因为灯管放电属于长弧放电

2019-09-04 02:29

关于变压器,有一个很重要的值,就是4.44。这个常数的来源几乎成了职场新人入职首日必考的内容。我来简单解释一下:

电动机的转矩t与频率f1成反比。由此我们可以用变频器来对电机实现调速,非常方便。

当电压过零时,气体的电离过程停止,正负粒子也都停在原位并复合。残留的正离子堆积在原先的阳极附近。

由此可见,直流电弧的熄灭要比交流电弧的熄灭困难得多。

右图中的u是电源电压波形,uh是电弧电压波形。

注意到氖泡的放电与灯管的放电是并联关系。因为灯管放电属于长弧放电,它的功耗大于氖泡放电的短弧,所以灯管放电会熄灭。灯管熄灭后,氖泡会再次点燃它,然后灯管再次熄灭,灯管进入到点燃-熄灭-再次点燃-再次熄灭的循环状态。

第六,交流电驱动的照明灯具,例如日光灯,使用非常普遍,比直流电驱动的照明灯具要方便得多,这也是交流电被广泛使用的原因之一。

第五,交流电驱动的三相鼠笼式电动机结构简单、性能稳定且工作可靠,比直流电动机更容易控制,得到广泛的运用,由此促进了交流电的广泛运用。

在交流配电网中,用变压器变换电压非常方便,这是交流电得到广泛应用的最主要原因之一。

当主触头和辅助触头分开后,线路中出现了两个弧隙h1和h2。由于辅助弧隙h2影响到主弧隙h1,所以h1中的电弧会加快熄灭。当h1电弧熄灭后,电弧电流转入到h2弧隙中。由于受到h2串联的电阻rh的影响,h2中的电弧也接着熄灭。这样处理后,可以有效地抑制电感l产生的开断过电压。

如果把电源换成220v直流电,又会怎样呢?

图中的h1是主弧隙,我们想象它就是断路器的主触头,h2是与h1并联的辅助弧隙。辅助弧隙h2串联了电阻rh。

看来,在电能的输送、配电和用电中,还是交流电好。

1)当电源接通后,我们看到灯管内是没有通路的,所以220v电压就会通过a端和b端的灯丝连接到氖泡ne上。氖泡内的氖气击穿电压大约在150v到200v之间,现在氖泡两极之间加载的电压是220v,所以氖气被击穿进入辉光区域,并且持续发热。发热使得氖泡内的双金属片电极接触到一起,氖泡电压降瞬间变为零,氖泡内的氖气放电停止,温度迅速下降,双金属片电极打开。

在电能传输和配电方面,交流电已经处于绝对优势地位。在电子线路的供电方面,直流电处于绝对优势地位。

变压器,人尽皆知。

图6是日光灯电气原理图。我把日光灯的工作原理简单地描述一下:

在这里,表达式并不重要。重要的是触头开断后的物理过程。我们设开关k在t=0时刻打开,于是在k的触头间出现电弧。

在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》表1-22电动机机械特性中有如下内容:

早先还没有变频器时,直流电动机的调速性能优于交流电动机,那时不得不在交流配电网中构建直流系统,用以驱动直流电动机。变频器出现后,这种现象几乎绝迹了。

应当看到,在电力输送方面,直流超高压输送电正在发展中,指不定哪一天直流输送电也会成为现实,也是很难说的。

第四,交流电的电压变换通过变压器实现,比直流电更加容易。

变压器的一次回路感应电动势em有如下关系:

当电压进入负半周时,原先的阳极变成阴极,它要发射电子(负离子),然而在阴极附近却存在正离子的阻挡层,负离子的发射在很短的一段时间内受阻,电弧的重新起燃也受阻。

左图是电路图,我们看到左侧的交流电源e。根据基尔霍夫第二定律,我们可以写出它的微分方程表达式:

这是在交流电源下日光灯管的工作过程。

简单地说了6条,我们可以看出,到底是交流电好还是直流电好,这个问题不能简单地下结论,一定要结合实际运用才能得到结果。

正是有了近阴极效应,所以用于低压交流电的各种开关电器,尤其是低压断路器,都具有一定程度的电弧限流特性。这种特性对于直流电来说,却毫无用处,毕竟直流电不存在过零过程。

2)当氖泡内的双金属片电极打开后,线路断开,电流减小到零。镇流器m中的电感产生反向电动势,反向电动势e=-ldi/dt,因为di/dt的值较大,因而反向电动势大约在1500v到2000v之间。

图5是某医院的配电系统图。我们看到tn-s的配电网中用变压器变换为it接地系统,为手术室供电。如此一来,手术室中哪怕发生了单相接地故障,也不会因此而停电,系统可以继续运行。

当电压处于正半周时,右图中左侧设为阳极,右侧设为阴极。正离子从阳极出发奔向阴极,负离子则从阴极出发奔向阳极。由于正离子的质量远远大于负离子,因而正离子跑得慢,它会在阳极附近产生堆积。

这种效应叫做交流电弧的近阴极效应。

电弧其实就是空气原子被电离,它包括电子和正离子。电子是负离子,质量较轻跑得快,丢失了电子后的原子是正离子,它的质量大跑得慢。

由于灯管压降小于氖泡气体的击穿电压,因此氖泡不再工作。

在直流电路中将两个电弧并联,则较强的电弧将被抑制,甚至熄灭。这种方法是很常见的直流电弧熄灭法。

这种做法,直流电系统中是无法实现的。

在直流电源下,氖泡的工作过程和灯管被击穿的过程与交流电源一致。当系统进入正常运行状态时,由于是直流电压电感起不到镇流作用,灯光电压较高,氖泡将再次击穿。

可见,直流电是无法让日光灯正常工作的,日光灯只能用于交流电供电的场所。

注意,氖泡的放电影响到灯管的放电,可以类推到本文中第3部分直流电路的灭弧。

此电压加载在灯管a灯丝与b灯丝之间,使得灯管中的气体被击穿,日光灯管内的气体进入正常的辉光放电状态,其电压迅速下降到110v~150v。此时镇流器起到稳定电流的作用。