BADANIE WŁAŚCIWOŚCI I UKŁADÓW PRACY ELEKTRYCZNYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA



Podobne dokumenty
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK ELEKTRYCZNYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA

Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego

POMIAR STRUMIENIA ŚWIETLNEGO ORAZ SPRAWNOŚCI OPRAWY OŚWIETLENIOWEJ

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

Ćwiczenie nr 34. Badanie elementów optoelektronicznych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 7

Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego

8 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Podstawy Elektroenergetyki 2

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

Sesja referatowa IV: Metrologia i sprzęt oświetleniowy. XXI Krajowa Konferencja Oświetleniowa Technika Świetlna 2012 Warszawa listopada 2012

POMIARY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFAZOWE). POMIARY PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6a

Barwa ciepła Barwa neutralna Barwa chłodna

Temat: BADANIE CHARAKTERYSTYK ROZRUCHOWYCH WYSOKOPRĘśNYCH LAMP SODOWYCH

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

Pomiary elektryczne: Szeregowe i równoległe łączenie żarówek

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

LUKSOMIERZ CYFROWY NI L204

Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 1. Parametry statyczne diod LED

DPS-3203TK-3. Zasilacz laboratoryjny 3kanałowy. Instrukcja obsługi

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

PRACOWNIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA. Zespół Szkół Technicznych w Skarżysku-Kamiennej. Sprawozdanie

Badanie silnika indukcyjnego jednofazowego i transformatora

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego

Wydział Elektryczny. Katedra Elektroenergetyki, Fotoniki i Techniki Świetlnej

Ćwiczenie 2 WSPÓŁPRACA JEDNAKOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH POŁĄCZEŃ. Opis stanowiska pomiarowego. Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie 3 WPŁYW NASŁONECZNIENIA I TECHNOLOGII PRODUKCJI KRZEMOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH NA ICH WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE

Ć w i c z e n i e 1 POMIARY W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO

Ćwiczenie: "Rezonans w obwodach elektrycznych"

LV6. Pomiary mocy i energii w jednofazowych obwodach prądu przemiennego

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Schemat układu zasilania diod LED pokazano na Rys.1. Na jednej płytce połączone są różne diody LED, które przełącza się przestawiając zworkę.

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego

Współpraca turbiny wiatrowej z magazynami energii elektrycznej

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

Co się stanie, gdy połączymy szeregowo dwie żarówki?

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W TARNOWIE INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM METROLOGII. Instrukcja do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego:

Ćwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym

Ćw. III. Dioda Zenera

PULSOWANIE STRUMIENIA ŚWIETLNEGO I SPOSOBY JEGO OGRANICZANIA

Efekt fotoelektryczny

BADANIE CHARAKTERYSTYK FOTOELEMENTU

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Pomiary mocy i energii dla jednofazowego prądu zmiennego

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych prądu stałego i przemiennego

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Laboratorium Systemów Fotowoltaicznych. Ćwiczenie 3

ELEKTRYCZNE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ELEKTRONIKA WYPOSAŻENIE LABORATORIUM DYDAKTYCZNEGO

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Koordynacja aparatury z odbiornikami Wyłączniki nadprądowe

Uśrednianie napięć zakłóconych

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

ĆWICZENIE T2 PRACA RÓWNOLEGŁA TRANSFORMATORÓW

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk. Imię i nazwisko:... Imię i nazwisko:...

Badanie bezzłączowych elementów elektronicznych

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

SPOSÓB POMIARU PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW OŚWIETLENIA

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTRYCE I ELEKTRONICE

Ćwiczenie nr.14. Pomiar mocy biernej prądu trójfazowego. Q=UIsinϕ (1)

MATRIX. Zasilacz DC. Podręcznik użytkownika

1 Badanie aplikacji timera 555

POMIAR NATĘŻENIA OŚWIETLENIA

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

1 Ćwiczenia wprowadzające

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Badanie transformatora

symbol miernika amperomierz woltomierz omomierz watomierz mierzona

Ćwiczenie Nr 11 Fotometria

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Pomiar wysokich napięć

Transkrypt:

Ćwiczenie S 23 BADANIE WŁAŚCIWOŚCI I UKŁADÓW PRACY ELEKTRYCZNYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z właściwościami elektrycznych źródeł światła, układami w jakich pracują oraz możliwościami zastosowań w technice oświetleniowej. 2. Opis stanowiska laboratoryjnego Ćwiczenie przeprowadza się na stanowisku laboratoryjnym, którego schemat przedstawia rys. 1. W * * W 1 St * A 1 * W 2 ~230 V Atr We V 1 V 2 Wy Rys. 1. Schemat elektryczny stanowiska laboratoryjnego Fot. 1. Stanowisko laboratoryjne do badania właściwości elektrycznych źródeł światła - 1 -

Na płycie czołowej stanowiska (fot. 1.) umieszczono przyrządy pomiarowe: amperomierz 0 6 A, woltomierze 0 600 V, zaciski laboratoryjne do przyłączania elementów obwodu, przyciski sterujące włączeniem i wyłączeniem napięcia zasilającego. Do wejścia przyłącza się napięcie regulowane autotransformatorem jednofazowym. Autotransformator zasilany jest z gniazdka ~ 220V, umieszczonego pod blatem stołu z przodu. Gniazdka te uzyskują napięcie po zamknięciu stycznika przez wciśnięcie zielonego przycisku na płycie czołowej stanowiska. Czerwony przycisk służy do wyłączania napięcia zasilającego w przypadku wystąpienia jakichkolwiek nienormalnych zjawisk w badanym układzie, a szczególnie w razie zagrożenia bezpieczeństwa osób wykonujących cv leżenie. Watomierze W1 i W2, przyłączane do odpowiednich zacisków płyty czołowej, służą do pomiaru mocy czynnej pobieranej przez cały obwód oświetleniowy (łącznie ze stabilizatorem) i samą lampę. Badane źródło światła umieszcza się w kuli, której wnętrze pomalowane na biało rozprasza światło równomiernie na całej powierzchni. Dzięki temu można przyjąć, że całkowity strumień świetlny wytwarzany przez badane źródło jest proporcjonalny do natężenia oświetlenia, pomierzonego luksomierzem na powierzchni kuli. Umieszczając sondę luksomierza (fotoogniwo) w specjalnym otworze w kuli należy zwrócić uwagę, aby sonda nie była oświetlona światłem bezpośrednim, gdyż zniekształci to wyniki pomiaru. Badane źródło należy więc tak zawiesić we wnętrzu kuli, aby nie było ono widoczne przez otwór dla sondy, dzięki umieszczonym wewnątrz przysłonom. Do połączenia źródła światła z wyjściem płyty czołowej należy wykorzystać odpowiednią liczbę przewodów w 4-żyłowym kablu, zwracając uwagę na oznakowanie końców. 3. Program ćwiczenia Podczas ćwiczenia badane są cztery źródła światła wskazane przez prowadzącego. Należą do nich m.in.: żarówka tradycyjna, żarówka halogenowa, świetlówka kompaktowa zintegrowana i niezintegrowana, świetlówka liniowa (o gorącej katodzie), lampa żarowo-rtęciowa, wysokoprężna lampa rtęciowa z powłoką luminoforową, wysokoprężna lampa sodowa oraz lampa metalohalogenkowa z luminoforem. Dla wszystkich badanych lamp określa się zależność strumienia świetlnego i innych wielkości mierzonych od napięcia zasilającego, w zakresie od 180 V do 240 V - 2 -

(co 10 V) oraz oblicza się skuteczność świetlną (η [lm/w]) dla napięcia znamionowego 230 V. Dla badanych lamp o luminescencyjnym wytwarzaniu światła zdejmowane są ponadto charakterystyki czasowe według programu szczegółowego, przedstawionego niżej. 3.1. Badanie żarówki Połączyć badany układ według odpowiedniego schematu. Wobec braku stabilizatora w układzie zewrzeć zaciski ST na płycie czołowej stanowiska. Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego włączyć napięcie, wyregulować je do wartości 230 V i pomierzyć luksomierzem natężenie oświetlenia na powierzchni kuli (przy zamkniętym wzierniku). Na podstawie podanej przez prowadzącego wartości strumienia świetlnego, wytwarzanego przez żarówkę w tych warunkach, określić współczynnik przeliczeniowy k [lm/lx], charakterystyczny dla stanowiska pomiarowego, pozwalający przeliczać natężenie oświetlenia na powierzchni wewnętrznej kuli wyrażone w luksach, na całkowity strumień świetlny w lumenach, emitowany przez badane źródło światła. Zdjąć charakterystyki napięciowe w podanym wyżej zakresie napięć (rozpoczynając od U max = 240 V), notując wskazania wszystkich mierników. Po skończeniu pomiarów otworzyć wziernik i sprawdzić wizualnie zachowanie się żarówki w zakresie napięć niższych od 180 V, zwracając uwagę na wartość prądu płynącego przez żarówkę. 3.2. Badanie świetlówki kompaktowej (zintegrowanej) Usunąć żarówkę z układu, ustawić napięcie 230 V regulatorem i wyłączyć je, nie zmieniając pozycji regulatora. Zastąpić żarówkę świetlówką kompaktową i zdjąć charakterystyki czasowe tej lampy przy U = 230 V, notując wskazania wszystkich mierników w odstępach 30-sekundowych, od momentu włączenia lampy, aż do ustalenia się jej strumienia świetlnego. W przerwach między pomiarami zaobserwować zmiany świecenia lampy uchylając na chwilę wziernik. Zdjąć charakterystyki napięciowe w podanym zakresie rozpoczynając od U max = 240 V. Po ustawieniu danego napięcia każdorazowo odczekać, aż strumień świetlny się ustabilizuje. Uwaga Ze względu na możliwość uszkodzenia lampy nie zmniejszać napięcia poniżej 180 V! - 3 -

Po zakończeniu pomiarów ustawić ponownie U = 230 V i wyłączyć układ. 3.3. Badanie świetlówki Połączyć badany układ według odpowiedniego schematu, dobierając właściwy stabilizator i zapłonnik. Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zdjąć charakterystyki czasowe, jak poprzednio. Zdjąć charakterystyki napięciowe, jak poprzednio, uzupełniając tabelę pomiarów napięciem na zaciskach stabilizatora. Sprawdzić skutki dołączenia równolegle do obwodu oświetleniowego (przed stabilizatorem) kondensatora, służącego do poprawy współczynnika mocy. Przy otwartym wzierniku zaobserwować skutki powolnego obniżania napięcia, aż do momentu zgaśnięcia lampy. Zanotować tę wartość napięcia, po czym ponownie ustawić U = 230 V i wyłączyć układ. 3.4. Badanie lampy rtęciowej Połączyć badam układ według odpowiedniego schematu, zwracając uwagę na dobór właściwego stabilizatora. Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zdjąć charakterystyki czasowe badanego źródła światła, dokonując pomiarów co 30 s. Uwaga: Przed osiągnięciem natężenia oświetlenia 2 klx przełączyć zakres luksomierza na 20 klx. Po ustaleniu się strumienia świetlnego wyłączyć napięcie na czas około 1 sekundy i po ponownym załączeniu zmierzyć czas do zaświecenia się lampy, po czym zdjąć charakterystykę czasową od stanu gorącego" lampy. Zdjąć charakterystyki napięciowe w zakresie od 240 V do 180 V. Po zakończeniu pomiarów otworzyć wziernik kuli i powoli obniżając napięcie zasilające obserwować zachowanie się lampy, aż do momentu jej zgaśnięcia. Zanotować wartość napięcia, przy którym lampa gaśnie. Wyłączyć napięcie, rozłączyć układ i uporządkować stanowisko. - 4 -

3.5. Badanie wysokoprężnej lampy sodowej / lampy metalohalogenkowej Połączyć badany układ według odpowiedniego schematu, zwracając uwagę na dobór właściwego stabilizatora. Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zdjąć charakterystyki czasowe badanego źródła światła, dokonując pomiarów co 30 s. Uwaga: Przed osiągnięciem natężenia oświetlenia 2 klx przełączyć zakres luksomierza na 20 klx. Po ustaleniu się strumienia świetlnego wyłączyć napięcie na czas około 1 sekundy i po ponownym załączeniu zmierzyć czas do zaświecenia się lampy, po czym zdjąć charakterystykę czasową od stanu gorącego" lampy. Zdjąć charakterystyki napięciowe w zakresie od 240 V do 180 V. Po zakończeniu pomiarów otworzyć wziernik kuli i powoli obniżając napięcie zasilające obserwować zachowanie się lampy, aż do momentu jej zgaśnięcia. Zanotować wartość napięcia, przy którym lampa gaśnie. Wyłączyć napięcie, rozłączyć układ i uporządkować stanowisko. - 5 -

4. Opracowanie sprawozdania W sprawozdaniu należy umieścić: schematy układów pomiarowych i wykaz użytej aparatury, wyniki pomiarów zestawione w formie tabel, dla poszczególnych źródeł światła następujące krzywe (na wspólnym wykresie): - strumienia świetlnego Φ = ust f(u 1 ), - prądu zasilającego I = f(u 1 ), - mocy czynnej obwodu zasilającego P = obw f(u 1 ), - mocy czynnej samej lampy P = lampy f(u 1 ). Wartości zmiennych niezależnych przedstawić w jednostkach względnych (%) przyjmując za 100% wartości zmiennej dla warunków znamionowych (U 1 = 230 V) dla lamp luminescencyjnych następujące charakterystyki czasowe (na wspólnym wykresie): - strumienia świetlnego Φ = f(t), - mocy czynnej obwodu zasilającego P obw = f(t), - napięcia na lampie U = lampy f(t); (dla lampy rtęciowej narysować dwie rodziny charakterystyk: dla zapłonu na zimno" i na gorąco"); obliczone skuteczności świetlne badanych źródeł w lm/w przy U zn, wyniki obserwacji, uwagi i wnioski. 5. Pytania kontrolne 1. Wymienić i krótko opisać wielkości charakteryzujące elektryczne źródła światła. 2. Omówić budowę i zasadę działania: żarówki, żarówki halogenowej, świetlówki, lampy żarowo-rtęciowej, wysokoprężnej lampy sodowej, lampy metalohalogenkowej. 3. Jaki rodzaj promieniowania wykorzystywany jest w wyładowczych źródłach światłach? 4. Do czego służą zapłonnik i statecznik? Jakie są konsekwencje włączenia lampy wyładowczej bez statecznika? 5. Jaką rolę pełni kondensator włączony do zacisków neonowej lampki zapłonnika, a jaką rolę kondensator włączony równolegle do zacisków źródła napięcia zasilającego obwód lampy wyładowczej? - 6 -

Załącznik 1. Schemat połączeń żarówki, lampy rtęciowo-żarowej, fluorescencyjnej lampy kompaktowej Schemat połączeń pojedynczej świetlówki C Dł 2 1 Z LF x 4 3 Dł dławik (nazywany także statecznikiem) Z - zapłonnik Schemat połączeń lampy rtęciowej Dł C x LR Schemat połączeń wysokoprężnej lampy sodowej układ równoległy Dł układ szeregowy Dł C UZ x WLS C UZ x WLS UZ układ zapłonowy - 7 -

Załącznik 2. Ćwiczenie S23 - wyniki pomiarów Źródło światła: żarówka U 1 [V] P 1 [W] I [A] E [lx] Φ [lm] 240 230 220 210 200 190 180 Minimalne napięcie przy którym widać świecenie włókna: Źródło światła: świetlówka kompaktowa (zintegrowana) U 1 = 230 V t [min] P 1 [W] I [A] E[lx] Φ [Im] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 U 1 [V] P 1 [W] I [A] E [lx] Φ [Im] 240 230 220 210 200 190 180 Uwaga: zmniejszenie napięcia poniżej 180 V może uszkodzić lampę! - 8 -

Źródło światła: świetlówka liniowa o gorącej katodzie LF 8 W U 1 = 230 V t [min] U 2 [V] P 1 [W] P 2 [W] I [A] E[lx] Φ [Im] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 U 1 [V] U 2 [V] U st P 1 [W] P 2 [W] I [A] E[lx] Φ [Im] 240 230 220 210 200 190 180 Skutki dołączenia kondensatora: Napięcie gaśnięcia lampy: Źródło światła: wysokoprężna lampa rtęciowa U 1 = 230 V t [min] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 U 2 [V] P 1 [V] P 2 [V] I [A] E [lx] Φ [lm] z g z g z g z g z g z g Czas do ponownego zapłonu lampy gorącej: - 9 -

U 1 [V] U 2 [V] U st [V] P 1.[W] P 2 [W] I [A] E [lx] Φ [Im] 240 230 220 210 200 190 180 Napięcie gaśnięcia lampy: Źródło światła: wysokoprężna lampa sodowa U 1 = 230 V t [min] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 U 2 [V] P 1 [V] P 2 [V] I [A] E [lx] Φ [lm] z g z g z g z g z g z g Czas do ponownego zapłonu lampy gorącej: U 1 [V] U 2 [V] U st [V] P 1.[W] P 2 [W] I [A] E [lx] Φ [Im] 240 230 220 210 200 190 180 Napięcie gaśnięcia lampy: - 10 -