Схема лабораторного стенда.

Цели и задачи работы.

Цель работы – изучение количественных и качественных характеристик искусственного освещения, а так же оценка влияния источника света и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования осветительной установки (η).

Задачи работы:

1. Исследовать освещённость рабочей зоны в зависимости от интерьера.

2. Исследовать зависимость светоотдачи в зависимости от природы света.

3. Исследовать зависимость коэффициента пульсации освещённости от источника света.

4. Исследовать зависимость коэффициента пульсации люминесцентных ламп от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети.

5. Наблюдение стробоскопического эффекта.

 

Схема лабораторного стенда.

Лабораторная установка состоит из макета производственного помеще­ния, оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-пульсаметра для измерения значений освещенности и коэффици­ента её пульсаций. Макет и люксметр-пульсаметр устанавливаются на стол лабораторный.

Установка обеспечивает возможность проведения следующих экспериментов:

- создание освещения с помощью ламп различного типа (ламп накаливания, галогенных и люминесцентных);

- наблюдение стробоскопического эффекта при вращении лопастей вентилятора;

- измерение освещенности внутри макета производственного помещения при различной окраске стен;

- измерение коэффициента пульсации ламп.

Внешний вид макета производственного помещения представлен на рис. 8.8. Макет имеет каркас 1 из алюминиевого профиля, пол 2, потолок 3, боковые стенки 4, заднюю стенку и переднюю стенку 5. На заднюю и боковые стенки внутри макета помеще­ния могут устанавливаться накладки темного цвета.

Передняя стенка 5 выполнена из прозрачного тонированного стекла.

В передней нижней части каркаса 1 предусмотрен проём для установки накладок и измерительной головки 6 люксметра-пульсаметра 7 внутрь карка­са.

На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы.

На потолке 3 размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразовате­лем. Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответст­вующими номерам ламп на лицевой панели макета.

На передней панели каркаса расположены органы управления и контроля, в том числе (рис. 8.9):

- лампа индикации включения напряжения сети;

- переключатель для включения вентилятора;

- ручка регулирования частоты вращения вентилятора;

- переключатели (1 – 7) для включения ламп.

Рис. 8.8. Внешний вид макета производственного помещения

 

Рис. 8.9. Передняя панель управления и контроля

 

Включение электропитания установки производится автоматом защиты, находящимся на задней панели каркаса, и регистрируется сигнальной лам­пой, расположенной на передней панели каркаса.

Включение вентилятора и регулировка частоты его вращения – соответ­ствующим переключателем и ручкой, расположенными на передней панели каркаса.

Электропитание ламп накаливания и люминесцентных ламп осуще­ствляется от разных фаз. Схема позволяет включать отдельно каждую лампу с помощью соответствующих переключателей. С помощью сдви­га фаз достигается уменьшение коэффициента пульсации освещенности.

Принцип работы установки состоит в создании внутри модели про­изводственного помещения различных уровней освещенностей в зави­симости от отражательной способности стен и от типов применяемых ламп, а также в получении стробоскопического эффекта и его изучении.

Люксметр-пульсаметр является учебным прибором и позволяет измерять освещенность, а также количественно оценивать качество освещения (пульсации освещенности), создаваемого лампами накаливания и газоразрядными лампами различных типов.

Внешний вид прибора представлен на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Внешний вид люксметра-пульсаметра

 

Прибор выполнен в настольном исполнении и состоит из двух частей: Блока 1 измерителя и измерительной головки - фотоэлемента 2.

Селеновый фотоэлемент 2 находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю 1 шнуром с вилкой, обеспечивающей правильную полярность соединения.

Насадки М, Р, Т, имеющие коэффициенты ослабления 10, 100 и 1000 соответственно и устанавливаемые сверху на фотоэлемент, служат для расширения диапазонов измерений. Насадка К (3), служащая для исправления косинусной погрешности, применяется только совместно с одной из насадок М, Р или Т.

Блок 1 измерителя имеет корпус коробчатого типа, состоящий из двух частей: верхней, на которой закреплена панель с измерительной головкой 4, кнопками 5 выбора режима работы и 6 выбора диапазона измерения, и нижней, которая является дном прибора.

Под панелью расположена печатная плата с элементами схемы обработки данных.

На боковой стенке блока 1 измерителя расположен разъем 7 для подключения фотоэлемента 2, а на задней – держатель 8 сетевого предохранителя и сетевой шнур с вилкой 9. На лицевой поверхности блока 1 расположен сетевой выключатель 10.

Переключение режима работы прибора (освещенность – коэффициент пульсаций) осуществляется переключателем 5 (рис. 8.10).

Изменение предела измерения освещенности и коэффициента пульсаций осуществляется переключателем 6 (рис. 8.10).

Выбор диапазона определяется насадками. В положении 100 переключателя диапазона измерения с насадками К и М измеряется освещенность до 1000 лк, с насадками К и Р – до 10000 лк и с насадками К и Т – до 100000 лк. В положении 30 переключателя диапазона измерения с этими же насадками измеряется освещенность до 300 лк, 3000 лк и 30000 лк, соответственно.

При включении питания прибор позволяет измерять коэффициент пульсации освещенности в диапазоне от 0 до 30% или от 0 до 100% в зависимости от положения переключателя диапазона измерения. Следует обратить внимание на то, чтобы измерение коэффициента пульсации производилось при тех же насадках, что и измерение освещенности.

 

 

Результаты измерений.

Задача 1: Исследовать освещённость рабочей зоны в зависимости от интерьера.

Решение:

Измерить освещённость с помощью люксметра-пульсаметра Ю-116 в пяти точках с тёмной окраской стен. Результаты занести в таблицу №1.

Измерить освещённость с помощью люксметра-пульсаметра Ю-116 в пяти точках со светлой окраской стен. Результаты занести в таблицу №1.

Таблица №1

№	Освещённость Е, в точках замера, лк	Еср, лк	Нормируемая освещённость, лк	Fфакт, лк	η
С тёмной окраской стен
							Общее наблюдение за ходом производства	95,616	0,15
							Общее наблюдение за ходом производства	76,692	0,12
							Малой точности	130,974	0,18
							Малой точности	154.878	0,21
					5600 (Р)		Наивысшей точности	679,77	0,79
Со светлой окраской стен
							Общее наблюдение за ходом производства	99,102	0,16
							Общее наблюдение за ходом производства	99,102	0,14
							Малой точности	149,898	0,20
							Высокой точности	169,818	0,23
					5650 (Р)		Наивысшей точности	708,654	0,83

Анализ полученных результатов:

Фактический световой поток:

,

где S=0,498 м² – площадь макета производственного помещения.

Найдём фактический световой поток люминесцентной лампы 3 с тёмной окраской стен:

Фактический световой поток для других ламп с тёмной и со светлой окраской стен вычисляется аналогично. Коэффициент использования осветительной установки η для варианта с темной и светлой окраской стен:

η = F_факт / F_ламп,

где F_ламп – суммарный световой поток (выбрать по номинальной мощности для каждого типа ламп по табл. 8.5). №3 – 600; №4 – 700, №5,6 – 730, №7 – 850 (лк).

Найдём коэффициент использования осветительной установки η для люминесцентной лампы 3 с тёмной окраской стен:

η = 95,616 / 600=0,15

Коэффициент использования осветительной установки η для других ламп с тёмной и со светлой окраской стен вычисляется аналогично.

 

Полученные результаты представим в виде столбчатых диаграмм.

С тёмной окраской стен:

 

Со светлой окраской стен:

Освещённость при светлой отделке интерьера помещений выше, чем при тёмной, т.к. коэффициент отражения в тёмном интерьере ниже чем в светлом на 20%.

Вывод:

1. Освещённость рабочей зоны зависит от цвета интерьера помещений.

 

 

Задача 2. Исследовать зависимость светоотдачи в зависимости от природы света.

Решение:

С помощью люксметра-пульсаметра Ю-116 замерить освещённость внутри макета помещения, создаваемую лампой, располагая корпус фотоэлемента на полу макета непосредственно под лампой. Замер производим с люминесцентной лампы и лампы накаливания.

Рассчитать светоотдачу используемой лампы по формуле:

, лм/Вт

где 3,1 — пересчётный коэффициент;

Е — освещенность, создаваемая данной лампой, лк;

h — высота подвеса лампы над поверхностью, м (h =0,7 м);

Р — мощность лампы, Вт.

Результаты занести в таблицу №2.

Таблица №2

Определяемая величина	Номер лампы
Мощность
Освещённость Е, лк
Светоотдача СО, лм/Вт	23,47	23,47	7,84

 

Анализ полученных результатов:

Определяем светоотдачу люминесцентной лампы 3:

Аналогично определяем светоотдачу лампы 4 и 5.

 

Построим круговую диаграмму зависимости светоотдачи люминесцентной лампы и лампы накаливания.

Светоотдача люминесцентной лампы в три раза больше, чем светоотдача лампы накаливания.

 

Вывод:

1. Светоотдача зависит от природы света.

2. Светоотдача зависит от длины поверхности лампы.

 

 

Задача 3. Исследовать зависимость коэффициента пульсации освещённости от источника света.

Решение:

С помощью люксметра-пульсаметра Ю-116 измерить коэффициент пульсации светового потока при включении одной лампы накаливания 5, а затем - при включении одной люминесцентной лампы 3.

Сравнить полученные значения.

Результаты занести в таблицу №3.

Таблица №3

Определяемая величина	Номера ламп
Коэффициент пульсации, Кп %

 

Анализ полученных результатов:

Коэффициент пульсации лампы накаливания во много раз меньше коэффициента пульсации люминесцентной лампы.

Вывод:

1. Коэффициент пульсации освещённости зависит от природы света.

 

Задача 4. Исследовать зависимость коэффициента пульсации освещённости от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети.

Решение:

Измерить с помощью люксметра-пульсаметра Ю-116 коэффициенты пульсации светового потока при включении одной люминесцентной лампы, затем – двух и наконец, при включении трех люминесцентных ламп.

Результаты занести в таблицу №4

Сравнить полученные результаты.

Таблица №4

Определяемая величина	Номера ламп
	1+2	1+2+3
Коэффициент пульсации, Кп %		16,5

 

Анализ полученных результатов:

Коэффициент пульсации светового потока представим в виде столбчатой диаграммы:

С увеличением количества ламп, коэффициент пульсации снижается.

Вывод:

1. Коэффициент пульсации зависит от способа подключения ламп к фазам трёхфазной сети.

Задача 5. Наблюдение стробоскопического эффекта.

Решение:

Включить люминесцентную лампу в центре установки.

Включить вентилятор, расположенный на полу лабораторной установки.

Вращая ручку «Частота», регулирующую скорость вращения лопастей вентилятора, подобрать такую частоту, при которой возникает стробоскопический эффект (лопасти кажутся неподвижными).

 

Вывод:

1. Стробоскопический эффект зависит от источника света.

2. На стробоскопический эффект влияет коэффициент пульсации.

 

Общий анализ.

Проведём сравнительную характеристику лампы люминесцентной и лампы накаливания.

Сравнения	Лампа накаливания	Люминесцентная лампа
Экономичность	-	+
Стоимость	Недорогая	Дорогая
Время работы	100 ч	10000 ч
Использование в цехе	+	-
Использование в офисе	+	+
Разновидность фона освещения	Тёплый фон	Тёплый (жёлтый) Холодный (белый)
Коэффициент пульсации	Низкий	Высокий
Освещённость	Высокая	Низкая
Мощность	Высокая	Низкая

Таким образом, видно что люминесцентная лампа по многим показателям превосходит лампу накаливания.

 

1. Увеличение освещенности рабочей поверхности до определенного предела повышает остроту зрения, т.е. способность глаз раздельно восприни­мать две точки, расположенные на некотором расстоянии одна от другой. Одновременно возрастают общие возможности органов зре­ния, увеличивается длительность выполнения работ, требующих большой точ­ности и зрительного контроля, без утомления, повышается производительность труда.

2. Равномерность освещения рабочих поверхностей и помещения в целом достигается таким размещением светильников, при котором на рабочих поверхностях должны отсутствовать рез­кие тени, так как наличие их создает неравномерное распределение яркости, искажает форму и размеры объектов и вызывает утомление зрения, а наличие подвижных теней кроме того способствует возникновению травм. Однако неже­лательно и полностью рассеянное, бестеневое освещение, так как при этом затрудняется различение рельефных деталей.

3. Протекание процесса адап­тации зависит от соотношений яркостей рассматриваемых поверхностей или, при переходе работника из одного пространства в другое, от соотношения яр­костей освещения этих пространств. При переходе в плохо освещенное поме­щение процесс адаптации длится 50—60 мин, а при переходе в сильно осве­щенное помещение — 8—10 мин. Равномерному распределению яркости способствует светлая окраска по­толка, стен, оборудования.

4. Правильную цветопередачу создает естествен­ное освещение и искусственные источники света со спектральной характерис­тикой, близкой к естественному освещению.

Общие выводы:

 

· Освещённость Е, лк, с тёмной окраской стен показывает результаты меньше, чем со светлой окраской стен.

· Коэффициент использования осветительной установки η с тёмной окраской стен меньше, чем у светлой окраски стен.

· Светоотдача СО, лм/Вт люминесцентной лампы в несколько раз больше светоотдачи лампы накаливания.

· Коэффициент пульсации Кп, % лампы накаливания во много раз меньше коэффициента пульсации люминесцентной лампы.

· С увеличением количества ламп, коэффициент пульсации снижается.

· Коэффициент пульсации воздействует на стробоскопический эффект.

 

Методы защиты:

Организационные:

1. Проведение инструктажа о необходимости отдыха органов зрения.

Организационно-технические:

1. Таблички, плакаты и знаки об опасности в местах с высокой освещенностью (например, при сварке)

Технические:

1. Освещенность на рабочем месте должна соответствовать гигиеническим нормативам.

2. Рациональное направление световых потоков.

3. Яркость на рабочей поверхности и в пределах окружающего простран­ства должна распределяться по возможности равномерно.

4. Освещение должно обеспечивать необходимый спектральный состав све­та для правильной цветопередачи.

5. Использовать светлые тона при отделке рабочего места рабочего

6. Использовать галогенные лампы

7. Использовать как можно больше ламп, для уменьшения коэффициента пульсации освещённости.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: