Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Статьи для электриков » Электрическое освещение

Вольт-амперные характеристики электрических ламп

 

Вольт-амперные характеристики электрических лампСвойства электрической лампы как элемента электрической цепи, достаточно полно могут быть представлены ее вольт-амперной характеристикой, т. е. зависимостью падения напряжения на ней от величины протекающего тока.

Вольт-амперная характеристика газоразрядных ламп

В основе действия газоразрядных источников излучения лежит электрический разряд в атмосфере инертного газа (чаще всего аргон) и паров ртути. Излучение происходит за счет перехода электронов атомов ртути с орбиты с высоким содержанием энергии на орбиту с меньшей энергией. Из всего разнообразия электрических разрядов (тихий, тлеющий и т. д.) для искусственных источников характерен дуговой разряд, отличающийся высокими плотностями токов в канале разряда. Особенности дугового разряда как элемента электрической цепи определяют и особенности схем включения газоразрядных источников.

Вольт-амперная характеристика дугового разряда изображена на рис. 1 (кривая 1). Здесь же приведена вольт-амперная характеристика постоянного сопротивления (кривая 2). Для постоянного сопротивления отношение одинаково в любой точке характеристики. Оно определяет при малых приращениях на величину и знак динамического сопротивления и линейность характеристики.

Для характеристики дугового разряда это отношение, во-первых, численно непостоянно для разных точек, и во-вторых, отрицательно по знаку. Первая особенность определяет нелинейность характеристики, а вторая — так называемый "падающий" характер кривой. Таким образом, дуговой разряд имеет нелинейную падающую вольт-амперную характеристику.

Если подсчитать статическое сопротивление дуги в нескольких точках кривой (R=U/I), то можно увидеть, что с увеличением тока сопротивление дуги уменьшается.

Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)

При непосредственном включении дугового разряда в сеть с постоянным по величине напряжением разряд неустойчив и сопровождается бесконечным увеличением тока. Следовательно, в этом случае нужно принимать меры к стабилизации разряда. Стабилизация может быть обеспечена либо использованием источника напряжения с падающей внешней характеристикой (такая характеристика, например, специально создается у сварочного генератора для стабилизации сварочной дуги), либо дополнительным баластным сопротивлением, включенным последовательно с газоразрядным промежутком. Для газоразрядных источников излучения используется второй способ стабилизации разряда.

Рассмотрим случай включения газового промежутка последовательно с активным сопротивлением. На рис. 2 приведена вольт-амперная характеристика (кривая 1) газоразрядного промежутка и разность между напряжением сети и падением напряжения на балластном сопротивлении в функции тока (прямая 2).

Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)

Рис. 2. Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)

Всякие стационарные режимы протекания тока в такой схеме должны удовлетворять закону КирхгофаUc=Uб+Uл. Это условие выполняется в точках пересечения прямой 2 (Uс-Uб=f(I)) с вольт-амперной характеристикой I газоразрядного промежутка. Однако при падающих характеристиках пересечение возможно в нескольких точках, не каждая из которых будет соответствовать устойчивому режиму. Устойчивый режим будет в тех точках, для которых с увеличением тока сумма падений напряжений на лампе и балластном сопротивлении превысит напряжение источника, т.е. Uб+UлIRб+Uл

Это неравенство является критерием устойчивости. Критерию устойчивости на рис. 2 удовлетворяет точка В. В режимах левее точки В появляется положительный избыток напряжения ΔU, приводящий к увеличению тока, а в режиме правее точки В появляется отрицательный избыток напряжения ΔU, приводящий к уменьшению тока. Следовательно, режим в точке В является устойчивым, или стабилизированным.

Необходимо отметить, что ни напряжение, ни ток не стабилизируются включением балластного сопротивления, а стабилизируется только режим горения дуги. В самом деле, при увеличении напряжения сети до Uc1 режим горения остается устойчивым и переходит в точку B1 для которой ток и напряжение отличаются от соответствующих значений в точке В. Так же отличаются ток и напряжение дуги в устойчивой точке B2 при уменьшенном напряжении Uc2.

Эти рассуждения позволяют сделать вывод о том, что стабилизацией напряжения на газоразрядной лампе нельзя обеспечить стабильность разряда. Полученные выше выводы и соотношения для постоянного напряжения полностью применимы для цепей переменного напряжения. Для стабилизации разряда на переменном токе используют индуктивные и емкостные балласты, так как потери на них меньше, чем на активном.

Вольт-амперная характеристика ламп накаливания

Вольт-амперная характеристика у ламп накаливания нелинейна и имеет восходящий характер. Нелинейность обусловлена зависимостью сопротивления нити накала от температуры, а следовательно, и от тока: чем больше ток, тем больше сопротивление нити. Восходящий характер кривой объясняется положительной величиной динамического сопротивления: в любой точке кривой положительному приращению тока соответствует положительное приращение падения напряжения. Автоматически создается устойчивый режим, т. е. ток при постоянном напряжении не может измениться из-за внутренних причин. Это позволяет включать лампу накаливания прямо на напряжение.








Статьи близкие по теме:
  • Электрическая дуга и ее характеристики
  • Виды электрического разряда в газах
  • Параметры источников сварочного тока
  • Нелинейные электрические цепи
  • Схема подключения ламп ДРЛ

  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK