- •Б3.Дв.2, б3.В.Дв.2 Электрификация и автоматизация
- •Оглавление
- •Введение
- •1 Лабораторная работа №1
- •1.2 Описание лабораторной установки
- •1.3 Порядок выполнения работы
- •1.4 Вопросы для самоконтроля знаний
- •Лабораторная работа №2
- •2.2 Описание лабораторной установки
- •2.3 Порядок выполнения работы
- •2.4 Вопросы для самоконтроля знаний
- •3 Лабораторная работа № 3 Исследование элементного нагрева и электрокалориферной установки
- •3.1 Общие сведения
- •3.2 Описание лабораторной установки
- •3.3 Порядок выполнения работы
- •3.4 Вопросы для самоконтроля знаний
- •4 Лабораторная работа №4 исследование электрокоронного сепаратора
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Описание лабораторной установки
- •4.3 Порядок выполнения работы
- •10.4 Контрольные вопросы
- •Библиографический список
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет» |
Методические указания к выполнению лабораторных работ |
Б3.ДВ.2, Б3.В.ДВ.2 Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства |
Кафедра электроснабжения и
применения электрической
энергии в сельском хозяйстве
Б3.Дв.2, б3.В.Дв.2 Электрификация и автоматизация
сельскохозяйственного производства
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторных работ
Направление подготовки
110400 «Агрономия»
Профиль подготовки
«Агрономия»
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Уфа 2013
УДК 621
ББК 40.76
М54
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета
агротехнологий и агробизнеса (протокол №__ от ______________2013 г.)
Составитель: старший преподаватель Ахметшин А.Т.
Рецензент: к.т.н., Динисламов М.Г.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой ЭПЭЭСХ д.т.н., Галиуллин Р.Р.
Оглавление
Введение……………………………………..……………………….………....4
1 Лабораторная работа №1. Исследование электрических и
световых характеристик ламп накаливания…………………….………...…..5
2 Лабораторная работа № 2 Изучение трехфазного асинхронного
электродвигателя..…………………………………………………………….11
3 Лабораторная работа № 3 Исследование элементного нагрева и
электрокалориферной установки……………………………………...….….14
4 Лабораторная работа № 4 Исследование электрокоронного
сепаратора……………………………………………………………………..19
Библиографический список………………………………………………….25
Введение
Лабораторный практикум по дисциплине «Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства» предназначен для студентов очной и заочной форм обучения и призван способствовать освоению рабочей программы по указанной дисциплине.
Структура методического указания включает 4 раздела, каждый из которых отражает содержание соответствующей лабораторной работы.
Тематика лабораторных работ полностью соответствует содержанию рабочей программы дисциплины Б3.ДВ.2, Б3.В.ДВ.2 Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства для бакалавров направления подготовки 110400 «Агрономия» профиля подготовки «Агрономия».
Содержание методического указания направлено на углубленное изучение студентами наиболее важных модулей теоретического курса и включает: цель работы, общие сведения, описание лабораторной установки, порядок выполнения работы, вопросы для самоконтроля, а также библиографический список.
Перед началом цикла лабораторных работ студенты проходят первичный инструктаж по технике безопасности согласно требованиям /3/. Перед началом каждой лабораторной работы студенты проходят текущий инструктаж по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
1 Лабораторная работа №1
Исследование электрических и световых
характеристик ламп накаливания
Цель работы. Изучение устройства ламп накаливания видимого и инфракрасного диапазонов, исследование электрических и оптических характеристик ламп накаливания видимого и инфракрасного диапазонов.
1.1 Общие сведения
Для целей освещения находят широкое распространение электрические лампы накаливания (ЛН) общего назначения, что объясняется простотой их эксплуатации и отсутствием специальных устройств для включения их в электрическую сеть. Они могут быть вакуумными (тип В, от 15 до 25 Вт) и газонаполненными (типы Г, Б, БК, от 40 до 1500 Вт).
Вследствие нестабильности напряжения питающей сети в настоящее время выпускаются ЛН, допускающие колебание напряжения в диапазоне ±5В от расчетного. Диапазон напряжений указывается на лампе, например 125-135, 215-225 и т.д.
Средняя продолжительность горения ЛН общего назначения при расчетном напряжении должна быть не менее 1000 ч. Продолжительность горения каждой лампы должна быть не менее 700 ч.
Для местного освещения применяются специальные ЛН на пониженное напряжение сети.
Лампы накаливания очень чувствительны к изменению напряжения питающей сети.
Изменение основных параметров ЛН в процентах от номинального значения при изменении напряжения сети на +1 % примерно следующее: ток +0,5, мощность ± 1,5, световой поток + 3,5, срок службы +13,0, световая отдача + 1,8%.
Широкое распространение получили галогенные ЛН — ГЛН, на стенках которых при определенных условиях образуются галогениды вольфрама. ГЛН по сравнению с ЛН имеют вдвое больший срок службы при несколько повышенной световой отдаче. ГЛН имеют линейные или компактные тела накала.
ЛН всех групп и типов должны удовлетворять ГОСТ 19190-84. При эксплуатации ЛН необходимо: использовать ЛН только при соответствии напряжения, указанного на лампе, напряжению сети; не превышать мощность ЛН по сравнению с максимально допустимой мощностью, указанной в паспорте светильника; соблюдать рекомендованное рабочее положение ЛН в пространстве; обращаться с ЛН как с хрупкими электро- и пожароопасными изделиями.
ЛН в дальнейшем будут совершенствоваться, так как существует значительный разрыв между теоретически возможной световой отдачей вольфрама (50 лм/Вт) и фактической (25 лм/Вт).
Для определения электрических и световых характеристик ламп накаливания рекомендуется использовать следующие основные расчетные соотношения /3/.
Сопротивление лампы при работе, Ом
, (1.1)
Световой поток (приближенно), лм
, (1.2)
где l- расстояние от тела накала до фотоэлемента, м;
Е - освещенность, замеренная люксметром, лк.
Световой поток (приближенно) для инфракрасного спектра света с учетом снижения чувствительности фотоэлемента люксметра КИК=0.78…0.81, лм
, (1.3)
Световую отдачу, лм/Вт
, (1.4)
Температуру тела накала, К
, (1.5)
где R0 – сопротивление нити при 20°С, измеряется омметром;
t - температурный коэффициент сопротивления (для вольфрама t =0,0052 град -1).
Сопротивление нити накала при температуре окружающей среды, т.е. до включения лампы в сеть, необходимо измерить любым прибором с погрешностью не более 5 % . Результаты расчетов занести в таблицу 1.2.
Световой КПД лампы при номинальном напряжении находят по формуле
, (1.6)
где ηе- коэффициент преобразования мощности лампы в лучистый поток т.е. лучистый КПД, для лампы накаливания общего назначения при U=UН ηе = 0,9.
Плотность излучения источников, Вт/м2, находят по формуле закона Стефана-Больцмана для реальных тел
, (1.7)
где - интегральный коэффициент излучения;
- постоянная Больцмана, .
Значения интегрального коэффициента излучения вольфрама взять из таблицы 1.1 /5/.
Таблица 1.1 Значения интегральных коэффициентов излучения
Параметры |
Значение параметров | |||||
Т, К |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
0.1 |
0.14 |
0.176 |
0.21 |
0.24 |
0.264 | |
Т, К |
2200 |
2400 |
2600 |
2800 |
3000 |
3200 |
0.285 |
0.304 |
0.320 |
0.334 |
0.347 |
0.356 |
По плотности излучения и площади излучающей поверхности тела накала вычисляют лучистый поток источника, Вт
, (1.8)
где - площадь поверхности тела накала.
Для исследуемых источников эффективные площади тела накала имеют следующие значения: для лампы типа Г220-225-200 =1,06 см2, ИКЗК220-225-250 =1,75 см2, ИКЗК 220-230–300 =3,45 см2, КГТ 220-1000 =9,5 см2.
При любом напряжении на лампе коэффициент преобразования мощности лампы в лучистый поток определяют из выражения
, (1.9)
При любом напряжении питания по измеренной мощности лампы и рассчитанной температуре тела накала, найдя из таблицы 1.1 значение , можно рассчитать лучистый , а затем световой КПД.
Длину волны, соответствующую максимальной кривой спектральной интенсивности потока излучения, можно определить по уравнению Вина
λмах=2896/Т, (1.10)
Срок службы лампы в зависимости от напряжения в диапазоне (0,9…1,2) UH можно рассчитать по формуле:
, (1.11)
где tсл - срок службы лампы при Uн.
КПД [%] излучения источников для любого потока представляет собой отношение соответствующего потока к лучистому потоку.
Эффективные отдачи источников по световому [лм/Вт] и ИК [Вт/Вт] потокам вычисляют как отношение соответствующего потока и электрической мощности источника:
η= FE/PEL, η= FИК/PEL, (1.12)