световой среды для рабочих мест персонала, занятого на зрительно напряженных работах, и для рабочих мест в учебных классах и аудиториях образовательных учреждений является важным фактором создания комфортных условий для органов зрения.

2.1. Общие требования к бытовому и промышленному освещению

Сети напряжением до 1000 В осуществляют распределение электроэнергии внутри промышленных предприятий и установок и непосредственное питание большинства приемников электроэнергии. Схема сети определяется технологическим процессом производства, взаимным расположением источника питания подстанций и приемников электроэнергии и их единичной установленной мощностью.

Сети электрического освещения промышленных предприятий потребляют значительное количество электроэнергии.

Электрическая часть осветительной установки в общем случае может состоять из следующих звеньев (рис. 2).