 |
 |
 |
 |
4) уменьшаются масса и размеры пускорегулирующей аппаратуры (ПРА);
5) уменьшаются потери в ПРА;
6) уменьшаются или практически исчезают пульсации излучения и связанные с ними стробоскопический эффект и зрительное утомление;
7) повышается коэффициент мошности лампы.
Основное различие в условиях работы ламп при переходе на повышенную частоту заключается в том, что чем выше частота питающего напряжения, тем меньше успевают остыть электроды и деионизоваться плазма разряда к моменту перезажигания лампы. Концентрация электронов практически не успевает изменяться в течение полпериода. Это проявляется в том, что с повышением частоты питающего напряжения синусоидальной формы уменьшаются, а затем исчезают пики перезажигания, а кривые напряжения и тока на лампе для всех типов балластов постепенно сближаются по форме.
Из рис. 5.12 отчетливо видно, что уже на частоте 50 Гц ВАХ люминесцентной лампы заметно отличаются от статических, а с повышением частоты для всех типов балластов они превращаются в почти линейные так, что уже при 1000 Гц лампа ведет себя как резистор.
Аналогичные изменения характеристик с повышением частоты наблюдаются и у разрядных ламп ВД, что свидетельствует о единой природе процессов в разряде, вызывающих эти изменения (см. § 5.5 и 5.6).
Питание разрядных ламп повышенной частотой нашло практическое применение пока для люминесцентных ламп (см. § 12.3), хотя отмеченные выше преимущества питания разрядных ламп током повышенной частоты должны сохраняться и для ламп ВД и СВД. Основными причинами, сдерживающими в настоящее время широкое применение питания разрядных ламп токами повышенной частоты, являются отсутствие достаточно дешевых преобразователей частоты, а также необходимость первоначальных затрат на переоборудование установок. Однако нет сомнений в том, что по мере снижения стоимости электронных приборов создание таких установок будет расширяться.
Более конкретно условия работы тех или иных ламп на повышенных частотах описаны в соответствующих главах.
5.5. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ КОНТУРА С РАЗРЯДНОЙ ЛАМПОЙ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ВОЛЬТ-СЕКУНДНЫХ АППРОКСИМАЦИЯХ
Соотношения для контура с разрядной лампой должны давать возможность рассчитывать и анализировать характеристики различных типов ламп и других элементов контура во всех основных типах схем и при всех режимах работы ламп.
Рис. 5.13. Принципиальные схемы включения разрядных ламп в сеть переменного тока с различными стабилизирующими элементами:
а - резистор; б - индуктивность (дроссель); в - емкость (конденсатор); г-индуктивность и емкость; д - повышающий автотрансформатор с большим магнитным сопротивлением; е - повышающий трансформатор с большим магнитным сопротивлением
Рис. 5.14. Наиболее употребительные в расчетах идеализированные формы кривых напряжения и тока на лампе
На рис. 5.13 показаны принципиальные схемы стабилизации разрядных ламп основными стабилизирующими элементами.
Исходными уравнениями для расчетов на переменном токе с различными типами балластов являются уравнение Кирхгофа для мгновенных значений ЭДС и падений напряжений в замкнутой цепи и обобщенный закон Ома. Для решения этих уравнений должны быть заданы динамические ВАХ разрядной лампы и других элементов цепи, а также закон изменения ЭДС или тока от времени. Ввиду отсутствия достаточно точных и в то же время простых аппроксимаций электрических характеристик ламп дифференциальными уравнениями и сложности их решения в инженерных расчетах предпочитают пользоваться вольт-секундными аппроксимациями Ыл(/), не содержащими производных (в литературе их часто называют алгебраическими). Таким путем удается рассчитывать с достаточной точностью рабочие режимы на промышленной и повышенных частотах в условиях, когда форма Uj,{t) практически не зависит от формы iji{t). Однако расчеты режимов при широких вариациях частоты, а также импульсных режимов с полупроводниковыми устройствами, которые получают все большее распространение, возможны только при помощи дифференциальной аппроксимации.
Для практического выполнения расчетов при помощи вольт-секундных аппроксимаций фактические кривые мгновенных значений Ыл(0 (см. рис. 5.10) аппроксимируют упрощенными кривыми, по форме приближающимися к действительным, но удобными для расчетов (рис. 5.14). Рисунок 5.14,а соответствует работе лампы с резистором в качестве балласта, рис. 5.14,6, в - работе с дросселем и последовательно соединенными дросселем и конденсатором. На повышенных частотах для всех типов балластов шИроко применяется линейная аппроксимация ВАХ Ыл=
Действующие значения величин рассчитываются, как обычно, путем интегрирования мгновенных значений.
Дальнейший расчет может проводиться одним *из следующих методов: эквивалентных синусоид, гармонического анализа и синтеза, припасовывания и операторным методом. Ниже дано краткое описание первых трех методов.
Метод эквивалентных синусоид был развит Р. Г. Извековым в 1940 г. применительно к расчету рабочих режимов разрядных ламп, работающих на промышленной частоте, и до сих пор широко применяется при оценочных расчетах (см. [5.8-5.9]). Пользуясь методами гармонического анализа, Р. Г. Извеков показал, что действующие значения напряжений на лампе и балласте всегда можно свести к эквивалентным синусоидам, а их фактическую несинусоидальность учесть введением некоторого сдвига фаз я]) (рис. 5.15), величина которого вычисляется мето-
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