Alma38.ru

Электро Свет
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Все о лампах накаливания

Все о лампах накаливания

Лампы накаливания — искусственные световые источники, в которых свет получается путем нагревания вольфрамовой или угольной нити. Какова мощность лампы накаливания при напряжении 220 в, какие существуют типы светоисточников и как они работают? Об этом далее.

Производители

Выпускают лампы накаливания многие зарубежные и отечественные компании. При этом все изделия имеют свою маркировку. Маркируются все светильники буквенным и цифровым выражением. Всего существует четыре элемента в маркировке. Первый характеризует физические и конструктивные особенности источника. Бывает лампа вакуумной, газополной аргоновой моноспиральной, аргоновой биспиральной, биспиральной криптоновой, матированной и в молочной или опаловой колбе. Второй буквенный элемент обозначает функциональное назначение.

Обратите внимание! Бывает автомобильный, железнодорожный, коммутаторный, прожекторный и самолетный источник. Третий элемент обозначает номинальный вид напряжения в вольтах, а четвертый — доработку.

Популярные марки

Сегодня существует большое количество разнообразных ламп, которые делятся по форме и покрытию колбы, назначению и наполнителю. Бывает шарообразной, цилиндрической, трубчатой и шароконической; прозрачной, зеркальной и матовой. Также есть световые источники общего, местного и кварцевогалогенного назначения. Кроме того, имеются вакуумные, аргоновые, ксеноновые, криптоновые и галогенные модели.

Прозрачные являются распространенными вариантами. Такие элементы считаются самыми дешевыми и эффективными, имеют неравномерный светопоток. Зеркальные модели являются наиболее результативными в плане освещения, поскольку покрытие формирует направленные светопоток. Матовые способны создавать мягкое и рассеивающее освещение для благоприятных условий работы и отдыха. Изделия, имеющие местное освещения, функционируют при двенадцати вольтном напряжении, что нужно, чтобы создать безопасные условия труда.

Обратите внимание! Подобные светильники нужны, чтобы освещать смотровые ямы в момент монтажа электрической гаражной проводки.

Таблица типов ламп накаливания

Лампы общего назначения

Источники, имеющие общее назначения, самые массовые светоисточники, которые применяются, для того чтобы осветить квартиру или завод в сети с переменным током в 220 вольт и частотой до 50 герц. Бывают вакуумными, аргоновыми и криптоновыми. Эта же группа бывает неодимовой и криптоновой. По существу это обычные осветительные лампы. Стоит указать, что в момент изготовления неодимовых источников применяется неодимовая окись, поглощающая спектр света. Это улучшает световое качество.

Повсеместное использование светильников общего назначения

Прожекторные лампы

Прожекторные источники ставятся на судовом, железнодорожном, театральном и другом прожекторе. Отличаются тем, что имеют увеличенный светопоток, могут быть дополнены светоотражателями, чтобы улучшать концентрацию светопучка.

Прожекторные светильники как один из видов

Зеркальные лампы

Зеркальные светоисточники отличаются тем, что имеют обычную форму колбы и специальное внутреннее покрытие балонной части. Это помогает собрать весь светопоток, который направлен в нужное русло. Они используются в промышленности, видеосъемке, фермерском хозяйстве и потолочном освещении ванной комнаты.

Галогенные лампы

Галогенные лампы работают от инертного газа, в который добавляется бром с йодом, чтобы защитить нить накаливания и повысить срок работы. Такие светоисточники обладают небольшим размером для применения их как наполнитель дорогостоящего инертного газа. Отличаются яркостью свечения, естественной цветопередачей, хорошим сроком службы и значительной световой отдачей, имеющей меньшие размеры.

Обратите внимание! Единственный минус в чувствительности и значительных перепадах сетевого напряжения.

Галогенные светильники как один из видов

Технические характеристики

Главные технические характеристики лампы накаливания 60 вт — это электрические со светотехническими и эксплуатационными параметрами. К первым относится мощность с напряжением, ко вторым — светопоток со спектральным составом, к третьим — светоотдача со сроком службы и геометрическим размером. Мощность светоисточников зависит от того, какое напряжение и геометрические размеры вольфрамовой спирали.

Что касается мощностного диапазона, он составляет от 25 до 1000 ватт. Вольфрамовая нить равна 3000 градусам, светоотдача — 9-19 люменов на 1 ватт, номинальное напряжение — 220-230 ватт. Частота равна 50 герц, цокольный размер — от 14 до 40 миллиметров. Сам цоколь является резьбовым, штифтовым и двухконтактным.

Технические параметры светильников с мощностью в 220 вольт

Принцип работы

Работает источник благодаря испусканию излучения волн благодаря электронному молекульному возбуждению и атомам, а также благодаря тепловому колебанию молекульному ядру накала. При повышении температуры тела накала повышается поступательная, колебательная и вращательная энергия заряженных частиц. В итоге вырастает поток излучения со средней фотоновой энергией. Длина излученческой волны перемещается в часть коротковолновой инфракрасной и длинноволновой видимой области. В дальнейшем будет увеличена температура тела обеспечивается энергия, которая достаточна, для того чтобы возбуждались молекулы и атомы и получалось коротковолновое видимое излучение. Поэтому главный фактор, который определяет плотность с длиной волны излучения, это температура.

Принцип работы ламп накаливания

Устройство

Лампа накаливания включает в себя стеклянную колбу, вольфрамовую нить, свинцовую проволоку, молибденовый держатель накаловой нити, логеточку, биметаллическую проволоку, втулку, плавкую вставку, замазку, штенгель, свинцовую проволоку небольшой массы, цоколь и паяный контакт. Светоисточник со стеклянной колбой, вольфрамовой нитью и инертным газом установлен на специальные опоры и электроды, через которые идет электроток.

Обратите внимание! В момент вкручивания цоколя в источник, энергия идет к нагреваемому вольфраму и излучает свет. В этом считается принцип работы.

Конструктивные особенности светильников

Формула расчета мощности

Чтобы произвести расчет мощности лампочки накаливания небольшого веса , нужно использовать приведенную ниже формулу. Для этого нужно знать показания норм освещенности жилых с подсобными помещениями с площадью помещения, поправочным коэффициентом или запасом, коэффициентом неравномерности свечения, планируемым числом светильников, количеством ламп и коэффициентом применения светопотока.

Читайте так же:
Сила тока для лампочки 100вт

Срок службы

Современные условия сказались на сроке службы светоисточников. Подобные лампы работают в течение 1 тысячи часов. Стоит отметить, что качество тех источников, которые сегодня выпускаются, снизилось. На данный момент из-за заводского брака и некоторых внешних дефектов число работы источников меньше. Нередко, когда дело обстоит в некачественном пластике и быстром выгорании близко расположенных контактов. Лампы быстро нагреваются и выходят из строя. Конечно, из-за внепланового перегорания становятся неисправными патроны. Однако, после замены исчезают сами.

Стоит указать, что срок эксплуатации также будет зависеть от того, какая коммутация у проводов, как осуществляется монтаж и подключается люстра, как собирается светильник и какую стабильность имеет номинальное напряжение. Также срок службы будет зависеть от того, какая температура, влажность природы и тип примененного выключателя.

Обратите внимание! Для продления ресурса и эксплуатационного срока работы, необходимо понять перегорание электролампы накаливания. Чем выше нагрев, тем больше света. Поэтому интенсивно испаряется нить и сокращается работа. Увеличение срока работы возможно включением в цепь устройств, сглаживающих нагрузку, которая возникает на начале.

В целом, лампа накаливания — искусственный источник света, в котором свет испускает накал, нагреваемый электротоком до высокого показания температуры. Бывает вакуумной и газопольной. Также есть модели, созданные для общего назначения, транспортных средств, прожекторные и миниатюрные.

Галогенные лампы накаливания. Основные параметры

Номинальное напряжение осветительных галогенных ламп делится на две группы- низкое (6, 12 или 24 В) или высокое (110-240 В). Согласно этому делению, различают, соответственно, галогенные лампы низкого и сетевого напряжения.

Лампы специального назначения выпускаются в очень широком диапазоне рабочих напряжений (от 3 В и более).

Диапазон мощностей практически соответствует таковому у обычных ламп накаливания (от 1 до 5000-10000 Вт). По причине постепенного вытеснения тепловых ламп из мощного прожекторного освещения ведущие производители уже не предлагают продажу на рынке лампы мощнее 2000 Вт.

Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося основным продуктом тепловых излучателей, велики. В связи с этим галогенные лампы чувствительны к попаданию воды и потенциально пожароопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы обычно расположена близко к месту подключения питающего напряжения. Это накладывает особые требования на материал, из которого изготавливают патроны и светильники для этих ламп. Характеристики ламп не зависят от температуры окружающей среды.

Габариты галогенных ламп низкого напряжения можно смело назвать минимальными для тепловых источников соответствующей мощности. Это достигается за счет максимального приближения стенок колбы к нити накала, требуемого для работы галогенного цикла. Что касается сетевых ламп, их размеры зависят от конструктивного исполнения, и в большинстве случаев длина лампы пропорциональна ее мощности. Габариты ламп, предназначенных для прямой замены ламп накаливания, не превышают размеров аналогов.

Галогенные лампы накаливания. Для чего нужен переход к низкому напряжению питания


Переход к низкому (до 24 В) напряжению питания позволяет заметно снизить сопротивление нити накала лампы для достижения той же электрической мощности. Длина нити уменьшается, а значит, она в меньшей степени задерживает собственное излучение. За счет этого эффекта лампы накаливания, рассчитанные на низкие напряжения, имеют более высокую светоотдачу, чем стандартные сетевые аналоги.

Сказанное в полной мере относится и к галогенным лампам. Уже в 1990-х годах появились первые образцы так называемых низковольтных моделей, или галогенных ламп низкого напряжения. Аналогично устроенные лампы .выпускались и раньше, однако в основном предназначались для кинопроекции и других специальных применений.

Стандартным низким напряжением для питания галогенных ламп является значение 12 В переменного тока, несколько реже используется постоянный ток и/или номиналы 6 и 24 В. Для получения таких напряжений в обязательном порядке используют специальные трансформаторы (на сленге называемые «галогенными»).

Галогенные лампы накаливания. Продление срока службы и регулировка яркости свечения



Для продления срока службы высоковольтных ГЛН, питающихся непосредственно от сети 220 В, поможет простое устройство на специализированной микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1).

Дело в том, что в холодном состоянии сопротивление спирали лампы в 10 раз меньше, чем в разогретом. Поэтому пусковой ток ГЛН мощностью, например, 100 Вт может достигать 7 А. После разогрева спирали, который происходит за несколько полупериодов сетевого напряжения, ток уменьшается до рабочего.

Именно этот момент пуска является порой губительным для лампочки. Со временем спираль лампы изнашивается, утончается, приобретает неоднородности в своей структуре. Спираль становится более чувствительной к подобным перегрузкам при включении, соответственно, увеличивается вероятность ее перегорания.

Облегчить условия пуска холодной спирали ГЛН и тем самым снизить вероятность ее перегорания можно. Для этого надо подавать напряжение питания на лампу не с полной, а с постепенно увеличивающейся амплитудой.

В результате к моменту подачи полной амплитуды спираль лампы успеет полностью разогреться и перейти в нормальный режим работы.

Микросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) предназначена для плавного включения/выключения ламп накаливания или для регулировки яркости их свечения. Максимальная рабочая мощность — 150 Вт. Значительно увеличить мощность подключаемой нагрузки можно, применив внешний симистор. ИМС выполнена в стандартном корпусе DIP 16.

Читайте так же:
Схема параллельного соединения лампочек с выключателем

Внешний вид устройства показан на рис.1
ИМС К1182ПМ1Р (рис. 5.20, рис. 5.21) позволяет путем постепенного увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной температуры к моменту подачи полного напряжения. В результате снижается вероятность выхода спирали лампы из строя.
Выводы 3 и 6 ИМС DA1 предназначены для подключения цепи управления (С3=100 мкФ 16 В, R1=3,1 кОм, SW1) фазовым регулятором. C1 = С2 = 1 мкФ 10 В. Время плавного включения лампы зависит от емкости конденсатора С3, а время плавного выключения — от сопротивления резистора R1. Номиналы этих элементов можно выбрать самостоятельно. С номиналами, приведенными на схеме, время включения и выключения составляет примерно 1 с.
Большинство электронных трансформаторов имеют ограничения не только на максимальную, но и на минимальную суммарную мощность подключенных ламп. Это связано с особенностями работы внутренних преобразователей. Диапазон допустимых мощностей указывается в каталоге и на корпусе устройства, например, 35-105 Вт. Данное ограничение, тем не менее, не означает опасности выхода трансформатора из строя при отсутствии нагрузки (например, при перегорании всех ламп). Из него следует лишь то, что нормальная работа ламп мощностью менее допустимой не гарантируется.
Для удобства подключения ламп электронные трансформаторы обычно имеют несколько пар выходных зажимов.
Регулирование мощности ламп, в зависимости от конкретной схемной реализации, осуществляется одним из двух способов:
включением трансформатора с традиционным светорегулятором;
путем подачи на его отдельный управляющий вход специального сигнала (как в случае с регулируемыми электронными балластами).

Данная возможность может и не предусматриваться совсем. При подключении электронного трансформатора к светорегулятору традиционной конструкции важно убедиться, что последний допускает работу с нагрузками емкостного характера. Подобные сведения содержатся в документации на светорегулятор.

Следует отметить, что вторичное напряжение на их обмотках намеренно несколько снижено по сравнению с номинальным, и обычно составляет 11,2-11,6 В. Такой прием несколько снижает световой поток и светоотдачу ламп, однако продлевает их срок службы.

Внимание! Галогенные лампы низкого напряжения (6/12 В) должны включаться только в схемы с соответствующими трансформаторами. Последовательное включение и другие варианты не допускаются!

Традиционные (электромагнитные) трансформаторы предельно просты в устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как Ш-образные, так и тороидальные.

Из-за больших рабочих токов ламп сечение провода вторичной обмотки достигает 4 мм2. В корпусе обычно предусмотрены и предохранители различных типов, о чем пользователя информирует соответствующая маркировка.В отличие от пускорегулирующих аппаратов, типы которых должны строго соответствовать типам подключаемых ламп, принцип подключения галогенных ламп намного проще.

Обязательное условие состоит лишь в том, чтобы суммарная мощность всех ламп не превышала номинальной мощности трансформатора. Например, к трансформатору мощностью 60 Вт можно подключить 12 ламп по 5 Вт, 6 ламп по 10 Вт, 3 лампы по 20 Вт или по одной лампе 35 или 50 Вт.

Традиционные трансформаторы могут подключаться к сети через светорегуляторы для стандартных ламп накаливания. Исключение составляют варианты схем, в которых осуществляется выпрямление тока, так как для них первичная обмотка трансформатора фактически представляет собой короткое замыкание.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Всего комментариев: 2

Подскажите пожалуйста как подключить галогенную лампу 12V к блоку питания 12V чтобы избежать высокого пускового тока. Например блок питания 100Вт 12V DC не зажжёт галогенку 75 Вт 12V так как пусковой ток будет очень большим и сработает защита блока питания.

Сколько вольт потребляет лампочка?

Давайте посчитаем сколько электроэнергии расходует обычные лампочки разной мощности, наиболее популярных в быту. Мощность 100Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.

Сколько ватт потребляет инфракрасная лампа?

По усредненным расчетам, суточный расход ИК-устройства мощностью 1 кВт составляет 8 кВт. Такой прибор справится с обогревом 16-метрового помещения, расходуя в месяц 240 кВт. Встроенный или дополнительно установленный терморегулятор контролирует потребление электроэнергии в сутки и поддерживает желаемую температуру.

Какая мощность у лампы накаливания?

величина потребляемой мощности (ватт). Лампы накаливания — это стандартные 40—60 Вт. Мощность светодиодных ламп варьируется от 1 до 14 Вт.

Как рассчитать мощность тока в лампе?

Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах. Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы: Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт. Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем.

Сколько энергии расходуется в месяц?

Сколько приборов укладывается в норму

Стандартный набор приборов — освещение, холодильник, компьютер, стиральная машина, телевизор — в среднем потребляют 180 кВт*ч в месяц. Если в доме стоит электроплита, расход повышается до 225 кВт*ч.

Сколько электричества потребляет Уфо?

Зависимость от мощности у UFO (УФО) есть, примерно 1 киловатт (1000 ватт) на 10 метров квадратных. Модели бывают разные мощностью обычно от 1000 до 5000 ватт.

Сколько киловатт в месяц берет обогреватель?

В месяц обогреватель в 6-ти часовом рабочем режиме потребляет: 6(расход в день) * 30(дней в месяце) = 180 кВт/в месяц.

Читайте так же:
Сила тока протекающего через лампочку в электрической цепи

Для чего используют инфракрасную лампу?

Инфракрасная лампа излучает свет и тепло, оказывающие фототерапевтическое воздействие на организм человека, очень схожие по своим лечебным характеристикам с солнечным ультрафиолетом. Инфракрасные лучи улучшают кровообращение в мягких тканях, тем самым уменьшая болевой синдром. …

Какая мощность у светодиодных ламп?

Он измеряется в Люменах на Ватт (Лм/Вт). Лампа накаливания имеет эффективность 12-15 Лм/Вт, светодиодная — 80-90 Лм/Вт.

В чем измеряется мощность ламп?

Особенности светодиодного освещения: До появления светодиодов, ватты были «народной» единицей измерения яркости лампы. На самом деле в ваттах измеряется мощность, т. е количество энергии, потребляемое лампочкой.

Сколько должно быть ватт на квадратный метр?

Таблица общепринятых норм освещенности для помещений с высотой потолка не более 3 м.Помещения, где используется приглушенный светСпальня10-12W на квадратный метр или 100 — 150 Lm для LEDПомещения с самой яркой освещенностьюГостиная20W на квадратный метр или 200-230 Lm для LEDЕщё 1 строка

Какая сила тока при напряжении 220 вольт?

Стандартные розетки рассчитаны на силу тока в 16 Ампер. Поскольку напряжение в сети составляет 220 Вольт, то максимальная мощность составляет 16 Ампер * 220 Вольт = 3 520 Ватт или 3,5 Киловатт. 2. На линию розеток, как правило, ставят автоматы 16 Ампер.

Сколько ампер в розетке 220 вольт?

Чаще всего, современные домашние розетки 220В рассчитаны на максимальный ток 10 или 16 Ампер. Некоторые производители заявляют, что их розетки выдерживают и 25 Ампер, но таких моделей крайне мало.

Ток лампы накаливания при разных напряжениях

Как пользоваться характеристиками (ВАХ) ламп.

Диоды и кенотроны.

На форумах часто задают вопрос о величине падения напряжения на кенотроне выпрямителя. Ответ очень легко получить из характеристик конкретной лампы. В качестве примера рассмотрим схему, применяемую во многих гитарных усилителях (Рис.1).

На этой схеме для лучшего понимания ее работы, в качестве эквивалента кенотрону изображены диоды. В реальной конструкции они не стоят.

Как видно из схемы, для получения анодного напряжения U , при потребляемом анодном токе усилителем I , через каждую из половин кенотрона протекает половина тока нагрузки I/2 . В схеме Fender champ 5f1 , сделанной на отечественных лампах 6Н2П и 6П14П, анодные токи в рабочих точках будут, соответственно, равны 2 * 1,5 = 3 мА для 6Н2П и 48 мА для 6П14П. Что в сумме будет равно I = 3 + 48 = 51мА. Через половину кенотрона будет протекать ток I/2 = 51 / 2 = 25.5 mA .

Рассмотрим характеристики кенотрона 5Ц4С [1] (см. Рис.2):

ВАХ кенотрона или диода представляет собой простую зависимость анодного тока от напряжения анод-катод, из которой легко определить, какой ток будет протекать через лампу при определённом напряжении анода или какое напряжение будет на участке анод-катод при протекании определённого анодного тока. В нашем случае при протекании анодного тока через половину кенотрона в 25.5 мА, на участке анод-катод будет напряжение 5.6 В. Т.е. на кенотроне упадёт 5.6 В.

Точку пересечения анодного тока и анодного напряжения называют рабочей точкой.

Следует отметить, что ток в рабочей точке лампы, это ток покоя, т.е. ток в отсутствие сигнала. В процессе работы усилителя ток анода будет увеличиваться и уменьшаться относительно этого тока, поэтому этот ток также называют средним током.

Триод и лампы с большим количеством сеток позволяют управлять током анода изменением потенциала на управляющей сетке. Чем больше положительный потенциал на управляющей сетке, тем больше анодный ток. Участок: управляющая сетка-катод любой лампы подобен диоду, т.е. обладает нелинейным сопротивлением. При положительном напряжении сетки это сопротивление такого же порядка, как и внутреннее сопротивление диода, примерно до 1кОм. А при отрицательном напряжении оно стремится к бесконечности. Т.е. при отсутствии напряжения на управляющей сетке ( Uc1 = 0) источник входного синусоидального сигнала во время отрицательного полупериода работает фактически без нагрузки , т.е. «вхолостую», а во время положительного полупериода наоборот, на очень низкое сопротивление, гораздо меньшее по величине, чем внутреннее сопротивление источника сигнала. Результатом будет фактическое отсутствие в выходном сигнале одного полупериода. Напряжение на управляющей сетке будет искажено, и искажения появятся в выходном сигнале. (см. Рис.3) [ 2 ] Кроме того при положительном напряжении на управляющей сетке часть электронов, движущихся к аноду притягиваются к ней, что приводит к появлению сеточного тока.

Если на управляющую сетку лампы подать отрицательное напряжение меньшее, чем напряжение запирания лампы и превышающее амплитуду входного напряжения, то источник входного сигнала в течение обоих его полупериодов будет работать «вхолостую», т.е.на очень высокое сопротивление, стремящееся к бесконечности. В этом случае сигнал на управляющей сетке лампы и на её аноде будет иметь гораздо меньшие искажения. Отрицательное напряжение, подаваемое на управляющую сетку, называют напряжением смещения . Для усилительного каскада, работающего без токов управляющей сетки, напряжение смещения выбирается таким, чтобы его не превышала амплитуда входного сигнала Um .

Несколько слов о резисторе в цепи управляющей сетки (Rc). (см. Рис.4) Через этот резистор, имеющий сопротивление от сотен килоом до единиц мегом, подаётся напряжение смещения от отдельного источника. Такой способ подачи напряжения смещения называют фиксированным смещением.

Читайте так же:
Ток лампочки напряжения график

Этот резистор служит также для того, чтобы на сетке не накопилось большое количество электронов. Если Rc отсутствует, то цепь сетки разомкнута для постоянного тока (изолирована от остальной схемы). Тогда попадающие на сетку электроны могут постепенно зарядить её до такого отрицательного потенциала относительно катода, что лампа запрётся. Через Rc отрицательный заряд сетки стекает в виде небольшого тока и накопление заряда не происходит. Поэтому этот резистор называют резистором утечки тока сетки.

Резистор Rc должен иметь достаточно большое сопротивление, чтобы не нагружать источник сигнала. Но его чрезмерное увеличение может привести к тому, что при поступлении на сетку большого положительного импульса (например, от внешней помехи), сетка притянет большое количество электронов. На ней получится значительный отрицательный заряд, который может запереть лампу. И, после прекращения действия импульса, лампа будет долго находиться в запертом состоянии.

Применение отдельного источника для подачи напряжения смещения оправдано только для мощных оконечных каскадов, работающих в классах звукоусиления «АВ» и «В». Для однотактного каскада предварительного усиления, работающего только в классе «А» , применение такого источника экономически неоправдано. Поэтому применяется схема автоматического смещения (см.Рис.5).

В этой схеме при протекании анодного тока возникает падение напряжения на катодном резисторе Rk , которое плюсом приложено к катоду и через резистор утечки минусом прикладывается к управляющей сетке, что делает потенциал сетки отрицательным по отношению к катоду на величину падения напряжения на Rk .

На рис.6 изображены статические характеристики для половинки триода 6Н3П при работе на постоянном токе и без нагрузки. Для простоты их называют просто характеристиками или ВАХ (вольт-амперными характеристиками).

Как видим, это зависимость анодного тока от анодного напряжения при разных напряжениях управляющей сетки. Поэтому, такую характеристику ещё называют семейством характеристик . Для определения режима работы усилительного каскада на триоде необходимо построить нагрузочную прямую или рабочую характеристику (Ещё её называют «динамической» или «нагрузочной»). Для её построения необходимо соблюсти несколько условий:

1). Амплитуда входного напряжения не должна превышать напряжение выбранной рабочей точки;

2). Рабочая характеристика не должна пересекать линию предельно-допустимой мощности рассеяния анодом;

3). Рабочая характеристика не должна находиться в области сильного искривления линий статической характеристики (на Рис.6 линии, расположенные ниже анодного тока 1 мА).

Рабочая характеристика строится по двум точкам:

1). Напряжение питания каскада (Еа);

2). Сопротивление в цепи анода ( Ra) . (См. Рис.7).

Сопротивление в цепи анода ( Ra) для триода выбирается величиной, равной Ra = (2-4) * Ri , т.е. в два — четыре раза, превышающем внутреннее сопротивление лампы, которое можно взять из справочников. На рис.6 построена характеристика путём соединения прямой линией точки напряжения питания каскада Еа и анодного тока, определяемого, как:

На характеристике точка «Т», соответствующая смещению в область отрицательных напряжений , анодному напряжению Ua и анодному току Ia , является рабочей точкой. Ось времени для переменного напряжения сетки изображена в виде продолжения статической характеристики для uc = Ec. Амплитуды положительной и отрицательной полуволн сеточного напряжения соответствуют максимальному и минимальному сеточным напряжениям (в данном случае Uc1 = 0 и Uc5) , которые определяют конечные точки рабочего участка «А» и «Б». Справа построен график изменения анодного тока. Входной сигнал Umc будет изменять напряжение на управляющей сетке, что, как видно из рисунка, приведёт к изменению анодного тока ( I ` ma и I « ma ). Протекание изменяющегося анодного тока через резистор в цепи анода приведёт к изменению падения напряжения на нём и, соответственно, к изменению анодного напряжения лампы ( U`ma и U«ma) . А, т.к. изменение напряжения управляющей сетки значительно меньше изменения анодного напряжения, произойдёт усиление, которое можно выразить через отношение:

Где «К» — коэффициент усиления каскада.

Возьмём ВАХ часто используемой лампы 6Н2П при напряжении питания Ea = 300 В и Ra = 100 кОм (см. Рис.8) [ 3 ] :

Чтобы построить нагрузочную характеристику необходимо определить анодный ток:

Для выбора рабочей точки рабочая характеристика строится в сеточной системе координат (рисунок справа) путём переноса координат точек, пересекаемых нагрузочной характеристикой. Рабочая точка выбирается на середине прямолинейного участка, полученной характеристики. Это важно для Hi-Fi и Hi-End аппаратуры, для гитарного усиления выбор рабочей точки может быть сделан и в другой точке для получения требуемого уровня искажений. Из построения на Рис. 8 получим Uc0 = -1 В, Ua = 155 В, Ia = 1 ,4 mA . Определим сопротивление катодного резистора для получения заданного смещения:

Возьмём стандартное значение 680 Ом.

В гитарном усилении обычно требуется получить максимальное усиление каскада. Для этого необходимо получить максимальный размах амплитуды анодного напряжения, но не допустить работы в области сильного искривления линий ВАХ, чтобы не получить «транзисторного» звучания.

Допустим, мы хотим применить в первом каскаде лампу 6Н5П. Найти схему её применения в УНЧ проблематично, однако с помощью её ВАХ очень легко выбрать режим работы. Рассмотрим её семейство анодных характеристик (см. Рис. 9):

Как видим, область сильного искривления линий ВАХ находится ниже линии анодного тока 2 мА. Поэтому, будем выбирать точку для построения и выбора Ra в области токов, превышающих это значение.

Читайте так же:
Схема включения двух ламп через выключатель

Предположим, что с учётом падения напряжения на фильтре питания каскада, напряжение питания Еа = 240 В, максимальная амплитуда входного сигнала 1,5 В.

Выберем анодный ток 8 мА. Для него

Построим нагрузочную характеристику (см. Рис.10):

Выберем напряжение смещения Uc 1 = -2 В, заведомо превышающее амплитуду входного сигнала, и определим, что Ua будет равным 78 В, ток покоя Ia = 5.5 mA . Катодный резистор для получения заданного смещения будет равен:

Выберем стандартное значение 360 Ом. Можно считать, что каскад рассчитан. Нам остаётся вычислить его коэффициент усиления по напряжению. Для этого достроим недостающие на Рис.10 линии амплитуд анодного напряжения (см. Рис.11).

При максимальном входном сигнале, имеющем амплитуду 2 В, изменяющим напряжение рабочей точки от минус 2 В до 0В и до минус 4 В, анодное напряжение будет изменяться от минимального Uamin = 35 В до максимального Uamax = 117 В. Т.е. при размахе входного напряжения в 4 В, размах выходного напряжения составит Uamax — Uamin и будет получен коэффициент усиления каскада по напряжению

Мы сделали простейший расчёт каскада усиления, достаточный для любительского применения.

Тетрод, Пентод

Практически всё, что было сказано о триоде, справедливо и для пентодов. Отличие ВАХ пентодов от ВАХ триодов состоит в иной форме их линий. И в расчёт добавится учёт влияния экранной сетки.

Пентоды потребляют больший, по сравнению с триодами, анодный ток. Для экономичности аппаратуры их применяют при напряжении экранной сетки меньшем, чем напряжение питания каскада. Ток анода очень сильно зависит от напряжения экранной сетки. Чем оно меньше, тем меньше анодный ток. Самым простым способом для получения пониженного напряжения, является установка в цепь экранной сетки резистора с большим сопротивлением (см. Рис.12)[3]. Основным затруднением расчёта является отсутствие в справочной литературе ВАХ пентодов и тетродов с резисторами в цепи экранной сетки и поэтому в справочной литературе предлагается создание установки для фактической подгонки режимов пентодов или таблицы готовых, уже подобранных, режимов.

Рис.12

Мне удалось частично восполнить этот пробел. Были сняты ВАХ некоторых ламп, имеющихся в наличии:

Например, рассмотрим характеристики лампы 6Ж8:

При напряжении экранной сетки U э = 100 В, максимальный анодный ток лампы будет достигать величины от 9 до 10 мА и ток экранной сетки около 3.5 мА, что намного больше, чем у каскада, выполненного на триоде такой же мощности.

Если необходимый нам каскад усиления будет использоваться при напряжении питания каскада Епит = 250 В, то подавать без ограничивающего резистора такое напряжение на экранную сетку нельзя, т.к. максимально-допустимое напряжение экранной сетки 6Ж8 U эдоп = 140 В. Это приведёт к резкому росту токов анода и экранной сетки, что приведёт к выходу лампы из строя. Для пентодов обычно применяется схема включения, изображённая на Рис.12 с резистором в цепи экранной сетки от 100 кОм до 2 МОм.

Рассчитаем каскад усиления на пентоде 6Ж8 при Епит = Еэ = 250 В и резисторе в цепи экранной сетки 470 кОм (см. Рис.13)

Как видим, максимальный анодный ток составит всего 1,82 мА, а ток экранной сетки настолько мал, что им можно пренебречь.

Основное правило построения нагрузочной прямой в случае применения пентодов (тетродов) является её прохождение через сгиб линии ВАХ для Uc 1 = 0 В. При этом достигается максимальное усиление каскада, а в случае расчёта каскада мощного усиления, ещё и ограничение тока экранной сетки, т.к. при напряжениях анода, находящихся левеее перегиба этой линии ВАХ, токи экранной сетки резко возрастают и могут превысить максимально-допустимое значение.

Для сделанного построения получим:

Епит = 250 В, Uamin = 20 В, напряжение анода в рабочей точке Ua 0 = 103 В, Uamax = 170 В, напряжение смещения Uc 0 = -5 В (может быть и иным, в зависимости от амплитуды (размаха) входного сигнала), ток анода в рабочей точке Ia 0 = 1.07 мА и максимальный анодный ток Iamax = 1.82 мА.

Выберем стандартное значение 130 кОм.

У пентодов для расчёта катодного сопротивления необходимо учитывать и протекающий через него ток экранной сетки. В нашем случае током экранной сетки можно пренебречь, поэтому, подставим в формулу ноль:

Возьмём стандартное значение 4.7 кОм.

Заключение

В данной статье для простоты изложения опущены многие понятия и расчёты, такие, как частотный диапазон каскада, возникновение отрицательной обратной связи при применении катодного резистора, расчёт ёмкости конденсатора, шунтирующего катодное сопротивление по переменному току и конденсатора, шунтирующего экранную сетку, влияние сопротивления утечки следующего каскада на режим усиления, рассмотрен только каскад усиления с т.н. «общим катодом» и пр. Все эти упрощения сделаны для наглядности описания начальной работы с семействами характеристик ламп, чтобы сделать самостоятельный расчёт реально работающего усилительного каскада.

Если в данной статье что-то описано непонятно или необходимо расширение материала, вопросы можно задать на форуме: Ламповая Лаборатория

Список использованной литературы.

1). «Электровакуумные приборы». Справочник под редакцией А.М.Бройде. Государственное энергетическое издательство. 1956 г.

2). МРБ выпуск 647. И.П.Жеребцов «Основы электроники». «Энергия». 1967 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector