Caracteristicile curent-tensiune ale lămpilor electrice

Proprietățile unei lămpi electrice ca element al unui circuit electric pot fi pe deplin reprezentate prin caracteristica curent-tensiune, adică prin dependența scăderii de tensiune asupra acesteia de valoarea curentului care curge.

Caracteristica curent-tensiune a lămpilor cu descărcare în gaz

Funcționarea surselor de radiație cu descărcare în gaz se bazează pe o descărcare electrică într-o atmosferă de gaz inert (cel mai adesea argon) și vapori de mercur. Radiația are loc datorită tranziției electronilor atomilor de mercur de pe o orbită cu conținut energetic ridicat la o orbită cu energie mai mică. Dintre toată varietatea de descărcări electrice (silențioase, strălucitoare etc.), sursele artificiale sunt caracterizate de o descărcare cu arc, care se caracterizează printr-o densitate mare de curent în canalul de descărcare. Caracteristicile descărcării arcului ca element al circuitului electric determină și caracteristicile schemelor de includere a surselor de evacuare a gazelor.

Caracteristica curent-tensiune a descărcării arcului este prezentată în Fig. 1 (curba 1).De asemenea, arată caracteristica curent-tensiune a rezistenței constante (curba 2). Pentru o rezistență constantă, raportul este același în fiecare punct al caracteristicii. Determină în pași mici mărimea și semnul rezistenței dinamice și liniaritatea caracteristicii.

Pentru caracteristicile de descărcare a arcului, acest raport este, în primul rând, variabil numeric pentru diferite puncte și în al doilea rând, negativ în semn. Prima caracteristică determină neliniaritatea caracteristicii, iar a doua - așa-numitul caracter „cădere” al curbei. Astfel, descărcarea arcului are o caracteristică curent-tensiune neliniară în cădere.

Dacă calculați rezistența arcului static în mai multe puncte de pe curbă (R = U / I), se poate observa că pe măsură ce curentul crește, rezistența arcului scade.

Orez. 1. Caracteristicile curent-tensiune ale unei descărcări cu arc (1), rezistență constantă (2) și unei lămpi cu incandescență (3)

Când descărcarea arcului este conectată direct la o rețea de curent continuu, descărcarea este instabilă și este însoțită de o creștere infinită a curentului. Prin urmare, în acest caz, este necesar să se ia măsuri pentru a stabiliza descărcarea. Stabilizarea poate fi asigurată fie prin utilizarea unei surse de tensiune cu o caracteristică exterioară în cădere (o astfel de caracteristică, de exemplu, este special concepută pentru un generator de sudare pentru a stabiliza arcul de sudare), fie o rezistență suplimentară de balast conectată în serie cu un spațiu de descărcare de gaz. . Pentru sursele de radiații cu descărcare în gaz, se utilizează a doua metodă de stabilizare a descărcării.

Să luăm în considerare cazul includerii unui interval de gaz în serie cu o rezistență activă. În fig.2 prezintă caracteristica curent-tensiune (curba 1) a decalajului gaz-descărcare și diferența dintre tensiunea rețelei și căderea de tensiune în balast în funcție de curent (linia dreaptă 2).

Orez. 2. Schemă de pornire a întreruperii de descărcare a gazelor în serie cu rezistența de balast (a) și caracteristicile curent-tensiune ale elementelor (b)

Toate modurile în stare staționară de flux de curent într-un astfel de circuit trebuie să respecte legea lui KirchhoffUc = Ub +Ul. Această condiție este îndeplinită la intersecțiile unei linii drepte 2 (Uc-Ub = f (I)) cu decalajul de descărcare a gazului caracteristică curent-volt I. Cu toate acestea, cu caracteristici în scădere, încrucișarea este posibilă în mai multe puncte, nu toate vor corespunde modului stabil.Modul stabil va fi în acele puncte pentru care, pe măsură ce curentul crește, suma căderilor de tensiune pe lampă și balast. rezistența va depăși tensiunea sursei, adică Ub +Ulb +Ul

Această inegalitate este un criteriu de durabilitate. Criteriul de stabilitate din Fig. 2 satisface punctul B. În modurile din stânga punctului B apare un exces de tensiune pozitiv ΔU, care duce la o creștere a curentului, iar într-un mod din dreapta punctului B apare un exces de tensiune negativ ΔU, care duce la o scădere a curentului. Prin urmare, regimul din punctul B este stabil sau stabilizat.

Trebuie remarcat faptul că nici tensiunea, nici curentul nu se stabilizează prin pornirea rezistenței de balast, doar modul de ardere a arcului este stabilizat. De fapt, atunci când tensiunea rețelei crește la Uc1, modul de ardere rămâne stabil și merge în punctul B1 pentru care curentul și tensiunea diferă de valorile corespunzătoare din punctul B.Curentul și tensiunea arcului diferă și la punctul stabil B2 la tensiunea redusă Uc2.

Aceste considerații ne permit să concluzionam că stabilitatea descărcării nu poate fi asigurată prin stabilizarea tensiunii în lampa cu descărcare în gaz. Derivațiile și relațiile de tensiune DC de mai sus sunt pe deplin aplicabile circuitelor de tensiune AC. Pentru a stabiliza descărcarea la curent alternativ, se folosesc balasturi inductive și capacitive, deoarece pierderile acestora sunt mai mici decât cele active.

Caracteristica curent-tensiune a lămpilor cu incandescență

Caracteristica curent-tensiune a lămpilor incandescente este neliniară și are un caracter ascendent. Neliniaritatea se datorează dependenței rezistenței filamentului de temperatură și deci de curent: cu cât curentul este mai mare, cu atât rezistența filamentului este mai mare. Natura crescătoare a curbei se explică prin valoarea pozitivă a rezistenței dinamice: în fiecare punct al curbei, o creștere pozitivă a curentului corespunde unei creșteri pozitive a căderii de tensiune. Se creează automat un mod stabil, adică curentul la tensiune constantă nu se poate schimba din motive interne. Acest lucru permite conectarea directă a lămpii cu filament la tensiune.