 |
 |
 |
 |
ном параграфе остановимся только на общих особенностях работы разрядных ламп на переменном токе преимущественно с синусоидальной формой питающего напряжения.
При работе разрядной лампы в сети переменного тока каждые полпериода происходит изменение полярности электродов лампы и вместе с тем изменение тока в лампе на обратный так, что каждые полпериода значение тока проходит через нуль. Поэтому одной из важнейших функций схемы включения разрядных ламп на переменном токе является создание наиболее благоприятных условий для перезажигания разряда каждые полпериода.
При работе на переменном токе промышленной частоты начинает сказываться инерционность процессов в разряде и во внешнем контуре (индуктивность, емкость), в силу чего зависимость тока от напряжения на лампе и на других элементах контура определяется уже не их статическими, а динамическими ВАХ, содержащими производные и и i по времени.
Динамические ВАХ разрядных ламп при работе на переменном токе могут быть получены в двух формах: в виде двух временных функций u-fu{t) и i=fi(t) или непосредственно в виде зависимости tu=f(,i). Для расчетов контура с разрядной лампой более удобна первая форма; зависимость Uj,=f(i) позволяет более наглядно оценить инерционность разряда.
Устойчивость разряда при работе на переменном токе исследуется также методом малых возмущений (см. § 5.3). Как показывают эксперименты, и на переменном токе у подавляющего большинства ламп дугового разряда как низкого, так и высокого давления ВАХ, построенные для действующих значений /л и Uj,, имеют падающий характер. Поэтому и при работе на переменном токе лампы должны включаться в сеть только через последовательно включенное балластное устройство, ограничивающее ток нормальными пределами. В отличие от постоянного тока на переменном токе в качестве стабилизирующих элементов могут быть использованы не только резисторы, но также дроссели и конденсаторы, обладающие для переменного тока достаточным для стабилизации сопротивлением.
Рассмотрим особенности работы разрядных ламп на переменном токе промышленной частоты в схемах с различными стабилизирующими элементами.
Работа на переменном токе с резистором в качестве стабилизирующего элемента (рис. 5.10,а). В начале каждого полпе-Риода ток почти равен нулю до тех пор, пока напряжение на лампе не достигнет напряжения перезажигания дугового разряда. Далее мгновенные значения напряжения на лампе и тока Изменяются в соответствии с динамической ВАХ лампы. В конце Нолпериода при снижении напряжения питания до определен-
Излучение
Рис. 5.10. Осциллограммы напряжения питания Uc, напряжения на разрядной лампе Ил, силы тока i и излучения при работе с различными балластами: а - с резистором (и - напряжение перезажигания; - напряжение горения; и„ - напряжение потухания; - пауза тока в начале полупериода; 4j)jj - то же в конце" б - с индуктивным балластом (ц> - фаза отставания от «(.); в - с чисто емкостным балластом
НОГО значения разряд гаснет. В следующие полпериода картина повторяется в обратном направлении.
Большие паузы тока вызывают сильную пульсацию излучения и неблагоприятно сказываются на напряжении перезажигания разряда и сроке службы ламп, особенно дугового разряда.
Стабилизация разряда при помощи резистора на переменном токе, так же как и на постоянном, связана с большими потерями энергии в резисторе. В силу указанных недостатков единственными практически используемыми вариантами этих схем являются ртутно-накальные лампы и лампы тлеющего свечения.
Работа с дросселем в качестве стабилизирующего элемента (рис. 5.10,6). При работе на переменном токе в качестве стаби-
лизирующего элемента применяют главным образом индуктивные сопротивления-дроссели. Поскольку резистивное сопротивление дросселя Гдр, как правило, много меньше его индуктивного сопротивления шЬдр, потери мощности в дросселе оказываются значительно меньшими, чем в резисторном балласте, составляя от 5 до 50% мощности лампы (чем больше мощность лампы, тем меньше относительные потери в дросселе). Кроме того, в отличие от резистора мгновенное падение напряжения на дросселе пропорционально не току, а его производной Идр?» Lpp(dljdt). Появляющийся благодаря этому сдвиг фаз между напряжением сети и током приводит к уменьшению пауз тока, поскольку к моменту прохождения тока через нуль напряжение сети уже имеет некоторую величину обратного знака, и, таким образом, разряд вспыхивает вновь, едва успев погаснуть. Благодаря этому уменьшаются паузы тока и излучения и улучшаются условия перезажигания разряда, что обеспечивает более благоприятные условия для работы катодов. В этом заключаются главные преимущества стабилизации при помощи дросселя.
К недостаткам дросселей следует отнести большую массу, составляющую от 10 до 30 кг/кВт мощности лампы, большие габариты и низкий коэффициент мощности установки, обычно равный 0,5-0,6. Для его повышения применяют включение конденсаторов.
Стабилизация при помощи трансформатора или автотрансформатора с большим магнитным сопротивлением. По своим электрическим характеристикам трансформатор или автотрансформатор с большим магнитным сопротивлением эквивалентен сочетанию обычного трансформатора с дросселем, но выгодно отличается от последних меньшей массой, размерами и потерями. Повышающие трансформаторы с большим магнитным сопротивлением обычно применяются в тех случаях, когда напряжение зажигания или горения лампы выше напряжения сети, например для трубок высокого напряжения, МГЛ и др. Коэффициент мощности установки оказывается в этом случае низким. Как стабилизирующий элемент они имеют те же достоинства и недостатки, что и дроссели. Осциллограммы при работе лампы имеют такой же вид, как и осциллограммы при работе с дросселем в качестве балласта.
Работа с емкостью и емкостно-индуктивными стабилизирующими элементами. Емкость не ограничивает максимальное значение тока; ее стабилизирующее действие проявляется в ограничении количества зарядов, проходящих через цепь в каждые полпериода. Вследствие этого при стабилизации разряда на промышленной частоте только емкостью каждые полпериода возникают большие кратковременные толчки тока и следующие За ними большие паузы тока и излучения (рис. 5.10,е). Такой
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239