49m

Sprawozdanie

Politechnika Lubelska

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Katedra Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń

Laboratorium Instalacji i Oświetlenia elektrycznego

Ćwiczenie nr 2

Badanie Lamp Wyładowczych.

Data wykonania ćwiczenia: 01-03-2007r. Godzina 16¹⁵

Grupa dziekańska: ED 6.3

Grupa Laboratoryjna: I

Skład osobowy grupy:

Ocena: ............................................

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z budową i właściwościami lamp wyładowczych oraz układami zasilającymi.

2. Badanie lampy sodowej.

Parametry badanej lampy według

danych katalogowych:

Typ lampy: SON-T PRO 70 W

Trzonek lampy: E27

Kształt bańki: T31 (tabularna)

Temperatura maksymalna bańki: 350°C

Temperatura maxymalna trzonka: 200°C

Masa netto: 0,05 kg

Maksymalny prąd rozruchu: 1,35 A

Średni prąd lampy: 0,98 A

Średnie napięcie lampy: 90 V

Średnia luminancja: 270 cd/cm²

Średni strumień świetlny: 6 000 lm

Wymiary:

A max: 156

B max: -

C max: 38

D max: 42

E max: 107

Statecznik: BSN 70L33 TS

Schemat układu pomiarowego:

Rys.1. Układ pomiarowy do badania lamp sodowych wysokoprężnych i

metalohalogenkowych (układ z zapłonnikiem magnetycznym UZ)

3. Tabele wyników pomiarów.

Tabela 1. Wyznaczanie charakterystyki zapłonu.

Napięcie gaśnięcia Ug= 120 V

Czas powtórnego zapłonu tp= 36s

Tabela 2. Wyznaczanie charakterystyk napięciowych.

Lp.	I1	U1	P1	I2	U2	P2	I3	U3	P3	I4	E	Ф	ή	cosφ
		A	V	W	A	V	W	A	V	W	A	lx	lm	Lm/W	-
Pomiary bez kompensacji
1.	2,00	250,00	110,00	4,20	215,00	20,00	1,00	110,00	90,00	0,95	86,00	6790,72	61,73	0,22
2.	2,00	240,00	110,00	4,00	210,00	20,00	1,00	110,00	80,00	0,92	81,00	6395,91	58,14	0,23
3.	1,80	230,00	100,00	3,80	200,00	20,00	0,95	105,00	80,00	0,88	71,50	5645,77	56,46	0,24
Pomiar z kompensacją
4.	1,80	230,00	100,00	3,80	200,00	20,00	0,95	105,00	80,00	0,00	70,00	5527,33	55,27	0,24
Pomiary bez kompensacji
5.	1,60	220,00	90,00	3,60	190,00	20,00	0,90	100,00	70,00	0,83	61,50	4856,16	53,96	0,26
6.	1,40	210,00	80,00	3,40	185,00	20,00	0,85	90,00	60,00	0,79	51,00	4027,06	50,34	0,27
7.	1,20	210,00	70,00	3,20	185,00	20,00	0,80	90,00	55,00	0,76	44,50	3513,80	50,20	0,28
8.	1,00	200,00	60,00	3,00	165,00	20,00	0,75	85,00	50,00	0,72	35,00	2763,67	46,06	0,30
9.	0,90	200,00	52,00	2,80	155,00	20,00	0,70	80,00	40,00	0,68	27,50	2171,45	41,76	0,29
10.	0,70	190,00	50,00	2,60	145,00	15,00	0,65	75,00	40,00	0,64	22,00	1737,16	34,74	0,38
11.	0,50	180,00	40,00	2,40	135,00	10,00	0,60	74,00	35,00	0,60	17,50	1381,83	34,55	0,44
12.	0,40	170,00	40,00	2,20	130,00	10,00	0,60	70,00	30,00	0,57	14,00	1105,47	27,64	0,59
13.	0,20	160,00	30,00	2,00	115,00	10,00	0,50	67,00	25,00	0,53	10,80	852,79	28,43	0,94
14.	0,20	150,00	30,00	1,80	105,00	10,00	0,50	65,00	20,00	0,49	8,00	631,70	21,06	1,00
15.	0,20	140,00	20,00	1,60	100,00	10,00	0,40	56,00	20,00	0,45	6,50	513,25	25,66	0,71
16.	0,20	130,00	20,00	1,50	95,00	10,00	0,30	50,00	20,00	0,42	5,00	394,81	19,74	0,77

Tabela 3. Wyznaczanie krzywej światłości, r dla obliczeń w ćwiczeniu wynosi 1,49 m.

Lp.	I1	U2	P1	α	E	I	Isr	ω	∆Φi
		A	V	W	°	lx	cd	cd	sr	lm
1.	0,9	195	90	0	55	122,11	69,29	0,10	6,61
2.	0,9	195	90	10	38	84,36	73,76	0,28	20,91
3.	0,925	195	90	20	61	135,43	116,22	0,46	53,79
4.	0,925	195	90	30	95	210,91	198,17	0,63	124,49
5.	0,9	195	90	40	171	379,64	302,47	0,77	234,25
6.	0,9	195	90	50	235	521,72	390,38	0,90	350,23
7.	0,9	195	90	60	289	641,61	464,14	0,99	460,71
8.	0,9	195	90	70	334	741,51	517,03	1,06	546,97
9.	0,9	195	90	80	360	799,24	551,30	1,09	601,50
10.	0,9	195	90	90	380	843,64	570,67	1,09	622,64
11.	0,9	195	90	100	386	856,96	573,65	1,06	606,87
12.	0,9	195	90	110	384	852,52	560,24	0,99	556,10
13.	0,9	195	90	120	368	817,00	529,70	0,90	475,22
14.	0,9	195	90	130	343	761,49	487,98	0,77	377,91
15.	0,9	195	90	140	312	692,67	421,67	0,63	264,89
16.	0,9	195	90	150	254	563,91	330,78	0,46	153,11
17.	0,9	195	90	160	190	421,82	219,03	0,28	62,09
18.	0,9	195	90	170	104	230,89	94,62	0,10	9,03
19.	0,9	195	90	180	23	51,06
								Φo=	5527,33

Tabela 4. Wyznaczanie charakterystyki ponownego zapłonu.

Lp.	t	U3	I3	E	P3
		min	V	A	lx	w
1.	0'00"	240,00	0,00	0,00	0,00
2.	0'40"	50,00	1,10	20	40,00
3.	1'20"	75	1,05	60,00	40,00
4.	2'00"	89,00	1,00	70,00	55,00
5.	2'40"	95,00	1,00	7,00	60,00
6.	3'20"	95,00	1,00	70,00	60,00

4. Charakterystyki i wykresy.

Wykresy rysowane pogrubioną linią to aproksymacje, a cienką to rzeczywisty przebieg wykresu.

4.1. Charakterystyki zapłonu: Prąd lampy w funkcji czasu. Napięcie lampy w funkcji czasu. Natężenie oświetlenia w funkcji czasu.

4.2. Charakterystyki napięciowe lampy.

4.3. Wykres światłości kierunkowej we współrzędnych biegunowych I=f(α).

5. Obliczenia i podsumowanie.

Napięcie zapłonu - minimalne napięcie, jakie wystękuje na zaciskach lampy, przy którym występuje wyładowanie tlące. Pomiar tego napięcia przeprowadzamy w układzie zasilającym z wykorzystaniem autotransformatora, (bądź innego urządzenia pozwalającego na płynną regulację napięcia), zwiększając napięcie zasilające od zera aż do zaobserwowania wyładowania w lampie. Badając lampę zasilaną poprzez statecznik elektroniczny, nie badamy napięcia zapłonu, gdyż załączenie takiego układu na znacznie obniżonym napięciu zasilającym mogłoby doprowadzić do uszkodzenia statecznika. Napięcie gaśnięcia przeprowadzamy w analogiczny sposób, to znaczy, po ustaleniu się temperatury w jarznika w lampie obniżamy napięcie zasilające układ od napięcia znamionowego aż do momentu zgaśnięcia lampy.

Wyznaczenie charakterystyki zapłonu lampy przeprowadzamy przy znamionowym napięciu zasilającym układ. Badanie to przeprowadzamy na zimnej lampie. Po załączeniu układu mierzymy co pewien określony z góry czas, w naszym przypadku co 40 sekund. napięcie na lampie, prąd lampy i natężenie oświetlenia. Wyniki pomiaru można przedstawić za pomocą charakterystyk

U=f(t), I=f(t), E=f(t). Z charakterystyk zapłonu można odczytać czas pełnego zapłonu, tj.

czas po jakim lampa osiągnie swoją maksymalną moc świetlną.

Wyznaczenie krzywej światłości - Światłość źródła światła w określonym kierunku jest to stosunek strumienia świetlnego dФ wysyłanego przez to źródło światła w danym kierunku do kąta przestrzennego dω obejmującego ten strumień.

Pomiaru światłości dokonujemy metodą pośrednią mierząc natężenie oświetlenia E za

pomocą luksomierza i wykorzystując zależność

E = I/r² , lx

stąd otrzymujemy

I = Er² , cd

gdzie

r - odległość czujnika luksomierza do źródła światła mierzona w metrach, w ćwiczeniu czujnik oddalony jest do lampy o r=1,49 m.

Do pomiaru światłości źródeł światła w różnych kierunkach wykorzystuje się

goniometr. Pomiar przeprowadza się przy znamionowym napięciu zasilającym układ ustalonej temperaturze jarznika lampy odczytując wskazania luksomierza dla poszczególnych

odchyleń kątowych. Przeprowadzając to badanie należy pamiętać o przestrzeganiu dopuszczalnych pozycji pracy badanej lampy.

Wyznaczenie całkowitego strumienia świetlnego i sprawności lampy - korzystamy z wyników pomiaru badania krzywej rozsyłu. W pierwszym etapie wyznaczamy średnią światłość w poszczególnych przedziałach kątowych korzystając z zależności

, cd

gdzie:

Eα ; Eα+1 - natężenie oświetlenia dla poszczególnych kolejnych odchyleniach kątowych;

Następnie wyznaczamy kąty przestrzenne Δω dla poszczególnych przedziałów kątowych

, sr

mając wyznaczoną średnią światłość Iśr i kąty przestrzenne Δω obliczamy strumienie świetlne strefowe

, lm

sumując wszystkie strumienie strefowe otrzymujemy całoprzestrzenny strumień świetlny

źródła wyrażony w lumenach :

Aby wyznaczyć strumień świetlny dla innych wartości napięcia posługujemy się

przybliżoną zależnością

, lm

gdzie:

Φn - całkowity strumień świetlny wyznaczony z pomiaru krzywej światłości

En - natężenie oświetlenia przy napięciu znamionowym U1=230V

E - natężenie oświetlenia dla danej wartości napięcia zasilającego

Dla wyliczenia sprawności układu w lumenach na wat mierzymy pobór mocy układu i całoprzestrzenny strumień świetlny lampy.

Pobór mocy układu określony jest przez wzór:

Pu=UI cosφ [W]

Wartość napięcia U odczytamy z woltomierza V1. Prąd i płynący przez układ zasilający i lampę odczytamy z amperomierza A1.Współczynnik mocy cosφ obwodu lampy wyznaczymy z zależności

cosϕ = P/U/I

gdzie P jest to moc czynna odczytana z watomierza W1. A zatem sprawność lampy wraz

z układem zasilającym jest równy

Wyznaczenie charakterystyk napięciowych lampy Wyznaczenie charakterystyk napięciowych lamp wyładowczych dokonujemy poprzez regulowanie napięcia zasilającego układ w granicach ±7% napięcia znamionowego, tj. od 210V do 250V, sczytując wskazania mierników. Wyniki pomiarów zostały przedstawione w formie wykresów. My przeprowadziliśmy podczas tego pomiaru także wyznaczanie charakterystyk napięciowych oraz określiliśmy napięcie gaśnięcia lampy.

5a. Przykładowe obliczenia zgodnie z przedstawionymi powyżej wzorami.

Strumień świetlny dla innych wartości napięcia na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 2.

Pomiaru światłości na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 3.:

Średnia światłość w poszczególnych przedziałach kątowych na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 3.

Kąty przestrzenne dla poszczególnych przedziałów kątowych na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 3.

Strumienie świetlne strefowe na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 3.

Pobór mocy układu na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 2.

Pu=UI cosφ 230*1,6*0,26=91,52 [W]

Współczynnik mocy cosφ obwodu lampy na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 2.

cosϕ =

Sprawność lampy wraz z układem zasilającym na przykładzie pomiaru numer 5, tabela 2.

Podsumowując, w ćwiczeniu przebadaliśmy lampę Philips Son - T Pro 70 W. Lampa sodowa do zapłonu której wykorzystuje się statecznik. Związane jest to z jej budową. Zastosowanie tej lampy jest różnorakie. Może służyć do świetlenia zewnętrznego (ulice, parki, ogrody, parkingi itp.) oraz do oświetlenia wewnętrznego (hale wystawowe, hale sportowe, domy towarowe, budynki itp.)

α °

200

300

400

500

600

700

800

900 cd

0 °

90 °

180 °

270 °

10

---