Caractéristiques courant-tension des lampes électriques

Les propriétés d'une lampe électrique en tant qu'élément d'un circuit électrique peuvent être entièrement représentées par sa caractéristique courant-tension, c'est-à-dire par la dépendance de la chute de tension sur celle-ci à la valeur du courant circulant.

Caractéristique courant-tension des lampes à décharge de gaz

Le fonctionnement des sources de rayonnement à décharge gazeuse est basé sur une décharge électrique dans une atmosphère de gaz inerte (le plus souvent de l'argon) et de vapeur de mercure. Le rayonnement se produit en raison de la transition des électrons des atomes de mercure d'une orbite à haute énergie vers une orbite à plus faible énergie. De toute la variété des décharges électriques (silencieuses, incandescentes, etc.), les sources artificielles sont caractérisées par une décharge en arc, qui se caractérise par une densité de courant élevée dans le canal de décharge. Les caractéristiques de la décharge d'arc en tant qu'élément du circuit électrique déterminent et caractéristiques des schémas d'inclusion des sources de rejets gazeux.

La caractéristique courant-tension de la décharge d'arc est illustrée à la Fig. 1 (courbe 1).Elle montre également la caractéristique courant-tension de la résistance constante (courbe 2). A résistance constante, le rapport est le même en tout point de la caractéristique. Il détermine par petites étapes l'amplitude et le signe de la résistance dynamique et la linéarité de la caractéristique.

Pour les caractéristiques de décharge en arc, ce rapport est, premièrement, variable numériquement pour différents points, et deuxièmement, de signe négatif. La première caractéristique détermine la non-linéarité de la caractéristique, et la seconde - le caractère dit "descendant" de la courbe. Ainsi, la décharge en arc a une caractéristique courant-tension décroissante non linéaire.

Si vous calculez la résistance d'arc statique en plusieurs points de la courbe (R = U / I), on peut voir que lorsque le courant augmente, la résistance d'arc diminue.

Riz. 1. Caractéristiques courant-tension d'une décharge en arc (1), d'une résistance constante (2) et d'une lampe à incandescence (3)

Lorsque la décharge en arc est directement connectée à un réseau continu, la décharge est instable et s'accompagne d'une augmentation infinie du courant. Par conséquent, dans ce cas, il est nécessaire de prendre des mesures pour stabiliser le débit. La stabilisation peut être assurée soit en utilisant une source de tension avec une caractéristique externe décroissante (une telle caractéristique, par exemple, est spécialement conçue pour un générateur de soudage pour stabiliser l'arc de soudage), soit une résistance de ballast supplémentaire connectée en série avec un espace de décharge de gaz . Pour les sources de rayonnement à décharge gazeuse, la deuxième méthode de stabilisation de la décharge est utilisée.

Considérons le cas de l'inclusion d'un entrefer de gaz en série avec une résistance active. En figue.La figure 2 montre la caractéristique courant-tension (courbe 1) de l'entrefer et la différence entre la tension secteur et la chute de tension dans le ballast en fonction du courant (droite 2).

Riz. 2. Schéma d'activation de l'espace de décharge de gaz en série avec la résistance de ballast (a) et les caractéristiques courant-tension des éléments (b)

Tous les modes de circulation de courant en régime permanent dans un tel circuit doivent être conformes La loi de KirchhoffUc = Ub + Ul. Cette condition est remplie aux intersections d'une droite 2 (Uc-Ub = f(I)) avec la caractéristique courant-volt I de l'entrefer de décharge gazeuse. Cependant, avec des caractéristiques décroissantes, le croisement est possible en plusieurs points, qui ne correspondront pas tous au mode stable.Le mode stable sera aux points pour lesquels, à mesure que le courant augmente, la somme de la chute de tension aux bornes de la lampe et du ballast la résistance dépassera la tension de la source, c'est-à-dire Ub +Ub +Ul

Cette inégalité est un critère de durabilité. Le critère de stabilité de la Fig. 2 satisfait le point B. Dans les modes à gauche du point B, une surtension positive ΔU apparaît, ce qui conduit à une augmentation du courant, et dans un mode à droite du point B, une surtension négative ΔU apparaît, ce qui conduit à une diminution du courant. Par conséquent, le régime au point B est stable ou stabilisé.

Il convient de noter que ni la tension ni le courant ne sont stabilisés en allumant la résistance du ballast, seul le mode de combustion à l'arc est stabilisé. En effet, lorsque la tension du secteur monte jusqu'à Uc1, le mode de combustion reste stable et passe au point B1 pour lequel le courant et la tension diffèrent des valeurs correspondantes au point B.Le courant et la tension d'arc diffèrent également au point stable B2 à tension réduite Uc2.

Ces considérations nous permettent de conclure que la stabilité de la décharge ne peut être assurée en stabilisant la tension dans la lampe à décharge de gaz. Les dérivations et relations de tension continue ci-dessus s'appliquent pleinement aux circuits de tension alternative. Pour stabiliser la décharge en courant alternatif, des ballasts inductifs et capacitifs sont utilisés, car leurs pertes sont inférieures à celles actives.

Caractéristique courant-tension des lampes à incandescence

La caractéristique courant-tension des lampes à incandescence est non linéaire et a un caractère ascendant. La non-linéarité est due à la dépendance de la résistance du filament à la température et donc au courant : plus le courant est important, plus la résistance du filament est importante. Le caractère croissant de la courbe s'explique par la valeur positive de la résistance dynamique : en chaque point de la courbe, une augmentation positive du courant correspond à une augmentation positive de la chute de tension. Un mode stable est automatiquement créé, c'est-à-dire que le courant à tension constante ne peut pas changer pour des raisons internes. Cela permet une connexion directe de la lampe à incandescence à la tension.