Запорожец  Издания 

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

где xi, Хр, Xd - ортогональные функции тока, давления, диаметра и т. д., выраженные в виде полиномов типа

Когда аргументы функции х-/, р, d и другие принимают значения, характеризующие Л-разряд, х=1.

Весьма важным методом определения зависимости удельных характеристик столба от условий разряда является изучение баланса мощности (или энергии) столба и лампы в целом в различных условиях. В связи с этим часто оказывается более удобным выражать зависимости этих характеристик не от силы тока, а от удельной мощности Рют, так как это приводит к более простым соотношениям, непосредственно связанным с балансом столба.

Уравнения, определяющие тепловой режим колбы и других конструктивных элементов разрядных ламп. Выше был показан общий путь нахождения условий разряда, обеспечивающих получение требуемых электрических, световых, спектральных и других характеристик лампы. Следующей задачей расчета является определение размеров конструктивных узлов лампы, обеспечивающих их оптимальный режим работы в выбранных условиях и габаритах разряда.

Выбор формы, размеров и материала колбы, электродов, вводов и других элементов лампы должен проводиться обязательно с учетом их теплового режима. Это объясняется тем, что температура является одной из важнейших характеристик, определяющих режим работы элемента лампы, и оказывает влияние на такой важный параметр, как срок службы. В лампах с парами металла или других веществ температура колбы определяет не только выбор материала и условия его работы, но также давление паров в лампе, от которого зависят все ее электрические и световые характеристики, т. е. она является одной из определяющих характеристик.

Температура электродов определяет скорость испарения и механизм эмиссии, с которым связаны величина катодного падения потенциала и скорость разрушения электродов, а следовательно, долговечность лампы. Тепловой режим вводов определяет допустимый рабочий ток. Поэтому все элементы разрядной лампы должны быть сконструированы таким образом, чтобы наряду с выполнением других требований они имели определенную рабочую температуру, обеспечивающую оптимальную работу лампы в заданных условиях.

Тепловой режим колбы, электродов и вводов может быть Определен из уравнений их теплового баланса, которые связы-



вают между собой температуру, размеры, условия нагрева и охлаждения.

Таким образом, система полученных выше уравнений должна быть дополнена уравнениями теплового баланса, рассмотренными для колб в гл. 7 и электродов в гл. 9.

Зависимости для сроков службы. Сроки службы наряду с КПД являются одним из наиболее важных параметров, определяющих эксплуатационную ценность источника (см. § 1.2). Поэтому в систему уравнений должны входить зависимости, связывающие те или иные сроки службы с остальными параметрами. Однако нахождение количественных зависимостей тех или иных сроков службы от различных факторов представляет значительные трудности, и эта задача не может считаться окончательно решенной. Среди различных факторов, определяющих сроки службы, важное место занимает тепловой режим электродов, колб и вводов.

Полный срок службы разрядных ламп определяется главным образом отказом по зажиганию разряда в нормальных условиях эксплуатации. Отказ может быть вызван ухудшением эмиссионной способности катода, изменением состава и давления наполняющего лампу газа, чисто механическими повреждениями и т. д. Эти изменения, определяющие полный срок службы лампы, наряду с качеством материалов, технологией изготовления и конструктивными особенностями в сильной степени зависят от теплового режима электродов, колбы и вводов.

Полезный срок службы ламп определяется падением эффективного (или светового) потока, КПД излучения или эффективной яркости ниже определенного предела, а также нестабильностью разряда, имеющей значение для работы ламп в свето-оптических системах. Падение эффективного потока или яркости со временем может быть вызвано уменьшением прозрачно сти стенок колбы вследствие образования слоев, поглощающих излучение на поверхности стенки или в самой толще материала колбы, изменением состава или давления среды, в которой происходит разряд, и другими причинами.

Поглощающие слои на внутренних стенках колбы образуются чаще всего в результате осаждения частиц от распыления материала электродов, которое в сильной степени зависит от их теплового режима. В свою очередь увеличение поглощения колбой вызывает рост ее температуры. Наряду с этим важную роль в образовании поглощающих слоев играют различные физико-химические и фотохимические процессы, происходящие на внутренней поверхности и в толще материала колбы во время работы лампы. Скорость этих процессов в весьма сильной степени зависит от температуры внутренней поверхности колбы и интенсивности облучения. Следовательно, и в этом случае среди



различных факторов, определяющих полезный срок службы, важную роль играет тепловой режим электродов и колбы.

При анализе влияния различных факторов на срок службы ламп или ее узлов во многих случаях можно считать, что скорости отдельных процессов разрущения имеют экспоненциальную зависимость от температуры:

= const е"", (5.12)

где Вд - константа, определяющая скорость данного процесса разрушения; Тд - рабочая температура разрушаемого изделия, детали.

Что касается конкретных численных расчетов, то здесь приходится по-прежнему пользоваться различными эмпирическими формулами, полученными путем обработки экспериментальных данных.

Уравнения для определения механической прочности ламп и ее элементов. Колбы ламп высокого и сверхвысокого давления, а также ламп с высокими градиентами температур в стенках испытывают значительные механические напряжения, вызванные давлением газа и неравномерным нагревом. Значительные механические и тепловые напряжения могут возникать и в других элементах ламп, например в электродах мощных ламп, охлаждаемых водой, во вводах. Особо стоит вопрос о механических и тепловых напряжениях в элементах ламп с резко нестационарным режимом работы, испытывающих динамические нагрузки, например в импульсных лампах. Для нормальной работы ламп величина максимальных механических и тепловых напряжений не должна превосходить некоторого допустимого предела, так как иначе может произойти разрушение соответствующего элемента и выход лампы из строя. Поэтому в рассматриваемую систему уравнений должны входить уравнения .а,ля определения механической и температурной прочности колбы и других элементов лампы. Эти уравнения для колб и вводов рассмотрены в гл. 7.

Многие типы ламп, особенно специального назначения, подвергаются в процессе эксплуатации воздействию различных динамических нагрузок (вибрация, колебания, ускорения, толчки, удары). Для этих ламп особо должны быть рассмотрены вопросы их прочности и стойкости к такого рода воздействиям.

Метод поправок играет весьма важную роль в инженерной практике. Для реализации этого метода необходимо знать зависимости, существующие между рассматриваемыми параметрами при их изменениях в сравнительно небольших пределах. Допустим, параметр X является функцией ряда других параметров xi, Х2, .., XI, ..., Xk. Задача значительно упрощается, если удается выбрать параметры Xi так, чтобы они были неза-



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