Газосветная лампа

Дальнейшее увеличение напряжения приводит к возникновению дугового разряда, который опасен для прибора тлеющего разряда. Таким образом, появление тлеющего разряда можно обнаружить, по резкому увеличению тока, измеряемого миллиамперметром, но незначительному уменьшению напряжения, а также по свечению газа.

При дуговом разряде свечение газа становится еще более интен­сивным, а плотность тока значительно превышает плотность тока, возникающего при тлеющем разряде.

Дуговой разряд имеет много разновидностей. Он может появ­ляться в виде электрической дуги, используемой не только в неко­торых ионных приборах, но и в мощных прожекторах, а также при электросварке металлов.

Применяемый в технике искровой разряд также имеет сходство  с дуговым разрядом. При таком разряде происходит кратковремен­ный (импульсный) электрический разряд.

 § 143. НЕОНОВАЯ ЛАМПА

Неоновая лампа — это газоразрядная лампа  (рис. 199), в кото­рой образуется тлеющий электрический разряд. Она представляет собой баллон 1 из стекла, наполненный смесью газов неона, гелия и  аргона.

Внутри баллона помещаются два металлических электрода 2 и 3, находящиеся на некотором расстоянии один от другого.

Электроды соединяются с цоколем лампы 4, а лампа — с сетью через патрон.

Неоновые лампы выбираются по напряжению сети (127—220 в), по напряжению, при котором возникает электрический разряд (60—550 в), а также по  наибольшему  допустимому  току (0,2— I 30 ма).

Срок службы неоновых ламп  100—1000 ч. Они  имеют  длину 28—90 мм и диаметр 7—56 мм. Неоновые лампы можно включать как в цепь переменного, так и постоянного тока. У ламп, включенных в цепь переменного тока, свечение наблюдается попеременно у обоих электродов и частота вспышек равна удвоенной частоте переменного тока. При включении их в цепь постоянного тока све­чение наблюдается только у одного электрода.

Неоновая лампа светится и в том случае, когда к ней не под­ключен источник электрической энергии. Если поместить неоновую лампу в сравнительно сильное электрическое поле, то в ней начинается процесс ионизации, возникает электрический разряд и она начинает светиться.

каторы,  определяющие наличие постоянного или переменного на­пряжения. Их можно использовать для измерения величины напря­жения. Если известно напряжение зажигания данной лампы, то при включении ее в электрическую цепь она будет светиться лишь в том’ случае, когда подаваемое напряжение будет не меньше напряжения зажигания.

Неоновую лампу применяют иногда в генераторах, создающих пилообразное напряжение. На рис. 199, в приведена схема генера­тора с неоновой лампой и график пилообразного напряжения. Лам­па включена последовательно с сопротивлением r0 и к ней парал­лельно подключен конденсатор С. При подключении напряжения к зажимам цепи конденсатор заряжается через сопротивление r0 и напряжение на нем постепенно возрастает. Когда с течением времени напряжение конденсатора достигает значения Uз, необхо­димого для зажигания неоновой лампы, последняя зажигается. После этого начинается разряд конденсатора через лампу, кото­рый продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не пони­зится до напряжения погашения лампы Uп. Тогда лампа гаснет и снова происходит подразрядка конденсатора.

Если напряжение конденсатора вторично достигнет значения Uз, то лампа вновь загорится и конденсатор опять начнет разря­жаться до момента, когда напряжение на конденсаторе станет рав­ным Uд, и лампа вновь погаснет, Далее процесс будет повторяться.

 Частота колебаний напряжения в цепи такого генератора зависит от величины емкости С, сопротивления г0 и напряжения зажигания и гашения лампы, а также от напряжения источника электрической энергии, подводимого к генератору. Изменением величин r и С можно изменять частоту генератора от нескольких герц до десятков килогерц.

Неоновая лампа используется на производстве в приборах для определения числа оборотов вращающихся осей и валов механиз­мов и станков. Такие приборы называются стробоскопическими тахометрами.

Работа этих приборов основана на стробоскопическом эффекте. Сущность такого эффекта заключается в том, что деталь, скорость которой хотят определить, освещается неоновой лампой, зажигаю­щейся с определенной частотой. Когда частота вспышек равна или кратна скорости вращения детали, то она в свете вспышек кажется неподвижной. Допустим, что мы хотим определить скорость вра­щения вала. Для этого на его торец необходимо наклеить стробо­скопический диск, разделенный на четыре сектора: два черных и два белых.

Пустив в ход вал, включаем неоновую лампу, питаемую пере­менным током определенной частоты, и освещаем ею стробоскопи­ческий диск. Если при этом диск, наклеенный на вал, будет пере­мещаться в сторону его вращения, то это укажет на его повышен­ную скорость. Когда перемещение стробоскопического диска на­правлено в сторону, обратную вращению вала, то скорость его мала. Если диск будет казаться неподвижным, это будет означать, что скорость вала нормальная. Таким образом, с помощью такого устройства можно быстро определить скоростной режим того или иного механизма и принять меры для его регулирования.

§ 144. ГАЗОСВЕТНАЯ ЛАМПА

Газосветная лампа (рис. 200) представляет собой стеклянную трубку 1, внутренние стенки которой покрыты тонким слоем люми­нофора — состава, светящегося при облучении. В качестве люмино­фора обычно используются сернистые соединения цинка, магния, кальция и стронция. Воздух из трубки лампы удален, а ее прост­ранство заполнено парами ртути и газом аргоном.

На концах трубки находится два электрода 2 в виде проволоч­ных нитей, к которым подводится электрическая энергия от сети.

В схему включения газосветной лампы включается дроссель 6, стартер 7 и конденсатор 5. Дроссель представляет собой катушку со стальным сердечником. Стартер выполнен в виде миниатюрной неоновой лампы с двумя электродами 3 и 4, которые в холодном состоянии не соприкасаются. Электрод 4 представляет собой биме­таллическую пластину. Напряжение зажигания стартера ниже на­пряжения зажигания газосветной лампы.

При включении лампы в сеть под действием приложенного напряжения между электродами неоновой лампы  (стартера)  возэлектрический разряд, который быстро нагревает элек­трод 4, и он, изгибаясь, соединяется с электродом 3. Вследствие этого разряд в неоновой лампе прекращается и электроды 3 и 4 размыкаются. За время разряда, который происходит в стартере, успевают нагреться электроды 2 газосветной лампы, и в этот момент происходит ее зажигание, а в парах ртути и газе лампа возникает электрический разряд.  При этом  газ,  находящийся  в газ, находящийся в трубке лампы начинает светиться, излучая частично види­мый фиолетовый цвет и много невидимых ультрафиолетовых лучей. Эти невидимые лучи по­падают на люминофор, кото­рым покрыты внутренние стен­ки трубки, и преобразуются в видимый свет, близкий по спектральному составу к днев­ному. По этой причине такие газосветные лампы называют лампами дневного света. Они трубке  лампы,  начинает  сведают ровный, приятный для глаз свет.

Эти лампы примерно в два раза экономичнее обычных электри­ческих ламп накаливания и обладают в 4—5 раз большим сроком службы.

Они получают все большее распространение для освещения жилых  помещений,  предприятий,  улиц,  культурных  и  бытовых учреждений.

Специальные газосветные лампы применяют в сельском хозяй­стве для облучения животных и птиц, что приводит к повышению их продуктивности, а также для облучения рассады овощей и растений, благодаря чему значительно ускоряется их рост.

§ 145. СТАБИЛИТРОН

Стабилитрон (рис. 201)—это двухэлектродная газоразрядная лампа, широко используемая для поддержания неизменного (стабильного) напряжения Uст. Стабилитрон также называется стабиливольтом. Он состоит из стеклянного баллона 1, который заполнен под небольшим давлением смесью газов неона, аргона и гелия. Внутри баллона помещается катод 2 цилиндрической формы, изго­товленный из никеля или стали.

Анод 3 стабилитрона выполнен в виде стержня и расположен в центре катода. Внутреннюю поверхность катода покрывают актив­ным слоем. Это необходимо для того, чтобы при попадании на катод положительных ионов получилась значительная эмиссия вторичных электронов. Электроды соединяются со штырьками цоколя лампы. При подаче положительного напряжения на анод стабилитрона в нем возникает тлеющий разряд.

Для  использования  стабилитрона  в  качестве  стабилизатора

Напряжение его следует включить  так,  как  показано  на  схеме (рис. 201, в).

Последовательно с лампой включается ограничительное сопро­тивление и источник электрической энергии. Приемник, потребляю­щий неизменное (стабилизированное) напряжение, подсоединяется к стабилитрону параллельно. Напряжение, подводимое к стабили­затору Uнест, распределяется следующим

Допустим, что напряжение источника электрической энергии изменяется; а приемник, подключенный к стабилизатору, может работать только при неизменном напряжении.

Рассмотрим, как происходит процесс стабилизации напряжения. Когда напряжение источника электрической энергии повышается, в цепи стабилизатора и ограничительного сопротивления возрас­тает ток. Так как внутреннее сопротивление стабилитрона умень­шается пропорционально увеличению силы тока в его цепи, то напряжение на его зажимах остается неизменным, а напряжение U=Iro на зажимах постоянного ограничительного сопротивления возрастает.