Artellie.ru

Дизайн интерьеров
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

БОТ для плавного розжига галогенок

БОТ для плавного розжига галогенок

Как продлить жизнь галогеновым лампам? – этим вопросом задаются многие автомобилисты, в том числе и я. Дело тут даже не в деньгах (при том, что хорошие лампы стоят дорого), а в безопасности (ладно, если одна лампа перегорела, а могут и обе сразу), времени и нервах (за 5 минут поменять сгоревшую лампочку на моей машине надо еще изловчиться). Да и многие ли из нас возят с собой запасные лампочки?

Основных факторов перегорания ламп накаливания два:
1) естественное выгорание нити во время непрерывной работы;
2) большой пусковой ток в момент включения лампы.
И если с первой причиной – временем – я бороться бессилен, то ограничить пусковой ток можно попробовать.

Откуда вообще берется большой пусковой ток? Дело в том, что нить накаливая имеет разное сопротивление в холодном и горячем состоянии. У выключенной лампочки сопротивление составляет порядка 0,2 Ома, а у горящей где-то 2,5-3 Ома (в зависимости от производителя и мощности лампы).

Таким образом, по закону Ома, при напряжении 14 Вольт, пусковой ток в момент включения, идущий через нить накала лампочки, может достигать 70 Ампер. А потом в течении приблизительно 0,2 секунд, по мере разогрева нити, снижается до номинального значения порядка 5 Ампер.

Голубой график – ток, 5А/клетка
Оранжевый график – напряжение, 2В/клетка
Масштаб времени – 0,1с/клетка

Порывшись в интернете я нашел несколько способов, позволяющих плавно разжигать галогеновые лампы. Наиболее оптимальной мне показалась следующая схема:

Подобрав нужные элементы я распаял схему на макетке и засунул плату в самодельный корпус из кабельканала.

Габариты корпуса и контакты подобраны таким образом, чтобы блоки розжига можно было подключать к штатной проводке без каких-либо переделок, а в случае чего вернуть все к заводскому виду буквально за несколько секунд.

Кому интересно, вот так теперь выглядят ток и напряжение через лампочку в момент включения:

Голубой график – ток, 1А/клетка
Оранжевый график – напряжение, 2В/клетка
Масштаб времени – 0,5с/клетка

Для сравнения привожу осциллограммы до и после переделки в одном масштабе по амплитуде и по времени:

Читайте так же:
Светодиодная лампочка мигает выключатель с подсветкой

Голубой график – ток, 2А/клетка
Оранжевый график – напряжение, 2В/клетка
Масштаб времени – 0,1с/клетка

А вот так теперь выглядит на машине включение ближнего света с применением Блоков Ограничения Тока:

На всех записанных моментах включение выключателя ближнего света происходит максимум через 1 секунду, после включения габаритов. Но, как видно, сами лампы разгораются с задержкой около 2 секунд. Плюс еще сам процесс розжига занимает около 2 секунд.
Это надо учитывать, когда, например, выезжаешь с освещенной парковки, на темную улицу, забыв включить свет.

2.3. Новые типы задач ЕГЭ. Границы применения закона Ома и графические задачи на лампочки накаливания в КИМах ЕГЭ 2020-2022

Естественно, что только в незначительной части практических применений (линейные цепи и их элементы) сила тока прямо пропорциональна напряжению. Области, где это не так, значительно шире. Рассмотрим некоторые из этих областей.

1) Пусть мы имеем электродвигатель, сопротивление ротора которого Rр. Понятно, что

т.к. ротор движется в магнитном поле, в нем возникает ЭДС индукции εинд. Как же определить силу тока через двигатель? Можно воспользоваться законом сохранения энергии.

За 1 с внешнее поле совершает работу U∙I, в роторе выделяется количество теплоты Q = I 2 ∙Rр и совершается механическая работа двигателя Амех. Тогда в соответствии с законом сохранения энергии можно записать: U∙I = I 2 ∙Rр + Амех.. Это соотношение и позволяет определить силу тока. Закон Ома не позволяет это сделать.

В качестве второго примера рассмотрим лампу накаливания. Ниже приведены результаты исследования двух лампочек.

Эти результаты показывают, что сила тока через лампочку не подчиняется закону Ома. Причину этого понять относительно просто: спираль лампы нагревается, движение ионов и электронов увеличивается, сопротивление растет, следовательно,

Сила тока перестает быть прямо пропорциональной напряжению.

Аналитическое выражение зависимости I (U) может быть определено двумя способами.

Первый способ

Функция I (U) может быть выведена теоретически. Для этого можно воспользоваться универсальным соотношением, справедливым для любой лампы накаливания:

В справедливости этой закономерности можно убедиться, опираясь на экспериментальные данные, приведенные выше.

Второй способ

Зная характер зависимости I (U), можно воспользоваться регрессионным анализом с использованием калькулятора: y=A=ab x .

При подготовке к ЕГЭ следует иметь в виду, что задачи с лампочками решаются графически.

Читайте так же:
Сила тока электрической лампы накаливания в амперах

Рассмотрим примеры

1) На рисунке представлены графики зависимости силы тока от напряжения двух лампочек — Л1 и Л2.

Эти лампочки включены последовательно.

Что показывает вольтметр, если амперметр показывает 0,4 А?

2) Графики зависимости силы тока от напряжения двух лампочек Л1 и Л2 представлены на рисунке.

Эти лампочки включены по схеме.

Вольтметр показывает 4 В. Что показывает амперметр?

3) На рисунке изображена зависимость силы тока через лампу накаливания от приложенного к ней напряжения. Выберите два верных утверждения, которые можно сделать, анализируя этот график.

  1. Сопротивление лампы уменьшается при увеличении силы тока, текущего через нее.
  2. Мощность, выделяемая в лампе при напряжении 110 В, равна 50 Вт.
  3. Мощность, выделяемая в лампе при напряжении 170 В, равна 76,5 Вт.
  4. Сопротивление лампы при силе тока в ней 0,35 А равно 200 Ом.
  5. Мощность, выделяемая в лампе, увеличивается при увеличении силы тока.

4) В качестве четвертого примера сравним проводимость металлов и электролитов с целью понять, почему при совершенно разных носителях и взаимодействиях закон Ома выполняется и для металлов, и для электролитов.

Вспомним еще раз, в чем суть механизма сопротивления металлов. Она состоит в том, что сопротивление возникает при взаимодействии электронов с ионами, результатом которого является полная передача энергии, полученной электронами от электрического поля ионной решетки. Это ключевой факт для выполнения закона Ома.

Сам процесс роли не играет, именно поэтому в электролитах взаимодействие ионов совсем другое, но его результат такой же: энергия полностью передается ионам. В электролитах наночастицы гидратированные ионы (см. рис. и таблицу) находятся под действием двух сил — силы поля и силы сопротивления. Энергия поля непрерывно передается ионам электролита.

Вольт-амперные характеристики электрических ламп

Вольт-амперные характеристики электрических лампСвойства электрической лампы как элемента электрической цепи, достаточно полно могут быть представлены ее вольт-амперной характеристикой, т. е. зависимостью падения напряжения на ней от величины протекающего тока.

Вольт-амперная характеристика газоразрядных ламп

В основе действия газоразрядных источников излучения лежит электрический разряд в атмосфере инертного газа (чаще всего аргон) и паров ртути. Излучение происходит за счет перехода электронов атомов ртути с орбиты с высоким содержанием энергии на орбиту с меньшей энергией. Из всего разнообразия электрических разрядов (тихий, тлеющий и т. д.) для искусственных источников характерен дуговой разряд, отличающийся высокими плотностями токов в канале разряда. Особенности дугового разряда как элемента электрической цепи определяют и особенности схем включения газоразрядных источников.

Читайте так же:
Viko выключатель как подключить лампочку

Вольт-амперная характеристика дугового разряда изображена на рис. 1 (кривая 1). Здесь же приведена вольт-амперная характеристика постоянного сопротивления (кривая 2). Для постоянного сопротивления отношение одинаково в любой точке характеристики. Оно определяет при малых приращениях на величину и знак динамического сопротивления и линейность характеристики.

Для характеристики дугового разряда это отношение, во-первых, численно непостоянно для разных точек, и во-вторых, отрицательно по знаку. Первая особенность определяет нелинейность характеристики, а вторая — так называемый «падающий» характер кривой. Таким образом, дуговой разряд имеет нелинейную падающую вольт-амперную характеристику.

Если подсчитать статическое сопротивление дуги в нескольких точках кривой ( R=U/I) , то можно увидеть, что с увеличением тока сопротивление дуги уменьшается.

Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)

При непосредственном включении дугового разряда в сеть с постоянным по величине напряжением разряд неустойчив и сопровождается бесконечным увеличением тока. Следовательно, в этом случае нужно принимать меры к стабилизации разряда. Стабилизация может быть обеспечена либо использованием источника напряжения с падающей внешней характеристикой (такая характеристика, например, специально создается у сварочного генератора для стабилизации сварочной дуги), либо дополнительным баластным сопротивлением, включенным последовательно с газоразрядным промежутком. Для газоразрядных источников излучения используется второй способ стабилизации разряда.

Рассмотрим случай включения газового промежутка последовательно с активным сопротивлением. На рис. 2 приведена вольт-амперная характеристика (кривая 1) газоразрядного промежутка и разность между напряжением сети и падением напряжения на балластном сопротивлении в функции тока (прямая 2).

Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)

Рис. 2. Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)

Всякие стационарные режимы протекания тока в такой схеме должны удовлетворять закону Кирхгофа Uc=U б+ U л. Это условие выполняется в точках пересечения прямой 2 (Uс-Uб=f( I ) ) с вольт-амперной характеристикой I газоразрядного промежутка. Однако при падающих характеристиках пересечение возможно в нескольких точках, не каждая из которых будет соответствовать устойчивому режиму. Устойчивый режим будет в тех точках, для которых с увеличением тока сумма падений напряжений на лампе и балластном сопротивлении превысит напряжение источника, т.е. U б+ U л б+ U л

Читайте так же:
Регулировка тока покоя кв лампового усилителя

Это неравенство является критерием устойчивости. Критерию устойчивости на рис. 2 удовлетворяет точка В. В режимах левее точки В появляется положительный избыток напряжения Δ U, приводящий к увеличению тока, а в режиме правее точки В появляется отрицательный избыток напряжения Δ U, приводящий к уменьшению тока. Следовательно, режим в точке В является устойчивым, или стабилизированным.

Газоразрядная лампа высокого давления

Необходимо отметить, что ни напряжение, ни ток не стабилизируются включением балластного сопротивления, а стабилизируется только режим горения дуги. В самом деле, при увеличении напряжения сети до Uc1 режим горения остается устойчивым и переходит в точку B1 для которой ток и напряжение отличаются от соответствующих значений в точке В. Так же отличаются ток и напряжение дуги в устойчивой точке B2 при уменьшенном напряжении Uc2.

Эти рассуждения позволяют сделать вывод о том, что стабилизацией напряжения на газоразрядной лампе нельзя обеспечить стабильность разряда. Полученные выше выводы и соотношения для постоянного напряжения полностью применимы для цепей переменного напряжения. Для стабилизации разряда на переменном токе используют индуктивные и емкостные балласты, так как потери на них м еньше, чем на активном.

Вольт-амперная характеристика ламп накаливания

Вольт-амперная характеристика у ламп накаливания нелинейна и имеет восходящий характер. Нелинейность обусловлена зависимостью сопротивления нити накала от температуры, а следовательно, и от тока: чем больше ток, тем больше сопротивление нити. Восходящий характер кривой объясняется положительной величиной динамического сопротивления: в любой точке кривой положительному приращению тока соответствует положительное приращение падения напряжения. Автоматически создается устойчивый режим, т. е. ток при постоянном напряжении не может измениться из-за внутренних причин. Это позволяет включать лампу накаливания прямо на напряжение.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

4Электрический ток в различных средах

4Электрический ток в различных средах

Электрический ток в металлах, полупроводниках, электролитах, жидкостях, газах, вакууме

Электрический ток в металлах, полупроводниках, электролитах, жидкостях, газах, вакууме

Электрический ток в металлах, полупроводниках, электролитах, жидкостях, газах, вакууме.

Читайте так же:
Сила постоянного тока текущего через нить накала лампочки

Физика 10 класс

Цели обучения: — сравнивать принципы возникновения электрического тока в различных средах; — графически изображать и объяснять вольт-амперные характеристики металлического проводника при постоянной температуре, полупроводникового диода…

Цели обучения: - сравнивать принципы возникновения электрического тока в различных средах; - графически изображать и объяснять вольт-амперные характеристики металлического проводника при постоянной температуре, полупроводникового диода…

— сравнивать принципы возникновения электрического тока в различных средах; — графически изображать и объяснять вольт-амперные характеристики металлического проводника при постоянной температуре, полупроводникового диода и лампы накаливания

Критерии успеха: Может: — собрать простую схему; — используя данные эксперимента, правильно чертит графики; — определять и сравнивать разницу в графиках вольт – амперной характеристики…

Критерии успеха: Может: - собрать простую схему; - используя данные эксперимента, правильно чертит графики; - определять и сравнивать разницу в графиках вольт – амперной характеристики…

Может:
— собрать простую схему; — используя данные эксперимента, правильно чертит графики;
— определять и сравнивать разницу в графиках вольт – амперной характеристики резистора, лампы накаливания и диода.

Предметная лексика и терминология

Предметная лексика и терминология

Предметная лексика и терминология

тұрақты температура кезіндегі метал өткізгіш

металлический провод при постоянной температуре

metal wire at a constant temperature

жартылай өткізгішті диод

тура пропорционалды сызықтық

түзу сызықты емес

Что изображено на рисунке? Как можно определить направление тока?

Что изображено на рисунке? Как можно определить направление тока?

Что изображено на рисунке?
Как можно определить направление тока?

Как можно определить сопротивление лампы, схема которой представлена на рисунке?

Как можно определить сопротивление лампы, схема которой представлена на рисунке?

Как можно определить сопротивление лампы, схема которой представлена на рисунке?
Как называется этот закон?

По рисунку определите сопротивление проводника в двух случаях.

4Электрический ток в различных средах

4Электрический ток в различных средах

E/G) Парная работа. I. Используемые компоненты: металлический провод сопротивления (с низким током так, что эффекты нагревания незначительны)

E/G) Парная работа. I. Используемые компоненты: металлический провод сопротивления (с низким током так, что эффекты нагревания незначительны)

(E/G) Парная работа.

I. Используемые компоненты:
металлический провод сопротивления (с низким током так, что эффекты нагревания незначительны)
A. Постройте простую электрическую цепь для измерения электрических характеристик.
B. Подключите амперметр к сопротивлению.
C. Подключите вольтметр к сопротивлению.
D. Определите текущее значение с помощью амперметра и вольтметра, изменяя напряжение на 2 В при каждом шаге.
E. Как изменяется значение тока при изменениях напряжения?
F. Продолжите U график в обратную сторону и повторите эксперимент. Это дает отрицательные значения для I и U.
G. Начертите график зависимости силы тока от напряжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector