Sähkölamppujen virta-jänniteominaisuudet

Sähkölampun ominaisuudet sähköpiirin elementtinä voidaan esittää täysin sen virta-jännite-ominaiskäyrällä, eli siihen kohdistuvan jännitehäviön riippuvuudella virtaavan virran arvosta.

Kaasupurkauslamppujen virta-jännite-ominaisuus

Kaasupurkaussäteilylähteiden toiminta perustuu sähköpurkaukseen inertin kaasun (useimmiten argonin) ja elohopeahöyryn ilmakehässä. Säteily johtuu elohopeaatomien elektronien siirtymisestä korkean energiapitoisuuden kiertoradalta alhaisemman energian kiertoradalle. Kaikista erilaisista sähköpurkauksista (hiljainen, hehkuva jne.) keinotekoisille lähteille on ominaista kaaripurkaus, jolle on ominaista korkea virrantiheys purkauskanavassa. Valokaaripurkauksen ominaisuudet sähköpiirin elementtinä määräävät ja kaasupurkauslähteiden sisällyttämistä koskevien järjestelmien ominaisuudet.

Valokaaripurkauksen virta-jännite-ominaisuus on esitetty kuvassa. 1 (käyrä 1).Se näyttää myös vakioresistanssin virta-jännite-ominaisuuden (käyrä 2). Vakiovastuksen tapauksessa suhde on sama ominaisuuden jokaisessa pisteessä. Se määrittää pienin askelin dynaamisen vastuksen suuruuden ja etumerkin sekä ominaisuuden lineaarisuuden.

Valokaaripurkausominaisuuksien osalta tämä suhde on ensinnäkin numeerisesti muuttuva eri pisteille ja toiseksi negatiivinen etumerkki. Ensimmäinen ominaisuus määrittää ominaisuuden epälineaarisuuden ja toinen - käyrän niin kutsutun "putoavan" luonteen. Siten kaaripurkauksella on epälineaarinen laskeva virta-jännite-ominaisuus.

Jos lasket staattisen kaaren vastuksen useissa käyrän pisteissä (R = U / I), voidaan nähdä, että virran kasvaessa kaaren vastus pienenee.

Riisi. 1. Valokaaripurkauksen (1), vakiovastuksen (2) ja hehkulampun (3) virta-jänniteominaisuudet

Kun kaaripurkaus on kytketty suoraan tasavirtaverkkoon, purkaus on epävakaa ja siihen liittyy ääretön virran kasvu. Siksi tässä tapauksessa on tarpeen ryhtyä toimenpiteisiin purkauksen vakauttamiseksi. Stabilointi voidaan toteuttaa joko käyttämällä jännitelähdettä, jolla on laskeva ulkoinen ominaisuus (sellainen ominaisuus on esimerkiksi suunniteltu erityisesti hitsausgeneraattorille hitsauskaaren stabiloimiseksi) tai lisäpainolastivastusta, joka on kytketty sarjaan kaasupurkausraon kanssa. . Kaasupurkaussäteilyn lähteissä käytetään toista menetelmää purkauksen stabiloimiseksi.

Tarkastellaanpa tapausta, jossa kaasuväli sisällytetään sarjaan aktiivisen vastuksen kanssa. KuvassaKuvassa 2 on esitetty kaasupurkausraon virta-jännite-ominaiskäyrä (käyrä 1) sekä verkkojännitteen ja liitäntälaitteen jännitehäviön välinen ero virrasta riippuen (suora viiva 2).

Riisi. 2. Kaavio kaasupurkausraon kytkemiseksi päälle sarjaan painolastivastuksen (a) ja elementtien virta-jännite-ominaisuuksien (b) kanssa

Kaikkien tällaisen piirin virrankulutuksen vakaan tilan tilojen on oltava vaatimusten mukaisia Kirchhoffin lakiUc = Ub + Ul. Tämä ehto täyttyy suoran 2 (Uc-Ub = f (I)) ja virta-volttiominaiskäyrän I kaasupurkausraon leikkauspisteissä. Ominaisuuksien pienentyessä risteytyminen on kuitenkin mahdollista useissa kohdissa, joista kaikki eivät vastaa stabiilia tilaa. Vakaa tila on niissä pisteissä, joissa virran kasvaessa lampun ja liitäntälaitteen jännitehäviön summa vastus ylittää lähdejännitteen, ts. Ub +Ulb +Ul

Tämä eriarvoisuus on kestävyyden kriteeri. Kuvan vakauskriteeri. 2 täyttää pisteen B. Pisteen B vasemmalla puolella olevissa tiloissa positiivinen ylijännite ΔU, joka johtaa virran kasvuun, ja pisteen B oikealla puolella olevassa moodissa negatiivinen ylijännite ΔU, joka johtaa virran väheneminen. Siksi järjestelmä pisteessä B on vakaa tai vakiintunut.

On huomattava, että jännitettä tai virtaa ei stabiloitu kytkemällä päälle liitäntälaitevastus, vain valokaaren polttotila stabiloituu. Itse asiassa, kun verkkojännite nousee Uc1:een, palamistila pysyy vakaana ja siirtyy pisteeseen B1, jonka virta ja jännite poikkeavat vastaavista arvoista pisteessä B.Valokaarivirta ja -jännite eroavat myös vakaassa pisteessä B2 alennetulla jännitteellä Uc2.

Näiden seikkojen perusteella voimme päätellä, että purkauksen vakautta ei voida varmistaa stabiloimalla kaasupurkauslampun jännite. Yllä olevat tasajännitejohdannaiset ja -suhteet ovat täysin sovellettavissa AC-jännitepiireihin. Purkauksen stabiloimiseksi vaihtovirralla käytetään induktiivisia ja kapasitiivisia liitäntälaitteita, koska niiden häviöt ovat pienempiä kuin aktiivisten.

Hehkulamppujen virta-jännite-ominaisuus

Hehkulamppujen virta-jännite-ominaisuus on epälineaarinen ja sillä on nouseva luonne. Epälineaarisuus johtuu hehkulangan resistanssin riippuvuudesta lämpötilasta ja siten virrasta: mitä suurempi virta, sitä suurempi hehkulangan vastus. Käyrän kasvava luonne selittyy dynaamisen vastuksen positiivisella arvolla: jokaisessa käyrän pisteessä positiivinen virran lisäys vastaa jännitteen pudotuksen positiivista kasvua. Vakaa tila luodaan automaattisesti, eli virta vakiojännitteellä ei voi muuttua sisäisistä syistä. Tämä mahdollistaa hehkulampun suoran kytkemisen jännitteeseen.