Strømspenningsegenskaper til elektriske lamper

Egenskapene til en elektrisk lampe som et element i en elektrisk krets kan fullt ut representeres av dens strømspenningskarakteristikk, det vil si av avhengigheten av spenningsfallet på den av verdien av strømmen som flyter.

Strømspenningskarakteristikk for gassutladningslamper

Driften av gassutladningsstrålekilder er basert på en elektrisk utladning i en atmosfære av inertgass (oftest argon) og kvikksølvdamp. Strålingen oppstår på grunn av overgangen av elektroner i kvikksølvatomene fra en bane med høyt energiinnhold til en bane med lavere energi. Av alle forskjellige elektriske utladninger (stille, glødende, etc.), er kunstige kilder preget av en bueutladning, som er preget av en høy strømtetthet i utladningskanalen. Karakteristikkene til lysbueutladningen som et element i den elektriske kretsen bestemmer og kjennetegn ved ordningene for inkludering av gassutslippskilder.

Strømspenningskarakteristikken til lysbueutladningen er vist i fig. 1 (kurve 1).Den viser også strøm-spenningskarakteristikken til den konstante motstanden (kurve 2). For en konstant motstand er forholdet det samme på hvert punkt på karakteristikken. Den bestemmer i små trinn størrelsen og tegnet på den dynamiske motstanden og lineariteten til karakteristikken.

For bueutladningskarakteristikk er dette forholdet for det første numerisk variabelt for forskjellige punkter, og for det andre negativt i fortegn. Den første karakteristikken bestemmer ikke-lineariteten til karakteristikken, og den andre - den såkalte "fallende" karakteren til kurven. Således har lysbueutladningen en ikke-lineær fallende strøm-spenningskarakteristikk.

Hvis man beregner den statiske lysbuemotstanden på flere punkter på kurven (R = U / I), kan man se at når strømmen øker, avtar lysbuemotstanden.

Ris. 1. Strømspenningskarakteristikk for en lysbueutladning (1), konstant motstand (2) og en glødelampe (3)

Når lysbueutladningen er direkte koblet til et DC-nettverk, er utladningen ustabil og ledsages av en uendelig økning i strømmen. Derfor er det i dette tilfellet nødvendig å iverksette tiltak for å stabilisere utslippet. Stabilisering kan tilveiebringes enten ved å bruke en spenningskilde med en fallende ytre karakteristikk (en slik karakteristikk er for eksempel spesielt designet for en sveisegenerator for å stabilisere sveisebuen), eller en ekstra ballastmotstand koblet i serie med et gassutladningsgap . For gassutladningsstrålingskilder brukes den andre metoden for å stabilisere utladningen.

La oss vurdere tilfellet med å inkludere et gassgap i serie med en aktiv motstand. I fig.2 viser strøm-spenningskarakteristikken (kurve 1) til gass-utladningsgapet og forskjellen mellom nettspenningen og spenningsfallet i ballasten avhengig av strømmen (rett linje 2).

Ris. 2. Skjema for å slå på gassutladningsgapet i serie med ballastmotstanden (a) og strømspenningsegenskapene til elementene (b)

Alle steady-state moduser for strømflyt i en slik krets må overholde Kirchhoffs lovUc = Ub +Ul. Denne betingelsen er oppfylt ved skjæringene av en rett linje 2 (Uc-Ub = f (I)) med strøm-volt-karakteristikken I gassutladningsgapet. Men med synkende karakteristikk er kryssing mulig på flere punkter, som ikke alle vil tilsvare stabil modus. Stabil modus vil være på de punktene som, ettersom strømmen øker, summen av spenningsfallet over lampen og ballasten motstand vil overstige kildespenningen, dvs. Ub +Ulb +Ul

Denne ulikheten er et kriterium for bærekraft. Stabilitetskriteriet i fig. 2 tilfredsstiller punkt B. I moduser til venstre for punkt B vises en positiv overspenning ΔU som fører til en økning i strømmen, og i en modus til høyre for punkt B vises en negativ overspenning ΔU som fører til en nedgang i strømmen. Derfor er regimet ved punkt B stabilt eller stabilisert.

Det skal bemerkes at verken spenning eller strøm stabiliseres ved å slå på ballastmotstanden, bare lysbuebrenningsmodusen stabiliseres. Faktisk, når nettspenningen øker til Uc1, forblir forbrenningsmodusen stabil og går til punkt B1 der strømmen og spenningen avviker fra de tilsvarende verdiene ved punkt B.Lysbuestrømmen og spenningen er også forskjellige ved det stabile punktet B2 ved redusert spenning Uc2.

Disse betraktningene lar oss konkludere med at stabiliteten til utladningen ikke kan sikres ved å stabilisere spenningen i gassutladningslampen. Ovennevnte DC-spenningsavledninger og relasjoner er fullt anvendelige for AC-spenningskretser. For å stabilisere utladningen ved vekselstrøm brukes induktive og kapasitive ballaster, siden tapene på dem er mindre enn aktive.

Strømspenningskarakteristikk for glødelamper

Strømspenningskarakteristikken til glødelamper er ikke-lineær og har en stigende karakter. Ikke-lineariteten skyldes avhengigheten av motstanden til glødetråden av temperaturen og derfor av strømmen: jo større strømmen er, desto større er motstanden til glødetråden. Den økende karakteren til kurven forklares av den positive verdien av den dynamiske motstanden: ved hvert punkt av kurven tilsvarer en positiv økning i strømmen en positiv økning i spenningsfallet. En stabil modus opprettes automatisk, det vil si at strømmen ved konstant spenning ikke kan endres på grunn av interne årsaker. Dette muliggjør direkte tilkobling av glødelampen til spenning.