В проекте расматриваются вопросы назначения, устройства люминесцентной лампы и ПРА, выявлены основные виды и причины неисправностей, обозначено основное назначение стенда и порядок работы на нем.
Вложение | Размер |
---|---|
stend._gorazov.docx | 88.99 КБ |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ЛНТ (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ»
Специальность: 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Технический проект
Исследование работы люминесцентных ламп при включении с различными пускорегулирующими устройствами
Выполнил: Студент группы 6ТЭО10 Горазов А.И.
Руководитель: преподаватель специальных дисциплин Карпунина Л.Н.
Лянтор 2014
Название проекта: Исследование работы люминесцентных ламп при включении с различными пускорегулирующими устройствами.
Руководитель проекта: преподаватель специальных дисциплин Карпунина Л.Н.
Выполнил: студент группы 6ТЭО 10 Горазов А.И.
Учебная дисциплина, в рамках которого проводится работа: ПМ01. Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования, МДК 01.02 Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования
Междисциплинарные связи: Физика, Электротехника и электроника, ПМ04. ПМ01. МДК 01.03. Охрана труда.
Возраст студентов, на который рассчитан проект: 2-3-4 курс.
Тип проекта: творческий, долгосрочный.
Цели проекта: Исследовать работу люминесцентных ламп с различными пускорегулирующими устройствами.
Практические:
Педагогические:
Задачи проекта:
Вопросы проекта:
Введение
Аннотация:
В проекте рассмотрены вопросы назначения, устройства люминесцентных ламп и ПРА, выявлены основные виды и причины повреждений ПРА, обозначено основное назначение стенда и порядок работы на нем. Составлена инструкция к лабораторной работе по проверке исправности люминесцентных ламп и пускорегулирующей аппаратуры.
Необходимое оборудование: Автоматический выключатель. Люминесцентные лампы (2 шт.). дроссель, конденсатор (2 шт.), стартер (2 шт.), выводы для измерительных приборов (6 шт.), включатель однокнопочный (2 шт.). индикаторная лампа.
Место работы: Лянторский нефтяной техникум.
Этапы работы над проектом:
1) Обслуживание целей и задач проекта.
2) Изучение литературы и подбор материала.
3) Изготовление стенда.
4) Проверка его работы.
5) Презентация проекта.
ВВЕДЕНИЕ
Осветительной установкой называется электроустановка, состоящая из источника света вместе с арматурой и пускорегулирующей аппаратурой.
Источник света устанавливается в арматуре, имеющей детали крепления и защиты от внешней среды, защиты глаз человека от прямых лучей света. Совокупность этих деталей составляет светильник.
Основными параметрами электрических источников света являются: номинальная мощность, световая отдача, измеряемая числом люменов на 1 Вт, лм/Вт, напряжения питающей сети и на лампе, пусковые и рабочие токи, номинальный световой поток и спад светового потока через определенное время эксплуатации, средний или номинальный срок службы.
Изучение мероприятий для создания наилучших условий работы зрения человека в процессе труда позволяет сформулировать следующие основные требования:
Для выполнения указанных требований при проектировании установок производственного освещения и их эксплуатации проводят следующие мероприятия: выбор типа и вида освещения, источника света и осветительной установки, уровня освещенности, а также своевременное обслуживание осветительных установок.
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
При изготовлении стенда были использованы элементы, приведенные в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные элементы
Наименование элемента | Номинальное напряжение Uном, B | Количество шт. |
Двухполюсной автоматический выключатель, Iном = 16 A | 230-400 B | 1 |
Дроссель | 220 B | 1 |
Клемный разъем | 400 В | 6 |
Конденсатор С1 = 630 пФ | 250 В | 1 |
Конденсатор С2 = 9 мкФ | 250 В | 1 |
Люминесцентная лампа Philips TL-D 18 Вт | 250 В | 2 |
Гнездо для стартера | 400 В | 2 |
Стартер Philips 4-22 Вт | 220 В | 2 |
2 ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Конструкция люминесцентных ламп и ПРА
Принцип действия люминесцентных ламп низкого давления (ЛЛНД) основан на другом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы.
По характеру разряда можно выделить люминесцентные лампы дугового разряда с горячими катодами (специального назначения и общего) и тлеющего разряда с холодными катодами (для сигнализации и световой рекламы).
Дуговые люминесцентные лампы общего назначения – это трубчатые лампы прямой или изогнутой формы в основном стартерного зажигания для сетей с напряжением 127 и 200 В. Лампы специального назначения имеют особенности в конструкции: малогабаритные, с фигурной колбой, амальгамные, быстрого зажигания, высоко-интенсивные, рефлекторные, панельные и со специальным спектром (цветовые, зрительные, для фотосинтеза и т. д.).
Трубчатые люминесцентные лампы низкого давления с дуговым разрядом в парах ртути по цветности излучения делятся на лампы белого света (ЛБ), тепло-белого света (ЛТБ), холодно-белого цвета (ЛХБ), лампы дневного света (ЛД) и лампы дневного света с исправленной цветностью (ЛДЦ) для правильной цветопередачи, обеспечивающие сохранение цвета объекта таким же, каким он был при стандартном источнике.
Наиболее широко применяются люминесцентные лампы типа ЛБ. При повышенных требованиях к передаче цветов освещением применяются лампы типов ЛХБ, ЛД, ЛДЦ. Лампы типа ЛТБ применяются для правильной цветопередачи человеческого лица.
Средняя продолжительность горения всех типов люминесцентных ламп должна быть не менее 12000 ч. Световой поток каждой лампы после 70% средней продолжительности горения должен быть не менее 70% среднего номинального потока. Вследствие значительной яркости люминесцентной ламп открытая их установка (без светильников), как правило, не допускается.
Люминесцентные лампы применяются для освещения общественных, жилых зданий и промышленных предприятий. Их применение по сравнению с лампами накаливания оказываются значительно экономичнее вследствие высокой световой отдачи и большого срока службы.
Особенностями люминесцентных ламп являются:
Рассмотрим устройство пускорегулирующего аппарата со стартерным зажиганием для люминесцентных ламп низкого давления. Стартерный пускорегулирующий аппарат (рисунок 1, а) состоит из дросселя LL и стартера VL. Дроссель служит для стабилизации режимов работы лампы EL. На рисунке 1,б представлена схема устройства стартера тлеющего разряда. Он представляет собой баллон 5 из стекла, наполненный инертным газом, в котором находятся металлический 4 и биметаллический 1 электроды, выводы которых соединены с выступами в цоколе 2 для контакта со схемой лампы. При включение лампы EL согласно схеме на рисунке 2,а на электроды лампы и стартера подается напряжение сети, которые является достаточным для образования тлеющего разряда между электродами стартера. Вследствие этого в цепи протекает ток тлеющего разряда Iтл = 0,01…0,04 A. Теплота, выделяемая при протекании тока через стартер, нагревает биметаллический электрод, который выгибается в сторону второго электрода. Через промежуток времени тлеющего разряда tтл = 0.2…0,4 с контакты 3 стартера замыкаются, по цепи начинает протекать пусковой ток Iпуск, значение которого определяется напряжением сети и сопротивлениями дросселя и электродов лампы. Этого тока недостаточно для нагревания электродов стартера, и биметаллический электрод стартера разгибается, разрывая цепь пускового тока. Предварительно пусковой ток разогревает электроды лампы. Благодаря наличию в цепи индуктивности при размыкании контактов стартера в цепи возникает импульс напряжения в момент времени T2, зажигающий лампу. Время разогрева электродов лампы составляет 0,2…0,8 с, что в большинстве случаев недостаточно, и лампа может не загореться с первого раза. Тогда весь процесс может повториться. Общая длительность пускового режима лампы tпуск составляет 5…15 с. Длительность пускового импульса при размыкании контактов стартера составляет 1…2 мкс, что недостаточно для надежного зажигания лампы, поэтому параллельно контактам стартера в схему включают конденсатор емкостью 5…10 пФ.
Рисунок 1 – Схема стартера
2.2 Виды и причины повреждения ПРА
Пускорегулирующая аппаратура имеет следующие виды повреждений:
Причина опасного перегрева катушек переменного тока- заклинивание якоря электромагнита в его разомкнутом положении низкое напряжение питания катушек. При этом магнитная катушка потребляет большой ток, чем при втянутом якоре и нормальном напряжении, вследствие чего она быстро перегревается и выходит из строя.
Межвитковые замыкания могут произойти вследствие климатических воздействий на катушку (повышенная влажность, резкие изменения температуры окружающей среды, наличие в ней вредных для изоляции примесей и т.п.), а также вследствие плохой намотки катушек, особенно если витки, прилегающие к фланцам каркаса катушки, соскальзывают в расположенные ниже слои, вследствие чего возникают относительно большие разности напряжений, повреждающие межвитковую изоляцию. Межвитковые замыкания происходят главным образом в катушках переменного тока, так как у них межвитковые амплитудные напряжения больше, чем катушек постоянного тока; кроме того, они подвержены усиленным сотрясениям от вибрирующего стального каркаса.
Замыкания на корпус происходят в случае неплотной посадки бескаркасной катушки на железном сердечнике; возникающее в системе вибрации приводят к перетиранию изоляции катушки и ее отводов, вследствие чего происходит замыкание на заземленный стальной корпус аппарата.
На нагрев контактов влияют токовая нагрузка, давление, размеры и раствор контактов, а также условия охлаждения и окисление их поверхности, механические дефекты в контактной системе. При сильном нагреве контактов повышаются температура соседних частей аппарата и, как следствие, разрушается изоляционный материал. При неблагоприятных условиях гашения электрической дуги контакты окисляются. На соприкасающихся поверхностях образуется плохо проводящий слой.
Износ контактов зависит от силы тока, напряжения и продолжительности горения электрической дуги между контактами, частоты и продолжительности включений, качества и твердости материала. Установлено, что в пределах твердости НВ 30-90 (по Бринеллю) интенсивность, поэтому упрочнять материал контактов свыше указанного предела нецелесообразно.
На степень обгорания влияет форма и размер контактов. При слишком большой ширине контактов (более 30 мм) боковая составляющая тока и магнитное поле в контакте сильно увеличиваются, электрическая дуга «вторгается» в стенку дугогасительной камеры и остается в этом положении, разрушая контакты и стенки камеры.
Неисправность изоляции проявляется в виде образования на ее поверхности токов утечки (пробои изоляции очень редки), поэтому необходимо защищать ее от скопления грязи и пыли. Большая часть всех неисправностей вызывается увлажнением изоляции и ее нарушением во время строительно-монтажных работ и транспортировки.
Механические неполадки в аппаратах возникают в результате образования ржавчины, механических поломок осей, пружин, подшипников и других конструктивных элементов. Механические неполадки, вызванные износом или усталостными явлениями, происходят из-за плохой смазки подвижных частей, скапливания влаги, применения в конструкциях, работающих на удар, материалов либо очень хрупких, либо мягких.
2.3 Работа схемы
При включении двухполюсного автотрансформатора SF напряжением сети 220 В поступает на светодиодную контрольную лампу (сигнализирующая о наличии напряжения на устройстве). При включении выключателя В1 происходит подача сетевого напряжения и подключение помехоподавляющего конденсатора С1, на схему устройства. Напряжение сети через клемму А (предназначены для подключения миллиамперметра) поступает на входную клемму дросселя. С выходной клеммы дросселя, напряжение поступает на цоколь (1) лампы L1.
Через нить лампы L1 напряжение поступает на стартер Ст1 с выхода стартера напряжение поступает на нить цоколя (2) L1. С выхода цоколя (2) L1 и поступает на цоколь (1) L2 , через нить лампы L2 напряжение поступает на Ст2. С выхода Ст2 напряжение поступает на цоколь (2)L2 через нить накаливания на нулевую клемму устройства.
Тема: Исследование работы люминесцентных ламп при включении с различными пускорегулирующими устройствами.
Цель: Исследовать работу люминесцентных ламп с различными пускорегулирующими устройствами.
Студент должен знать:
уметь:
Теоретическое обоснование
Люминесцентные лампы представляют собой газорязрядные источники света низкого давления, в которых ультрафиолетовое излучение ртутного разряда преобразуется люминофором в более длиноволновое видимое излучение.
Люминесцентные лампы получили широчайшее распространение благодаря следующим характеристикам:
По характеру разряда люминесцентные лампы подразделяют на лампы дугового разряда с горячими катодами и лампы тлеющего разряда с холодными электродами. Лампы дугового разряда, зажигаемые с предварительным подогревом катодов, наиболее просты и экономичны в эксплуатации, поэтому наиболее широко применяются.
В зависимости от многочисленных световых оттенков, которые можно получить у люминесцентных ламп, в помещениях промышленных предприятий применяют следующие типы ламп:
ЛБ - лампа белого цвета;
ЛТБ - лампа тепло-белого света;
ЛХБ - лампа холодно-белого света;
ЛД - лампа дневного света;
ЛЕ - лампа естественно-белого света;
ЛБЦ, ЛТБЦ, ЛДЦ, ЛЕЦ - те же пампы с улучшенной цветностью.
Улучшенная цветность ламп достигается добавками различных люминофоров, излучающих главным образом в красной области спектра.
На сегодняшний день наилучшими экономическими характеристиками и наименьшей степенью пульсации светового потока обладают лампы ЛБ, поэтому в большинстве случаев им следует отдавать предпочтение в осветительных установках. Параметры некоторых люминесцентных ламп приведены в приложении А.
Для стабилизации разряда и ограничения тока люминесцентных ламп применяются балластные сопротивления, чаще всего дроссели, к которым предъявляются следующие требования:
В качестве зажигающего устройства, входящего в состав ПРА люминесцентных ламп, применяются стартеры тлеющего разряда. Стартер выполняет следующие функции:
Стартер состоит из стеклянного баллона, наполненного инертным газом. В баллон впаяны металлический неподвижный электрод и биметаллический электрод, имеющие выводы, проходящие через цоколь. Баллон заключен в металлический или пластмассовый корпус с отверстием в верхней части.
Стартеры выпускаются для включения люминесцентных ламп в сеть на напряжение 127 и 220 В. При подаче напряжения на схему на электроды стартера и одновременно на лапу подается напряжения сети U. Это напряжение значительно ниже напряжения сети зажигания лампы с холодными электродами, но достаточно для образования тлеющего разряда между разомкнутыми электродами стартера. По цепи дроссель- электрод лампы- стартер – второй электрод лампы течет ток тлеющего разряда стартера. Этот ток не может обеспечить необходимый нагрев электродов лампы, но теплоты, образуемой в баллоне, стартера, достаточно для разогрева биметаллической платины. В результате этого она изгибается в направлении неподвижного электрода и через 0,2…0,4 с контакты стартера замыкаются и в цепи начинает протекать ток нагрева электродов. Значение этого тока определяется значениями напряжения сети, сопротивления балластного дросселя и электродов лампы. Пусковой ток, проходя по замкнутым контактам стартера, нагревает электроды лампы. Одновременно в стартере прекращается тлеющий разряд и происходит остывание биметаллического электрода. Через время t электроды стартера размыкаются, на лампе возникает импульс напряжения, который и зажигает лампу. Время подогрева электродов определяется временем замыкания электродов стартера и составляет 0,2…0,8с.
В ряд случаев этого времени недостаточно для разогрева электродов лампы и существенного снижения напряжения зажигания. Поэтому лампа при первом импульсе может не зажечься, тогда процесс зажигания повторяется. Общая длительность пускового режима зависит от параметров зажигания лампы и стартера, а также от напряжения сети и находится в пределах 3…15 с.
Длительность пускового импульса составляет 1…2 мкс и недостаточна для надежного сжигании лампы, так как за это время межэлектродные пространство 3 лампе не успевает достигнуть необходимой степени ионизации. Поэтому параллельно контактам стартера включают конденсатор емкостью 5…10 нФ, что увеличивает длительность импульса в 50…100 раз.
При эксплуатации ламп встречаются различные неисправности, которые необходимо уметь обнаруживать и устранить. Чаще всего встречаются следующие неисправности:
Методические указания
Записать технические данные ламп, дросселей, стартеров, используемых в работе, разобрать стартер и составить эскиз основных его элементов.
При исследовании работы лампы желательно проверить качество ее работы, учитывая, что хорошая лампа должна зажигаться при напряжении сети Uс = 90% Uном. Кроме проверки исправной работы лампы необходимо проверить наличие «выпрямляющего эффекта», который почти вдвое уменьшает световой поток лампы. «Выпрямляющий эффект» возникает в том случае, если у лампы отсутствует эмиссия одного из электродов, при этом ток будет проходить по лампе только в одном направлении и амперметр постоянного тока зафиксирует значение тока на 25…30 % меньше номинального тока лампы. Такая лампа подлежит отбраковке.
При испытаниях стартера необходимо иметь виду, что, несмотря на простоту конструкции, они часто выходят из строя из-за залипания контактов. В таком режиме стартер отрицательно влияет на срок службы лампы, так как она начинает работать в длительном пусковом режиме.
При испытаниях дросселя необходимо убедиться в отсутствии короткого замыкания в дросселе, а также измерить ток короткого замыкания и сравнить его с каталожными данными. Отсутствие перегрева и гудения при работе дросселя свидетельствует о его исправности.
Наименование опыта | Напряжение сети,Uс, В | Напряжение лампы,Uл, В | Напряжение дросселя,Uдр, В | Пусковой ток, Iпуск, А | Установившийся ток, Iуст, А | Мощность лампы Рл, Вт | Мощность дросселя, Рдр, Вт |
Схема без компенсации реактивной мощности | |||||||
Схема с компенсацией реактивной мощности |
Таблица 1 – Исследуемые параметры
а - с некомпенсированный балластным устройством; б - с компенсированным балластным устройством (а) и диаграммы стартерного зажигания (б)
Рисунок 2 - Схемы включения люминесцентных ламп
Ход работы
При подключении миллиамперметра в гнездо А и включении стенда при холодных лампах, пусковой ток достигает 60 мА. При включении стенда выключателем В1, напряжение на клеммах V1 (предназначенное для измерения питающего напряжения) V1 составляет 220В.
На клеммах V2 (предназначенных для контроля напряжения на выходе дросселя) напряжение составляет 229В. После зажигания и разогрева ламп, ток упал до 37 мА. Что свидетельствует нормальной работе устройства. Повышенный ток при включении устройства или после разогрева ламп, свидетельствует о неисправности, или о меж-витковом замыкании катушки дросселя. Измерения производились: V1, V2-цифровым мульти метром DT-831.
Измерение силы тока производились стрелочным мульти метром Ц4317М. При подключении выключателем В2 балансного конденсатора С2, подключаемого параллельно к цепи амперметра ток потребляемый схемой возрастает до 41 мА, U на вход повысилось до 221 В. Что свидетельствует о подавлении реактивной мощности дросселя Д1.
При включении стенда через цифровой измеритель мощности.
При включении АВ SF и отключить выключать В1, потребление составляет 1,2 Вт, что свидетельствует о потреблении тока индикаторной лампы HL. При включении выключателя В1, потребление составит 43,7 Вт
Общая мощность потребления прибором при подключением балластного конденсатора С2 с помощью выключателя В2 не изменяется.
В процессе работы над техническим стендом я изучил назначение, устройство, принцип работы люминесцентных ламп и пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Изучил особенности эксплуатации газоразрядных ламп, приобрел навыки при составлении схемы проверки люминесцентных ламп и ПРА, научился определять пригодность осветительных приборов к эксплуатации.
Исследовал работу лампы при включении с компенсированными ПРА и без компенсированных ПРА. Это дает возможность снизить мощность лампы, повысит коэффициент мощности.
Изготовление стенда «Исследование работы люминесцентных ламп при включении с различными пускорегулирующими устройствами» позволит практически выполнять лабораторную работу № 5 по ПМ01. МДК 01.02 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования.
Список литературы
Чем пахнут ремёсла? Джанни Родари
Плавает ли канцелярская скрепка?
Девчата
Рисуем ветку берёзы сухой пастелью
Мастер-класс "Корзиночка"