Математическое описание динамической вольт-амперной характеристики ламп ДНаЗ-400

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

р электронной журнал
ОБРАЗОВАНИЕ
Инженерное образование Ассоциация технических университетов
#11 ноябрь 2006
Общие проблемы
инженерного
образования
Инженер в современной России
Наука в образовании: Электронное научное издание
CALS-технологии
Зарубежное образование
История технического прогресса
Учебные программы Будущий инженер Вне рубрик
English Library
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
Форум
Доска объявлений
Архив
Переписка
Информация о проекте About project
Найти!
# Гос. регистрации 420 700 025
issn 1994−0408 Ред. совет Специальности Рецензентам Авторам English Koi-8 Win
Найти выделенное
Математическое описание динамической вольт-амперной характеристики ламп ДНАЗ-400 #11 ноябрь 2006
УДК 62−111. 3
Н. В. Васильев — ассистент
Санкт-Петербургский государственный
аграрный университет
Свет играет большую роль в жизни растений. С помощью света и зелёного вещества листа растения (хлорофилла) происходит процесс фотосинтеза — накопления углеводов из углекислоты воздуха и в виде зелёной массы растений и плодов. В осенне-зимний период, когда солнце не даёт достаточного по интенсивности и продолжительности освещения, в теплицах и оранжереях естественное освещение можно заменить искусственным. В настоящее время для освещения рассадных компонентов теплиц и светокультуры растений все более широко используются светильники с высокоэффективными газоразрядными лампами высокого давления (натриевыми -типа ДНаТ) мощностью 200−400 Вт [1].
Одной из разновидностей натриевых ламп высокого давления является зеркальная лампа ДНаЗ — уникальная разработка фирмы «КЕРШХ», не имеющая конструктивных аналогов на мировом светотехническом рынке.
Лампы ДНаЗ/КеАих сохраняют все преимущества натриевых ламп, увеличивают срок службы, обеспечивают эффективное, стабильное и хорошо воспроизводимое светораспределение при чрезвычайной компактности форм, высокой надежности конструктивных элементов и простоте обслуживания.
Особенностями лампы ДНаЗ/КеАих является высокоэффективный натриевый излучатель, помещенный в вакуумированную колбу с внутренним зеркальным покрытием. Высокая световая отдача, большой срок службы и увеличенные интервалы между заменами делают натриевые лампы экономичными источниками света [2].
Вольт-амперная характеристика ламп ДНаЗ имеет нелинейный характер, что приводит к появлению в сети высших гармоник тока. В свою очередь это может искажать форму питающего напряжения (снижения качества напряжения), повышению потерь энергии в распределительной сети и трансформаторах, сокращается срок службы изоляции кабелей, электрических машин и аппаратов, ухудшается работа устройств автоматики, телемеханики и связи, затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов, возможно возникновение резонансных явлений на высших гармониках [3].
Такие же явления наблюдаются и в городских осветительных сетях, где используются подобные источники
света.
Математическое описание динамической вольт-амперной характеристики (ДВАХ) ламп ДНаЗ значительно упрощает проектирование ПРА.
В качестве объекта исследований принят светильник ЖСП 30−400−001. У5 & quot-REFLUX"- с лампой ДНаЗ-400.
БиГОР
База и Генератор Образовательных Ресурсов
1. Экспериментальная часть.
Основой экспериментальной установки (рис. 1) является ПРА светильника ЖСП 30−400−001 У5 & quot-КЕРШХ"-, в состав которой входят штатный дроссель, импульсное зажигающее устройство (ИЗУ), два конденсатора С1 и С2 и лампа ДНаЗ-400. При помощи трансформатора тока И54М и трансформатора напряжения ТН 7 — 127 / 220 — 50 к цепи подключается измерительный комплекс на базе микроконтроллера М 167−2 фирмы & quot-Siemens"-, который осциллографирует кривые тока и напряжения лампы и записывает их мгновенные значения в файл персонального компьютера. Период опроса составляет 24,2718 мксек. При подключении измерительного комплекса к цепи мы использован измерительный шунт К=1 Ом и переменное сопротивление Кд = 20. 68 кОм, из которого был изготовлен делитель
напряжения. Защита осветительной сети осуществляется плавким предохранителем РУ.
Рис. 1 Принципиальная электрическая схема экспериментальной
установки:
іл — ток лампы- ыл — напряжение на лампе- Ц, Ь2 — обмотки штатного дросселя- ИЗУ импульсное зажигающее устройство- С1 и С2 — штатные конденсаторы- БЬ — лампа ДНаЗ- ИК измерительный комплекс- Ри — предохранитель- ТУ1 — лабораторный автотрансформатор- ТУ2 трансформатор напряжения- ТТ1, ТТ2 — трансформаторы тока- к- КД — резисторы.
2. Теоретическая часть На рис. 2 и рис. 3 приведены графики мгновенных значений напряжения и тока лампы.
ил, В
Рис. 2 График мгновенных значений напряжения лампы ил
Іл, А
Рис. 3 График мгновенных значений тока лампы іл
Динамическая вольтамперная характеристика лампы ДНаЗ-400, показанная на рисунке 4, получена путём сопоставления напряжения лампы соответствующему ей току в каждый момент времени.
Для аналитического описания ДВАХ лампы ил_Т (1л) были использованы степенные ряды
вида:
ил = 2 °п С*л — а)
п=0
(1)
Рис. 4 График динамической вольтамперной характеристики лампы ДНаЗ-400
Поскольку ДВАХ симметрична относительно начала координат, то зависимость ил=Т (іл) является нечетной функцией, для которой справедливо выражение ил (- іл)= - ил (іл), поэтому математическое описание, полученное для первого квадранта, возможно применить и для третьего квадранта с учетом знака.
Петля ОЬМО была разбита на три участка ОЬ, 1_М и МО, для каждого из которых определялись коэффициенты степенных рядов. Таким образом, ДВАХ будет математически описана тремя уравнениями.
Для участка ОЬ степенной ряд до пятого порядка (п=5) будет иметь вид:
«шж (*дск)= +& quot-+а5 -0лаі. -ааіУ
к=0
где 0 & lt- I ЛoL & lt- 1(иМАХ) — а0, а1, а2, а3, а4, а5 — коэффициенты степенного ряда- а0|_- ток лампы,
соответствующий середине отрезка О_.
Взяв шесть смежных значений ил о_ и соответствующие им | о_, составили систему из шести линейных уравнений с шестью неизвестными ао, а^ а2, аз, а4, а5:
[4]
(3)
Решив систему (3), получаем коэффициенты степенного ряда а0, а1, а2, а3, а4, а5. Аналогичные математические преобразования произвели и с участками _М и МО. Полученные коэффициенты степенного ряда ДВАХ представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Коэффициенты степенного ряда ДВАХ
Участок О Ь Участок 1_М Участок МО
а0 92,247 81,088 73,65 299 885
а1 126,43 548 2,27 868 241 5,937 183 125
а2 -189,6 134 218 -2,56 336 627 -6,192 294 779
а3 -13,48 166 145 -6,253 839 121 -2,350 155 146
а4 187,800 272 2,2 415 947 1,844 243 341
а5 -124,2 419 387 1,235 726 551 0,811 645 435
Для кривой ДВАХ в квадранте отрицательных токов значение напряжения лампы, выраженное степенным рядом (2), домножается на коэффициент (-1).
Для оценки точности моделирования используем среднеквадратическую погрешность ад:
(4)
где и0п (I), ирАсч (I) — экспериментально полученные и рассчитанные по формуле (2) значения напряжения
лампы в момент времени 1 = I сИ соответственно, В- р — целое число временных отрезков сИ в периоде Т,
0,02
Р= - =------
равное
г
Р = - = - ,
2,4271& amp- 10
= 824
Выводы
1. математическая зависимость напряжения от тока лампы ДНаЗ-400 может выражаться
ыл=
уравнениями степенных рядов к^о пятого порядка, достаточного для инженерных
расчетов, с коэффициентами, представленными в таблице 1-
2. использованная методика позволяет определять динамическую вольтамперную характеристику, как ламп ДНаЗ, так и других приемников с нелинейной ДВАХ-
3. математически описанная ДВАХ позволяет моделировать процессы пускорегулирующей
аппаратуры ламп ДНаЗ.
Л и т е р, а т у р а
1) Айзенберг Ю. Б., Справочная книга по светотехнике. М., 1995. 145 с.
2) Волкова Е. Б., Рохлин Г. Н., Натриевые лампы высокого давления. М., 1971. 7 с.
3) Арриллага Дж, Брэдли. Д, Борджер П., Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 4 с.
4) Данко П. Е., Попов А. Г., Кожевникова Т. Я., Высшая математика в упражнениях и задачах.: Учеб. пособие. Ч. II.
М.: Высшая школа, 1997. 370 с.
5) Зажигаев Л. С., Кишьян А. А., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. с. 12−14.
Публикации с ключевыми словами: освещение — лампы высокого давления — волт-амперная характеристика Публикации со словами: освещение — лампы высокого давления — волт-амперная характеристика Написать комментарий & gt->-
Журнал | Портал | Раздел Copyright © 2003 «Наука и образование. Инженерное образование» E-mail: magazine@xware. ru | тел.: +7 (495) 263-68-67
Вход для редакторов

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой