Отчет по лабораторной работе
| Вид материала | Отчет |
- Отчет по лабораторной работе, 1635.81kb.
- Отчёт по лабораторной работе «Альдегиды и кетоны», 31.04kb.
- Методические указания к лабораторной работе по курсу «Информатика» для студентов всех, 254.72kb.
- Методические указания к лабораторной работе по курсу «Информатика» Основы алгоритмизации, 441.82kb.
- Задание для выполнения лабораторной работы №1 средствами ms word, 50.12kb.
- Отчет по лабораторной работе №1 По дисциплине, 76.2kb.
- Отчет по лабораторной работе определение поверхностного натяжения. Расчет молекулярных, 80.21kb.
- Отчет по лабораторной работе, 171.8kb.
- Отчет по лабораторной работе на тему : Общие и сетевые настройки os ms windows, 12.51kb.
- Методические указания к лабораторной работе №3 по дисциплине «Периферийные устройства», 217.77kb.
Ф
едеральное агентство по образованию ГОУ ВПО
Уральский Государственный Горный УниверситетКафедра электрификации горных предприятий
Отчет по лабораторной работе
на тему: «Рудничные осветительные установки»
Выполнили: Лапушкин С.С.
Ощепков М.А.
Хуторной Д.А.
Ольков М.А.
Студенты группы ЭГП-04-1
Проверил: Горячих Ю.А.
Екатеринбург, 2008
1. РУДНИЧНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Цель работы: Ознакомиться с аппаратурой освещения, источниками света, изучить схемы зажигания газоразрядных ламп.
Общие сведения
Рациональное электрическое освещение имеет большое значение. Хорошая освещенность рабочего пространства является одним из условий высокопроизводительного груда. Естественное освещение в подземных выработках отсутствует вообще. На открытых горных работах в ночное темное время суток также приходится использовать искусственное освещение. Применение правильно выбранного искусственного освещения позволяет обеспечить технологический процесс ведения горных работ, способствует снижению и предупреждению травматизма и механических повреждений оборудования.
Для искусственного освещения применяют стационарные и переносные светильники лампами накаливания и газоразрядными лампами. Питавшее напряжение для- стационарных осветительных установок не должно превышать: на поверхности 380 В. в подземных работах -220 В. Для осветительных установок на очистных выработках, для светильников местного освещения, встроенных в горные машины, напряжение не должно превышать 127 В. а для ручных сетевых, светильников - 36 В. Устройство осветительных установок должно выполняться в соответствие с требованиями ПУЭ. а на подземных горных работах необходимо учитывать и требования отраслевых ПТЭ и ПБ .
При расчете освещения необходимо учитывать нормируемую освещенность, состав атмосферы в местах установки светильников (наличие газа, ПЫЛИ, влаги и т.п.) освещенность рабочего пространства в подземных выработках и значительные по площади пространства открытых горных работ.
Для освещения обогатительных и агломерационных фабрик используют системы общего и комбинированного освещения. При системе общего освещения рабочие поверхности освещаются практически одинаково, что создает равные световые условия для работы в любом месте освещаемого пространства. Система комбинированного освещения сочетает общее освещение с местным освещением рабочего, места. Местное освещение используют для усиления освещения рабочих мест и рабочих поверхностей.
Классификация источников света
По принципу действия источники света в настоящее время делятся на две основные группы:
1. Лампы накаливания ( ЛН )
2. Лампы газоразрядные ( ЛГ ).
Лампы накаливания
Принцип действия ламп накаливания основан на тепловом излучении вольфрамовой нити, помещенной в запаянную стеклянную колбу. Внутри колбы в лампах мощностью до 60 Вт вакуум, тип ламп НВ. При большой мощности (до 1000 Вт), колбу наполняют аргоном, криптоном с добавлением 12-16 % азота. Тип ламп НБЛГ. Газ закачивается в колбу с целью снижения интенсивности разрушения вольфрамовой спирали под действием высокой температуры. Лампы накаливания, несмотря на все усовершенствования, обладают низким коэффициентом полезного действия. Всего 10-12 % потребляемой энергии преобразуется лампой в световую энергию. Человеческий глаз воспринимает часть этой световой энергии. С учетом этого КПД ламп накаливания составляет около 4 %. Основная часть потребляемой энергии расходуется на невидимые лучи - 68-73 %. На тепловую энергию приходится 14-22 %. Световая отдача ламп накаливания в зависимости от мощности ламп, составляет 6-20 лм/Вт. Средний срок службы не менее 1000 часов.
Перспективны в этом отношении галогенные лампы накаливания в кварцевой колбе. Особенностью этих ламп является, перенос испарившегося вольфрама со стенок колбы лампы снова на нить лакала. Срок службы увеличивается до 2000 часов, а световая отдача находится в пределах 21-29 лм/Вт.
Лампы накаливания различаются по мощности, напряжению, световому потоку, конструктивному исполнению, габаритам, газовому наполнению, характеру светоотражающей и :ветопропускающей способности. Они делятся на две большие группы:
лампы общего назначения - для использования наружного осветления, на транспорте, в быту, в промышленности для общего и местного освещения;
Специальные лампы - особого конструктивного исполнения, определяемого спецификой применения.
Газоразрядные лампы
Источником света в газоразрядных лампах является электрический разряд, протекающий в газах или парах металлов. В качестве газа используют ксенон, а металлов - ртуть, натрий. В зависимости от давления газа или паров металла в колбе различают газоразрядные лампа низкого давления - до 133 кПа, высокого давления - до 1000 кПа и сверхвысокого давления - свыше 1000 кПа.
Большую группу газоразрядных ламп составляют люминесцентные лампы. Электрический разряд является источником ультрафиолетового излучения, плохо воспринимаемым глазом. Для исправления светлости, т.е. для преобразования ультрафиолетового излучения в лучи, близкие по составу к дневному свету применяют люминофоры, которые представляют собой соли различных кислот или их смеси. Люминофоры также повышают светоотдачу газоразрядных ламп. В зависимости от состава люминофора получают различную цветность ламп - желтоватого, белого, голубоватого свечения. По цветности излучения выпускают пять видов ламп: белого (ЛБ), холодно-белого (ЛХБ), тепло-белого (ЛГБ), дневного (ЛД) и дневного улучшенной цветопередачи (ЛДЦ).
Срок службы люминесцентных ламп составляет не менее 10000 часов, а светоотдача 40-75 лм/Вт. Люминесцентные лампы выпускаются мощностью 15,40,60,80 Вт. В зависимости от мощности их яркость составляет 5-10 ккд/м2.
Люминесцентные лампы общего использования выпускают в виде стеклянных трубок, которые в зависимости от мощности и напряжения сети имеют различные длину и диаметр. На концах трубки имеются металлические цоколи с контактами для подключения к сети. Между контактами включается вольфрамовая нить. Зажигание лампы происходит при нагревании электродов до 800-1000°С или при подаче на югу высокого напряжения или при разогреве электродов и повышении напряжении. Основное назначение люминесцентных ламп для внутреннего освещения промышленных и бытовых зданий. Запрещается использовать для освещения помещения с механизмами, имеющими вращающиеся части (металлообрабатывающие, деревообрабатывающие станки и т.д.) из-за возникновения строба-эффекта и повышения травматизма.
Для наружного освещения широко применяются газоразрядные лампы высокого давления, К ним относятся дуговые ртутные - ДРЛ, ксеноновые ДКсТ, металлогалоидные (к ртути добавляются иодиды натрия, талия) типа ДРИ (дуговая ртутная иодидная). Лампы ДРЛ и ДКсТ будут рассмотрены подробнее.
Лампы ДРИ выпускают мощностью от 250 до 2000 Вт, на напряжение 220, 380 В. Световая отдача составляет 90 лм/Вт, срок службы до 4500 часов. К наиболее современным газоразрядным лампам относят натриевые лампы. Внутри стеклянной колбы имеется высокотемпературная газоразрядная горелка из керамики. Горелка заполняется смесью натрия, ксенона и ртути. Эти лампы испускают желтый свет, используются для освещения автодорог на карьерах, на автомагистралях, для освещения улиц. Желтый свет сильно искажает светопередачу, но является самым благоприятным для работы автотранспорта, особенно и непогоду. Натриевые лампы выпускаются мощностью 25-100 Вт со светоотдачей 10-ЗО лм/Вт. Срок службы до 1200 часов. Световой поток этих ламп сильно зависит от колебания напряжения сети.
Схемы включения газоразрядных ламп
Особенностью зажигания всех без исключения газоразрядных ламп по отношению 1С лампам накаливания, является повышенное напряжение зажигания ламп. Это объясняется большим межэлектродным пространством, в котором должен возникнуть электрический разряд (при мощности лампы в 80 Вт длина трубки около 1,5м), Для формирования импульсов высокого напряжения используют специальные схемы зажигания с пускорегулирующей аппаратурой (ПРЯ). Различаются стартерные схемы зажигания с предварительным подогревом электродов и безстартерные (без подогрева электродов). Процесс зажигания можно проиллюстрировать вольтамперной характеристикой газоразрядной ламы (рис. 1.1).
В момент включения лампы в сеть напряжение, за счет пускорегулирующей аппаратуры резко возрастает, достигая величины и после возникновения электрического разряда, по истечение времени Т напряжение на зажимах лампы с помощью ПРА автоматически снижается до величины напряжения горения П и становится меньше напряжения сети. Время зажигания для разных ламп различное от нескольких секунд до нескольких минут (лампы для наружного освещения, особенно в холодное время года).
Рис. 1.1. Вольтамперная характеристика.
Схема включения люминесцентных ламп в светильниках РНД-15, РВЛ-15
Рис. 1.2. Схема зажигания люминесцентных ламп в светильниках РНД-15, РВЛ-15.
Схема зажигания (рис. 1.2) включает в себя дроссель (катушка индуктивности с сердечником), стартер, конденсаторы С1 и С2. Процесс зажигания осуществляется следующим образом. При включении схемы в сеть переменного тока напряжение сети подводится к электродам лампы и стартеру. Стартер представляет собой миниатюрный стеклянный баллончик, заполненный газом неоном, с разомкнутыми электрическими контактами. Один из контактов биметаллический. Параллельно зажимам стартера включен конденсатор С1 и все это заключено в алюминиевый корпус. При подаче напряжения в стартере возникает тлеющий разряд (протекание тока в газе) замыкается. По электродам лампы через обмотки дросселя и стартер начинает протекать погашенный ток, который разогревает электроды лампы. Капелька ртути в лампе переходит в парообразное состояние, подготавливая (облегчая) процесс возникновения электрического разряда, для чего необходимо подать к электродам лампы повышенное напряжение.
Оно формируется следующим образом.
После замыкания контактов стартера, прекращается тлеющий разряд и контакты, остывая, размыкаются. В момент размыкания контактов ток через индуктивность дросселя резко спадает и в обмотках наводится ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции, складываясь с напряжением сети, формирует напряжение зажигания ламп, около 400 В. В лампе возникает электрический разряд.
В дальнейшем, при горящей лампе, обмотки дросселя, выполняют функцию балластного сопротивления. На них создается падение напряжения, за счет чего напряжение па зажимах ламп стартера уменьшается.
Вследствие этого (при горящей лампе) не происходит повторного процесса зажигания. Пониженное напряжение не вызывает тлеющего разряда в стартере и замыкание-размыкание его контактов. Конденсаторы С1 и С2 в процессе зажигания непосредственного участия не принимают. Конденсатор С1 ослабляет радиопомехи, возникающие при искрении контактов стартера, а конденсатор С2 является компенсирующим элементом реактивной энергии, для повышения коэффициента мощности.
Приведенная схема зажигания используется во всех типах светильников с люминесцентными лампами от бытовых до взрывобезопасного исполнения типа РВЛ-15 (рудничный светильник, взрывобезопасного исполнения, люминесцентный, мощностью 15 Вт).
Для категорийных шахт и обогатительных фабрик опасных по газу и пыли для освещения используют светильники с безыскровыми схемами зажигания, без предварительного и с предварительным подогревом электродов. В этих случаях напряжение зажигания повышается еще в большей степени, чем в стартерных схемах зажигания. Напряжение зажигания до 500-600В формируется автотрансформаторной схемой пускового устройства с использованием резонанса напряжения.
Схема включения дуговой ртутной лампы высокого давления типа ДРЛ
Газоразрядные лампа типа ДРЛ представляют собой стеклянную колбу, рис. 1.3 с металлическим цоколем, внутри которой на стенках нанесен люминофор и на стойках закреплена кварцевая горелка трубчатой формы. На концах горелки имеются электроды из самозакаливавшегося вольфрама. Внутрь горелки помещается дозированное количество ртути и газ аргон под давлением 50-70 н/см. Для увеличения срока службы люминофора в колбу закачивается углекислый газ. Яркость лампы ДРЛ почти в десять раз превосходит яркость люминесцентных за счет повышения рабочей температуры внутри горелы - 1 до 300° С. Лампы ДРЛ двухэлектродные и четырех электродные выпускаются мощностью на 80, 125, 250, 700, 1000 Вт на напряжение 220 В. Срок службы дама ДРЛ составляет 8-12 тысяч часов, световая отдача 40-60 лм/Вт. Кварцевые горелки выпускают двух видов: с двумя электродами или с двумя основными и двумя вспомогательными электродами.
Стеклянный баллон
Металлический цоколь
Кварцевая горелка
Люминофор
Рис. 1.3 Устройство лампы типа ДРЛ
Рис 1.4 Схема зажигания дуговой ртутной лампы ДРЛ-250
Процесс зажигания осуществляется следующим образом. При включении лампы в сель начинает протекать ток по цели: зажим сети, первая обмотка дросселя, резистор, конденсатор С2, диод V, зажим сети. При протекании тока конденсатор С2 заряжается до напряжения пробоя разрядника. После пробоя конденсатор С2 разряжается на дополнительную обмотку дросселя. На обмотке 1 возникает импульс высокого напряжения, который повторяется многократно. Эти импульсы высокого напряжения, складываясь с напряжением сети, подводятся через конденсатор СЗ к электродам лампы и в горелке возникает дуговой разряд. После зажигания лампы, через лампу начинает протекать значительный ток, который создает в обмотке дросселя падение напряжения рис. 1.4. За счет падения напряжения на электродах лампы напряжение снижается до 11 В. повторного процесса зажигания не происходит (напряжения недостаточно для пробоя разрядника). Конденсатор С1 служит для повышения коэффициента мощности.
Светильники с лампами ДРЛ используют в основном для наружного освещения и цехах фабрик, околоствольных дворов, на карьерах для общего освещения, а также в прожекторных осветительных установках.
Четырехэлектродная дуговая ртутная лампа типа ДРЛ имеет такое же устройство, но для зажигания лампы в ней используются дополнительные (поджигающие) два электрода I, за счет чего схема зажигания упрощается, рис. 1.5.
Рис. 1.5.Схема включения четырехэлектродной лампы ДРЛ
При включении напряжения между основными и поджигавшими электродами возникает дуговой разряд, который повышает температуру в горелке. Ртуть переходит в парообразное состояние и в парах ртути (металла) возникает дуговой разряд между основными электродами, лампа зажигается.
Схема включения дуговой ксеноновой трубчатой лампы ДКсТ-20000
Дуговая ксеноновая лампа ДКсТ используется для освещения больших открытых пространств. Например, на карьерах, стадионах, открытых искусственных беговых дорожках, (в работе можно наблюдать ДКсТ на искусственном ледяном катке спорткомбината. "Юность", рядом с УГИ). Они устанавливаются на металлических опорах высотой 30-40 метров, Лампы выпускаются очень большой мощности на 20-100 кВт. Кварцевая трубка длиной 2,5 м закреплена на четырех кварцевых опорах для предотвращения прогиба при горении. Рабочее напряжение на зажимах лампы 380 В, импульсное напряжение зажигания 25000 В. Для формирования высокого напряжения зажигания используется две ступени повышения напряжения -повышающим трансформатором и искровым генератором.
Схема включения лампы мощностью 2.0 кВт приведена на рис. 1.6. При включении напряжения на зажимах "О" - 380 загорается сигнальная лампа Е. Для включения схемы зажигания, включаются автоматические выключатели. После этого включается КТ на реле времени ТУ1 и получает питание повышающий трансформатор напряжения Т. Повышенным напряжением заряжаются конденсаторы С1 и С2 до напряжения пробоя разрядника. После пробоя разрядника ТУ конденсатор С1 и С2 разряжаются на часть витков автотрансформатора на всей обмотке формируется высокое импульсное напряжение 25 кВ, которое подводится к электродам лампы. Время работы импульсного генератора определяется выдержкой времени, задаваемой реле времени КТ (около 9 секунд). За это время должна загореться лампа. После истечения выдержки времени реле времени КТ, срабатывает, и замыкает свой контакт КТ в цепи питания контактора КМ. Получив питания контактор КМ размыкает свой контакт КМ2 - отключает трансформатор XVI и реле времени КТ. Контактами КМЗ включается напряжение 380 В к лампе и шунтируется импульсный трансформатор 1У5. Контакт КМ1 - для блокировки контактов КТ.
Рис. 1.6. Схема включения лампы ДКсТ-20000
Светильники взрывобезопасного исполнения
По требованиям ПТБ во взрьшобезопасных средах - на шахтах опасных по газу и пыли углеобогатительных фабриках - необходимо использовать искробезопасное электрооборудование' Это достигается специальным исполнением оборудования и применением бесконтактных электрических схем, опережающим отключением электрической схемы.
Промышленностью выпускаются рудничные светильники повышенной надежности с лампами] накаливания типаИИ1 (MI-100, РП-200, ПНН-500), взрывобезопасные люминесцентные (РВЛ-15, РВЛ-40, РВЛ-80, РВЛ-20м, РВЛ-40м РВЛ-50м), в сырых и пыльных помещениях с химически активной средой (обогатительные и агломерационные, брикетные фабрики) используют светильники СХ-ЮО, Ф.И-60, ПГ-60 и др.
Для стационарного освещения подземных выработок применяют светильники с лампами накаливания (РП-100, РП-200, СШС1-1М, СЗВ-60, мощностью 100,200,60 Вт) с люминесцентными дампами (РПЛ-0 1-20-05, РПЛ01-40-05, РВЛ-15, РВЛ-40, РВП-80 мощностью 20,40, 55, 80 Вт).
Светильники типа РП (рудничный, повышенной надежности) состоят из корпуса, защитной решетки, стеклянного колпака и ламп накаливания. Область применения - околоствольные дворы камеры, капитальные выработки.
Светильники СШС (светильник шахтный, стационарный) - область применения как и у светильников РП. Светильник СЗВ (светильник забойный взрывобезопасный) имеет два колпака внутренний и внешний), патрон с лампой и крышку. Внешний колпак защищает светильник от механических повреждений без защитной сетки, так как выполнен из прочного поликарбоната
Внутренний колпак из силикатного стекла, выдерживающего высокие температуры. СЗВ крепят на подвесных секциях механизированного комплекса.
Люминесцентные светильники состоят из корпуса или двух полукорпусов, скрепленных защитой сеткой - решеткой из стальных прутьев и колец. Газоразрядная лампа (трубка) защищается трубкой из органического стекла. Обозначений лампы РПЛ 01-40-05
Р - рудничное, П - поваленной надежности, Л - люминесцентная, 01 - серия, 40 -мощность 05 - климатическое исполнение. Для взрывоопасных сред применяют светильники типа РВЛ – буква В – взрывоопасное исполнение – остальное обозначение тоже самое.
Схемы зажигания люминесцентных ламп взрывобезопасного исполнения применяют трех типов - стартерные - с предварительным подогревом, безстартерные быстрого зажигания с помощью накального трансформатора и безстартерные мгновенного зажигания с помощью ; импульса напряжения до 500-600 В при холодных электродах ламп автотрансформатором. Стартерная схема зажигания рассмотрена выше. Рассмотрим процесс зажигания люминесцентной лампы светильников типа РВЛ-40 и РЗЛ-80, рис. 1.7
Рис. 1.7.Схема резонансная зажигания
Схема состоит из трансформатора Т, содержащего первичную обмотку I и две вторичных -II и Ш двух дросселей (обмоток индуктивностей с железным сердечником), конденсаторов CI, C2, СЗ, люминесцентной лампы Е2. мощностью 40 или 80 Вт с наклеенной на трубку токопроводящей полоской Р.
В схеме используется предварительный разогрев электродов повышенным напряжением, которое возникает при резонансе напряжений. Резонанс напряжений достигается с помощью индуктивности первичной обмотки I трансформатора Т и емкости конденсатора С1. При резонансе напряжение на электродах лампы увеличивается до 500-600 В, которого (при разогретых электродах и ртути, перешедшей в парообразное состояние) достаточно для возникновения электрического разряда. После зажигания лампы через лампу начинает протекать ток по цепи: зажим А, дроссель 1, лампа, дроссель 2 зажим В. На участках электрической, цепи создается падение напряжения (см. график, рис. 1.1.). Поэтому на первичной обмотке I трансформатора Т напряжение снижается, прекращается резонанс напряжения и лампа входит в режим горения. Напряжение на зажимах лампы и на обмотке трансформатора при горении лампы будет определяться: u= uc-LI.
Токоведущая полоска Р, подсоединенная к электрической цепи, создает в лампе электростатическое поле, под действием которого пары ртути в трубке распределяются равномерно, улучшая процесс зажигания и горения.