ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ та ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ
Субота, 25.11.2017, 03:07
Меню сайту
Категорії розділу
Практичні роботи [8]
Кращі учнівські роботи [9]
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Головна » Статті » Практичні роботи

Практична робота №3_Дослідження частки енергозбереження за рахунок використання енергозберігаючої техніки: енергозберігаючі лампи_Частина 1

ТЕОРЕТИЧНИЙ БЛОК

Енергозберігаюча або енергоефективна лампа - електрична лампа, що має значно більшу світловіддачу (співвідношення між світловим потоком і споживаною потужністю), наприклад, у порівнянні з найбільш поширеними в побуті лампами розжарювання (жарівки).

1. ЛАМПИ РОЗЖАРЮВАННЯ ОГОЛОШУЮТЬ «ПОЗА ЗАКОНОМ»

Загроза зміни клімату і поступове зменшення запасів нафти і газу вимагають термінової зміни відношення до споживання енергії. Насправді є просте рішення - економити ресурси за рахунок ефективнішого використання енергії. Зараз приблизно 20 % загального запасу енергії нашої планети витрачається на освітлення, і проблема заощадження електроенергії виявляється однією з основних проблем, що робить вплив як на політику, так і на навколишнє середовище. У зв'язку з постійним зростанням вартості електроенергії і посиленням вимог екології по викиду в атмосферу шкідливих газів, у світі широкого розгорнена пропаганда енергозбереження.

У цьому відношенні необхідно відзначити законодавчі та урядові рішення про заборону виробництва і продажу ламп розжарювання:

  • Великобританія - з 2009 року;

  • Китай - до 2010 року;

  • Євросоюз - до 2009 року;

  • Канада - з 2012 року;

  • Австралія - з 2009 року;

  • Американський штат Каліфорнія прийняв закон, згідно якому з 2012 року продаж більшості видів звичайних лампочок заборонено. Подібні законопроекти готують штати Північна Кароліна, Род-айленд і Коннектикут.

    Комплексною державною програмою енергозбереження України визначено завдання з енергозбереження і в житлово-комунальному секторі України, яким споживається 25,2% паливно-енергетичних ресурсів від загальної кількості споживання ПЕР, в т.ч. близько 8% електроенергії. І до основних заходів економії енергоресурсів для виконання Комплексної державної програми енергозбереження України відносяться енергозберігаючі прилади, пристрої, засоби обліку і їх впровадження.

    Розробка і впровадження енергозберігаючих освітлювальних пристроїв в місцях загального користування зумовлює:

  • економне використання електричної енергії;

  • підвищення терміну використання освітлювальних приладів;

  • модернізація традиційних енерготехнологій.

    Відмітимо, що на освітлення припадає близько 16% всієї електроенергії, що виробляється в країні. Можна виділити 3 основних сектори споживачів електроенергії: промисловий сектор, комерційний (суспільний) сектор і житловий сектор. Потреби кожного з секторів в освітленні представлено в таблиці 3.1.

    Таблиця 3.1.

    Споживання електроенергії на освітлення

Сектор

Частка освітлення в споживаній сектором електроенергії %

Щорічне збільшення споживання електроенергії на освітлення, %

Промисловий

6,3

0,9

Комерційний

28,6

0,1

Житловий

11,4

1,5

2. ВИДИ ЛАМП ПОБУТОВОГО ОСВІТЛЕННЯ

Лампи, що використовуються у побуті, діляться на:

  • лампи розжарювання (звичайні і галогенні);

  • компактні люмінесцентні лампи («економки»);

  • світлодіодні лампи.

    За розміром цоколя лампи, що використовуються для стаціонарного освітлення, діляться:

Тип

Діаметр, мм

Назва

Е5

5

Мікроцоколь (LES)

Е10

10

Мініатюрний цоколь (МES)

Е12

12

Мініатюрний цоколь (МES)

Е14

14

Міньйон (SES)

Е17 (110 В)

17

Малий цоколь (SES)

Е26 (110 В)

26

Середній цоколь (ES)

Е27

27

Середній цоколь (ES)

Е40

40

Великий цоколь (GES)

За формою колби люмінесцентні лампи бувають:
За формою колби світлодіодні лампи бувають:

Наступний важливий показник - це колір випромінювання. Око людини по-різному, тобто суб'єктивно, сприймає різні джерела світла. За цим показником лампи бувають:

  • тепло-білого кольору випромінювання;

  • нейтрально-білого кольору випромінювання;

  • холодно-білого кольору випромінювання;

  • денного світла.

3. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАМП

До загальних характеристик енергозберігаючих ламп (більшість із них притаманні лампам розжарювання) відносяться: форма та матеріал колби, розмір лампи, розмір цоколя, потужність, реальна світність, частота, робоча напруга, колірна температура, світловий потік, індекс передачі кольору, кут розсіювання, робоча температура, вага, диммерування; термін служби, гарантійний термін, відсутність мерехтіння.

4. БУДОВА ТА ПРИНЦИП ДІЇ ЛАМП ОСВІТЛЕННЯ

На мал. 3.1. представлено будову ламп освітлення.

ЛАМПА РОЗЖАРЮВАННЯ. Головним елементом будь-якої лампи розжарювання є нитка розжарення, яка зазвичай виготовляється з тонкої вольфрамової стрічки. Для того, що б нитка була компактною, її звивають в спіраль, а звиту нитку в спіраль звивають ще раз, виходить біспіраль. Завдяки такій конструкції, при великій довжині вольфрамової стрічки, нитка розжарення лампочки виходить компактною.

Для довговічності спіраль поміщають в колбу, з якої відкачано повітря, інакше вольфрам швидко окислиться і перегорить. Для підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) колби лампочок великої потужності заповнюють сумішшю газів азоту з інертним аргоном. Якщо потрібна висока надійність, то колбу заповнюють чистим інертним газом - аргоном, криптоном або ксеноном під тиском, наприклад галогенні лампочки заповнюють парами галогенів брому або йоду. Але вартість таких лампочок в кілька разів вище.

Галогенні лампи від лампи розжарювання відрізняється тим, що мають менші габаритні розміри, більш високий ККД і в кілька разів більший термін служби. Практично це та ж лампочка «Ілліча», але покращена з урахуванням останніх досягнень науки і техніки.

СВІТЛОДІОДНА ЛАМПА. Пристрій, а іншими словами конструкція світлодіодної лампи представлена наступними елементами:

1. Пластиковий розсіювач світла (колба);

2. Світлодіоди (зазвичай в лампочці їх не менше 5 штук);

3. Електроніка управління:

  • плата для установки світло діодів;

  • алюмінієвий радіатор (відводить тепло з лампочок);

  • драйвер, перетворює напругу мережі до необхідної для функціонування лампочки;

  • вентиляційні отвори (через них відбувається циркуляція повітря, внаслідок чого драйвер охолоджується);

4. Цоколь (є провідником електричного струму від мережі до лампочки).

Принцип роботи світлодіодних ламп полягає в випромінюванні світла від одиночних світлодіодів або груп світлодіодів, пов'язаних спеціальною мікросхемою, що вміщає в собі перетворювач струму мережі в робочий струм, на якому працюють дані елементи.

КОМПАКТНА ЛЮМІНЕСЦЕНТНА ЛАМПА. Пристрій, а іншими словами конструкція люмінесцентної лампи представлена наступними елементами:

1. Колба (являє собою запаяну трубку з двох сторін. У протилежних кінцях колби знаходяться електроди. Трубка заповнена парами ртуті й аргону. Внутрішня поверхня колби покрита шаром люмінофора. При подачі напруги на електроди, через них починає протікати струм прогріву, який розігріває електроди і починається процес термоелектронної емісії. У момент досягнення електродами певної температури, вони починають випромінювати потік електронів.

2. Електроніка управління:

  • корпус лампи (виготовляється з негорючого пластика. У верхній частині корпусу кріпиться колба люмінесцентної лампи. У корпусі розміщується пускорегулюючий пристрій (ПРА), запобіжник і з'єднувальні дроти. На поверхні корпусу наноситься маркування, в якому вказано напругу живлення, потужність, колірну температуру);

  • запобіжник (застосовується для захисту компонентів електронної плати від загоряння у випадку стрибків напруги в мережі живлення);

  • електронна плата (на невеликій платі, захованій усередині корпусу лампи, змонтований ПРА. Він забезпечує запуск і немерехтливе світіння лампи. ПРА сучасних ламп оснащений захисним фільтром, який запобігає появі перешкод у мережі електроживлення)

3. Цоколь (є провідником електричного струму від мережі до лампочки).

Принцип роботи люмінесцентних ламп: електрони, стикаючись з атомами ртуті, викликають ультрафіолетове випромінювання. У свою чергу, ультрафіолетове випромінювання, потрапляючи на люмінофор, перетворюється у видиме світло.

4. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЛАМП

На мал. 3.2. представлено порівняльний аналіз ламп освітлення.

Мал. 3.2. Порівняльний аналіз ламп освітлення

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ БЛОК

  1. Повторіть правила електробезпеки.

  2. Розгляньте навчальну лабораторію «Види ламп».

  3. Охарактеризуйте типи ламп, які представлено в навчальній лабораторії.

  4. За допомогою тарифікатора електроенергії дослідіть, скільки споживається електричної енергії за 20 хв. лампою загального призначення та енергозберігаючою лампою.

  5. Порівняйте показники, зробіть висновок.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА НАВЧАЛЬНОЇ ЛАБОРАТОРІЇ (СТЕНДА) «ВИДИ ЛАМП»

Навчальна лабораторія (стенд) «Види ламп» призначена для проведення вимірів та дослідів та може бути використана під час проведення уроків з основ енергоефективності, охорони праці, фізики, електротехніки, спецтехнології та виробничого навчання (професія «Електромонтер з ремонту та обслуговування електроустаткування»).

Вимірювальним приладом, встановленим на стенді, є тарифікатор електроенергії, який може працювати у таких режимах:

1.  Час - вати - відображення вартості;

2.  Час - кількість електроенергії;

3.  Час - напруга – частота;

4.  Час - сила струму - коефіцієнт потужності;

5.  Час - мінімальна потужність;

6.  Час - максимальна потужність;

7.  Час - відображення вартості.

Загальна характеристика тарифікатора електроенергії

Облік електроенергії неможливий без застосування приладів обліку. Лічильники, встановлені у квартирі, дозволяють враховувати сумарне споживання електроенергії, але як бути, якщо потрібно дізнатися споживання одного приладу? У цьому може допомогти тарифікатор енергії.

Він являє собою невеликий пристрій, з рідкокристалічним екраном, кількома кнопками і вбудованим набором функцій. Зовні тарифікатор чимось нагадує «трійник» без проводу, з виделкою і розеткою. Він вимірює споживання енергії конкретного електроприладу у Вт та відображає дані на екрані. Деякі моделі тарифікатора здатні запам'ятовувати інформацію про споживання за певний час або певний період користування побутовим приладом та розраховувати вартість витраченої енергії за заданою ціною кВт×год. Тарифікатор вставляється в звичайну розетку і через нього побутовий прилад підключається до мережі. Через деякий час пристрій починає видавати дані про споживання на дисплей.

Тарифікатор електроенергії призначений для вимірювання споживання електроенергії приладами, які використовуються у домашньому господарстві. Прилад не призначений для використання в промислових цілях.

У середній зоні дисплея відображаються наступні величини:

  • величина споживаної електроенергії від 0,00 до 9999,99 кВт;

витрата за електроенергію в грошовому вираженні в національній валюті. Для цього необхідно встановити ціну електрики. Зверніть увагу на те, що витрата електрики може досягати в сумі величини не більшої 9999.

У нижній зоні дисплея показується загальний час роботи приладу, коли він включений у мережу. Якщо споживач, включений в мережу, споживає дуже мало електроенергії або не споживає зовсім, то таймер зупиняється.

Особливості:

  • великий РК дисплей для легкого читання;

  • сім режимів відображення, що змінюються при натисненні «функції»;

  • попередження про перевантаження відображаються на РК дисплеї;

  • вбудований змінний акумулятор 3,6V для зберігання показників і налаштувань;

  • можливість вимірювання напруги, потужності, частоти струму, коефіцієнту потужності; часу роботи та витрат на електроенергію.

Специфікація:

  • робоча напруга, частота - 230 В, 50 Гц;

  • робочий струм – max. 16 А;

  • діапазон робочої напруги 230-250 В;

  • діапазон відображення часу - 0 сек. - 9999 днів;

  • діапазон відображення потужності (Ватт) - 0 Вт - 9999 Вт;

  • діапазон відображення струму (ампери) - 0 А - 16.000 А;

  • діапазон відображення частоти - 0 Гц - 9999 Гц;

  • діапазон відображення ціни - 0.00Є Вт×год. - 9999€ Кв×год.;

  • діапазон відображення повної ціни 0.00€ Вт×год. - 9999€ Кв×год.

  • широкий діапазон напруги: 230-250В.

Підключення споживача

  • Вставте прилад для вимірювання електрики в розетку.

  • Вставте штекер споживача (наприклад телевізора) в розетку приладу.

  • Даний прилад може показувати тільки одну вимірювану величину, наприклад, кількість споживаної електроенергії W + протяжність включення + вартість енергії.

  • Вимірювання необхідних показників здійснюється на лампах різного типу та потужності.

Загальна характеристика навчальної лабораторії

На стенді (мал. 3.3.) установлено 3 енергозберігаючі лампи, 3 лампи розжарювання, 1 люмінесцентна лампа (кількість та види ламп можна змінювати) та чотири світлодіодні стрічки. Для зручності стенд обладнано пультом керування, завдяки якому ми можемо контролювати кількість або послідовність вмикання ламп.

Для початку роботи зі стендом потрібно виконати такі дії:

1.  Підключити стенд до мережі (вилка «Мережа»);

2.  Підключити тарифікатор (вилка «Прилад»);

3.  Ввімкнути автоматичний вимикач (положення вгору);

4.  Якщо в роботі приладу вимірювання сталася помилка, натиснути кнопку «RESET».

Перед початком роботи зі стендом необхідно переконатися, що всі лампи щільно закріплені в патронах. За для забезпечення безпеки користувачів, забороняється торкатися ламп руками під час їх роботи, якщо одна з ламп вийшла з ладу, необхідно їх вимкнути, використовуючи пульт дистанційного керування (кнопка «OFF»), після цього вимкнути автоматичний вимикач (положення вниз) та зачекати декілька хвилин для охолодження ламп.

Під час роботи всіх ламп створюється великий світловий потік, слід бути обережним.

Нумерація кнопок на пульті дистанційного керування відповідає нумерації ламп на стенді. Кнопка «ON» вмикає всі лампи одночасно, кнопка «OFF» вимикає.

 На мал. 3.4. представлено загальний вигляд тарифікатора електроенергії:

  1. Час тривалості вимірювання;
  2. Відображення ціни (COST) або частоти (HZ), залежить від встановленого режиму;
  3. Вимірювана величина.

Кнопка «FUNCTION» дозволяє змінити режим вимірювання, кнопка «COST» вмикає підрахунок ціни, кнопка «RESET» дозволяє перезапустити прилад у разі виникнення помилки. Для встановлення ціни за вимірюване значення потрібно натиснути кнопку «COST» та утримувати 3 секунди. На дисплеї відобразиться ціна встановлена за замовчуванням. Кнопками «UP» (вгору) та «DOWN» (вниз) можна змінити ціну на ту, яка нам потрібна. Після цього потрібно натиснути кнопку «COST», щоб запам'ятати задану ціну.

На мал. 3.5. представлено приклади вимірювання показників (А- потужність, Б-напруга, В- струм).

Опис роботи схеми

При включенні стенда в мережу струм протікає через автоматичний вимикач QF та проходить через понижуючий трансформатор (220/12 В). Змінний струм випрямляється діодним мостом, після якого встановлений конденсатор, що згладжує його пульсації. Для роботи контролера встановлений стабілітрон, який живить його напругою 5 В. Встановлено мікроконтроллер (Micro Chip DIC16F887).

При натисканні кнопки на пульті (шифраторі) сигнал вловлює інфрачервоний приймач та передає його на мікроконтроллер, який, в свою чергу, дешифрує код, що закладений в сигналі, порівнює коди, які закладені в його пам’яті, потім він використовує той канал, з яким співпадає відправлений код. Блок із оптронів використовується для розв’язки силової частини (яка заживлена від 220 В). При проходженні струму через керуючий канал оптрона, він спрацьовує, тим самим запускає тиристор і напруга приходить на лампи (1 - 6, 11) в залежності від натиснутої клавіші на пульті.

Світлодіодна стрічка спрацьовує за тим же принципом, але не має розв’язки через блок оптронів, тому що вона живиться меншою напругою (12 В). Вона керується тільки модулем тиристорів, які також підключені до своїх каналів в мікроконтроллері.

ДАЛІ...

Категорія: Практичні роботи | Додав: haychina5230 (30.10.2016)
Переглядів: 642
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Вхід на сайт
Кошик
Ваш кошик порожній
Пошук
Друзі сайту
  • uCoz Community
  • uCoz Manual
  • Video Tutorials
  • Official Template Store
  • Best uCoz Websites