Влаштування ксенонових ламп, Онлайн журнал електрика
Статті з електроремонту та електромонтажу
Навігація за записами
Влаштування ксенонових ламп
Ксенонові лампи надвисокого тиску типу ДКсЕЛ
За останні роки набувають все більш широкого поширення газорозрядні лампи надвисокого тиску, в яких використовуються не пари металів, а важкі гази, а саме ксенон. Застосування ксенону заносить істотні зміни у характеристики цих ламп. Період розгорання в ксенонових лампах практично відсутній, тому що щільність газу в лампі не залежить від температури пробірки. Тому відразу після запалення в лампі розряду вона починає працювати в номінальному режимі. Це зручно з точки зору експлуатації. Розряд у ксеноні має добрі спектральні властивості випромінювання, близькі до діапазону сонячного світла. У зв'язку з цимксенонові лампи мають хорошу перенесення кольорів. Випромінювання ксенонових ламп багате на ультрафіолетові та інфрачервоні промені. При деяких значеннях струму лампи набувають позитивну вольт-амперну характеристику, що дозволяє живити лампи певної потужності без баласту (безбаласні лампи). Використання таких ламп економічно вигідно, тому що при їх включенні в мережу відсутні непродуктивні втрати в баласті. Ксенонові лампи мають відносно низькі робочі напруги при горінні, але задля досягнення великої яскравості розряду та збільшення їх світлової віддачі доводиться нарощувати струм лампи.Тому відповідною особливістю цих ламп є відносно великий струм.
За своєю економічності ксенонові лампи займають середнє положення між лампами розжарювання і ртутно-кварцовими лампами високого тиску.потужності загалом становить від 20 до 50 лм/вт. Термін служби, що гарантується заводами, коливається від 200 до 1 ТОВ год.
Може здатися, що при зазначених економічних параметрах ламп застосування не є доцільним. Але проведені розрахунки та існуюча практика використання ксенонових ламп дають підстави стверджувати, що застосування ксенонових ламп у ряді випадків дуже цілеспрямовано та економічно вигідно. Найвигіднішими областями застосування ксенонових ламп в даний час можна вважати зовнішнє освітлення великих площ в містах, освітлення спортивних споруд, освітлення кар'єрів при розробці відкритим способом, освітлення відкритих будівельних майданчиків і монтажних майданчиків виробничих підприємств, а також внутрішнє освітлення виробничих цехів великих розмірів і висотою 25 м. Істотне застосування знаходять ксенонові лампи в кінопроекторах, під час зйомки кольорових кінофільмів, у телебаченні та театральному освітленні та інших особливих установок.
Рис.1 Дугові ксенонові лампи типу ДКСШ-1000
Конструкція ксенонових ламп. Розрізняють два основних типи ксенонових ламп: лампи в кульових колбах з короткою дугою, з відстанню між електродами в кілька мм з природним або повітряним остиганням і лампи в трубчастих колбах з довгою дугою з природним або водяним остиганням .
Лампа з кульовою пробіркою (рис.1) є товстостінний балон з кварцу з впаяними в нього двома електродами, виготовленими з вольфраму. Струмопровідними контактами служать циліндричні висновки, конструкція яких передбачає як можливість кріплення ламп, так і приєднання проводів живлення. Балон лампи наповнюється ксеноном до тиску 8-9 ат, який під час роботи лампизростає до 20-25 ат.
Лампи можуть працювати на постійному та змінному струмі. Відмінність цих ламп – у конструкції електродів. При постійному струмі лампа має дуже сильний анод (рис.1а) розташований вгорі. При змінному струмі обидва електроди мають схожу конструкцію (рис.1б).
Мал. 2 Дугові ксенонові трубчасті лампи типу ДКСТ
1-розрядна трубка; 2 - корпус охолоджувальної сорочки; 3 - електрод; 4 - втулка; 5 – висновок; 6 - циліндр із молібденової фольги; 7-вкладиш; 8-скляний циліндр; 9 - гайка; 10 - ущільнюючий вкладиш; 11 - ущільнюючі прокладки
Трубчаста ксенонова лампа із природним охолодженням (рис.2а). являє собою товстостінну трубку з кварцового скла, по кінцях якої вварені електроди з торованого вольфраму. Вводи лампи виготовляються із молібденової фольги. Зовнішні висновки зроблено зі сталі, а перехідні втулки з титану. Пробірка лампи заповнюється ксеноном і його тиск становить від 15 до 350 мм рт. ст.Величина тиску ксенону визначається напругою запалювання пускового пристрою, також залежить від обраного внутрішнього радіусу трубки і падіння напруги на одиницю довжини розряду. У лампах з водяним остиганням розрядна трубка з кварцу міститься усередині скляного циліндра (рис.2б). У проміжку між розрядною трубкою і циліндром циркулює вода, якій надається гвинтоподібний рух завдяки деякому зсуву вхідного патрубка по відношенню до площини, що проходить через вісь лампи. Кінці скляного циліндра поміщаються у збірні латунні муфти та ущільнюються гумовими прокладками. Для остигання ламп використовується дистильована вода, що циркулює в замкнутій системі. Проста робота лампи можлива, якщо скляний циліндр повністю заповнюється водою. Максимальна температураохолоджувальної води повинна перевищувати температури, коли він з'являється суцільна парова сорочка (менш 50°З виході з лампи). З цих суджень визначається витрата води, що охолоджує. Застосування водяного охолодження дозволяє збільшити майже в 10 разів питому навантаження на кварц в порівнянні з природним охолодженням, що дозволяє зменшити розміри лампи і при цьому підвищити на 30-40% їх світлову віддачу.
Запалювання ксенонових ламп. Напруга запалювання ксенонових ламп істотно перевищує напругу мережі живлення, тому підпалювальний пристрій заснований на принципі іскрового генератора. На рис. 3 наведені
Рис.3 Схеми включення ксенонових ламп.
схеми запалювання лампи за допомогою іскрового генератора Для запалювання ламп мають важливе значення не тільки величина запалюючого імпульсу і кількість імпульсів, що подаються на лампу, а й зсув фаз між напругою живлення лампи і пускового пристрою. При живленні лампи та пускового пристрою від однієї і тієї ж фази мережі напруга запалювання лампи вища, ніж при живленні від різних фаз. Тому до пускового пристрою і лампи подаються різні фази мережі. Натисканням кнопки К1 або нормально замкненими блоком, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При вимиканні лампи від мережі її повторне ввімкнення може бути тільки після достатнього остигання, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення лампи, що не остигнула, може її вивести з ладу, тому цього слід уникати. Вона повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При вимиканні лампи від мережі її повторне ввімкнення може бути тільки після достатнього остигання, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення лампи, що не остигнула, може її вивести зладу, тому цього слід уникати. ством, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При вимиканні лампи від мережі її повторне ввімкнення може бути тільки після достатнього остигання, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення лампи, що не остигнула, може її вивести з ладу, тому цього слід уникати.контактами контактора R1 у разі автоматичного керування запаленням ламп на первинну обмотку трансформатора Т1 подається мережева напруга. Конденсатор С1 включений у вторинну обмотку трансформатора, заряджається, і, коли на ньому напруга досягає величини напруги пробою повітряного розрядника Р, він практично одномоментно розрядиться на первинну обмотку імпульсного трансформатора Т2. електроди лампи. Під впливом цього імпульсу розрядний проміжок лампи проб'ється, що викликає його початкову іонізацію.
15 kW лампа IMAX. Видно отвори для подачі охолоджувальної води
Якщо величина і кількість імпульсів, що подаються, виявляться достатніми, то в лампі створяться необхідні умови для розвитку дугового розряду, і лампа загоряється. Після того як лампа запалилася, необхідно, щоб іскровий генератор продовжував працювати протягом деякого проміжку часу. Якщо відключити іскровий генератор раніше за визначений час, то лампа може згаснути. Час, протягом якого іскровий генератор повинен продовжувати працювати, залежить від напруги та повного опору мережі. Потрібна витримка часу забезпечується введенням у схему реле часу (на схемі не показано). Коли процес запалювання лампи завершиться, то пристрій, що підпалює, відключається від лампи. Для цього розмикаєтьсяКнопка К1. а вторинна обмотка імпульсного трансформатора замикається коротко кнопкою К2. У разі автоматичного керування реле часу включає контактор (не показаний на схемі), який своїми контактами відключає трансформатор Т1 і замикає вторинну обмотку трансформатора Т2. Конденсатор С2 служить захисту мережі від потрапляння до неї високої напруги.
Лампи потужністю до 6 кВт можуть включатися по дві по черзі на напругу 220 в і займатися одним пристроєм, що підпалює.
Слід звернути увагу до розміщення пускового пристрою. Воно повинно розташовуватися не далі 30 м від лампи, тому що в іншому випадку це знижуватиме величину високовольтного імпульсу. Тому що величина цього імпульсу становить 20-50 кв., то ізоляція дроту, що з'єднує лампу з пусковим пристроєм, повинна бути обрана з розрахунку на номінальну напругу 15-20 кв. При вимиканні лампи від мережі її повторне ввімкнення може бути тільки після достатнього остигання, на що потрібно 5-10 хв. Повторне включення лампи, що не остигнула, може її вивести з ладу, тому цього слід уникати.