Исследование электрических ламп

Цель работы: исследовать вольт-амперные характеристики различных видов электронных ламп.

Таблица 2.1

Приборы и оборудование

Принципиальные схемы лабораторных установок:

Рис. 2.1. Лампа накаливания

Рис 2.2. Люминесцентная лампа с импульсным зажиганием

Рис. 2.3. Люминесцентная лампа с резонансным зажиганием

Таблица 2.2

Лампа накаливания (схема 1)

№ п/п	U	I	P	Q	S		R	X	Z
В	А	Вт	ВАр	ВА		Ом	Ом	Ом
		0,26		6,1	11,7	0,8547	147,9	89,8	173,1
		0,31	12,5	15,8	20,2	0,6203	130,1	164,5	209,7
		0,36	17,5	25,1	30,6	0,5719		193,7	236,1
		0,4		33,7		0,5952	156,3	210,9	262,5
		0,43	27,5	46,2	53,8	0,5116	148,7	249,8	290,7
		0,47		55,2	68,2	0,5869	181,1	249,8	308,5
		0,51	52,5	65,8	84,2	0,6239	201,9	252,8	232,5
		0,54	57,5	81,7	99,9	0,5756	197,2	280,2	242,6
		0,56		94,6	114,8	0,5662	207,3	301,7	266,1

;

;

;

;

;

.

Рис. 2.4. Лампа накаливания (схема 1)

Рис. 2.5. Лампа накаливания (схема 1)

Рис. 2.6. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вверх)

Рис. 2.7. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вверх)

Рис. 2.8. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вверх)

Таблица 2.3

Люминесцентная лампа (схема 2, ход вверх)

№ п/п	U	I	P	Q	S		R	X	Z
В	А	Вт	ВАр	ВА		Ом	Ом	Ом
2(с)
		0,2		16,2		0,2941		406,2
4(нз)		0,26		26,1	27,3	0,2930	118,3	386,1	403,9
5(з)		0,33			41,3	0,2424	91,8	367,5	378,8
		0,34		42,5	49,3	0,5071	216,3	367,6	426,5
		0,42		59,8	69,3	0,5051	198,4	339,1	392,9
		0,49		78,7	90,7	0,4964	187,4	327,8	377,6
		0,54		95,7	108,0	0,4630	171,5	328,3	370,4

Таблица 2.4

Люминесцентная лампа (схема 2, ход вниз)

№ п/п	U	I	P	Q	S		R	X	Z
В	А	Вт	ВАр	ВА		Ом	Ом	Ом
		0,54		95,7		0,4630	171,47	328,29	370,37
		0,48		76,6	88,8	0,5068	195,31	332,26	385,42
		0,42		59,8	69,3	0,5051	198,41	339,07	392,86
		0,32		39,1	46,4	0,5388	244,14	381,73	453,13
		0,25		24,0	31,3	0,6400		384,19
		0,2		14,7	21,0	0,7143		367,42
		0,1		2,9	8,5	0,9412		287,23
				0,0
				0,0

Рис. 2.9. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вниз)

Рис. 2.10. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вниз)

Рис. 2.11. Люминесцентная лампа (схема 2, ход вниз)

Таблица 2.5

Люминесцентная лампа (схема 3, ход вверх)

№ п/п	U	I	P	Q	S		R	X	Z
В	А	Вт	ВАр	ВА		Ом	Ом	Ом
				0,0
				0,0
		0,15		9,0	12,8	0,7059		401,39	566,67
		0,19		0,0			554,02		552,63
		0,21		8,0	26,3	0,9524	566,89	181,49	595,24
6(з)		0,4		49,6	58,0	0,5172	187,5	310,24	362,5
		0,47		66,4	77,6	0,5158	181,08	300,76	351,06
		0,54		89,2	99,9	0,4505	154,32	305,87	342,59
		0,6		112,4		0,4065	138,89	312,16	341,67

Таблица 2.6

Люминесцентная лампа (схема 3, ход вниз)

№ п/п	U	I	P	Q	S		R	X	Z
В	А	Вт	ВАр	ВА		Ом	Ом	Ом
		0,6		112,4		0,4065	138,89	312,16	341,67
		0,5		83,4	92,5	0,4324		333,62
		0,43		61,7		0,4933	189,29	333,78	383,72
		0,38		46,2	55,1	0,5445	207,76	320,06	381,58
		0,32		34,6		0,5	195,31	338,29	390,63
		0,25		21,5	26,3	0,5714		344,67
		0,21		14,8	17,9	0,5602	226,76	335,28	404,76
		0,12		6,0	7,8	0,6410	347,22	415,74	541,67
9(п)				0,0

Рис. 2.12. Люминесцентная лампа (схема 3, ход вверх)

Рис. 2.13. Люминесцентная лампа (схема 3, ход вверх)

Рис. 2.14. Люминесцентная лампа (схема 3, ход вниз)

Рис. 2.15. Люминесцентная лампа (схема 3, ход вниз)

Рис. 2.16. Люминесцентная лампа (схема 3, ход вниз)

Вывод: изучили ВАХ различных ламп. Убедились в том, что ВАХ лампы накаливания имеет практически линейную зависимость, и в том, что ВАХ люминесцентной лампы нелинейная и имеет участок насыщения.

Ответы на контрольные вопросы

1. Назовите известные вам электрические источники света.

Лампы накаливания, люминесцентные лампы низкого давления, ртутные лампы высокого давления.

2. Какие вы знаете основные характеристики ламп накаливания?

Номинальное значение напряжения,

номинальное значение мощности,

номинальное значение светового потока,

срок службы,

габаритные размеры.

3. Достоинства и недостатки ламп накаливания.

Достоинства:

· высокий индекс цветопередачи,

· малая стоимость,

· небольшие размеры,

· отсутствие пускорегулирующей аппаратуры,

· нечувствительность к ионизирующей радиации,

· чисто активное электрическое сопротивление,

· быстрый выход на рабочий режим,

· низкая чувствительность к сбоям питания и скачкам напряжения,

· отсутствие токсичных компонентов,

· возможность работы на любом роде тока,

· нечувствительность к полярности напряжения,

· отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе,

· возможность регулировки яркости,

· устойчивость к повышенным, пониженным температурам и конденсату.

Недостатки:

· малый срок службы,

· низкая световая передача,

· чувствительность к ударам и вибрациям,

· пожароопасны,

· требовательны к арматуре светильника,

· низкий КПД.

4. Физический принцип работы люминесцентной лампы.

Рис. 2.4. ВАХ ЛЛ

Для тог чтобы лампа излучала, необходимо чтобы ток, проходящий через газ, достиг своего значения насыщения (см. рис. 2.4). После этого лампе приходиться добрать напряжение до своего номинального и разряд становится самостоятельным. Однако, нельзя допускать перехода разряда в дуговой (участок DE), для его удержания на участке CD применяются активные или пассивные электронные балласты.

5. Конструкция люминесцентной лампы и типы выпускаемых люминесцентных ламп.

ЛЛ представляет собой стеклянную трубку на внутренней поверхности, которой нанесен люминофором и заполненная инертным газом и парами ртути, замыкается она двумя электродами.

Наиболее распространенными являются газоразрядные ртутные лампы:

· высокого давления применяют в основном у уличном освещении и осветительных установок большой мощности;

· низкого давления применяют для освещения жилых и производственным помещений.

6.
Составить схему импульсного зажигания ЛЛ и пояснить ее работу.

Рис. 2.5. Схема импульсного зажигания

Дроссель 1 (рис. 2.5) используется для ограничения тока через лампу, после достижения необходимого уровня тока. Стартер 2 – газоразрядный прибор, напряжение зажигания которого ниже напряжения сети, но выше напряжения горения лампы. Один из контактов стартера выполняется из биметаллической ленты и имеет форму дужки.

Ток нагревает электроды лампы и биметаллический электрод стартера. За счет нагрева биметаллический электрод распрямляется и замыкается с другим электродом, после этого электроды стартера остывают и размыкаются; к этому времени электроды лампы уже достаточно прогреты и готовы для эмиссии электронов. В момент размыкания в дросселе образуется большой импульс напряжения, при наложении данного импульса на напряжение сети, получится значение превышающее напряжение зажигания лампы, вследствие, чего лампа загорается.

7. Составить резонансную схему зажигания люминесцентную лампы и пояснить ее работу.

Рис. 2.6. Схема резонансного зажигания

На рисунке 2.6 ДрБ – балластный дроссель, ДрР – регулирующий дроссель.

Параметры дросселей и конденсатора подбирают таким образом, чтобы выполнялось условие резонанса:

При резонансе напряжений ток способствует интенсивному разогреву электродов ЛЛ, кроме того подаваемое напряжение, при резонансе, превосходит напряжение зажигания лампы и лампа загорается. После зажигания условия резонанса нарушаются.

8. Достоинства и недостатки люминесцентных ламп.

Достоинства:

· большая светоотдача;

· более высокий уровень КПД;

· близок естественному спектру излучения;

· разнообразие оттенков света;

· рассеянный свет;

· длительный срок службы (2000-20000 часов, у ламп накаливания от 1000 часов).

Недостатки:

· химическая опасность;

· неравномерный спектр;

· мерцание лампы;

· дополнительные приспособления для пуска лампы.

Особенности повторного зажигания ламп ДРЛ.

Так как давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, следовательно увеличивается и напряжение ее пробоя. За счет этого, перед повторным включением, лампе необходимо остыть в среднем около получаса.