Запорожец Издания
Как показали расчеты, приведенная система уравнений удовлетворительно описывает динамические характеристики ЛЛ как в импульсном режиме, так и при синусоидальном токе в широком диапазоне частот и может быть применена для расчета электрических режимов ЛЛ. Необходимые для расчета значения С/о, Ki и С=1/т„ определяются экспериментально. Lo легко может быть измерено непосредственно на постоянном токе. Значения Kt и т.,, могут быть определены из измерений электрических характеристик при подаче на лампу ступеньки напряжения или тока из уравнения (5.54) и (5.55): „ (UnlUo)-(IilIo) ~(/x o)(«.x/to-l)- Найденные таким путем значения Ki для ЛЛ в трубке диаметром 38 мм равны 0,3-0,5; Тл=120-=-300 мкс, что хорошо согласуется с расчетными оценками. Дифференциальная аппроксимация ВАХ ламп ДРЛ [5.7]. В качестве модели первого приближения А. Е. Краснопольским и его сотрудниками было принято уравнение вида dG.,/di=AUG.,[{Uj,/Uoy-l]. (5.57) Исследования этого уравнения с переменным коэффициентом А показали, что такая модель пригодна для расчетов ПРА на промышленной и повышенной частотах. Однако в импульсных режимах при длительности фронта импульса меньше 10 мкс она дает значительную погрешность и не описывает ряд возникающих колебательных режимов. В качестве уточненной модели ламп ДРЛ ими была предложена дифференциальная модель второго порядка с переменными коэффициентами: dGldt=GM(u) = F; dP/d< = 2(«2)(PyCT-P)=-2 (5.58) где Р - коэффициент, учитывающий изменение усредненной подвижности электронов. Значения коэффициентов ЛГ,, М2 и (Зуст были измерены экспериментально На импульсной установке, и была проведена их аппроксимация (см. [5.7]). Разработанные модели обеспечивают точность расчетов без пауз токов ±2 %, а с паузами тока в пределах +8 %. Более подробно см. в [5.7]. Главашестая ВОПРОСЫ РАСЧЕТА РАЗРЯДНЫХ ЛАМП 6.1. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА РАЗРЯДНЫХ ЛАМП Постановка задачи и пути ее решения [0.9, 6.1, 6.2], Разработка разрядных ламп на основе эмпирического подхода является сложной и трудоемкой задачей, успех которой в сильной мере зависит от опыта и интуиции разработчика. Такой путь может удовлетворить практику, пока применение разрядных ламп того или иного типа ограничивается второстепенными областями и не носит массового характера. В связи с массовым применением разрядных ламп возникают новые важные задачи, в том числе задачи оптимизации. Широкое применение разрядных ламп в разнообразных специальных установках и аппаратах требует разработки большого количества новых типов ламп с определенными, заранее заданными параметрами. В этих условиях приобретает важное значение создание таких методов расчета, которые позволяли бы решать возникающие инженерные задачи достаточно быстро и с требуемой точностью. К числу наиболее важных из них следует отнести: 1) выбор типа и условий разряда, обеспечивающих получение заранее заданных световых, лучистых, электрических, геометрических и других параметров; 2) выбор материала, определение формы и размеров конструктивных элементов лампы, обеспечивающих поддержание требуемых условий разряда, а также оптимальные режимы работы лампы в целом и ее элементов в течение всего срока службы; 3) установление принципов и методов выбора оптимального соотношения параметров источника в зависимости от требований и условий эксплуатации; 4) определение изменения различных параметров при вариации конструктивно-технологических параметров, условий разряда и условий эксплуатации в относительно небольших пределах (назовем это методом поправок); 5) оценка предельных возможностей изменения основных параметров самого разряда и разряда с учетом реальных ограничений, накладываемых конструкцией узлов и свойствами материалов. Этим перечнем далеко не исчерпывается круг вопросов, возникающих при разработке, производстве и эксплуатации разрядных ламп (и вообще источников света) и требующих количественной оценки. Поэтому определим инженерные методы расчета ламп в общем виде как методы расчета величин, необходимых для разработки, производства и эксплуатации ламп. Создание инженерных методов, позволяющих решить эти и другие задачи, возникающие при разработке, производстве и применении источников света, осложняется следующими обстоятельствами. Разрядный источник света является взаимосвязанным элементом установки, характеристики которого, с одной стороны, определяют работу установки, ее эффективность и надежность, а с другой стороны, сами зависят от условий эксплуатации, ра- боты других элементов установки и их надежности. Поэтому выбор оптимальных параметров источника должен производиться с учетом работы всей установки в целом. При разработке различных типов ламп приходится учитывать весьма разнообразные и подчас противоречивые требования. Явления, протекающие в разрядных источниках, сложны и многообразны, многие из них весьма сильно зависят от условий эксплуатации, качества материалов, технологии изготовления источника, еще недостаточно изучены и поэтому не всегда могут быть выражены количественно с необходимой для практики точностью. Однако несмотря на сложность вопроса, основы такой методики были созданы. В основу инженерных методов расчета разрядных ламп автором был положен принцип составления и решения системы функциональных уравнений, устанавливающих связь между основными световыми, оптическими, электрическими, энергетическими, эксплуатационными и другими характеристиками источника, типом и условиями разряда, конструктивными и технологическими параметрами ламп и условиями ее эксплуатации. Рассмотрение вопроса показало, что в систему уравнений для любого типа ламп обязательно должны быть введены уравнения теплового баланса лампы в целом и ее элементов - колбы, электродов, вводов и других, поскольку температура является одним из наиболее существенных параметров, определяющих режим работы элементов лампы, условия разряда (особенно в лампах с разрядом в парах металлов и веществ) и срок службы. Для ламп высокого и сверхвысокого давлений и ламп с высокими градиентами температуры в стенках колбы система уравнений должна быть дополнена уравнениями для расчета лампы на механическую прочность колбы (см. § 7.8). При создании инженерных методов расчета связи между выбранными параметрами выражают количественно. Для этого требуется определенный уровень понимания физических процессов, происходящих в разрядных лампах того или иного типа, т. е. проведение соответствующих экспериментальных и теоретических исследований. По мере углубления наших знаний о свойствах того или иного типа источника могут совершенствоваться и инженерные методы его расчета. В зависимости от конкретных условий поставленной задачи в математическую систему должны включаться те параметры и связи, которые определяют данную задачу с необходимой степенью полноты. Поскольку характер соотношений весьма сильно зависит от условий разряда и конструкции лампы, получающиеся в каждом случае результаты ограничены определенным типом и условиями разряда, а также конструкцией основных узлов ламп. 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
|