Característiques corrent-tensió de les làmpades elèctriques

Les propietats d'una làmpada elèctrica com a element d'un circuit elèctric es poden representar completament per la seva característica de tensió actual, és a dir, per la dependència de la caiguda de tensió sobre el valor del corrent que flueix.

Característica corrent-tensió de les làmpades de descàrrega de gas

El funcionament de les fonts de radiació de descàrrega gasosa es basa en una descàrrega elèctrica en una atmosfera de gas inert (la majoria de vegades argó) i vapor de mercuri. La radiació es produeix a causa de la transició dels electrons dels àtoms de mercuri d'una òrbita d'alt contingut energètic a una òrbita de menor energia. De tota la varietat de descàrregues elèctriques (silencioses, brillants, etc.), les fonts artificials es caracteritzen per una descàrrega d'arc, que es caracteritza per una alta densitat de corrent al canal de descàrrega. Les característiques de la descàrrega d'arc com a element del circuit elèctric determinen i característiques dels esquemes d'inclusió de fonts de descàrrega de gas.

La característica de corrent-tensió de la descàrrega d'arc es mostra a la Fig. 1 (corba 1).També mostra la característica corrent-tensió de la resistència constant (corba 2). Per a una resistència constant, la relació és la mateixa en tots els punts de la característica. Determina en petits passos la magnitud i el signe de la resistència dinàmica i la linealitat de la característica.

Per a les característiques de descàrrega d'arc, aquesta relació és, en primer lloc, variable numèricament per a diferents punts, i segon, negatiu en signe. La primera característica determina la no linealitat de la característica, i la segona - l'anomenat caràcter "caiguda" de la corba. Així, la descàrrega de l'arc té una característica de tensió de corrent de caiguda no lineal.

Si calculeu la resistència de l'arc estàtic en diversos punts de la corba (R = U / I), es pot veure que a mesura que augmenta el corrent, la resistència de l'arc disminueix.

Arròs. 1. Característiques de corrent-tensió d'una descàrrega d'arc (1), resistència constant (2) i una làmpada incandescent (3)

Quan la descàrrega d'arc està connectada directament a una xarxa de corrent continu, la descàrrega és inestable i s'acompanya d'un augment infinit de corrent. Per tant, en aquest cas, cal prendre mesures per estabilitzar l'abocament. L'estabilització es pot proporcionar utilitzant una font de tensió amb una característica externa de caiguda (aquesta característica, per exemple, està especialment dissenyada per a un generador de soldadura per estabilitzar l'arc de soldadura), o una resistència de llast addicional connectada en sèrie amb un buit de descàrrega de gas. . Per a les fonts de radiació de descàrrega de gas, s'utilitza el segon mètode d'estabilització de la descàrrega.

Considerem el cas d'incloure un buit de gas en sèrie amb una resistència activa. A la fig.La figura 2 mostra la característica corrent-tensió (corba 1) del buit de descàrrega de gas i la diferència entre la tensió de la xarxa i la caiguda de tensió en el llast en funció del corrent (línia recta 2).

Arròs. 2. Esquema per encendre el buit de descàrrega de gas en sèrie amb la resistència de llast (a) i les característiques de corrent-tensió dels elements (b)

Tots els modes de flux de corrent en estat estacionari en aquest circuit han de complir llei de KirchhoffUc = Ub +Ul. Aquesta condició es compleix a les interseccions d'una línia recta 2 (Uc-Ub = f (I)) amb el buit de descàrrega de gas característica corrent-volt I. No obstant això, amb característiques decreixents, l'encreuament és possible en diversos punts, no tots els quals correspondran al mode estable, el mode estable serà en aquells punts per als quals, a mesura que augmenta el corrent, la suma de la caiguda de tensió entre el llum i el balast. la resistència superarà la tensió de la font, és a dir. Ub +Ulb +Ul

Aquesta desigualtat és un criteri de sostenibilitat. El criteri d'estabilitat de la Fig. 2 compleix el punt B. En els modes a l'esquerra del punt B, apareix un excés de tensió positiu ΔU, que comporta un augment del corrent, i en un mode a la dreta del punt B, apareix un excés de tensió negatiu ΔU, que condueix a una disminució del corrent. Per tant, el règim al punt B és estable o estabilitzat.

Cal tenir en compte que ni la tensió ni el corrent s'estabilitzen activant la resistència de llast, només s'estabilitza el mode de combustió d'arc. De fet, quan la tensió de la xarxa augmenta a Uc1, el mode de combustió es manté estable i va al punt B1 per al qual el corrent i la tensió difereixen dels valors corresponents al punt B.El corrent d'arc i la tensió també difereixen en el punt estable B2 a la tensió reduïda Uc2.

Aquestes consideracions ens permeten concloure que l'estabilitat de la descàrrega no es pot assegurar estabilitzant la tensió a la làmpada de descàrrega de gas. Les derivacions i relacions de tensió de CC anteriors són totalment aplicables als circuits de tensió CA. Per estabilitzar la descàrrega en corrent altern, s'utilitzen balastos inductius i capacitius, ja que les pèrdues sobre ells són menors que les actives.

Característica corrent-tensió de les làmpades incandescents

La característica de corrent-tensió de les làmpades incandescents és no lineal i té un caràcter ascendent. La no linealitat es deu a la dependència de la resistència del filament de la temperatura i, per tant, del corrent: com més gran és el corrent, més gran és la resistència del filament. La naturalesa creixent de la corba s'explica pel valor positiu de la resistència dinàmica: en cada punt de la corba, un augment positiu del corrent correspon a un augment positiu de la caiguda de tensió. Es crea automàticament un mode estable, és a dir, el corrent a tensió constant no pot canviar per raons internes. Això permet la connexió directa de la làmpada de filament a la tensió.