Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης ηλεκτρικών λαμπτήρων

Οι ιδιότητες ενός ηλεκτρικού λαμπτήρα ως στοιχείου ενός ηλεκτρικού κυκλώματος μπορούν να αντιπροσωπευτούν πλήρως από το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης του, δηλαδή από την εξάρτηση της πτώσης τάσης σε αυτόν από την τιμή του ρεύματος που ρέει.

Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης λαμπτήρων εκκένωσης αερίου

Η λειτουργία των πηγών ακτινοβολίας εκκένωσης αερίου βασίζεται σε ηλεκτρική εκκένωση σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου (συνήθως αργό) και ατμού υδραργύρου. Η ακτινοβολία συμβαίνει λόγω της μετάβασης των ηλεκτρονίων των ατόμων υδραργύρου από μια τροχιά υψηλής ενεργειακής περιεκτικότητας σε μια τροχιά χαμηλότερης ενέργειας. Από όλη την ποικιλία των ηλεκτρικών εκκενώσεων (αθόρυβες, λαμπερές κ.λπ.), οι τεχνητές πηγές χαρακτηρίζονται από εκκένωση τόξου, η οποία χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα ρεύματος στο κανάλι εκκένωσης. Τα χαρακτηριστικά της εκκένωσης τόξου ως στοιχείο του ηλεκτρικού κυκλώματος καθορίζουν και χαρακτηριστικά των συστημάτων για τη συμπερίληψη πηγών εκκένωσης αερίου.

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της εκφόρτισης τόξου φαίνεται στο Σχ. 1 (καμπύλη 1).Δείχνει επίσης το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της σταθερής αντίστασης (καμπύλη 2). Για σταθερή αντίσταση, η αναλογία είναι η ίδια σε κάθε σημείο του χαρακτηριστικού. Καθορίζει με μικρά βήματα το μέγεθος και το πρόσημο της δυναμικής αντίστασης και τη γραμμικότητα του χαρακτηριστικού.

Για τα χαρακτηριστικά εκφόρτισης τόξου, αυτός ο λόγος είναι, πρώτον, αριθμητικά μεταβλητός για διαφορετικά σημεία και δεύτερον, αρνητικός σε πρόσημο. Το πρώτο χαρακτηριστικό καθορίζει τη μη γραμμικότητα του χαρακτηριστικού και το δεύτερο - τον λεγόμενο «πτώσιμο» χαρακτήρα της καμπύλης. Έτσι, η εκκένωση τόξου έχει ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό πτώσης ρεύματος-τάσης.

Εάν υπολογίσετε την αντίσταση στατικού τόξου σε πολλά σημεία της καμπύλης (R = U / I), μπορεί να φανεί ότι καθώς αυξάνεται το ρεύμα, η αντίσταση τόξου μειώνεται.

Ρύζι. 1. Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης μιας εκκένωσης τόξου (1), σταθερής αντίστασης (2) και ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως (3)

Όταν η εκφόρτιση τόξου συνδέεται απευθείας με ένα δίκτυο συνεχούς ρεύματος, η εκφόρτιση είναι ασταθής και συνοδεύεται από άπειρη αύξηση του ρεύματος. Επομένως, σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα για τη σταθεροποίηση της απόρριψης. Η σταθεροποίηση μπορεί να παρέχεται είτε με χρήση πηγής τάσης με εξωτερικό χαρακτηριστικό που πέφτει (ένα τέτοιο χαρακτηριστικό, για παράδειγμα, είναι ειδικά σχεδιασμένο για μια γεννήτρια συγκόλλησης για τη σταθεροποίηση του τόξου συγκόλλησης), είτε με πρόσθετη αντίσταση έρματος συνδεδεμένη σε σειρά με διάκενο εκκένωσης αερίου . Για πηγές ακτινοβολίας εκκένωσης αερίου, χρησιμοποιείται η δεύτερη μέθοδος σταθεροποίησης της εκκένωσης.

Ας εξετάσουμε την περίπτωση συμπερίληψης ενός διακένου αερίου σε σειρά με ενεργή αντίσταση. Στο σχ.Το 2 δείχνει το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (καμπύλη 1) του διακένου εκκένωσης αερίου και τη διαφορά μεταξύ της τάσης δικτύου και της πτώσης τάσης στο έρμα ανάλογα με το ρεύμα (ευθεία γραμμή 2).

Ρύζι. 2. Σχέδιο ενεργοποίησης του διακένου εκκένωσης αερίου σε σειρά με την αντίσταση έρματος (α) και τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης των στοιχείων (β)

Όλοι οι τρόποι ροής ρεύματος σε σταθερή κατάσταση σε ένα τέτοιο κύκλωμα πρέπει να συμμορφώνονται ο νόμος του KirchhoffUc = Ub +Ul. Αυτή η προϋπόθεση πληρούται στις διασταυρώσεις μιας ευθείας γραμμής 2 (Uc-Ub = f (I)) με το χαρακτηριστικό ρεύμα-βολτ διάκενο εκκένωσης αερίου I. Ωστόσο, με φθίνοντα χαρακτηριστικά, η διέλευση είναι δυνατή σε πολλά σημεία, τα οποία δεν θα αντιστοιχούν όλα σε σταθερή λειτουργία. Η σταθερή λειτουργία θα είναι σε εκείνα τα σημεία για τα οποία, καθώς αυξάνεται το ρεύμα, το άθροισμα της πτώσης τάσης στη λάμπα και στο έρμα η αντίσταση θα υπερβαίνει την τάση της πηγής, δηλ. Ub +Ulb +Ul

Αυτή η ανισότητα αποτελεί κριτήριο βιωσιμότητας. Το κριτήριο σταθερότητας στο Σχ. Το 2 ικανοποιεί το σημείο Β. Στις λειτουργίες στα αριστερά του σημείου Β, εμφανίζεται μια θετική υπέρβαση τάσης ΔU, η οποία οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος, και σε μια λειτουργία στα δεξιά του σημείου Β, εμφανίζεται μια αρνητική υπερβολική τάση ΔU, η οποία οδηγεί σε μείωση του ρεύματος. Επομένως, το καθεστώς στο σημείο Β είναι σταθερό ή σταθεροποιημένο.

Πρέπει να σημειωθεί ότι ούτε η τάση ούτε το ρεύμα σταθεροποιείται με την ενεργοποίηση της αντίστασης έρματος, μόνο η λειτουργία καύσης τόξου σταθεροποιείται. Στην πραγματικότητα, όταν η τάση του δικτύου αυξάνεται σε Uc1, η λειτουργία καύσης παραμένει σταθερή και πηγαίνει στο σημείο Β1 για το οποίο το ρεύμα και η τάση διαφέρουν από τις αντίστοιχες τιμές στο σημείο Β.Το ρεύμα και η τάση τόξου διαφέρουν επίσης στο σταθερό σημείο B2 σε μειωμένη τάση Uc2.

Αυτές οι σκέψεις μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι η σταθερότητα της εκκένωσης δεν μπορεί να εξασφαλιστεί με τη σταθεροποίηση της τάσης στη λυχνία εκκένωσης αερίου. Οι παραπάνω παραγωγές και σχέσεις τάσης συνεχούς ρεύματος ισχύουν πλήρως για κυκλώματα εναλλασσόμενης τάσης. Για τη σταθεροποίηση της εκφόρτισης σε εναλλασσόμενο ρεύμα, χρησιμοποιούνται επαγωγικά και χωρητικά στραγγαλιστικά πηνία, καθώς οι απώλειες σε αυτά είναι μικρότερες από τις ενεργές.

Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης λαμπτήρων πυρακτώσεως

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης των λαμπτήρων πυρακτώσεως είναι μη γραμμικό και έχει αύξοντα χαρακτήρα. Η μη γραμμικότητα οφείλεται στην εξάρτηση της αντίστασης του νήματος από τη θερμοκρασία και συνεπώς από το ρεύμα: όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του νήματος. Η αυξανόμενη φύση της καμπύλης εξηγείται από τη θετική τιμή της δυναμικής αντίστασης: σε κάθε σημείο της καμπύλης, μια θετική αύξηση του ρεύματος αντιστοιχεί σε μια θετική αύξηση της πτώσης τάσης. Δημιουργείται αυτόματα μια σταθερή λειτουργία, δηλαδή το ρεύμα σε σταθερή τάση δεν μπορεί να αλλάξει για εσωτερικούς λόγους. Αυτό επιτρέπει την απευθείας σύνδεση της λάμπας πυράκτωσης με την τάση.