С - Лаб 1 / C - Лаб 1
.odtТольяттинский государственный университет
Институт энергетики и электротехники
Кафедра «Электроснабжение и электротехника»
Лабораторная работа №1
«Изучение конструкции ламп накаливания. Исследование светотехнических характеристик светильников с лампами накаливания»
по дисциплине «Светотехника»
Проверил: Платов В.И.
Исполнитель: Назаров М.А.
Осипов А.Д.
Цветков Е.Д.
Ковалевич В.Г.
Группа: ЭЭТп-1401
Тольятти, 2017
-
Цель работы
Исследование зависимости тока, мощности, освещенности, световой отдачи и светового потока ламп накаливания от напряжения сети.
-
Программа работы
-
Изучить устройство лампы накаливания, в качестве которой используется лампа накаливания ЛОН 40 (мощность P=75 Вт, тип цоколя Е27, длина 110 мм, диаметр 61 мм, световой поток 420 лм);
-
Записать паспортные параметры. Замерить сопротивление лампы (rEL1oc) при температуре окружающей среды (toc, °C);
-
Перед включением стенда в работу убедиться, что все тумблеры SA1...SA18 разомкнуты. Автоматическим выключателем QF1 включить напряжение 220 В на лабораторный стенд;
-
На стенде включить тумблер SA1;
-
Изменяя напряжение на зажимах лампы автотрансформатором TV, по показаниям цифрового мультиметра и люксметра PG снять зависимости тока, мощности и освещенности от напряжения сети. Интервалы изменения напряжения рекомендуются 20 В в диапазоне от 0 до 240 В;
-
По полученным данным вычислить следующие значения:
-
а) сопротивление лампы при работе, Ом:
, (2.1)
где UEL1, IEL1 – напряжение и ток лампы, определяемые по цифровому мультиметру (дисплей L1);
б) световой поток (приближенно), лм:
, (2.2)
где l – расстояние от тела накала до фотоэлемента, м;
EEL1 – освещенность по показаниям люксметра, лк;
в) световую отдачу, лм/Вт:
, (2.3)
где PEL1 – потребляемая лампой мощность, Вт по цифровому мультиметру (дисплей L1);
г) температуру тела накала, К:
, (2.4)
где r0 – сопротивление нити лампы при 0°С, Ом,
, (2.5)
где α1 – температурный коэффициент сопротивления, град-1;
для вольфрама принимается α1=0,0052 град-1.
Световой КПД лампы при номинальном напряжении определяется по формуле:
, (2.6)
где ηL – коэффициент преобразования мощности в лучистый поток (для ламп накаливания ηL=0,9).
-
Результаты изменений и вычислений свести в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты исследований для лам накаливания.
Результаты измерений |
Результаты вычислений |
|||||||||||||
UEL1 |
IEL1 |
EEL1 |
PEL1 |
rEL1 |
T |
FEL1 |
ην |
|||||||
В |
о.е. |
А |
о.е. |
лк |
Вт |
о.е. |
Ом |
о.е. |
К |
о.е. |
лм |
о.е. |
10-4 лм/Вт |
о.е. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
20 |
0,09 |
0,09 |
0,3 |
0 |
1,93 |
0,03 |
222 |
0,3 |
1360 |
0,32 |
0 |
0 |
0 |
0 |
40 |
0,18 |
0,12 |
0,4 |
0 |
5,1 |
0,08 |
333 |
0,45 |
2000 |
0,46 |
0 |
0 |
0 |
0 |
60 |
0,27 |
0,15 |
0,5 |
0 |
9,15 |
0,14 |
400 |
0,55 |
2384 |
0,55 |
0 |
0 |
0 |
0 |
80 |
0,36 |
0,17 |
0,57 |
0 |
14,2 |
0,21 |
471 |
0,64 |
2791 |
0,65 |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,45 |
0,19 |
0,63 |
1 |
20 |
0,30 |
526 |
0,72 |
3112 |
0,72 |
2 |
0,04 |
1,39 |
0,14 |
120 |
0,55 |
0,21 |
0,7 |
2,5 |
26,5 |
0,40 |
571 |
0,78 |
3371 |
0,78 |
4 |
0,1 |
2,62 |
0,26 |
140 |
0,64 |
0,23 |
0,77 |
4,8 |
34,5 |
0,52 |
609 |
0,83 |
3586 |
0,83 |
8 |
0,2 |
3,87 |
0,39 |
160 |
0,73 |
0,25 |
0,83 |
7,7 |
41,1 |
0,62 |
640 |
0,87 |
3766 |
0,88 |
13 |
0,32 |
5,21 |
0,52 |
Продолжение таблицы 2.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
180 |
0,82 |
0,27 |
0,9 |
12,2 |
49,7 |
0,75 |
667 |
0,91 |
3920 |
0,91 |
21 |
0,51 |
6,82 |
0,68 |
200 |
0,91 |
0,28 |
0,93 |
17,5 |
57,4 |
0,87 |
714 |
0,97 |
4194 |
0,97 |
30 |
0,73 |
8,48 |
0,85 |
220 |
1 |
0,3 |
1 |
23,9 |
66,3 |
1 |
733 |
1 |
4304 |
1 |
41 |
1 |
10,02 |
1 |
240 |
1,09 |
0,31 |
1,03 |
32,5 |
75 |
1,13 |
774 |
1,06 |
4539 |
1,05 |
56 |
1,36 |
12,05 |
1,2 |
-
По результатам, представленным в таблице, построить графики IEL1, EEL1, T, PEL1, FEL1, в функции UEL1.
-
Ход работы
При снятии сопротивления с помощью мультиметра получаем rEL1ос=36 Ом.
По формуле 2.5 рассчитаем сопротивление нити лампы при 0°С:
Ом.
Проведем расчет на примере 100 В.
По формуле 2.1 рассчитаем сопротивление:
Ом.
Рассчитаем температуру тела накала по формуле 2.4:
К.
По формуле 2.2 рассчитаем световой поток:
лм.
Получаем световую отдачу по формуле 2.3:
.
Световой КПД лампы при номинальном напряжении по формуле 2.6:
.
По аналогии рассчитаем для остальных напряжений и занесем результаты в таблицу 2.1.
Запишем следующий скрипт в MatLab и построим график (рисунок 3.1). Остальные графики по аналогии:
clear, clc, close all
for i=1.0: 1.0: 12.0
disp(i);
uel(1,i)=20*i;
end
ueloe=uel/uel(1,11);
iel=0.01*[9 12 15 17 19 21 23 25 27 28 30 31];
ieloe=iel/iel(1,11);
eel=[0 0 0 0 1 2.5 4.8 7.7 12.2 17.5 23.9 32.5];
pel=[1.93 5.1 9.15 14.2 20 26.5 34.5 41.1 49.7 57.4 66.3 75];
peloe=pel/pel(1,11);
rel=uel./iel;
reloe=rel/rel(1,11);
reloc=36;
toc=15;
alpha=0.0052;
r0=reloc/(toc*alpha+1);
T=(rel-r0)/alpha*r0+273;
l=0.4;
fel=3.4*l*l*eel;
kpd=fel/683/0.9/pel;
plot(uel,iel,'g');
xlabel('U_{EL1}, В');
ylabel('I_{EL1}, А');
grid on
Рисунок 3.1 – График зависимости тока от напряжения
Рисунок 3.2 – График зависимости освещенности от напряжения
Рисунок 3.3 – График зависимости температуры от напряжения
Рисунок 3.4 – График зависимости мощности от напряжения
Рисунок 3.5 – График зависимости светового потока от напряжения
Вывод
В ходе проведенного эксперимента мы выяснили, что при увеличении напряжения ток возрастает линейно; зависимость освещенности и мощности от напряжения имеет вид параболы, следовательно, при увеличении напряжения в n раз освещенность и мощность увеличатся в n2 раз; при увеличении температуры напряжение будет увеличиваться по экспоненте. Зависимость светового потока от напряжения показывает, в какой момент и при каком напряжении лампочка начинает гореть и то, что при увеличении напряжения световой поток будет возрастать по параболе.