Báo cáo thí nghiệm chiếu sáng

Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng của đèn sợi đốt.. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn.. 1.Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng của đèn huỳnh quang

Bài 1 NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐẶC TÍNH ĐIỆN VÀ QUANG

CỦA ĐÈN SỢI ĐỐT

I.Mục đích:

Nghiên cứu cấu tạo, đặc tính điện và quang của đèn sợi đốt Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng của đèn sợi đốt

II.Nội dung công việc

1 Nghiên cứu nguyên lý làm việc, cấu tạo và cách sử dụng Luxmet

2 Xác định hệ số phản xạ của trần và tường

3 Xác định đường cong phân bố cường độ sáng, nguồn sáng

4 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn

III.Hướng dẫn thực hiện:

1.Tìm hiểu về Luxmet:

Luxmet là thiết bị đo độ rọi gồm 2 phần: cảm biến và cơ cấu chỉ thị số

Cơ cấu chỉ thị số có 3 thang đo:

• Thang đo 0 ÷1999 Lx → kết quả là giá trị hiển thị trên cơ cấu chỉ thị

• Thang đo 2000 ÷ 19990 Lx → kết quả là giá trị trên cơ cấu chỉ thị×10

• Thang đo 20000 ÷ 50000 Lx → kết quả là giá trị trên cơ cấu chỉ thị×100.Cần đo độ rọi tại điểm nào thì ta đặt cảm biến tại vị trí đó

1.Xác định hệ số phản xạ của tường:

Sử dụng Luxmet đo quang thông và quang thông phản xạ dựa vào sơ đồ hình

1

Hình 1: Đo độ rọi sơ cấp và độ rọi phản xạ

- Dùng thước đo khoảng cách h từ tâm đèn xuống nền nhà, đánh dấu vị trí hình chiếu của tâm đèn lên nền nhà là A Đo khoảng cách từ A đến mép tường (điểm B) sao cho khoảng cách đó là d(d=h) Từ B dựng đoạn thẳng BC song song với mặt tường sao cho BC=h Tại C đặt cảm biến đo được độ rọi ánh sáng chiếu tới

dm

Hình 2

- Sơ đồ thí nghiệm như hình 2

- Điều chỉnh điện áp bằng điện áp định mức của nguồn sáng

- Dùng luxmet đo độ rọi ở các góc 50 ÷ 850 Kết quả đo và tính toán được cho vào bảng 2

- Các biểu thức tính toán: Iα = Eα.l 2

Ф = I 5 ω0-10 + I 15 ω10-20 + … +I 85 ω80-90

Iα1000 = 1000.Error: Reference source not found

Trong đó: Error: Reference source not found 1-α2 là góc khối giữa α1 và α2, Sr

Eα: là độ rọi vuông góc với tia sáng theo góc α, Lux

l: là khoảng cách từ nguồn sáng đến cảm biến(l = 0.95m)

- Dựng đường cong phân bố cường độ sáng

Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng với:

Bảng 2:

Kết quả thí nghiệm với đèn sợi đốt 75W

Khi không có chao

1010.1 5

1298.6 9

1123.5 1

1010.0

7 942.56 918.78

Đường cong phân bố cường độ sáng khi đèn không chao:

Đường cong phân bố cường độ sáng khi đèn có chao tráng men sâu:

Đường cong phân

bố cường độ sáng

khi đèn có chao

nhôm:

3.Ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn:

Hình 3: Sơ đồ khảo nghiệm đèn sợi đốt

- Mắc sơ đồ như hình 3 Sử dụng đèn sợi đốt không chao 75W

- Điều chỉnh điện áp vào ứng với các mức như bảng 3 và lấy thông số I, cosφ, E

- Tính toán các thông số còn lại như trong bảng 3

- Dựa vào kết quả đo và tính toán dựng đường cong ảnh hưởng của điện áp đến các thông số Id, Pd, Фd, ηd.

CB

Điện trở của đèn: Rđ =Error: Reference source not found

Công suất tiêu thụ của đèn : P đ = U đ I đ Cosϕ (W)

Quang thông của đèn: Ф đ = 4π.E đ L 2 (lm)

Với L: Khoảng cách từ đèn đến cảm biến(L = 0.95m)

Hiệu suất phát sáng của đèn: η = (lm/W)

Đường cong ảnh hưởng của điện áp đến các thông số I d ,P d ,F d ,η d

* Nhận xét

Điện áp có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc của đèn

- Khi điện áp tăng thì các thông số của đèn cũng tăng theo

- Khi Uđ < Uđm Hiệu quả sáng kém hơn mức bình thường

- Khi Uđ > Uđm thì dòng điện trên đèn tăng lớn hơn định mức, dây tóc sẽ phát sáng hơn nên hiệu quả sáng lớn hơn, quang thông của đèn lớn Tuy nhiên do nhiệt độ tăng cao, tốc độ bay hơi của dây tóc tăng theo, dây tóc chóng bị già hóa

Do vậy mà tuổi thọ của đèn giảm

- Quan sát độ sáng của đèn: khi U nhỏ quá đèn không sáng được, điện áp

nhỏ hơn giá trị định mức đèn sáng nhưng sáng yếu, khi U > Uđm thì đèn sáng hẳn lên

1.Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng của đèn huỳnh quang.

2.Nghiên cứu ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn

3.Ảnh hưởng của chấn lưu của các hãng khác nhau đến sự làm việc của đèn

4.Ảnh hưởng của tụ đến sự làm việc của đèn huỳnh quang

III.Các bước thí nghiệm :

1.Xây dựng đường cong phân bố cường độ sáng của đèn huỳnh quang

-Mắc sơ đồ thí nghiệm như hình 4:

Φ 1958.25

I α1000 10416.67 3571.43 2173.91 1612.90 1298.70 1123.60 1010.10 943.90 917.43

Đường cong phân bố cường độ sáng của đèn huỳnh quang:

2.Nghiên cứu ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn huỳnh quang:

-Tiến hành như thí nghiệm mục 3 ở bài số 1

- Số liệu thu được ghi theo bảng 4

Các công thức tính toán:

-Quang thông của đèn được xác định:

Trong đó: Hp-

Chiều cao đèn so với bề

mặt đặt cảm biến, m(Hp=1.0 m.)

L- Chiều dài bóng đèn huỳnh quang, m(L=1.2m)

EA- Độ rọi tại điểm đo, lux

α - Góc mà từ đó nhìn thấy hai đầu đèn, độ:α=61,8o.

γ - Góc tới của tia sáng đến điểm xét, độ.γ=30,9o.

Các đại lượng trong biểu thức được xác định theo hình 5

-Hiệu suất của bộ đèn:

Với U2 là điện áp mồi đèn

Sử dụng đồng hồ vạn năng lấy đường cong dòng áp và quang thông thông qua độ rọi E

γ

α α

π

) 2

2 sin (

2 2

+

= Φ

bd

d bd

P

Φ

= η

1 2

d

I.UP

k=

Bảng 5:

Điện áp mồi: Umồi = 180 V

U 1 U 2 I cosφ E A P bd =U 1 I.cosφ P d =U 2 I.cosφ Φ d η bd η d K t

Các dạng đường cong thu được:

Đường cong điện áp đèn huỳnh quang theo độ rọi Ex.

Đường cong dòng điện đèn huỳnh quang theo độ roi Ex.

Đường cong quang thông Φ d đèn huỳnh quang theo độ rọi Ex.

3.Nghiên cứu hoạt động của đèn huỳnh quang ứng với các loại chấn lưu.

Các loại chấn lưu thí nghiệm:

-CL điện tử 40w Model Quốc Phòng

125-240v,tiết kiệm 30%điện năng

- Sơ đồ thí nghiệm như hình 4

- Lần lượt thay các loại chấn lưu điện cơ của các hãng khác nhau và chấn lưu điện tử có trên bàn thí nghiệm và lấy các thông số ở hai chế độ mồi và định mức của bộ đèn bao gồm: Umồi, I, Uđèn, cosφ, E, đường cong điện áp ở hai chế độ định mức

- So sánh các thông số đó với nhau và kết luận

-Chấn lưu điện tử cho ra công suất với tần số cao để cung cấp cho điện

áp khởi động và điều khiển dòng hoạt động của đèn huỳnh quang nên quá trình mồi cho đèn sáng xảy ra rất nhanh và đèn ít bị nhấp nháy

- Chấn lưu điện cơ thì quá trình diễn ra chậm hơn Ta có thể quan sát được sự tăng vọt của dòng điện, sự sụt áp trên đèn và sự nhấp nháy trên stăcte

- Điện áp mồi và dòng điện của đèn sử dụng chấn lưu điện tử nhỏ hơn nhiều khi sử dụng chấn lưu điện cơ Tuy nhiên, điện áp làm việc của đèn khi dùng chấn lưu điện tử lại lớn

- Độ rọi khi sử dụng đèn chấn lưu điện tử nhỏ hơn khi đèn có chấn lưu điện cơ

- Chấn lưu điện tử có bộ chỉnh lưu - nghịch lưu dễ bị hỏng

4.Nghiên cứu ảnh hưởng của tụ đến sự làm việc của đèn

- Mắc mạch song song và nối tiếp

- Lấy các thông số

Bảng kết quả:

*Nhận xét :

-Khi mắc tụ nối tiếp với bộ đèn thì nó có tác dụng điều dòng Khi tụ có giá trị C=1µ, C=2µ thì đèn không sáng mà chỉ nhấp nháy stắte do vẫn chưa đủ áp mồi

- Khi mắc song song, tụ có nhiệm vụ bù công suất phản kháng, làm tăng

hệ số cosϕ Giá trị Um tăng khi giá trị của C tăng, còn Ud=const Khi C tăng thì độ rọi E tăng lên

-Tụ ảnh hưởng đến quá trình mồi đèn

- Với cùng 1 giá trị C=3µ, khi mắc nối tiếp và song song thì Um có cùng giá trị nhỏ hơn, cường độ dòng điện, điện áp đèn, và độ rọi khi mắc song song lớn hơn

⇒Kết luận: Để đạt hiệu quả cao nhất của đèn cần tính toán giá trị của tụ

cho phù hợp với từng loại đèn

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Như vậy, qua hai bài thí nghiệm trên chúng ta nghiên cứu được:

-Nguyên lý làm việc, cấu tạo, cách sử dụng Luxmet;

-Tìm hiểu được các phương pháp xác định quang thông và nghiên cứu được đặc tính điện và quang của các loại đèn

-Xác định được các thông số của đèn từ đó xây dựng được các đường cong phân bố cường độ sáng, đường cong ảnh hưởng của điện áp đến các thông số của đèn như dòng điện, công suất, quang thông và hiệu suất

-Ảnh hưởng của các loại chấn lưu, tụ điện đến sự làm việc của đèn

Từ việc nghiên cứu này giúp cho mỗi sinh viên nắm được đặc tính, tính chất của các loại đèn dùng cho chiếu sáng để từ đó có thể lựa chọn nguồn sáng hợp

Um(v) I(A) Ud(V) E(Lx) Un(V) Um(v) I(A) Ud(V) E(Lx) Un(V)

2µ stăcte nhấp nháy mạnhĐèn không sáng, 180 0.4 115 360 220

lí cho một cho một công trình điện, hơn nữa đây là những ứng dụng thực tế nhằm bổ trợ cho kiến thức lí thuyết đã được học.

Việc ứng dụng thực tế là rất quan trọng, kết quả thí nghiệm giúp ta so sánh được với kết quả đã được học ở lí thuyết, song sự so sánh này vẫn chưa phản ánh một cách chính xác bởi vì kết quả thí nghiệm còn có sự sai số nhiều, nguyên nhân chính là do chủ quan của người làm thí nghiệm và một phần nguyên nhân nữa là do sai số của dụng cụ đo Vậy để có được một kết quả chính xác nhất tạo cơ sở cho lí luận thực tế thì phòng thí nhgiệm cần đầu tư trang thiết bị với công nghệ cao để giúp cho sinh viên thực hành được tốt hơn