Stroom-spanningskarakteristieken van elektrische lampen
De eigenschappen van een elektrische lamp als onderdeel van een elektrisch circuit kunnen volledig worden weergegeven door zijn stroom-spanningskarakteristiek, dat wil zeggen door de afhankelijkheid van de spanningsval erop van de waarde van de stroom die vloeit.
Stroom-spanningskarakteristiek van gasontladingslampen
De werking van gasontladingsstralingsbronnen is gebaseerd op een elektrische ontlading in een atmosfeer van inert gas (meestal argon) en kwikdamp. De straling treedt op als gevolg van de overgang van elektronen van de kwikatomen van een baan met een hoge energie-inhoud naar een baan met een lagere energie. Van alle soorten elektrische ontladingen (stil, gloeiend, etc.) worden kunstmatige bronnen gekenmerkt door een boogontlading, die wordt gekenmerkt door een hoge stroomdichtheid in het ontladingskanaal. De kenmerken van de boogontlading als onderdeel van het elektrische circuit bepalen en kenmerken van de schema's voor het opnemen van gasontladingsbronnen.
De stroom-spanningskarakteristiek van de boogontlading wordt getoond in Fig. 1 (kromme 1).Het toont ook de stroom-spanningskarakteristiek van de constante weerstand (curve 2). Bij een constante weerstand is de verhouding op elk punt van de karakteristiek gelijk. Het bepaalt in kleine stappen de grootte en het teken van de dynamische weerstand en de lineariteit van de karakteristiek.
Voor boogontladingskarakteristieken is deze verhouding ten eerste numeriek variabel voor verschillende punten en ten tweede negatief van teken. Het eerste kenmerk bepaalt de niet-lineariteit van het kenmerk en het tweede - het zogenaamde "vallende" karakter van de curve. De boogontlading heeft dus een niet-lineair dalende stroom-spanningskarakteristiek.
Als u de statische boogweerstand op verschillende punten op de curve berekent (R = U / I), kunt u zien dat naarmate de stroom toeneemt, de boogweerstand afneemt.
Rijst. 1. Stroom-spanningskarakteristieken van een boogontlading (1), constante weerstand (2) en een gloeilamp (3)
Wanneer de boogontlading rechtstreeks is aangesloten op een gelijkstroomnetwerk, is de ontlading onstabiel en gaat gepaard met een oneindige toename van de stroom. Daarom is het in dit geval noodzakelijk om maatregelen te nemen om de afvoer te stabiliseren. Stabilisatie kan worden geleverd door een spanningsbron te gebruiken met een dalende externe karakteristiek (een dergelijke karakteristiek is bijvoorbeeld speciaal ontworpen voor een lasgenerator om de lasboog te stabiliseren), of een extra ballastweerstand die in serie is geschakeld met een gasontladingsspleet . Voor gasontladingsstralingsbronnen wordt de tweede methode voor het stabiliseren van de ontlading gebruikt.
Laten we eens kijken naar het geval van het opnemen van een gasspleet in serie met een actieve weerstand. In afb.2 toont de stroom-spanningskarakteristiek (kromme 1) van de gasontladingsspleet en het stroomafhankelijke verschil tussen de netspanning en de spanningsval in het voorschakelapparaat (rechte lijn 2).
Rijst. 2. Schema voor het inschakelen van de gasontladingsopening in serie met de ballastweerstand (a) en de stroom-spanningskarakteristieken van de elementen (b)
Alle stationaire stroommodi in een dergelijk circuit moeten hieraan voldoen Wet van KirchhoffUc = Ub +Ul. Aan deze voorwaarde wordt voldaan op de snijpunten van een rechte lijn 2 (Uc-Ub = f(I)) met de stroom-voltkarakteristiek I gasontladingsspleet. Bij afnemende karakteristieken is kruising echter mogelijk op verschillende punten, die niet allemaal overeenkomen met de stabiele modus.De stabiele modus is op die punten waarvoor, naarmate de stroom toeneemt, de som van de spanningsval over de lamp en de ballast toeneemt. weerstand zal de bronspanning overschrijden, d.w.z. Ub+Ulb+Ul
Deze ongelijkheid is een criterium voor duurzaamheid. Het stabiliteitscriterium in Fig. 2 voldoet aan punt B. In modi links van punt B verschijnt een positieve overspanning ΔU, wat leidt tot een toename van de stroom, en in een modus rechts van punt B verschijnt een negatieve overspanning ΔU, wat leidt tot een afname van de stroom. Daarom is het regime op punt B stabiel of gestabiliseerd.
Opgemerkt moet worden dat noch spanning noch stroom wordt gestabiliseerd door de ballastweerstand in te schakelen, alleen de boogverbrandingsmodus wordt gestabiliseerd. Wanneer de netspanning stijgt tot Uc1, blijft de verbrandingsmodus namelijk stabiel en gaat naar punt B1 waarvoor de stroom en spanning verschillen van de overeenkomstige waarden op punt B.De boogstroom en spanning verschillen ook op het stabiele punt B2 bij gereduceerde spanning Uc2.
Op basis van deze overwegingen kunnen we concluderen dat de stabiliteit van de ontlading niet kan worden gegarandeerd door de spanning in de gasontladingslamp te stabiliseren. De bovenstaande DC-spanningsafleidingen en -relaties zijn volledig van toepassing op AC-spanningscircuits. Om de ontlading bij wisselstroom te stabiliseren, worden inductieve en capacitieve voorschakelapparaten gebruikt, omdat de verliezen daarop minder zijn dan actieve.
Stroom-spanningskarakteristiek van gloeilampen
De stroom-spanningskarakteristiek van gloeilampen is niet-lineair en heeft een oplopend karakter. De niet-lineariteit is te wijten aan de afhankelijkheid van de weerstand van de gloeidraad van de temperatuur en dus van de stroom: hoe groter de stroom, hoe groter de weerstand van de gloeidraad. De toenemende aard van de curve wordt verklaard door de positieve waarde van de dynamische weerstand: op elk punt van de curve komt een positieve toename van de stroom overeen met een positieve toename van de spanningsval. Er wordt automatisch een stabiele modus gecreëerd, dat wil zeggen dat de stroom bij constante spanning niet kan veranderen vanwege interne redenen. Hierdoor kan de gloeidraadlamp direct op spanning worden aangesloten.