Strömspänningsegenskaper hos elektriska lampor

Egenskaperna hos en elektrisk lampa som ett element i en elektrisk krets kan fullt ut representeras av dess ström-spänningskarakteristik, det vill säga av spänningsfallets beroende av värdet på strömmen som flyter.

Strömspänningskarakteristik för gasurladdningslampor

Driften av gasurladdningsstrålningskällor är baserad på en elektrisk urladdning i en atmosfär av inert gas (oftast argon) och kvicksilverånga. Strålningen uppstår på grund av övergången av elektroner i kvicksilveratomerna från en bana med högt energiinnehåll till en bana med lägre energi. Av alla de olika elektriska urladdningarna (tysta, glödande, etc.) kännetecknas artificiella källor av en bågeurladdning, som kännetecknas av en hög strömtäthet i urladdningskanalen. Egenskaperna för ljusbågsurladdningen som ett element i den elektriska kretsen bestämmer och egenskaper hos systemen för inkludering av gasutsläppskällor.

Ström-spänningskarakteristiken för ljusbågsurladdningen visas i fig. 1 (kurva 1).Den visar också ström-spänningskarakteristiken för det konstanta motståndet (kurva 2). För ett konstant motstånd är förhållandet detsamma vid varje punkt på karakteristiken. Den bestämmer i små steg storleken och tecknet på det dynamiska motståndet och karakteristikens linjäritet.

För bågurladdningsegenskaper är detta förhållande, för det första, numeriskt variabelt för olika punkter, och för det andra, negativt i tecken. Den första egenskapen bestämmer karakteristikens icke-linjäritet, och den andra - kurvans så kallade "fallande" karaktär. Sålunda har ljusbågsurladdningen en icke-linjär fallande ström-spänningskarakteristik.

Om man räknar ut det statiska bågmotståndet på flera punkter på kurvan (R = U / I) kan man se att när strömmen ökar så minskar bågmotståndet.

Ris. 1. Strömspänningsegenskaper för en ljusbågsurladdning (1), konstant motstånd (2) och en glödlampa (3)

När ljusbågsurladdningen är direkt ansluten till ett DC-nät är urladdningen instabil och åtföljs av en oändlig ökning av strömmen. Därför är det i detta fall nödvändigt att vidta åtgärder för att stabilisera utsläppet. Stabilisering kan tillhandahållas antingen genom att använda en spänningskälla med en fallande yttre karaktäristik (en sådan egenskap är till exempel speciellt utformad för en svetsgenerator för att stabilisera svetsbågen), eller ett extra ballastmotstånd kopplat i serie med ett gasurladdningsgap . För gasurladdningsstrålningskällor används den andra metoden för att stabilisera urladdningen.

Låt oss överväga fallet med att inkludera ett gasgap i serie med ett aktivt motstånd. I fig.2 visar ström-spänningskarakteristiken (kurva 1) för gasurladdningsgapet och skillnaden mellan nätspänningen och spänningsfallet i ballasten beroende på strömmen (rät linje 2).

Ris. 2. Schema för att slå på gasurladdningsgapet i serie med ballastmotståndet (a) och ström-spänningsegenskaperna för elementen (b)

Alla stationära lägen för strömflöde i en sådan krets måste överensstämma Kirchhoffs lagUc = Ub +Ul. Detta villkor uppfylls vid skärningarna av en rät linje 2 (Uc-Ub = f (I)) med ström-volt-karakteristiken I gasurladdningsgap. Men med minskande egenskaper är korsning möjlig vid flera punkter, som inte alla kommer att motsvara stabilt läge. Stabilt läge kommer att vara vid de punkter för vilka, när strömmen ökar, summan av spänningsfallet över lampan och ballasten motstånd kommer att överstiga källspänningen, dvs. Ub +Ulb +Ul

Denna ojämlikhet är ett kriterium för hållbarhet. Stabilitetskriteriet i fig. 2 uppfyller punkt B. I lägen till vänster om punkt B uppträder en positiv överspänning ΔU vilket leder till en ökning av strömmen och i ett läge till höger om punkt B uppstår en negativ överspänning ΔU vilket leder till en minskning av strömmen. Därför är regimen vid punkt B stabil eller stabiliserad.

Det bör noteras att varken spänning eller ström stabiliseras genom att slå på ballastmotståndet, endast bågbränningsläget stabiliseras. Faktum är att när nätspänningen ökar till Uc1, förblir förbränningsläget stabilt och går till punkt B1 för vilken strömmen och spänningen skiljer sig från motsvarande värden vid punkt B.Bågströmmen och spänningen skiljer sig även vid den stabila punkten B2 vid reducerad spänning Uc2.

Dessa överväganden tillåter oss att dra slutsatsen att urladdningens stabilitet inte kan säkerställas genom att stabilisera spänningen i gasurladdningslampan. Ovanstående DC-spänningsderivator och -förhållanden är fullt tillämpliga på AC-spänningskretsar. För att stabilisera urladdningen vid växelström används induktiva och kapacitiva ballaster, eftersom förlusterna på dem är mindre än aktiva.

Strömspänningskarakteristik för glödlampor

Ström-spänningskarakteristiken för glödlampor är icke-linjär och har en stigande karaktär. Icke-linjäriteten beror på att glödtrådens resistans är beroende av temperaturen och därför av strömmen: ju större strömmen är, desto större är resistansen hos glödtråden. Kurvans ökande karaktär förklaras av det positiva värdet av det dynamiska motståndet: vid varje punkt av kurvan motsvarar en positiv ökning av strömmen en positiv ökning av spänningsfallet. Ett stabilt läge skapas automatiskt, det vill säga att strömmen vid konstant spänning inte kan ändras på grund av interna skäl. Detta möjliggör direkt anslutning av glödlampan till spänning.