Strømspændingskarakteristika for elektriske lamper

Egenskaberne af en elektrisk lampe som et element i et elektrisk kredsløb kan fuldt ud repræsenteres af dens strømspændingskarakteristik, det vil sige af afhængigheden af ​​spændingsfaldet på den af ​​værdien af ​​den strøm, der flyder.

Strømspændingskarakteristisk for gasudladningslamper

Driften af ​​gasudladningsstrålingskilder er baseret på en elektrisk udladning i en atmosfære af inert gas (oftest argon) og kviksølvdamp. Strålingen opstår på grund af overgangen af ​​elektroner i kviksølvatomerne fra en bane med højt energiindhold til en bane med lavere energi. Af alle de forskellige elektriske udladninger (stille, glødende osv.) er kunstige kilder karakteriseret ved en bueudladning, som er karakteriseret ved en høj strømtæthed i udladningskanalen. Karakteristikaene for lysbueudladningen som et element i det elektriske kredsløb bestemmer og karakteristika ved ordningerne for inddragelse af gasudledningskilder.

Strøm-spændingskarakteristikken for lysbueudladningen er vist i fig. 1 (kurve 1).Den viser også strøm-spændingskarakteristikken for den konstante modstand (kurve 2). For en konstant modstand er forholdet det samme ved hvert punkt på karakteristikken. Den bestemmer i små trin størrelsen og tegnet af den dynamiske modstand og lineariteten af ​​karakteristikken.

For bueudladningskarakteristika er dette forhold for det første numerisk variabelt for forskellige punkter og for det andet negativt i fortegn. Den første karakteristik bestemmer karakteristikkens ikke-linearitet, og den anden - den såkaldte "faldende" karakter af kurven. Således har lysbueudladningen en ikke-lineær faldende strøm-spændingskarakteristik.

Hvis man beregner den statiske lysbuemodstand på flere punkter på kurven (R = U / I), kan det ses, at når strømmen stiger, falder lysbuemodstanden.

Ris. 1. Strømspændingskarakteristika for en lysbueudladning (1), konstant modstand (2) og en glødelampe (3)

Når lysbueudladningen er direkte forbundet med et DC-netværk, er udladningen ustabil og ledsages af en uendelig stigning i strømstyrken. Derfor er det i dette tilfælde nødvendigt at træffe foranstaltninger for at stabilisere udledningen. Stabilisering kan tilvejebringes enten ved at bruge en spændingskilde med en faldende ekstern karakteristik (en sådan karakteristik er f.eks. specielt designet til en svejsegenerator til at stabilisere svejsebuen), eller en ekstra ballastmodstand forbundet i serie med et gasudladningsgab . For gasudladningsstrålingskilder anvendes den anden metode til stabilisering af udledningen.

Lad os overveje tilfældet med at inkludere et gasgab i serie med en aktiv modstand. I fig.2 viser strøm-spændingskarakteristikken (kurve 1) for gas-udladningsgabet og forskellen mellem netspændingen og spændingsfaldet i ballasten afhængig af strømmen (lige linie 2).

Ris. 2. Skema til at tænde for gasudladningsgabet i serie med ballastmodstanden (a) og strøm-spændingskarakteristika for elementerne (b)

Alle steady-state tilstande for strømflow i et sådant kredsløb skal overholde Kirchhoffs lovUc = Ub +Ul. Denne betingelse er opfyldt ved skæringerne af en ret linje 2 (Uc-Ub = f (I)) med strøm-volt-karakteristikken I gasudladningsgab. Men med aftagende karakteristika er krydsning mulig på flere punkter, som ikke alle vil svare til stabil tilstand Stabil tilstand vil være på de punkter, hvor summen af ​​spændingsfaldet over lampen og ballasten, når strømmen stiger modstand vil overstige kildespændingen, dvs. Ub +Ulb +Ul

Denne ulighed er et kriterium for bæredygtighed. Stabilitetskriteriet i fig. 2 opfylder punkt B. I tilstande til venstre for punkt B fremkommer en positiv overspænding ΔU, som fører til en stigning i strømstyrken, og i en tilstand til højre for punkt B fremkommer en negativ overspænding ΔU, hvilket fører til et fald i strømmen. Derfor er regimet ved punkt B stabilt eller stabiliseret.

Det skal bemærkes, at hverken spænding eller strøm stabiliseres ved at tænde for ballastmodstanden, kun lysbuebrændingstilstanden stabiliseres. Faktisk, når netspændingen stiger til Uc1, forbliver forbrændingstilstanden stabil og går til punkt B1, hvor strømmen og spændingen afviger fra de tilsvarende værdier i punkt B.Lysbuestrømmen og spændingen er også forskellige i det stabile punkt B2 ved reduceret spænding Uc2.

Disse overvejelser giver os mulighed for at konkludere, at stabiliteten af ​​udladningen ikke kan sikres ved at stabilisere spændingen i gasudladningslampen. Ovenstående DC-spændingsafledninger og -forhold er fuldt ud anvendelige til AC-spændingskredsløb. For at stabilisere udladningen ved vekselstrøm anvendes induktive og kapacitive ballaster, da tabene på dem er mindre end aktive.

Strømspændingskarakteristisk for glødelamper

Strømspændingskarakteristikken for glødelamper er ikke-lineær og har en stigende karakter. Ikke-lineariteten skyldes afhængigheden af ​​glødetrådens modstand af temperaturen og derfor af strømmen: Jo større strømmen er, desto større er modstanden af ​​glødetråden. Den stigende karakter af kurven forklares af den positive værdi af den dynamiske modstand: På hvert punkt af kurven svarer en positiv stigning i strømmen til en positiv stigning i spændingsfaldet. Der oprettes automatisk en stabil tilstand, det vil sige, at strømmen ved konstant spænding ikke kan ændres på grund af interne årsager. Dette muliggør direkte tilslutning af glødelampen til spænding.