Токово-напрежени характеристики на електрически лампи

Свойствата на електрическа лампа като елемент на електрическа верига могат да бъдат представени напълно напълно чрез нейната токово-волтална характеристика, тоест от зависимостта на спада на напрежението върху нея от стойността на протичащия ток.

Характеристика на токово напрежение на газоразрядни лампи

Работата на газоразрядни източници на радиация се основава на електрически разряд в атмосфера на инертен газ (най-често аргон) и живачни пари. Излъчването възниква поради прехода на електрони на живачните атоми от орбита с високо енергийно съдържание към орбита с по -ниска енергия. От цялото разнообразие от електрически разряди (тихи, светещи и т.н.), изкуствените източници се характеризират с дъгов разряд, който се характеризира с висока плътност на тока в изпускателния канал. Характеристиките на дъговия разряд като елемент на електрическата верига определят и характеристики на схемите за включване на газоразрядни източници.

Характеристиката ток-напрежение на дъговия разряд е показана на фиг. 1 (крива 1). Той също така показва характеристиката ток-напрежение на постоянното съпротивление (крива 2). За постоянно съпротивление съотношението е същото във всяка точка на характеристиката. Той определя на малки стъпки от величината и знака на динамичното съпротивление и линейността на характеристиката.

За характеристиките на дъговия разряд това съотношение е, първо, числово променливо за различни точки и второ, отрицателно по знак. Първата характеристика определя нелинейността на характеристиката, а втората — така наречения «падащ» характер на кривата. По този начин дъговият разряд има нелинейна падаща характеристика ток-напрежение.

Ако изчислите статичното съпротивление на дъгата в няколко точки на кривата (R = U / I), може да се види, че с увеличаване на тока съпротивлението на дъгата намалява.

Ориз. 1. Характеристики на токово напрежение на дъгов разряд (1), постоянно съпротивление (2) и лампа с нажежаема жичка (3)

Когато дъговият разряд е директно свързан към мрежа с постоянно напрежение, разрядът е нестабилен и е придружен от безкрайно увеличаване на тока. Следователно в този случай е необходимо да се вземат мерки за стабилизиране на изхвърлянето. Стабилизирането може да бъде осигурено или чрез използване на източник на напрежение с падаща външна характеристика (такава характеристика например е специално създадена за заваръчен генератор за стабилизиране на заваръчната дъга), или допълнително баластно съпротивление, свързано последователно с газоразряд празнина. За газоразрядни източници на радиация се използва вторият метод за стабилизиране на разряда.

Нека разгледаме случая на включване на газова междина последователно с активно съпротивление. На фиг. 2 показва характеристиката ток-напрежение (крива 1) на газоразрядния процеп и разликата между мрежовото напрежение и спада на напрежението в баласта в зависимост от тока (права линия 2).

Ориз. 2. Схема за включване на газоразрядния процеп последователно с баластното съпротивление (а) и токово-напрежените характеристики на елементите (б)

Всички стационарни режими на протичане на ток в такава верига трябва да отговарят Законът на КирххофUc = Ub +Uл. Това условие е изпълнено в пресечните точки на права линия 2 (Uc-Ub = f (Аз)) с токово-волта характеристика Аз празнина за изпускане на газ. Въпреки това, с намаляващи характеристики, пресичането е възможно в няколко точки, не всички от които ще отговарят на стабилен режим.Стабилен режим ще бъде в онези точки, за които с увеличаване на тока сумата от спада на напрежението върху лампата и съпротивлението на баласта ще надвишава напрежението на източника, т.е. Ub +Uлb +Uл

Това неравенство е критерий за устойчивост. Критерият за стабилност на фиг. 2 удовлетворява точка B. В режими отляво на точка B се появява положително излишно напрежение ΔU, което води до увеличаване на тока, а в режим вдясно от точка В се появява отрицателно излишно напрежение ΔU, което води до намаляване на тока. Следователно режимът в точка В е стабилен или стабилизиран.

Трябва да се отбележи, че нито напрежението, нито токът се стабилизират чрез включване на съпротивлението на баласта, а само режимът на изгаряне на дъгата се стабилизира. Всъщност, когато мрежовото напрежение се увеличи до Uc1 режимът на горене остава стабилен и отива в точка В1 за които токът и напрежението се различават от съответните стойности в точка В. Токът и напрежението на дъгата също се различават в стабилната точка B2 при намалено напрежение Uc2.

Тези съображения ни позволяват да заключим, че стабилността на разреждането не може да бъде осигурена чрез стабилизиране на напрежението в газоразрядната лампа. Горните изводи и съотношения за DC напрежение са напълно приложими към веригите за променливо напрежение. За стабилизиране на разряда при променлив ток се използват индуктивни и капацитивни баласти, тъй като загубите върху тях мпо -малко от активен.

Характеристика на токово напрежение на лампи с нажежаема жичка

Характеристиката токово напрежение на лампите с нажежаема жичка е нелинейна и има възходящ характер. Нелинейността се дължи на зависимостта на съпротивлението на нишката от температурата и следователно от тока: колкото по -голям е токът, толкова по -голямо е съпротивлението на нишката. Нарастващият характер на кривата се обяснява с положителната стойност на динамичното съпротивление: във всяка точка на кривата положителен прираст на тока съответства на положителен прираст на спада на напрежението. Автоматично се създава стабилен режим, тоест токът при постоянно напрежение не може да се промени поради вътрешни причини. Това позволява директно включване на лампата с нажежаема жичка към напрежение.