Проведення дослідів

1 Ознайомитися з приладами, апаратами й устаткуванням експериментальної установки, записати їхні технічні характеристики до протоколу випробовування.

2. Вимкнути вимикачами QS1…QS3 навантажувальні резистори RP1…RP3 і установити ручку регулюючого автотрансформатора TV1 у нульове положення.

3. Увімкнути триполюсний автоматичний вимикач QF1 і однополюсний вимикач SA1 кола керування.

4. Регулюючим автотрансформатором TV1 збільшувати напругу на затискачах котушки КM1 до спрацьовування пускача. Вимірити напругу втягування U_втяг і записати стан зеленої HL1 і червоної HL2 сигнальних ламп.

5. Знижуючи напругу на затискачах котушки КM1, записати напругу відпускання U_відп. Звернути увагу на зміну стану ламп.

Результати спостережень записати в таблицю:

№ досліду	Напруга на затисках котушки, В		Позначення сигнальної лампи
	втягування Uвтяг	відпадіння Uвідп	згаслої	що світиться
1		—
2	—

6. Вставити у повітряний зазор магнітної системи вимкненого пускаяа немагнітну прокладку. При номінальній напрузі ввімкнути вимикач SA1 і вимірювати струм I_роз котушці.

7. Вийняти немагнітну прокладку та виміряти струм I_замк при замкненій магнтній системі.

Результати спостережень за пунктаами звести до таблиці:

№ досліду	Номінальна напруга Uном, В	Струм котушки при магнітній системі
		розімкненій Iроз, А	замкненій Iзамк, А
1			—
2		—

8. Увімкнути вимикачами QS1…QS3 струм навантаження I = 1,25I_ном і одночасно ввімкнути секундомір. Як тільки теплове реле спрацює і жовта сигнальна лампа HL3 погасне, вимкнути секундомір і записати час спрацювання t .

9. Установити вимикачі QS1…QS3 у позиції, що відповідають струму навантаження I = 1,5 I_ном, дати охолонути тепловому реле і короткочасним натиском кнопки повернення теплового реле перевести контакт FP1 у первинний стан.

10. Повторити досліди п. 9 при струмі навантаження I = 1,75; 2,00; 2,25 і 2,50 I_ном.

Результати дослідів пунктів 9, 10, 11 звести в таблицю:

№ досліду	Струм навантаження I, А	Час спрацювання теплового реле t, c
1-6

Опрацювання результатів дослідів

1. Розрахувати коефіцієнт повернення контактора k і відношення струмів котушки I_відч і I_замк відповідно при розімкненій та замкненій магнітній системі.

Результати розрахунків представити таблицею:

№ пп.	Uспр, В	Uвідч, В	k	Iвідч, А	Iзамк, А	, А	Стан магнітної системи
1							розімкнений
2							замкнений

4. Побудувати захисну характеристику теплового реле t(I), що відображує залежність часу спрацьовування реле від струму навантаження.

5. Скласти висновок за результатами виконаної роботи.

Запитання для самоперевірки

1.З яких основних частин складається магнітний пускач?

1. Яке призначення головних контактів магнітного пускача?

2. Для чого застосовують допоміжні контакти?

3. Як впливає повітряний зазор в магнітній системі на струм котушки?

4. Що називається коефіцієнтом повернення?

5. Який захист виконує магнітний пускач?

6. Від чого залежить час спрацювання теплового реле?

Робота 7

Електричні джерела світла

Мета роботи

1. Ознайомитися з різними електричними джерелами світла, вивчити їхні електричні і світлові параметри.

2. Визначити освітленість різних джерел світла.

3. Розрахувати вплив зміни напруги живлення на освітленість.

Основні теоретичні положення

Для штучного освітлення робочих поверхонь використовують електричні джерела світла — лампи розжарювання, люмінесцентні трубчаті і компактні лампи.

Лампи розжарювання невеликої потужності виготовляють вакуумними, а великої потужності — газонаповненими. Заповнення колби сумішшю аргону й азоту, чи криптоном, ксеноном зменшує випар розжарюваного вольфраму. Це дозволяє збільшити температуру нитки з 2400 К, яка має місце у вакуумних лампах, до 2900 К – для газонаповнених ламп, що сприяє поліпшенню електричних і світлових параметрів і, зокрема, підвищує їхню світлову віддачу:

,

де Ф_л— світловий потік лампи, лм;

Р_л — потужність споживання лампою електричної енергії, Вт.

Світлова віддача ламп розжарювання знаходиться в межах Н = 7...18,6 лм/Вт.. Середня тривалість горіння — 1000 годин. Підвищення напруги значно скорочує тривалість горіння, а зниження його хоча і подовжує термін служби лампи, але помітно зменшує світловий потік і змінює спектр випромінювання. У наслідок чого освітлювані предмети здаються пофарбованими в змінені кольори — жовтий колір стає білим, темно-синій — чорним і т.і. Галогенні лампи заповнені галогенами (фтор, бром, хлор, йод) відрізняються великою світловою віддачею і тривалим терміном служби.Безупинна регенерація вольфрамової нитки, що відбувається при цьому, сприяє продовженню її горіння при збільшенні температури розжарення, що наближає спектр випромінювання до денного.

Люмінесцентні лампи являють собою скляні трубки, заповнені аргоном із крапелькою ртуті, по кінцях яких упаяні вольфрамові електроди, що покриті тонким шаром барію. Внутрішня поверхня трубки покрита люмінофором, склад якого визначає спектр світла, що випромінюється люмінесцентною лампою. Встановлення електричного струму в аргоно-ртутної суміші супроводжується випромінюванням ультрафіолетових променів і світінням люмінофора, що, зокрема, може мати спектр, близький до спектра денного світла. По кольоровості випромінювання люмінесцентні лампи бувають світла білого ЛБ, тепло-білого ЛТБ, холодно-білого ЛХБ і денного ЛД, а також кольорові ЛЕ, ЛЕУ – червоного, рожевого, жовтого, зеленого, блакитного світла, що застосовуються для декора-тивного висвітлення. Люмінесцентні лампи працюють нормально при температурі навколишнього середовища від 5 до 50 °С, тому використання їх у приміщенні з температурою повітря нижче 5 °С не припустима без спеціальних пристосувань.

Світловіддача цих ламп складає Н = 40...80 лм/Вт, а середня тривалість горіння 12 000...15 000 годин. Відхилення напруги від номінального значення, частота вмикання, низька температура навколишнього середовища помітно скорочують термін служби ламп. Особливо несприятливо позначається зниження напруги нижче 80% U_ном, а наслідок чого люмінесцентні лампи можуть не запалюватися або моргати. Оскільки світловий ККД люмінесцентних ламп набагато вище, ніж ламп розжарювання, застосування їх дозволяє значно збільшити освітленість робочих поверхонь без збільшення потужності світлотехнічної установки.

Рис.7.1- Схема вмикання люмінесцен-тної лампи.

Люмінесцентні лампи вимагають для запалювання підвищеної напруги і тому їх вмикають у мережу змінної напруги послідовно з дроселем LL, що стабілізує струм при дуговому розряді (рис. 7.1). Вмикання лампи ЕL відбувається автоматично завдяки стартеру VV1, що замикає коло її електродів на 2...3 с для підігріву, після чого коло розмикається. Розмикання кола супроводжується виникненням за рахунок дроселя значної ЕРС, яка прикладається до електродів. Це викликає появу тліючого електричого розряду між електродами і виникнення рівномірного світіння люмінофора. Конденсатор С₂  служить для ослаблення радіоперешкод, що виникають при вмиканні люмінесцентної лампи в мережу змінної напруги. Оскільки дросель знижує коефіцієнт потужності установки до значення 0,5...0,6, у колі передбачений конденсатор С₁ = 4...10 мкФ, що підвищує його до значення cos = 0,85...0,95. Цей конденсатор шунтований розрядним резистором R, опір якого обрано з розрахунку зниження напруги на затискачах конденсатора до значення не більше за 50 В через 1 хв після вимикання установки від мережі змінної напруги.

Безінерційність люмінесцентних ламп викликає пульсацію, світлового потоку з подвійною частотою в порівнянні з частотою змінного струму, а це приводить до виникнення стробоскопічного ефекту. При цьому об'єкти, що рухаються, часто здобувають багаторазові контури або здається, що вони нерухомі або змінили свою швидкість, а іноді і напрямок обертання. Для обмеження стробоскопічного ефекту в трифазних установках люмінесцентні лампи варто вмикати в різні фази, а в однофазних мережах — використовувати дволампові схеми. Це забезпечує відповідне зміщення початкових фаз струмів окремих ламп, завдяки чому сумарний світловий потік увімкнених ламп характеризується невеликими коливаннями щодо його середнього значення.

Застосування в схемах вмикання люмінесцентних лампах дроселів і стартерів, знижує їхню надійність, коефіцієнт потужності, рівень пульсацій світлового потоку і збільшує рівень шумів. Цих недоліків можна позбавитись, якщо використовувати електронні баластні пристрої , які перетворюють струм мережі частоти 50 Гц на струм частоти коливань 20...30 кГц і забезпечують миттєвий пуск та безшумну роботу лампи. За такої частоти струму лампа дає набагато якісніше світло: тепло-біле, близьке за спектром до сонячного, та виключає стробоскопічний ефект. При цьому лампа зменшує споживання енергії до 30%, водночас світловіддача зростає до 12%. Економія досягається в тому, що режим живлення струмом високої частоти збільшує термін служби люмінесцентних ламп в 4 рази.

К омпактна люмінесцентна лампа за принципом дії аналогічна люмінесцент­ній лампі з електронним баластним пристроєм (рис. 7.2). У неї такий самий цоколь 3, як у традиційної лампи розжарювання, тільки замість колби вона має дві або три люмінесцентні трубки 1, які аналогічні звичайним люмінесцентним лампам, але значно коротші та тонші і мають П‑подібну або спіральну форму. Кінці кожної трубки знаходяться у цоколі з електронним баластним пристроєм 2. Завдяки такій конструкції лампа споживає приблизно в 5 разів менше електроенергії порівняно з лампами розжарювання і служать в декілька разів довше.

Рис. 7.2. Компактна люмінесцентна лампа.

Освітленість на робочій поверхні вимірюють фотоелектричним люксметром Plx - приладом, що складається з напівпровідникового фотоелемента – перетворювача BL1, що працює у фотогенераторному чи вентильному режимі, і магнітоелектричного мікроамперметра зі шкалою, проградуйованою у люксах lх (рис. 7.3, а). Оскільки фотоелемент BL1 неоднаково реагує на спектр випромінювання електричних джерел світла, його закривають відповідним світлофільтром, що забезпечує гарний збіг спектральної чутливості фотоелемента і людського ока. При вимірюванні освітленості від люмінесцентних ламп використовують жовто-зелений світлофільтр, а при вимірі великих освітленостей - густий димчастий світлофільтр. Кожен світлофільтр характеризують визначеною кратністю — числом, що показує, у скільки разів зменшена вимірювана освітленість. Тому при користуванні світлофільтром треба показання приладу множити на кратність світлофільтра. Світлофільтр потрібно повертати до джерела світла матовою поверхнею, тому що дзеркальна чи близька до неї поверхня володіє значною відбивною здатністю, внаслідок чого не весь світловий потік попадає на поверхню фотоелемента і виміри стають помилковими.