Министерство сельского хозяйства РФ Департамент кадровой политики и образования Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия Кафедра «Электротехнология в сельском хозяйстве»

Монтаж светильников и облучателей

Методические указания

Волгоград 2004

J

Цель работы: 1) изучить устройство и принцип действия наиболее распространённых источников света; 2) приобрести навыки монтажа светильников и облучателей.

Программа работы:

1. Изучить устройство и принцип действия лампы накаливания (ЛН), люминесцентной лампы (ЛЛ), и лампы ДРЛ.

1. Изучить схемы включения ЛЛ и ДРЛ.

2. Изучить конструкцию нескольких светильников для ЛН и ДРЛ, произвести монтаж имеющихся на лабораторном стенде светильников и их подключение к электрической сети.

3. Изучить конструкцию комбинированного облучателя КСО-ЗГ, произвести его монтаж и подключение к сети.

2. Подготовить отчёт по выполненной работе.

Методические указания к выполнению работы Устройство источников оптического излучения.

Принцип действия электрической ЛН основан на тепловом действии электрического тока, который, проходя через вольфрамовую нить накала лампы, нагревает её. Высокая температура плавления вольфрама (около 3400°С) позволяет нагревать нить лампы до 2500.. .2700°. Чем выше температура нити накала, тем больше света она излучает.

Вольфрамовая нить накала не перегорает, нагревшись до такой температуры, потому, что во внутреннем объёме стеклянной колбы, создан вакуум, либо объём колбы после откачки воздуха заполнен инертным газом. В такой среде вольфрамовая нить не окисляется.

Рабочая температура нити накала существенно ниже температуры плавления вольфрама, что уменьшает испарение частиц металла с поверхности нити и увеличивает срок службы лампы. Средний срок

службы ЛН при номинальном напряжении, обозначенном на колбе лампы, составляет 1000 ч. Стандартом обуславливается, что световой поток каждой лампы после 750 ч горения должен составлять не менее 85% первоначального его значения.

Для уменьшения теплопотерь и повышения температуры нити накала в инертном газе нить сворачивают в плотную винтообразную спираль (моноспираль), а также сворачивают моноспираль в двойную спираль (биспираль). Несмотря на все усовершенствования конструкции ЛН только 2...4% потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимого излучения. Остальная часть потребляемой лампами энергии расходуется на тепловые потери и невидимые излучения.

ЛЛ низкого давления явились первыми газоразрядными лампами, которые, благодаря высокой световой отдаче, хорошему спектральному составу излучения и большому сроку службы, также нашли применение для целей общего освещения, несмотря на дороговизну и сложность схемы.

Под действием напряжения, приложенного к предварительно разогретым электродам лампы, в её колбе возникает электрический разряд с интенсивным ультрафиолетовым излучением. Под воздействием невидимых УФ-лучей люминофор излучает видимый свет, спектральный состав которого зависит от состава люминофора.

Современные Л Л представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие на себе электроды (рис. 1). В трубку введено небольшое количество ртути, создающее при нормальной температуре некоторое давление её насыщенных паров, и инертный газ с парциальным давлением в несколько сотен паскалей. На внутреннюю поверхность трубки равномерно нанесён тонкий слой люминофора, преобразующего ультрафиолетовую часть излучения разряда в парах ртути в видимое излучение. Благодаря слою люминофора, световая отдача

ртутного разряда возрастает с 5.. .7 лм/Вт до 75 лм/Вт и более в современных ЛЛ мощностью 40 Вт.

1 - цилиндрическая стеклянная колба, покрытая изнутри слоем люминофора; 2 - стеклянная ножка, вваренная в торец лампы; 3 -вольфрамовая биспираль, покрытая оксидом; 4 - цоколь лампы; 5 -контактные штырьки.

Рис.1. Устройство осветительной люминесцентной лампы.

Используемое в лампе низкое давление паров ртути, получающееся при температурах колбы, мало отличающихся от обычных температур внешней среды, делает её характеристики зависящими от внешних условий её эксплуатации.

В лабораторной работе также используется эритемная и бактерицидная лампы, установленные в облучателе КСО-ЗГ и предназначенные для УФ-облучения сельскохозяйственных животных эритемными лучами с длиной волны 280...315 нм и для обеззараживания воздуха, воды, тары, подстилки и т.д. бактерицидными лучами с длиной волны 200.. .280 нм. Конструкция и принцип действия этих ламп аналогичен ЛЛ, но люминесцентное покрытие эритемных ламп преобразует бактерицидное УФ-излучение разряда в эритемное УФ-излучение (с большей длиной волны), а бактерицидные лампы вообще не имеют люминофора на стенках колбы и излучают жёсткий ультрафиолет, губительный для всех микроорганизмов и бактерий и угнетающий для всех животных, птицы и человека.

Лампа ДРЛ является газоразрядным источником света высокого давления. Для получения ртутного разряда высокого давления используются трубчатые кварцевые ламы, которые принято называть «горелками».

1. - ртутно-кварцевая лампа высокого давления;

2. - пружины; 3 - изоляционный мостик; 4 - внешняя колба; 5 - вольфрамовый катод;

6. - молибденовый ввод (фольга);

7. - никелевые электроды; 8 - молибденовая проволока; 9 - откачная трубка; 10 - цоколевочная мастика; 11 - границы

люминофорного слоя.

Рис. 2. Устройство лампы ДРЛ.

В кварцевую трубку с обоих концов запаяны самокалящиеся оксидные катоды, рассчитанные на большие токи, чем катоды ЛЛ. Так как лампы рассчитаны на работу в сетях переменного тока, то оба электрода одинаковы и выполняют так же, как и в ЛЛ низкого давления, поочерёдно роли катода и анода.

В период разгорания лампы разряд постепенно переходит из разряда низкого давления в разряд высокого давления. Ток, проходящий через лампу сразу после зажигания, превышает установившийся рабочий ток лампы почти вдвое.

Кварцевая горелка смонтирована в стеклянном баллоне, стенки которого изнутри покрыты люминофором. Лампа имеет резьбовый цоколь.

По экономичности лампы ДРЛ несколько уступают люминесцентным лампам - их световая отдача находится в пределах 40.. .55 лм/Вт. Достоинством ламп высокого давления является значительная единичная

мощность. Эти лампы широко применяются в системе уличного освещения.

Схемы включения источников оптического излучения.

ЛЛ и лампы ДРЛ могут включаться в электрическую сеть только последовательно с балластным сопротивлением, ограничивающим ток в лампе и обеспечивающим устойчивый режим горения. В сетях переменного тока в качестве балластного сопротивления чаще всего используется дроссель.

Для облегчения зажигания ЛЛ её электроды предварительно нагреваются до температуры 800...900°С. Нагрев электродов осуществляется с помощью стартера.

Простейшая схема включения ЛЛ, включённой в сеть переменного тока представлена на рис. 3.

LL EL КТ

/

0 ^YV.

у

IN-220B

0-

Рис. 3. Схема включения люминесцентной лампы.

Стартер представляет собой миниатюрную газоразрядную неоновую лампу тлеющего разряда, стеклянная колба которого находится в пластмассовом или металлическом корпусе.

В комбинированном светильнике-облучателе КСО-ЗГ ЛЛ включена по такой схеме, а эритемная и бактерицидная лампы работают поочерёдно, в зависимости от положения переключателя. Схема установки приведена на рис. 4.

Схема включения лампы ДРЛ показана на рис. 5. В схему последовательно с лампой включается балластное сопротивление -дроссель. Такие схемы обеспечивают зажигание и нормальную работу ламп ДРЛ при напряжении зажигания, не превышающем номинального напряжения сети.

LL

0 rY=v^

1N-220B

0

Рис. 5. Схема включения лампы ДРЛ.

После зажигания ламп ДРЛ их световой поток постепенно возрастает и достигает установившегося значения только через 8... 12 мин. Повторное зажигание лампы ДРЛ происходит не сразу, а спустя 10.. .20 мин, необходимых для охлаждения лампы.