АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ
И СВЯЗИ
Кафедра
Электроснабжение промышленных предприятий
Источники света и осветительные
установки
Методические указания к
выполнению лабораторных работ для студентов специальности 330540- Светотехника
и источники света
Часть 1
Алматы 2004
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ
ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по
учебно-методической работе
______________________
“___”_________________2004 г.
Источники света и осветительные установки
Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света
Часть 1
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
кафедры ЭПП
Старший преподаватель кафедры ЭПП
Алматы 2004
СОСТАВИТЕЛИ: Н.А.
Туканова, Н.Н. Арыстанов. Источники света и осветительные установки.
Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов
специальности 330540- Светотехника и источники света). Часть 1- Алматы: АИЭС,
2004. - 17 с.
Методические указания по курсу «Источники света и осветительные установки» включают задания на выполнение лабораторных работ, исходные данные, указания и перечень рекомендуемой литературы.
Ил. 4 ,
табл. 4, библиогр. - 24 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.
Введение
Согласно
учебному плану студенты специальности 330540 – Светотехника и источники света
изучают курс «Источники света и осветительные установки», в котором
предусмотрено выполнение лабораторных работ, предполагающих закрепление
студентами пройденных разделов дисциплины. Описание лабораторной установки, на
которой выполняются работы, представлено после перечня лабораторных работ.
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 выполнению следующей
работы 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 световых и электрических характеристик ламп накаливания и галогенных ламп
4.1 Цель работы
4.1.1 Знакомство с лампами накаливания и галогенными
лампами.
4.1.2 Исследование светотехнических и электрических параметров, световых и электрических характеристик ламп накаливания и галогенных ламп.
4.2 Рабочее задание
4.2.1 Изучить теоретические сведения по лампам накаливания
и галогенным лампам и их основным характеристикам.
4.2.2 Ознакомиться с источниками света, установленными для
исследования.
4.2.3 Ознакомиться с люксметром и методикой измерения освещенности.
4.2.4 Снять зависимости тока лампы Iл,
освещенности Е, коэффициента
мощности Cos j от напряжения сети Uс для различных типов ламп (по заданию преподавателя).
Для
этого ключ (4) перевести в положение I (лампы накаливания) и включить одним из тумблеров (7) исследуемый
источник света, установить люксметр перпендикулярно к источнику света и
измерить расстояние от источника света до люксметра. Затем, изменяя напряжение
источником питания (5) от 1,2 Uн до полного погасания лампы
с определенным шагом (по заданию преподавателя), снять показания приборов и
занести их таблицу 1.1.
4.2.5
Найти значения сопротивления лампы Rл и силы света I.
4.2.6
Определить световую отдачу всех исследуемых источников света при номинальном
напряжении Uн. Световой поток ламп Ф находится по таблицам из справочной литературы.
4.2.7 Построить графики этих зависимостей и ВАХ источника света .
4.2.8 Определить
световую отдачу всех исследуемых источников света при Uс =Uсн. Световой поток ламп F л находится по таблицам по
справочной литературе /3, 17,20/.
4.3
Сделать выводы по работе
4.3.1 О влиянии конструктивных особенностей различных типов
источников света на вольтамперные характеристики.
4.3.3 Об изменении световой отдачи всех исследуемых источников
света в зависимости от изменения напряжения сети.
Таблица
4.1
Тип источника света |
Напряжение сети, Uс, В |
Ток лампы, Iл, А |
Сопротивление лампы, Rл, Ом |
Освещенность Е, лк |
Сила света, I, кд |
Световой поток, Fл, лм |
Мощность лампы, Рл, Вт |
Световая отдача лампы,
лм/Вт |
Uс/Uсн |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.4 Контрольные вопросы
4.4.1 Классификация источников света.
4.4.2 Устройство ламп накаливания, их преимущества, недостатки.
4.4.3 Коэффициент мощности основных источников света.
4.4.4 Понятие световой отдачи.
4.4.5 Методы измерения освещенности.
4.4.6 Основные характеристики ламп накаливания.
4.4.7
Устройство галогенных ламп накаливания, их преимущества, недостатки.
4.4.8
Основные характеристики галогенных ламп накаливания.
4.4.9 Физические процессы, протекающие в галогенных лампах накаливания.
5 Лабораторная
работа № 2
Исследование световых и электрических характеристик люминесцентных ламп
5.1 Цель работы
5.1.1 Знакомство со световыми и электрическими характеристиками люминесцентных ламп.
5.1.2 Исследование светотехнических и электрических
люминесцентных ламп.
5.2 Рабочее задание
5.2.1 Изучить теоретические сведения по люминесцентным
лампам и их основным характеристикам.
5.2.2 Ознакомиться с источниками света, установленными для
исследования.
5.2.3 Ознакомиться с люксметром и методикой измерения освещенности.
5.2.4 Снять зависимости тока лампы Iл,
освещенности Е, коэффициента
мощности Cos j от напряжения сети Uс для различных типов ламп (по заданию преподавателя).
Для
этого ключ (4) перевести в положение II (люминесцентные лампы) и включить одним из тумблеров (7)
исследуемый источник света, установить люксметр перпендикулярно к источнику
света и измерить расстояние от источника света до люксметра. Затем, изменяя
напряжение источником питания (5) от 1,2 Uн до полного погасания лампы
с определенным шагом (по заданию преподавателя), снять показания приборов и
занести их таблицу 5.1.
5.2.5
Найти значения сопротивления лампы Rл и силы света I.
5.2.6
Определить световую отдачу всех исследуемых источников света при номинальном
напряжении Uн. Световой поток ламп Ф находится по таблицам из справочной литературы.
5.2.7
Построить графики этих зависимостей и ВАХ источника света .
Таблица 5.1
Тип источника света |
Напряжение сети, Uс, В |
Ток лампы, Iл, А |
Сопротивление лампы, Rл, Ом |
Освещенность Е, лк |
Сила света, I, кд |
Световой поток, Fл, лм |
Мощность лампы, Рл, Вт |
Световая отдача лампы,
лм/Вт |
Uс/Uсн |
Cosj |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.2.8
Определить световую отдачу всех исследуемых источников света при Uс = Uсн. Световой поток ламп F л находится по таблицам из
справочной литературы /3, 9 ,23/.
5.3
Сделать выводы по работе
5.3.1 О влиянии конструктивных особенностей различных типов
источников света на вольтамперные характеристики.
5.3.3 Об изменении световой отдачи всех исследуемых источников
света в зависимости от изменения напряжения сети.
5.4
Контрольные вопросы
5.4.1 Сравнительная характеристика люминесцентных ламп с
лампами накаливания и галогенными лампами.
5.4.2 Устройство люминесцентных ламп, их преимущества, недостатки.
5.4.3 Коэффициент мощности основных источников света.
5.4.4 Назначение и свойства люминофора.
5.4.5 Физическая сущность процесса зажигания ЛЛ.
5.4.6 Основные характеристики люминесцентных ламп.
5.4.7
Физические процессы, протекающие в люминесцентных лампах.
5.4.8 Схемы включения ЛЛ в сеть.
5.4.9 Пути
устранения стробоскопического эффекта.
5.4.10 Явление люминесценции.
6 Лабораторная
работа № 3
Исследование световых и электрических характеристик газоразрядных ламп высокого давления
6.1 Цель работы
6.1.1 Знакомство с световыми и электрическими характеристиками газоразрядных ламп высокого давления.
6.1.2 Исследование светотехнических и электрических параметров, световых и электрических характеристик газоразрядных ламп высокого давления.
6.2 Рабочее задание
6.2.1 Изучить теоретические сведения по газоразрядным
лампам и их основным характеристикам.
6.2.2 Ознакомиться с источниками света, установленными для
исследования.
6.2.3 Ознакомиться с люксметром и методикой измерения освещенности.
6.2.4 Снять зависимости тока лампы Iл,
освещенности Е, коэффициента
мощности Cos j от напряжения сети Uс для различных типов ламп (по заданию преподавателя).
Для
этого ключ (4) перевести в положение III (газоразрядные лампы) и включить одним из тумблеров (7)
исследуемый источник света, установить люксметр перпендикулярно к источнику
света и измерить расстояние от источника света до люксметра. Затем, изменяя
напряжение источником питания (5) от 1,2 Uн до полного погасания лампы
с определенным шагом (по заданию преподавателя), снять показания приборов и
занести их таблицу 5.1.
6.2.5
Найти значения сопротивления лампы Rл и силы света I.
6.2.6
Определить световую отдачу всех исследуемых источников света при номинальном
напряжении Uн. Световой поток ламп Ф находится по таблицам из справочной литературы.
6.2.7
Построить графики этих зависимостей и ВАХ источника света .
6.2.8 Определить световую отдачу всех исследуемых источников
света при Uс = U сн. Световой поток ламп F л находится по таблицам из
справочной литературы /3,9/.
6.3
Сделать выводы по работе
6.3.1 О влиянии конструктивных особенностей различных типов
источников света на вольтамперные характеристики.
6.3.3 Об изменении световой отдачи всех исследуемых источников
света в зависимости от изменения напряжения сети.
6.4
Контрольные вопросы
6.4.1 Классификация источников света. Типы газоразрядных
ламп.
6.4.2 Устройство газоразрядных ламп, их преимущества, недостатки.
6.4.3 Коэффициент мощности основных типов газоразрядных
ламп.
6.4.4 Понятие световой отдачи и ее величины у различных
типов источников света.
6.4.5 Явление люминесценции.
6.4.6 Сравнительные характеристики различных источников
света.
6.4.7 Физическая сущность процесса зажигания газоразрядных
ламп.
6.4.8 Назначение и свойства люминофора.
6.4.9 Схемы включения газоразрядных ламп в сеть.
7 Лабораторная работа № 4
Исследования светораспределения светильников
7.1 Цель работы
7.1.1 Знакомство с конструктивным исполнением осветительной
арматуры.
7.1.2 Исследование основных светотехнических характеристик
светильников.
7.2 Рабочее задание
7.2.1 Предварительно изучить теоретические сведения, относящиеся
к теме данной лабораторной работы.
7.2.2 Ознакомиться с типами светильников, имеющимися в лаборатории.
7.2.3 Ознакомиться с конструктивными особенностями, обозначениями и другими характеристиками светильников в таблице 7.1.
7.2.4
Определить защитный угол светильников (gсв) (по заданию преподавателя).
Защитный угол для светильников с отражателем (рисунок 1) определяется
по формуле
,
где: h - расстояние от светящего тела лампы до кромки отражателя
(затенителя); R -
радиус выходного отверстия светильника; r-радиус светящего тела
лампы.
Для светильника с решетчатым затенителем (рисунок 2) защитный
угол определяется следующим образом
,
где:
hp - высота бортика решетки затенителя; lp - шаг решетки.
Рисунок 1 - Защитный угол светильников
Рисунок 2 - Защитный угол светильников с решетчатым затенителем
7.2.5
Определить коэффициент усиления светильников (Ку) с ЛН, ЛЛ, ДРЛ (по
заданию преподавателя).
Для этого необходимо определить силу света - Imax, Imax- максимальная сила света в некотором
направлении; Icp.cф - средняя сферическая сила света.
I max определяется с замерами
освещенности Е max с помощью люксметра на расстоянии не менее 2-х
метров от светильника до люксметра. Затем по формуле определяется I max
I max = Е max × h2
,
где
Е max - освещенность по люксметру, лк; h -
расстояние от светильника до люксметра, м; I ср.сф. - определяется расчетным
путем по формуле
.
Значение светового потока лампы (Fл) данного светильника выбирается
по справочным таблицам из литературы.
Коэффициент усиления светильника рассчитывается по формуле
К у = .
7.2.6 Определить световой поток светильника с ЛН, ЛЛ и
коэффициент полезного действия (по заданию преподавателя).
Необходимые данные по световому потоку ламп (F л) для определения светового
потока светильника (F св) необходимо взять из справочной литературы.
7.2.7 Измерить в рабочей точке с помощью люксметра естественный уровень горизонтальной освещенности или световой фон искусственного освещения. Снять светораспределение светильника с помощью люксметра. Измерения проводятся через каждые 10° в интервале углов от 0 до ±90°.
7.2.8 Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 7.2.
7.3
Выводы по работе
7.3.1 Сделать вывод о применении светильников в зависимости
от их конструктивных особенностей.
7.3.2 Сделать вывод о характере светораспределения светильников
в зависимости от их конструкции.