АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света)

Алматы 2004


АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

                                                                  УТВЕРЖДАЮ

                                                   Проректор по учебно-методической работе

                                                  ______________________

                                                  “___”_________________2004 г.

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света)

СОГЛАСОВАНО                                                Рассмотрено и одобрено на

Начальник УМО                                                  заседании кафедры ЭПП

________________                                            Протокол № __5__

“___”___________2004г.                                  от “_9_”_января_2004г.

                                                                                Зав. кафедрой ЭПП,

                                                                                д.т.н., профессор

                                                                                ____________А.В. Болотов

Редактор                                                              Составитель:

________________                                                                                                                      Старший преподаватель

“___”___________2004г.                                  кафедры ЭПП

                                                                           ___________Н.А. Туканова

Старший преподаватель

кафедры ЭПП

__________Н.Н. Арыстанов

Алматы 2004

 

СОСТАВИТЕЛИ: Н.А. Туканова, Н.Н. Арыстанов. Пускорегулирующая аппаратура газоразрядных источников света. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света). – Алматы: АИЭС, 2004. -  16 с.


Методические указания по курсу «Пускорегулирующая аппаратура газоразрядных источников света», включают задания на выполнение лабораторных работ, исходные данные, указания и перечень рекомендуемой литературы.

Ил. 8,  библиогр. - 18 назв.

Рецензент: д-р. техн. наук, проф. В.Н. Мукажанов

         Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2004 год.

 

                                    Алматинский институт энергетики и связи 2004 г.

 

Содержание


Введение

4

1 Правила работы в лаборатории специальности

330540- Светотехника и источники света      

4

2 Общие требования к отчетам по лабораторным работам

5

3 Требования, предъявляемые при защите лабораторных работ

5

4 Лабораторная работа № 1

6

5 Лабораторная работа № 2

8

6 Лабораторная работа № 3

11

7 Лабораторная работа № 4

13

Список литературы

16

 

Введение

    Согласно учебному плану студенты специальности 330540 – Светотехника и источники света изучают курс «Пускорегулирующая аппаратура газоразрядных источников света», в котором предусмотрено выполнение лабораторных работ, предполагающих закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

         1 Правила работы в лаборатории специальности 330540- Светотехника и источники света

         1.1 Студенческая группа, явившись на первое занятие, разбивается на бригады по указанию преподавателя. Бригады выполняют лабораторные работы в соответствии с графиком учебного процесса.

         1.2 К работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по правилам безопасного ведения работ и расписавшиеся в специальном журнале инструктажа по технике безопасности.

         1.3 Во избежание временного ослепления присутствующих не рекомендуется длительное время смотреть на горение мощных разрядных ламп при демонстрации работ «Источники света» и «Осветительные приборы».

         1.4 В целях предотвращения случайных ожогов запрещается прикасаться к источникам света после их работы. С той же целью при необходимости замены источника света в лабораторных установках необходимо:

         а) обесточить патрон или контактные гнезда лампы;

         б) дождаться необходимого снижения температуры колбы лампы и только после этого производить замену источника света.

         1.5 При демонстрации работы стендов «Источники света» и «Осветительные приборы» в целях предотвращения перегрузок питающей сети и, как следствие, срабатывания защиты автоматов, не рекомендуется одновременное включение всех групповых линий стендов.

         1.6 В случае нарушения правил безопасности ведения работ в лаборатории студенты отстраняются от работы и к последующим занятиям допускаются только после разрешения декана факультета (заведующего кафедрой) и повторной сдачи зачета по правилам техники безопасности.

         1.7 При выполнении работы бригада ведет протокол, который по окончании занятия визируется преподавателем. Протокол должен быть составлен технически грамотно и аккуратно; на обложке должны быть указаны номер группы и фамилии всех членов бригады.

         1.8 Перед выполнением лабораторной работы необходимо изучить данное руководство и литературу, указанную в методических указаниях. Перед началом работы преподаватель проверяет теоретические знания студентов для выяснения их степени подготовленности к выполнению работы. Студенты, получившие допуск к работе, начинают ее выполнение. Неподготовленные студенты к работе не допускаются.

         1.9 К следующему занятию каждый член бригады на основании протокола составляет по выполненной работе отчет, удовлетворяющий всем основным требованиям. Небрежно оформленные отчеты преподавателем не принимаются. Студенты, не предоставившие отчет по выполненной работе, к следующей работе не допускаются.

         1.10 Для защиты отчета по выполненной работе студенты должны подготовиться в соответствии с требованиями п. 2.

         2 Общие требования к отчетам по лабораторным работам

         2.1 Отчет должен быть оформлен аккуратно и технически грамотно. Неправильно и неаккуратно оформленные отчеты к защите не принимаются.

         2.2 Оформление отчета может производиться на листах писчей бумаги формата А4 или на тетрадных листах в клеточку.

         2.3 Текст и таблицы должны быть написаны отчетливо.

         2.4 Графики должны быть построены по экспериментальным точкам.

         2.5 Отчет должен содержать:

         - номер, название работы и ее цель;

         - выполненное задание;

         - схемы установки;

         - таблицы экспериментальных и расчетных данных;

         - графики полученных зависимостей;

         - расчетные формулы;

         - выводы по работе.

         3 Требования, предъявляемые при защите лабораторных работ

         3.1 При защите лабораторных работ студент должен знать:

         - разделы теоретической части курсов, относящиеся к защищаемой работе;

         - принцип  работы и схему установки, назначение ее элементов;

         - методику проведения эксперимента и правила безопасности работы на конкретном стенде.


4 Лабораторная работа № 1

Исследование характеристик электромагнитных ПРА

4.1 Цель работы

4.1.1 Знакомство с основными типами электромагнитных и электронных ПРА.

4.1.2 Исследование электрических и рабочих характеристик электромагнитных ПРА.

4.2 Описание лабораторной установки

Внешний вид стенда приведен на рисунке 1. На верхней панели расположены измерительные приборы, тумблера включения измерительных приборов и лампы ЛЛ и ДРЛ. На нижней панели расположены коммутирующие аппараты.

Схема стенда приведена на рисунке 2. Питание подается через автомат QF. Подключение исследуемых ПРА и ламп производится ключом SA, соответствующие положения переключателя указаны на стенде. Тумблер S предназначен для включения компенсации ПРА (для каждого ПРА компенсирующие емкости соответствуют паспортным значениям).

Амперметры и ваттметр нормально отключены от измеряемых цепей, для проведения измерений необходимо перевести ручки тумблеров S1 или S2 из нейтрального положения в сторону соответствующего измерительного прибора и удерживать.

ПА1

ПА2

ПV1

ПV2

ПW

S1

S2

ЛЛ

ДРЛ

QF

SA

S


 


Рисунок 1 – Экспериментальный стенд № 1

а)

б)

Рисунок 2 – Электрическая схема стенда № 1

а) изучение ПРА ЛЛ; б) изучение ПРА ДРЛ

4.3 Рабочее задание

4.3.1 Предварительно изучить теоретические сведения, относящиеся к теме данной лабораторной работ

4.3.2 Измерить напряжения до ПРА и после ПРА. Определить потери напряжения в ПРА экспериментальным и расчетным путем. Сравнить результаты.

4.3.3 Измерить рабочий ток до и после ПРА и потребляемую активную мощность (W) до ПРА, определить полный коэффициент мощности и коэффициент полезного действия осветительной установки.

4.3.4 Провести опыты по исследованию влияния компенсации на рабочие характеристики ПРА. Определить емкость установленного конденсатора расчетным путем.

4.3.5 Определить пусковые токи и время пуска рассматриваемых схем.

4.3.6 Рассчитать сопротивление ламп в пусковом и установившемся режимах.

Измерение произвести для люминесцентных ламп и дугоразрядных ртутных ламп с электромагнитными ПРА.

4.4 Сделать выводы по работе

4.4.1 О влиянии типа электромагнитного ПРА на условия и время зажигания ламп.

4.4.2 О влиянии компенсации на рабочие характеристики ПРА.

4.4.3 О влиянии ПРА на коэффициент полезного действия и коэффициент мощности осветительной установки.

4.5 Контрольные вопросы

4.5.1 Основные типы электромагнитных ПРА.

4.5.2 Принцип действия электромагнитных ПРА.

4.5.3 Как определяются и от чего зависят потери мощности в электромагнитных ПРА.

4.5.4 Основные преимущества и недостатки электромагнитных ПРА по сравнению с электронными.

5 Лабораторная работа № 2

Исследование влияния уровня компенсации реактивной мощности на работу ПРА

5.1 Цель работы.

5.1.1 Знакомство с основными типами электромагнитных ПРА.

5.1.2 Исследование влияния уровня компенсации реактивной мощности на работу ПРА и осветительной установки в целом.

5.2 Описание лабораторного стенда

Внешний вид стенда приведен на рисунке 3. На верхней панели расположены измерительные приборы, тумблер переключения измерительных приборов, лампы ЛЛ и ДРЛ, клеммы XS1 и XS2 необходимые для измерения сопротивления изоляции ПРА. На нижней панели расположены коммутирующие аппараты.

Схема стенда приведена на рисунке 4. Питание подается автоматом QF. Выбор типа ПРА осуществляется ключом SA, соответствующие положения ключа указаны на стенде. Тумблер S2 предназначен для переключения с параллельной на последовательную компенсацию ПРА. ВНИМАНИЕ! Переключение режима компенсации производить при отключенном стенде! После окончания работы тумблер S2 перевести в режим параллельной компенсации. Тумблеры S подключают компенсирующие емкости, значения подключаемых емкостей указаны на стенде.

Амперметр и косинусметр нормально отключены от измеряемых цепей, для проведения измерений необходимо перевести ручку тумблера S1 из нейтрального положения в сторону соответствующего измерительного прибора и удерживать.


 
 

S1

ЛЛ

ДРЛ

QF

SA

S2

 

S

XS1  XS2

ПА

ПV

Пj


Рисунок 3 – Экспериментальный стенд № 2

L

N

QF

 
 
 

L

S1.1

S1.2

S

C

XS1

XS2

ПА

ПV

Пj


а)

L

N

QF

 
 
 

L

S1.1

S1.2

S

C

XS1  XS2

ПV

Пj

ПА


б)

Рисунок 4 – Электрическая схема стенда № 2

а) при параллельной компенсации ПРА; б) при последовательной компенсации ПРА


5.3 Рабочее задание

5.3.1 Предварительно изучить теоретические сведения, относящиеся к теме данной лабораторной работы.

5.3.2 Измерить сопротивление изоляции (Rи) ПРА.

5.3.3 Измерить рабочий ток ПРА, определить полный коэффициент мощности для схем с поперечной компенсацией (все измерения проводятся при различных уровнях компенсации).

5.3.4 Построить зависимость Cos j = f (C) для схемы с поперечным включением конденсаторов. Определить оптимальный уровень компенсации рассматриваемых схем экспериментальным и расчетным путем. Сравнить результаты.

5.3.5 Построить зависимость Cos j = f (C) для схемы с продольным включением конденсаторов постепенно увеличивая емкость до достижения рабочего тока лампы (рабочий ток лампы измеряется по схеме рисунок2а без компенсации).

5.3.6 Определить оптимальный уровень компенсации для тандемных схем с подобными лампами и ПРА.

Измерения произвести для люминесцентных ламп и дугоразрядных ртутных ламп с электромагнитными ПРА.

5.4 Сделать выводы по работе

5.4.1 О влиянии уровня компенсации на работу ПРА, осветительной установки и сети

5.4.2 О влиянии коэффициента мощности на величину радиопомех в сети.

5.5 Контрольные вопросы

5.5.1 Основные типы электромагнитных ПРА для различных источников света.

5.5.2 Принцип действия электромагнитных ПРА.

5.5.3 Как определяются и от чего зависят потери мощности в электромагнитных ПРА.

5.5.4 Основные преимущества и недостатки электромагнитных ПРА.

5.5.5 Определение коэффициента мощности электромагнитных ПРА и его влияние на работу осветительной установки и электрической сети в целом. Методы повышения коэффициента мощности.

5.5.6 Способы компенсации реактивной мощности в осветительных установках.

5.5.7 Влияние уровня компенсации на величину радиопомех в сети и способы их снижения.


6 Лабораторная работа № 3

Исследование электромагнитной совместимости осветительных установок с сетью

6.1 Цель работы

6.1.1 Знакомство с основными типами ПР.

6.1.2 Исследование влияния ПРА на несинусоидальность сети.

6.1.3 Исследование влияния ПРА на пульсации и потери напряжения.

6.2 Описание лабораторной установки

Внешний вид стенда показан на рисунке 5. На верхней панели установлены: лампы ЛЛ и ДРЛ, осциллограф, анализатор гармоник, клеммы XS1 и XS2 для подключения персонального компьютера. На нижней панели установлены коммутационные аппараты для управления схемой стенда. Схема стенда показана на рисунке 6. Питание подается автоматом QF. Выбор типа лампы и соответствующей ПРА производится ключом SA1. Ключ SA2 предназначен для подключения к схеме осциллографа: при переключении влево осциллограф подключается до ПРА, в правом положении – после ПРА. Ключ SA3 предназначен для подключения анализатора гармоник (действует аналогично SA2). Тумблеры S1 и S2 подключают шунты RS1 и RS4 к клеммам XS1 (снятие показаний до ПРА) и XS2 (снятие показаний после ПРА).

осциллограф

анализатор

гармоник

ЛЛ

ДРЛ

XS1

XS2

SA1 SA2 SA3

S1 S2        QF


 


Рисунок 5 – Экспериментальный стенд № 3

         6.3 Рабочее задание

         6.3.1 Предварительно изучить теоретические сведения, относящиеся к теме данной лабораторной работы.

6.3.2 Измерить амплитудное значение тока (I) и напряжения (U) до ПРА и после ПРА.

6.3.3 Снять осциллограммы тока до и после ПРА.

6.3.4 Проверить содержание высших гармоник в потребляемом токе. Определить коэффициент несинусоидальности сети.

6.3.5 Провести анализ осциллограмм и спектра гармоник до и после ПРА.

Измерение произвести для люминесцентных ламп с электронным и электромагнитным ПРА, а также для дугоразрядных ртутных ламп с электромагнитным ПРА.

Результаты измерений вывести на персональный компьютер и произвести анализ спектра гармоник.

Рисунок 6 – Схема установки по исследованию электромагнитной совместимости осветительных установок с сетью

6.4 Выводы по работе

6.4.1 Сделать вывод о влиянии различных типов ПРА на несинусоидальность сети.

6.4.2 Оценить изменение величины светового потока в зависимости от величины несинусоидальности сети и типа ПРА.

6.4.3 Сделать вывод о влиянии несинусоидальности на величину потерь напряжения в сети.

6.4.4 Сделать вывод о влиянии несинусоидальности тока разряда в лампах на спектр гармонических составляющих.

         6.5 Контрольные вопросы

6.5.1 Как и для чего проверяется содержание высших гармоник в потребляемом токе.

6.5.2 Как изменяется спектр гармоник до ПРА и после ПРА.

6.5.3 Как тип ПРА (электронный или электромагнитный) влияет на содержание высших гармоник в потребляемом токе.

6.5.4 Векторная диаграмма четырехпроводной линии с несимметричной нагрузкой и как по ней определить потери напряжения в нулевом проводе.

6.5.5 Влияние пульсаций потерь напряжения в сети на пульсации светового потока.

6.5.6 Влияние коэффициента мощности на величину несинусоидальности тока осветительной установки.

6.5.7 Объясните причины несинусоидального характера тока и напряжения разряда лампах.

7 Лабораторная работа № 4

Исследование пусковых характеристик ПРА

7.1 Цель работы

7.1.1 Знакомство с основными типами ПРА

7.1.2 Исследование пусковых характеристик ПРА

7.1.3 Исследование влияния пусковых характеристик различных типов и схем ПРА на работу осветительной установки и ее срок службы.

7.2. Описание лабораторной установки

Внешний вид лабораторного стенда приведен на рисунке 7. На верхней панели установлены: лампа ЛЛ, измерительные приборы, тумблеры подключения измерительных приборов. На нижней панели установлены аппараты управления стендом. Электрическая схема показана на рисунке 8. Питание подается автоматом QF. Регулирование напряжения, подводимого к лампе с ПРА, осуществляется автотрансформатором АТ (типа ЛАТР). Подключение лампы с ПРА производится ключом SA. Для замера тока амперметром А ручку тумблера S1 перевести в нижнее положение и удерживать. Для измерения параметров цепи при протекании тока накала ручку тумблера S2 перевести в нижнее положение и отпустить, при этом схема переключается в режим протекания тока накала на несколько секунд, после чего возвращается в исходное положение. Для проверки температуры обмоток аппарата в аномальном режиме тумблер S3 включает последовательно в цепь диод VD.


ЛЛ

SA

S3

ПA

ПV3

ПV2

ПV1

AT

QF

S2

S1


 


Рисунок 7 – Экспериментальный стенд № 4

7.3 Рабочее задание

7.3.1 Предварительно изучить теоретические сведения, относящиеся к тематике данной лабораторной работы.

7.3.2 Измерить напряжение (U) до и после ПРА, а также на ните накала при различном уровне подводимого напряжения. Построить зависимость Uз = f (Uс).

7.3.3 Измерить токи лампы и нити накала при различном уровне подводимого напряжения. Построить зависимости Iл = f (Uс) и Iн.н.=f (Uс).

7.3.4 Определить минимальное напряжение зажигания лампы.

7.3.5 Измерить ток предварительного подогрева электродов в пусковом режиме.

7.3.6 Определить температуру нити накала используя коэффициент изменения удельного сопротивления от температуры для вольфрама.

Измерение произвести для люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА.

Рисунок 8 – Схема установки по исследованию пусковых характеристик ПРА


7.4 Выводы по работе

7.4.1 Сделать вывод о влиянии пусковых характеристик ПРА на работу осветительной установки и ее срок службы.

7.4.2 Сделать вывод о влиянии предварительного подогрева электродов на условия зажигания разряда.

7.4.3 Сделать вывод о влиянии пусковых характеристик на коэффициенты нестабильности ПРА

7.5 Контрольные вопросы

7.5.1 Как влияет предварительный подогрев электродов на пусковой режим.

7.5.2 Начертите и поясните схему работы ПРА с накальным трансформатором.

7.5.3 Начертите и поясните схему работы с электромагнитным ПРА и предварительным подогревом электродов.

7.5.4 Влияние температуры обмоток на потери мощности и срок службы ПРА.

7.5.5 Напряжение предварительного подогрева электродов и его нормирование для различных схем.

7.5.6 Возможные аварийные режимы бесстартерных схем и их устранение.

7.5.7 Коэффициенты нестабильности ПРА.

7.5.8 Влияние параметров ПРА на срок службы ламп.


Список литературы

  1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1995.
  2. Айзенберг Ю.Б. Проблема энергосбережения в осветительных установках // Светотехника.- 1998.- № 6.- С. 11-18.
  3. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991.
  4. Краснопольский А.Е. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп. – 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатоиздат, 1998. – 208 с.
  5. Афанасьева Е.И., Скобелев В.М. Источники света и пускорегулирующая аппаратура. - М.: Энергоатомиздат, 1986.     
  6. Щепина Н.С. Основы светотехники. - М.: Энергоатомиздат, 1985.    
  7. Пикман И.Я. Электрическое освещение взрывоопасных и пожароопасных зон. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
  8. Епанешников М.М.  Электрическое освещение. – М.: Энергия, 1973.
  9. РД 16242-85. Светильники. Метод расчета срока службы.   
  10. РТМ 16800820-75. Инженерные методы расчета температуры элементов  светильников с лампами накаливания и ДРЛ.   
  11. ГОСТ 6825-74. Лампы люминесцентные  ртутные  низкого давления.   
  12. ГОСТ 10036-75. Рассеиватели, защитные и декоративные стекла из силикатного стекла для светильников. Общие технические условия.   
  13. Скобелев В.М., Афанасьева Е.И. Источники света и пускорегулирующая аппаратура. - М.: Энергия, 1973.
  14. Мешков В.В., Епанешников М.М. - Осветительные установки. - М.: Энергия, 1972.
  15. Кнорринг Г.М. Светотехнические расчеты в установках искусственного освещения. - Л.: Энергия, 1973.
  16. Кнорринг Г.М. и др. Справочная книга для проектирования электрического освещения. - Л.: Энергия, 1976.
  17. Краткий справочник физико-химических величин. Под редакцией К.П. Мищенко, А.А. Равделя. – М.: Издательство «Химия», 1965.
  18. СНиП П-4-79. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. Светотехника. - 10. 1989, 1-31 с.
  19. Каталог продукции фирмы Vossloh-Schwabe GmbH, 2001.

 


Доп. план 2004 г., поз. 32

Наталья Анатольевна Туканова

Нури Нигметуллаевич Арыстанов

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света)

Редактор   Ж.М. Сыздыкова                   

Подписано в печать _______                            Формат 60х84 1/16

Тираж 80 экз.                                            Бумага типографическая №1

Объем 1,0  уч.-изд.л.                                Заказ ________. Цена 33 тг.

Копировально-множительное бюро

 Алматинского института энергетики и связи

 

480013 Алматы, Байтурсынова, 126