8249

Газорозрядні лампи низького тиску

Контрольная

Физика

Газорозрядні лампи низького тиску Будова,принцип дії, структура позначень Вплив виду баластного опору на роботу газорозрядної лампи Схеми вмикання ЛЛ в мережу. Світлотехнічні, енергетичні, експлуатаційні...

Украинкский

2013-02-07

1.03 MB

45 чел.

Газорозрядні лампи низького тиску

  1.  Будова, принцип дії, структура позначень;
  2.  Вплив виду баластного опору на роботу газорозрядної лампи
  3.  Схеми вмикання ЛЛ в мережу.
  4.  Світлотехнічні, енергетичні, експлуатаційні і економічні характеристики люмінесцентних ламп.

В залежності від тиску, який розвивається в робочому режимі газорозрядні джерела класифікуються:

  •  лампи низького тиску - до 0,01 МПа
  •  лампи високого тиску - від 0,01 - 1 МПа
  •  лампи надвисокого тиску > 1 МПа 

Лампами низького тиску є люмінесцентні лампи

                                                       б

Люмінесцентна лампа складається із колби 1, внутрішня частина якої покрита тонким шаром люмінофору 2, із колби (трубки) відкачується повітря і вводиться інертний газ аргон з дозованою кількістю ртуті (30 ... 80 мг). Аргон призначений для зменшення розпилення покриття електродів і полегшення виникнення розряду, так як суміш аргону з парами ртуті представляє певне середовище для виникнення розряду.

До складу лампи також входять: скляна ніжка 5, на ніжках змонтована вольфрамова біспіраль 3, яка покрита шаром оксиду із карбонату барію, стронцію і кальцію, які забезпечують високу термоелектронну емісію. По кінцям лампи є короткі цоколі 7, з полими штирками 8, які призначені для підключення лампи в мережу

Принцип дії ЛЛ можна розділити на 2 етапи:

   1 . В процесі електричного розряду в парах ртуті електрична енергія перетворюється в енергію ультрафіолетового випромінювання.

  2. В шарі люмінофора УФ випромінювання перетворюється в видиме. 

     Люмінофор - це порошковидна речовина. В природних умовах такою речовиною є білий фосфор. В даний час промисловість випускає слідуючі типи ламп:

ЛД - люмінесцентна денна         ДЦ - з покращеною кольоропередачею

ЛБ - люмінесцентна біла         Е - природна

ЛЧБ - люмінесцентна холодна біла    БЕ - біло природна

ЛТБ - люмінесцентна тепла біла        ХЕ - холодна природна

Далі йдуть цифри від 15 до 150 Вт, які вказують на потужність.

2. Вплив виду баластного опору на роботу газорозрядної лампи

Для нормальної роботи ЛЛ важливе значення має стабілізація розряду на змінному струмі при допомозі активного, індуктивного і ємнісного опору. Розглянемо вплив видів баластного опору на роботу ЛЛ.

Стабілізація розряду при допомозі активного баласту Виконується просто і дешево, але є ряд принципових недоліків, які обмежують використання активного опору. При активному баласті розряд в лампі виникає при досягненні значення напруги загорання. В процесі розряду напруга на лампі знижується до величини  і залишається незмінною до моменту, коли миттєве значення напруги мережі стає меншим величини . Після цього розряд гасне, струм в колі зникає. В наступний напівперіод процес загорання і погасання повторюється.

Як видно з графіка, процес перезагоряння в кожен напівперіод супроводжується паузами: початковою  і кінцевою .Загальна пауза складе фн + фк і може досягти третини періоду. Наявність пауз розрядного струму значно

а

погіршує показники роботи ЛЛ. При цьому виникають пульсації світлового потоку і стробоскопічний ефект. Крива струму втрачає форму синусоїди, при цьому основним недоліком є великі витрати електричної енергії з активним баластом, який різко знижує енергетичні показники роботи ламп.

Стабілізація розряду при допомозі індуктивного опору

Стабілізація розряду при допомозі індуктивного опору має ряд переваг і широко застосовується за рахунок зсуву по фазі між напругою мережі і напругою на зажимах лампи, значно полегшується процес перезагоряння розряду в кожен напівперіод, так як в момент переходу струму через «N» нуль до зажимів лампи буде прикладена миттєва напруга мережі. Тому перезагоряння проходить без паузи. Форма кривої струму наближається до синусоїди. Втрати потужності в індуктивному баласті на 10...25 % менші. Недоліки баластного опору: 

  •  великі витрати металу;

- велика вартість; - низький .

Стабілізація розряду за допомогою ємності

При стабілізації розряду за допомогою ємності крива струму приймає спотворену форму. Великі паузи і всплески струму призводять до значного зниження світлотехнічних показників роботи лампи. На практиці в такому вигляді стабілізація розряду за допомогою ємкості не застосовується.

Стартерна схема вмикання ЛЛ в роботу

В мережу люмінесцентно лампа вмикається за допомогою пуско - регулюючої апаратури. Лампа Л вмикається послідовно з індуктивним баластним дроселем Др. Обмотка дроселя складається з двох рівних частин і виконана мідним проводом розміщених на одному магнітопроводі і під'єднаних до різних електродів лампи, що

дозволяє обмежити проникнення радіоперешкод в електричну мережу за рахунок збільшення індуктивного опору гілок схеми.

Параллельно лампі підключений газорозрядний стартер Ст і конденсатор С2 ємністю 0,01 МкФ, який призначений для зниження радіоперешкод, деякого збільшення тривалості імпульсу загоряння лампи і зменшення імовірного дугоутворення між контактами стартера в момент їх розмикання. Стартер представляє собою

мініатюрну

газорозрядну лампу з одним, або

двома біметалевими електродами, заповнену інертним газом (аргон - 60%, неон - 28,8%, гелій - 11,2%). Стартер складається: корпус 1, скляної колби, біметалевих електродів 2 і 3.

В схемі електричній принциповій основне призначення стартера - це автоматичне замикання на певний час кола електродів лампи і для миттєвого розриву кола після розігріву електродів. Паралельно схемі підключено конденсатор СІ, який призначений для підвищення  до 0,9 і розрядний опір R. Коефіцієнт потужності схеми без компенсуючого конденсатора СІ не перевищує 0,5....0,6.

Принцип дії схеми

При поданні напруги на схему вона буде прикладена до електродів стартера. При цьому в стартері виникає тліючий розряд, який супроводжується протіканням

струму порядку 20...50 мкА в електричному колі дроселя, нитки розжарювання електродів ЛЛ і самим стартером. Тліючий розряд нагріває біметалеві електроди стартера і вони вигинаючись накоротко з'єднуються і замикають коло металу електродів ЛЛ, в колі з'являється струм порядку 0,9...2 Ін ЛЛ, який забезпечує інтенсивний підігрів електродів лампи. Тліючий розряд в лампі припиняється. На протязі 1.. .2с електроди ЛЛ розігріваються до температури 1000.. .1200 °К, при чому збільшується електронна емісія, що призводить до полегшення умови пробивання газового проміжку в ЛЛ.

Після того, як тліючий розряд припиняв свою дію, електроди охолоджуються і розривається електричне коло ЛЛ. В момент розриву кола виникає ЕРС самоіндукції в дроселі, значення якої пропорційно кількості витків дроселя і швидкості зміни струму в момент розриву кола. За рахунок ЕРС створюється імпульс високої напруги (700 - 1000 В), який подається до електродів і забезпечує пробій між електродного проміжку ЛЛ і її загорання.

В схемі вмикання ЛЛ самим ненадійним елементом є стартер, який розрахований в середньому на 106 спрацювань, а вмикань ЛЛ на 1500 раз.

Тому надійність схем підвищується при використанні напівпровідникових стартерів, або безстартерних пуско-регулюючих апаратів.

Схема вмикання ЛЛ з напівпровідниковим стартером.

При певному миттєвому значенні напруги позитивної напівхвилі, яка визначається опором R, диністори Д1 і Д2 відкриваються, по електродам лампи

буде протікати струм попереднього прогріву І п.п. Напруга на лампі залишається під час нагріву рівною падінню напруги на відкритих динисторах. В момент, коли 

І п.п. = 0, до лампи прикладається напруга негативної напів хвилі - і виникає імпульс напруги, який пробиває газовий проміжок між електродами ЛЛ. Якщо за такий короткий термін електроди ЛЛ достатньо нагрілись і напруга загорання лампи стала меншою амплітудної, то лампа загориться. Якщо недостатньо розігрілась, то процес повторюється з частотою мережі до моменту створення задовільних умов для загорання лампи.

Безстартерна схема включення ЛЛ с розжарювальним тр-ром

Існують безстартерні схеми вмикання ЛЛ гарячого і холодного запалювання. Різниця між ними заключається в слідуючому : при гарячому запалювані ЛЛ в схемі приймають участь дросель Др і трансформатор розжарювання НАТ. Надійність загорання лампи забезпечується підігрівом електродів, знижуючою напругою наявністю провідникової полоси, або спец, покриття на лампі. Недоліки такої схеми: 1 .Більші витрати матеріалів на виготовлення схеми (ПРА).

  1.  Більші втрати потужності.
  2.  Поскільки по нитці розжарювання після загоряння лампи постійно протікає струм

підігріву, зменшується термін служби.

  1.  На первинній обмотці трансформатору під час роботи лампи зберігається приблизно половина напруги, яка подається на схему.

Безстартерні схеми вмикання холодного запалювання мають аналогічну схему, за винятком того, що відсутня провідникова полоса, а в первину обмотку добавлено конденсатор. Таким чином, за рахунок індуктивності і ємкості в режимі холодного стану створюється резонансний контур. За рахунок резонансу напруги в такому контурі забезпечується надійне запалювання.

Принцип дії схеми заключається в наступному:

При подачі напруги на схему напруга на конденсаторі перевищує U мережі в 22,5 рази. Трохи зменшена напруга обмоткою розжарювального трансформатору, буде подана на ЛЛ. При розігріві електродів від розжарювального трансформатору цієї напруги достатньо для загорання ЛЛ. Після загорання ЛЛ коло ємність – первинна обмотка трансформатору шунтується опором ЛЛ, виводячи контур із резонансу.

Недолік ПРА миттєвого запалювання заключається в значній втраті потужності до (40%) і в швидкому розпилюванні оксидного покриття електродів.

Світлотехнічні, енергетичні, експлуатаційні і економічні характеристики

ЛЛ низького тиску.

Розглянемо на прикладі переваг та недоліків

Перееаги:1.Світлова віддача в ЛЛ досягає 80лм/вта яркість в 200300 разів менша ніж в лампах розжарювання.

2. Енергетичний ККД ЛЛ більше на 20%, а світловий ККД становить 12%.

  1.  Спектр випромінювання ЛЛ в залежності від складу люмінофора може мати

різні кольорові відтінки.

  1.  Електротехнічні параметри ЛЛ найкращим чином поєднуються в лампі 

    Рн=40Вт з прямою трубкою довжиною 1,2 м, діаметр трубки складає 40мм.

  1.  Експлуатаційні показники ЛЛ весь час покращуються. Середній термін праці

    ЛЛ складає 12-15 тис. год.

6. В порівняні з лампами розжарювання основні параметри ЛЛ не так сильно залежать від відхилень напруги. Наприклад: при зміні напруги на 1%, світловий потік зменшиться на 1%.

Недоліки:

      1. Складна схема вмикання в мережу, при цьому використовується дорога ПРА..

      2. Відхилення температури навколишнього середовища від +12 +40 иС як в сторону зменшення так в сторону збільшення приводить до зменшення потоку випромінювання і світлової віддачі.

     3. Відпрацьовані лампи необхідно вивозити в спеціальні місця утилізації.

     4. Виникає явище стробоскопічного ефекту. Для усунення цього ефекту застосовують спеціальні схеми ЛЛ, які дозволяють усунути в часі пульсації світлових потоків 2 або 3 ламп, щоб сумарний потік мав значно меншу глибину пульсацій.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73551. Методи розрахунку лінійних електричних кіл (ЛЕК) постійного струму при наявності двох і більше джерел живлення 468 KB
  Метод вузлових і контурних рівнянь полягає в складанні на основі законів Кірхгофа системи вузлових і контурних рівнянь, що містять невідомі величини струмів, які протікають у вітках кола, та розв’язання цієї системи рівнянь шляхом підстановок або за допомогою матриць та формул Крамера.
73552. УКРАїНСЬКА ІСТОРІОГРАФіЯ ЗА КНЯЖОЇ ДОБИ (ХІ- ХШ ст.) 61 KB
  Ми не будемо тут більш детально на цьому зупинятися і з’ясовувати, чи була Київська Русь українською державою, чи це було “Русское государство”, чи це була “колиска”, з якої виросли три східнослов’янські народи – російський, український і білоруський. З цього приводу існує маса літератури
73553. Історичні знання в Україні в литовсько-польську добу 85 KB
  Методологічною основою продовжує залишатися провіденціалізм, хоча окремі оповідання носять характер прагматичного оповідання. Прагматизм - це напрям в історії, який обмежується викладом подій в їх зовнішніх звязках і послідовності, не викриваючи обєктивних законів історичного розвитку.
73554. Символічний метод розрахунку лінійних електричних кіл (ЛЕК) однофазного синусоїдного змінного струму 856.5 KB
  Розрахункові дії з комплексними параметрами ЛЕК однофазного СЗС. Закони Ома і Кірхгофа в комплексній формі. Символічний метод розрахунку однофазних кіл СЗС з одним джерелом ЕРС.
73555. Українська історіографія в епоху Гетьманщини 177 KB
  Події від середини ХVІІ і до кінця ХVІІІ ст. – це період Національної революції, Гетьманщини і ліквідації автономного ладу України в складі Російської імперії. Національна революція, що почалася 1848 року, привела до утворення Української гетьманської держави. На червень 1652 року Україна фактично виборола незалежність
73556. Введение в высокотемпературную теплотехнологию и энергетику теплотехнологии 32.17 MB
  Возобновляемые источники энергии – энергия солнца ветра тепла земли естественного движения водных потоков а также энергия существующих в природе градиентов температур. Возобновляемые ТЭР основаны на использовании возобновляемых источников энергии: солнечного излучения энергии морей рек и океанов внутреннего тепла Земли воды и воздуха энергии естественного движения водных потоков и существующих...
73557. Методи розрахунку однофазних лінійних електричних кіл синусоїдного змінного струму при наявності двох і більше джерел живлення 668.5 KB
  Застосування символічного методу при розрахунку Іф кіл СЗС при наявності двох і більше джерел живлення. Методи вузлових і контурних рівнянь та контурних струмів. Методи вузлових потенціалів (двох вузлів) та суперпозиції. Метод еквівалентного генератора.
73558. Українська історіографія на початку національного відродження (кінець XVIII — перша половина XIX ст.) 97 KB
  Україна переживала з кінця XVIII століття складний етап своєї історії. Після поділу Польщі українські землі опинилися у складі двох імперій: Російської (80% території) і Австрійської. Суспільне життя краю характеризувалося кризою кріпосницького ладу, розгортанням російського визвольногопольського національно-визвольного та процесом українського національного відродження.
73559. Источники энергии высокотемпературных теплотехнологических установок 261 KB
  Классификация реакторов высокотемпературной теплотехнологической установки; Структурная схема теплотехнологического реактора; Схемы размещения источников энергии и движения дымовых газов в камерах (зонах) реакторов высокотемпературных технологических установок; Схема тепломассообмена в рабочем пространстве высокотемпературных теплотехнических установках;