AGH EAIiIB	Imię i Nazwisko: Mędoń Piotr Niewczas Mariusz Rusnarczyk Dawid
Urządzenia i sieci elektroenergetyczne	Semestr: 5
Rok akademicki: 2012/2013	Rok studiów: III
Kierunek: Elektrotechnika	Zespół: 2
Temat ćwiczenia: Badanie źródeł światła i układów sterowania
Data wykonania: 03.12.2012	Data oddania: 10.12.2012

1. Program i przebieg ćwiczenia

-oględziny różnych źródeł światła

-wyznaczenie stałej kuli fotometrycznej

-pomiary porównawcze wybranych parametrów różnych źródeł światła

-pomiary wyższych harmonicznych prądu źródeł

-badanie zjawiska stroboskopowego

-pomiary natężenia oświetlenia w pomieszczeniu

1. Przeprowadzenie oględzin źródeł światła z uwzględnieniem danych znamionowych, konstrukcji, barwy światła. Zapoznanie się z katalogami źródeł, opraw i ich charakterystykami.

• Świetlówka kompaktowa wzorcowa (18 W, 800 lm);

• Świetlówka kompaktowa PHILIPS 23 W, 1500 lm;

• Świetlówka ZIKO 11W 270lm;

• Lampa LED 2,5 W 160lm;

• Żarówka Helios 100 W;

• Żarówka halogenowa OSRAM 42 W;

1. Wyznaczenie stałej fotometrycznej

Po zainstalowaniu wewnątrz kuli źródła światła o znanym strumieniu, włączeniu napięcia znamionowego i zmierzeniu poprzez wziernik natężenia oświetlenia wewnątrz kuli otrzymujemy stałą fotometryczną, którą liczymy z następującego wzoru:

$$k = \frac{\Phi}{E}$$

Φ[lm] –strumień światła

E[lx] –natężenie oświetlenia

• Świetlówka kompaktowa wzorcowa (18 W, 800 lm);

$$k = \frac{800\ lm}{\ 2670\text{lx}}\sim 0,30$$

• Świetlówka kompaktowa PHILIPS 23 W, 1500 lm;

$$k = \frac{1500\ lm}{\ 5650\text{lx}}\sim 0,27$$

• Świetlówka ZIKO 11W 2700lm;

$$k = \frac{270\text{\ lm}}{\ 739\text{lx}}\sim 0,36$$

• Lampa LED 2,5 W 160lm;

$$k = \frac{160\ lm}{\ 636\text{lx}}\sim 0,25$$

1. Pomiary porównawcze wybranych parametrów światła

Pomiary wykonywane są przy wykorzystaniu kuli Ulbrichta w układzie pomiarowym przedstawionym poniżej:

W celu obliczenia strumienia świetlnego dla pozostałych źródeł korzystamy ze stałej kuli fotometrycznej obliczonej w poprzednim punkcie według wzoru:

ϕ = k • E

Wyniki pomiarów i obliczeń zestawione są w tabeli poniżej:

Typ źródła	U [V]	I [mA]	PH [W]	P [W]	cosφ	E [lx]	ϕ [lm]	C $$\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{lm}}}{\mathbf{W}} \right\rbrack$$
Świetlówka kompaktowa wzorcowa	230	160,00	18	19,93	0,55	2670	801	40,19
Świetlówka kompaktowa PHILIPS	230	170,00	23	20,87	0,51	5650	1695	81,22
Świetlówka ZIKO	230	500,00	11	6,05	0,53	739	222	36,69
Lampa LED	230	180,00	2,5	1,54	0,38	636	191	124,03
Żarówka Helios	230	430,00	100	93,73	0,99	4430	1329	14,18
Żarówka halogenowa OSRAM	230	190,00	42	43,91	0,99	2460	738	16,81

P_H – moc źarówki ; P – moc zmierzona Źarówki

1. Przebiegi napięciowe i prądowe źródeł światła:

Świetlówka kompaktowa wzorcowa (18 W, 800 lm)

Świetlówka kompaktowa PHILIPS 23 W, 1500 lm

Świetlówka ZIKO 11W 270lm

Lampa LED 2,5 W 160lm

Żarówka Helios 100 W

Żarówka halogenowa OSRAM 42 W

1. Pomiar natężenia oświetlenia w pomieszczeniu

W celu wykonania pomiarów natężenia oświetlenia w danym pomieszczeniu należy podzielić je na planie na kwadraty o boku 1 m, a następnie wykonać pomiary na środku każdego kwadratu na wysokości 0,8 m nad podłogą. Plan pomieszczenia podzielony na odpowiednie sektory z naniesionymi wynikami pomiarów przedstawiony jest poniżej:

408	512	576	560	488	405
420	610	764	765	650	590
430	530	644	730	650	620
540	580
500	520	540

Wszystkie wartości na schemacie podane są w luksach [lx].

Na podstawie tak zmierzonych wartości natężenia oświetlenia należy wyznaczyć:

• średnie natężenie oświetlenia:

$$E_{sr} = \frac{1}{n}\sum_{i = 1}^{n}E_{i}$$

• minimalną równomierność oświetlenia:

$$\delta_{\min} = \frac{E_{\min}}{E_{\max}}$$

• średnią równomierność oświetlenia:

$$\delta_{sr} = \frac{E_{\min}}{E_{sr}}$$

Obliczone wartości wynoszą:

$$E_{sr} = \frac{1}{23} \bullet 13032 = 566,61\ \lbrack lx\rbrack$$

$$\delta_{\min} = \frac{405}{765} = 0,53$$

$$\delta_{sr} = \frac{405}{566,61} = 0,71$$

Należy jednak podkreślić, że uzyskane wartości, szczególnie minimalna równomierność oświetlenia, mogą nieco odbiegać od rzeczywistych, z powodu zakłócenia pomiarów natężenia oświetlenia w sektorach, w których uzyskano wartości skrajne: 405 lx i 765 lx.

1. Wnioski

Żarówki (zwykłe) mają bardzo wysoką wartość cosϕ, pobierają jednak dużo mocy. Świetlówki pobierają jej znacznie mniej, dając równocześnie porównywalny strumień świetlny (przykładowo świetlówka wzorcowa daje niemal taki sam strumień, zużywając około dwukrotnie mniej mocy czynnej). Mają one jednak znacznie niższą wartość cosϕ, co skutkuje dużym poborem mocy biernej. Lampy diodowe mają bardzo małe moce znamionowe pomimo niskich wartości współczynnika cosϕ i dają bardzo duży strumień świetlny.

Obliczona w ćwiczeniu skuteczność świetlna C pokazuje właściwości poszczególnych źródeł światła:

• najniższą skuteczność świetlną - żarówki,

• wyższa skuteczność – świetlówki

• najwyższa - lampy diodowe.

Na podstawie uzyskanych wyników można uznać, że badane pomieszczenie było dobrze oświetlone, gdyż spełnia normę nawet dla pracy ciągłej przy dużych wymaganiach wzrokowych (δ_sr = 0,65; E_sr = 500 lx).