Tokovno-napetostne karakteristike električnih svetilk

Lastnosti električne svetilke kot elementa električnega tokokroga lahko v celoti predstavimo z njeno tokovno-napetostno karakteristiko, to je z odvisnostjo padca napetosti na njej od vrednosti toka, ki teče.

Tokovno-napetostna karakteristika plinskih žarnic

Delovanje virov sevanja s praznjenjem v plinu temelji na električni razelektritvi v atmosferi inertnega plina (najpogosteje argona) in hlapov živega srebra. Do sevanja pride zaradi prehoda elektronov atomov živega srebra iz orbite z visoko vsebnostjo energije v orbito z nižjo energijo. Od vse raznolikosti električnih razelektritev (tihi, žareči itd.) Je za umetne vire značilna obločna razelektritev, za katero je značilna visoka gostota toka v izpustnem kanalu. Značilnosti obločnega praznjenja kot elementa električnega tokokroga določajo in značilnosti shem za vključitev virov praznjenja v plinu.

Tokovno-napetostna karakteristika obločne razelektritve je prikazana na sl. 1 (krivulja 1).Prikazuje tudi tokovno-napetostno karakteristiko konstantnega upora (krivulja 2). Za konstanten upor je razmerje enako na vsaki točki karakteristike. Z majhnimi koraki določa velikost in predznak dinamičnega upora ter linearnost karakteristike.

Za karakteristike razelektritve obloka je to razmerje, prvič, numerično spremenljivo za različne točke in drugič, negativnega predznaka. Prva značilnost določa nelinearnost značilnosti, druga pa - tako imenovani "padajoči" značaj krivulje. Tako ima obločna razelektritev nelinearno padajočo tokovno-napetostno karakteristiko.

Če izračunate statični upor obloka na več točkah na krivulji (R = U / I), lahko vidite, da ko se tok poveča, se upor obloka zmanjša.

riž. 1. Tokovno-napetostne značilnosti obločnega praznjenja (1), konstantnega upora (2) in žarnice z žarilno nitko (3)

Ko je obločna razelektritev neposredno povezana z enosmernim omrežjem, je razelektritev nestabilna in jo spremlja neskončno povečanje toka. Zato je v tem primeru treba sprejeti ukrepe za stabilizacijo izpusta. Stabilizacijo je mogoče zagotoviti bodisi z uporabo vira napetosti s padajočo zunanjo karakteristiko (takšna karakteristika je na primer posebej zasnovana za varilni generator za stabilizacijo varilnega obloka) bodisi z dodatnim balastnim uporom, ki je zaporedno povezan z režo za praznjenje plina. . Za vire sevanja s praznjenjem v plinu se uporablja druga metoda stabilizacije razelektritve.

Oglejmo si primer vključitve plinske reže v serijo z aktivnim uporom. Na sl.2 prikazuje tokovno-napetostno karakteristiko (krivulja 1) reže za praznjenje plina in razliko med omrežno napetostjo in padcem napetosti v predstikalni napravi glede na tok (ravna črta 2).

riž. 2. Shema za zaporedno vklop reže za izpust plina z uporom balasta (a) in tokovno-napetostnimi značilnostmi elementov (b)

Vsi stacionarni načini pretoka toka v takem tokokrogu morajo ustrezati Kirchhoffov zakonUc = Ub +Ul. Ta pogoj je izpolnjen na presečiščih ravne črte 2 (Uc-Ub = f (I)) s tokovno-voltno karakteristiko I razelektritve plina. Vendar pa je z padajočimi značilnostmi možno prečkanje na več točkah, ki ne bodo vse ustrezale stabilnemu načinu.Stabilen način bo na tistih točkah, za katere se ob povečanju toka vsota padca napetosti na žarnici in predstikalni napravi upor bo presegel napetost vira, tj. Ub +Ulb +Ul

Ta neenakost je merilo trajnosti. Merilo stabilnosti na sl. 2 ustreza točki B. V načinih levo od točke B se pojavi pozitivna presežna napetost ΔU, kar vodi do povečanja toka, v načinu desno od točke B pa se pojavi negativna presežna napetost ΔU, kar povzroči zmanjšanje toka. Zato je režim v točki B stabilen oziroma stabiliziran.

Upoštevati je treba, da se niti napetost niti tok ne stabilizirata z vklopom predstikalne upornosti, stabilizira se samo način gorenja obloka. Dejansko, ko se omrežna napetost poveča na Uc1, način zgorevanja ostane stabilen in gre v točko B1, za katero se tok in napetost razlikujeta od ustreznih vrednosti v točki B.Obločni tok in napetost se razlikujeta tudi v stabilni točki B2 pri znižani napetosti Uc2.

Ti premisleki nam omogočajo sklep, da stabilnosti razelektritve ni mogoče zagotoviti s stabilizacijo napetosti v plinski sijalki. Zgornje izpeljave enosmerne napetosti in razmerja so v celoti uporabne za tokokroge izmenične napetosti. Za stabilizacijo praznjenja pri izmeničnem toku se uporabljajo induktivne in kapacitivne predstikalne naprave, saj so izgube na njih manjše od aktivnih.

Tokovno-napetostna karakteristika žarnic z žarilno nitko

Tokovno-napetostna karakteristika žarnic z žarilno nitko je nelinearna in ima naraščajoči značaj. Nelinearnost je posledica odvisnosti upora žarilne nitke od temperature in s tem od toka: večji kot je tok, večja je upornost žarilne nitke. Naraščajoča narava krivulje je razložena s pozitivno vrednostjo dinamičnega upora: na vsaki točki krivulje pozitivno povečanje toka ustreza pozitivnemu povečanju padca napetosti. Samodejno se ustvari stabilen način, to je, da se tok pri konstantni napetosti ne more spremeniti zaradi notranjih razlogov. To omogoča neposredno povezavo žarnice z žarilno nitko na napetost.