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

47 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

22534. Плоское напряженное состояние 98.5 KB
  Тензор напряжений в этом случае имеет вид Геометрическая иллюстрация представлена на рис. Инварианты тензора напряжений равны а характеристическое уравнение принимает вид Корни этого уравнения равны 1 Нумерация корней произведена для случая Рис. Позиция главных напряжений Произвольная площадка характеризуется углом на рис. Если продифференцировать соотношение 2 по и приравнять производную нулю то придем к уравнению 4 что доказывает экстремальность главных напряжений.
22535. Упругость и пластичность. Закон Гука 156 KB
  При высоких уровнях нагружения когда в теле возникают значительные деформации материал частично теряет упругие свойства: при разгрузке его первоначальные размеры и форма полностью не восстанавливаются а при полном снятии внешних нагрузок фиксируются остаточные деформации. Накапливаемые в процессе пластического деформирования остаточные деформации называются пластическими. Твердые тела выполненные из различных материалов разрушаются при разной величине деформации. Соответствующие деформации обозначим через и причем эти деформации...
22536. Механические характеристики конструкционных материалов 110 KB
  ДИАГРАММЫ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Основным опытом для определения механических характеристик конструкционных материалов является опыт на растяжение призматического образца центрально приложенной силой направленной по продольной оси; при этом в средней части образца реализуется однородное напряженное состояние. Форма размеры образца и методика проведения испытаний определяются соответствующими стандартами например ГОСТ 34643 81 ГОСТ 149773. Физический смысл коэффициента Е определяется как...
22537. Влияние различных факторов на механические характеристики материалов 54.5 KB
  Влияние процентного содержания углерода Влияние температуры окружающей среды. Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов как ползучесть и длительная прочность. Скорость релаксации напряжений возрастает при повышении температуры. Прочность углеродистых сталей с повышением температуры до 650 700oС снижается почти в десять раз.
22538. Основные понятия теории надежности конструкций 79.5 KB
  Условие прочности по существу есть условие обеспечения прочностной надежности. Например предельное напряжение входящее в условие прочности по своей природе является случайным. Если стечение обстоятельств приводящее к нарушению условия прочности редкое событие то приходим к вероятностной трактовке условия прочности с позиций теории надежности. Вместо условия прочности 1 записывается условие Р=Р 2 где Р заданное достаточно высокое значение вероятности которое называется нормативной вероятностью безотказной работы.
22539. Прочность и перемещения при центральном растяжении или сжатии 136 KB
  Напомним что под растяжением сжатием понимают такой вид деформации стержня при котором в его поперечном сечении возникает лишь один внутренний силовой фактор продольная сила Nz. Поскольку продольная сила численно равна сумме проекций приложенных к одной из отсеченных частей внешних сил на ось стержня для прямолинейного стержня она совпадает в каждом сечении с осью Oz то растяжение сжатие имеет место если все внешние силы действующие по одну сторону от данного поперечного сечения сводятся к равнодействующей направленной вдоль...
22540. Расчет статически неопределимых систем по допускаемым нагрузкам 116.5 KB
  Расчет статически неопределимых систем по допускаемым нагрузкам. Применение к статически определимым системам. Расчетная схема статически определимой стержневой системы Рассчитывая эту систему обычным путем найдем усилия N1 = N2 no формуле: из равновесия узла А. Это всегда имеет место для статически определимых конструкций при равномерном распределении напряжений когда материал по всему сечению используется полностью.
22541. Учет собственного веса при растяжении и сжатии 102 KB
  Длина стержня l площадь поперечного сечения F удельный вес материала и модуль упругости Е. Подсчитаем напряжения по сечению АВ расположенному на расстоянии от свободного конца стержня. Эти напряжения будут нормальными равномерно распределенными по сечению и направленными наружу от рассматриваемой части стержня т. Наиболее напряженным опасным будет верхнее сечение для которого достигает наибольшего значения l; напряжение в нем равно: Условие прочности должно быть выполнено именно для этого сечения: Отсюда необходимая площадь стержня...
22542. Расчет гибких нитей 148.5 KB
  Это так называемые гибкие нити. Обычно провисание нити невелико по сравнению с ее пролетом и длина кривой АОВ мало отличается не более чем на 10 от длины хорды АВ. В этом случае с достаточной степенью точности можно считать что вес нити равно мерно распределен не по ее длине а по длине ее проекции на горизонтальную ось т. Расчетная схема гибкой нити.