Características de corrente-tensão de lâmpadas elétricas

As propriedades de uma lâmpada elétrica como elemento de um circuito elétrico podem ser totalmente representadas por sua característica corrente-tensão, ou seja, pela dependência da queda de tensão sobre ela do valor da corrente que flui.

Característica corrente-tensão de lâmpadas de descarga de gás

A operação das fontes de radiação de descarga de gás é baseada em uma descarga elétrica em uma atmosfera de gás inerte (geralmente argônio) e vapor de mercúrio. A radiação ocorre devido à transição dos elétrons dos átomos de mercúrio de uma órbita de alto conteúdo energético para uma órbita de menor energia. De toda a variedade de descargas elétricas (silenciosas, brilhantes, etc.), as fontes artificiais são caracterizadas por uma descarga de arco, caracterizada por uma alta densidade de corrente no canal de descarga. As características da descarga do arco como elemento do circuito elétrico determinam e características dos esquemas para a inclusão de fontes de descarga de gás.

A característica corrente-tensão da descarga do arco é mostrada na Fig. 1 (curva 1).Também mostra a característica corrente-tensão da resistência constante (curva 2). Para uma resistência constante, a relação é a mesma em todos os pontos da característica. Ele determina em pequenos passos a magnitude e o sinal da resistência dinâmica e a linearidade da característica.

Para características de descarga de arco, esta razão é, primeiro, numericamente variável para diferentes pontos, e segundo, negativo em sinal. A primeira característica determina a não linearidade da característica e a segunda - o chamado caráter de "queda" da curva. Assim, a descarga do arco tem uma característica de queda de corrente-tensão não linear.

Se você calcular a resistência estática do arco em vários pontos da curva (R = U / I), pode-se observar que conforme a corrente aumenta, a resistência do arco diminui.

Arroz. 1. Características de corrente-tensão de uma descarga de arco (1), resistência constante (2) e uma lâmpada incandescente (3)

Quando a descarga do arco está diretamente conectada a uma rede DC, a descarga é instável e é acompanhada por um aumento infinito da corrente. Portanto, neste caso, é necessário tomar medidas para estabilizar a descarga. A estabilização pode ser fornecida usando uma fonte de tensão com uma característica externa de queda (tal característica, por exemplo, é especialmente projetada para um gerador de soldagem para estabilizar o arco de soldagem) ou uma resistência de lastro adicional conectada em série com uma folga de descarga de gás . Para fontes de radiação de descarga de gás, o segundo método de estabilização da descarga é usado.

Consideremos o caso de incluir um gap de gás em série com uma resistência ativa. Na fig.2 mostra a característica corrente-tensão (curva 1) do intervalo de descarga de gás e a diferença entre a tensão da rede e a queda de tensão no balastro em função da corrente (reta 2).

Arroz. 2. Esquema para ligar o gap de descarga de gás em série com a resistência do lastro (a) e as características de corrente-tensão dos elementos (b)

Todos os modos estacionários de fluxo de corrente em tal circuito devem obedecer lei de KirchhoffUc = Ub +Ul. Esta condição é satisfeita nas interseções de uma linha reta 2 (Uc-Ub = f (I)) com a característica corrente-volt I lacuna de descarga de gás. No entanto, com características decrescentes, o cruzamento é possível em vários pontos, nem todos corresponderão ao modo estável. O modo estável será aqueles pontos para os quais, à medida que a corrente aumenta, a soma da queda de tensão na lâmpada e no reator a resistência excederá a tensão da fonte, ou seja, Ub +Ulb +Ul

Essa desigualdade é um critério de sustentabilidade. O critério de estabilidade na Fig. 2 satisfaz o ponto B. Nos modos à esquerda do ponto B, um excesso de tensão positivo ΔU aparece, o que leva a um aumento na corrente, e em um modo à direita do ponto B, um excesso de tensão negativo ΔU aparece, o que leva a uma diminuição da corrente. Portanto, o regime no ponto B é estável ou estabilizado.

Deve-se notar que nem a tensão nem a corrente são estabilizadas ligando a resistência de lastro, apenas o modo de queima de arco é estabilizado. De fato, quando a tensão de rede aumenta para Uc1, o modo de combustão permanece estável e vai para o ponto B1 para o qual a corrente e a tensão diferem dos valores correspondentes no ponto B.A corrente e a tensão do arco também diferem no ponto estável B2 com tensão reduzida Uc2.

Estas considerações nos permitem concluir que a estabilidade da descarga não pode ser assegurada pela estabilização da tensão na lâmpada de descarga de gás. As derivações e relações de tensão CC acima são totalmente aplicáveis ​​aos circuitos de tensão CA. Para estabilizar a descarga em corrente alternada, são utilizados reatores indutivos e capacitivos, pois as perdas neles são menores que as ativas.

Característica corrente-tensão de lâmpadas incandescentes

A característica corrente-tensão das lâmpadas incandescentes é não linear e tem caráter ascendente. A não linearidade se deve à dependência da resistência do filamento da temperatura e, portanto, da corrente: quanto maior a corrente, maior a resistência do filamento. A natureza crescente da curva é explicada pelo valor positivo da resistência dinâmica: em cada ponto da curva, um aumento positivo da corrente corresponde a um aumento positivo da queda de tensão. Um modo estável é criado automaticamente, ou seja, a corrente em tensão constante não pode mudar por motivos internos. Isso permite a conexão direta da lâmpada de filamento à tensão.