CC BY
69
УДК 621.327.534
РОЗРАХУНОК ТЕМПЕРАТУРИ РУХОМОГО ЕЛЕКТРОДА СТАРТЕРА ТЛ1ЮЧОГО РОЗРЯДУ
Л.В. Бойко, асшрант, Харкчвська нацюнальна академия мкького
господарства
Анотаця. Наведено розрахунок температури б1металево1 пластинки в перюд замикання контактгв стартера тлтчого розряду з асиметричною конструкц1ею електродгв.
Ключовi слова: люмтесцентт лампи, пускорегулюючий апарат, стартер, бгметалева пластинка, температура, термопара.
Вступ
Люмшесцентш лампи (ЛЛ), як б№ш економiчнi та мають найкращий спектральний склад i великий термiн служби, отримали ширше розповсюдження в освилювальних установках нiж лампи розжарювання, незважаючи на деяку складнiсть 1х включения в електричну мережу.
Простим запалюючим пристроем, що широко застосовуеться для засвiчения ЛЛ — е стартер тлшчого розряду. Процес запалювання ЛЛ за допомогою стартера тлшчого розряду складаеться iз чотирьох стадiй: шдготовчо! - з моменту подачi напруги до замикання контактiв стартера; названия електродiв лампи - з моменту замикання до моменту розмикання контакпв стартера; подготовка стартера до наступного вмикання, якщо запалення не вщбулося [1, 2].
Незважаючи на просту будову, стартер тлшчого розряду мае ряд суттевих недолiкiв, як1 негативно впливають на роботу ЛЛ. Для того, щоб удосконалити роботу стартера необхвдно знати головнi процеси, що виникають у процесi його роботи. Одним iз головних процесiв роботи стартера е названия бiметалевоl пластинки тлшчим розрядом.
знаходяться на вщповвднш вiдстанi один вiд одного. При подачi напруги мгж ними виникае струм тлшчого розряду близько 0,01-0,04 А [2, 4]. Цей струм при щдключенш стартера послщовно з електродами ЛЛ, не може помггао нагргга електроди ЛЛ, у той же час величина такого струму тлшчого розряду е достатньою для розiгрiву бiметалевоl пластинки, у результат чого вона згинаеться до нерухомого електрода i через вiдповiдний промiжок часу контакти стартера замикаються. В робот [5] зазначаеться, що температура бiметалевоl пластинки, при якiй наступае контактування, знаходиться в межах 150-250 ФС. Розрахунок температури бiметалевоl пластинки наведено в [6] за допомогою диференщального рiвияния, що описуе процес змши нагрiваиня бiметалевоl пластинки у чай. Складшсть цього розрахунку спонукае до пошуку спрощено! методики у теоретичному визначенш температури окремо1 бiметалевоl пластинки.
Мета 1 постановка задач1
Метою даио1 роботи - е розрахунок температури бiметалевоl пластинки, що викликае замикання контактiв стартера.
Визначення температури згинання б1металевоТ пластинки стартера тл1ючого розряду
Анал1з публ1кац1й
Як вщомо [3], стартер тлiючого розряду представляе собою мiнiатюрну лампу наповнену iнертним газом пвд тиском 5,065-5,332 кПа, в яку впаяно один нерухомий електрод, виготовлений iз шкелю, а iнший - рухомий, виготовлений iз бiметалу. У звичайному сташ електроди
У вщповвдиих експериментальних дослщженнях [4] напруга, яка прикладена до електродiв
стартера спричиняе тлшчий розряд, що мае таку
итр = 158ё 168 . величину р В. Зпдно з [5] контакти
•„ итр= 190 _
стартера надiйно замикаються при р В.
1з закону Джоуля-Ленца к1льк1сть теплоти, що
видмегься на розрядному промiжку можна визначити як
де
1 -
Q = 12 «о Ч , струм тлiючого розряду, А;
(1)
«о
електричнии опiр розрядного промiжку, що знаходиться м1ж розiмкненими електродами,Ом;
г о
- час, протягом якого видiлиться тепло ^ , с.
За законом Ома для дшянки кола знайдемо
«о
Для цього з рiвняння (4) виразимо к.
°<*{ щ.п. б.с+щ н. & + т.л. в£ + Щв. ув.)Т „
Тк =
Сб.п.тб.п. + СнЩн. + Сс.л Щс.л. + сув щув. (5)
Марка бiметалевоl пластинки, що застосовуеться у стартерi тл1ючого розряду, така ТБ 148/79 (ТБ 1523, ТБ 72). Марка активного шару -20 НГ, а пасивного - 36 Н [7].
итр «о ="Т
(2)
поставивши формулу (2) у формулу (1) i
О = 5,12
провiвши розрахунок отримаемо:
Дж.
Зпдно з рiвнянням теплового балансу можна
О
вважати, що
розрядного промiжку
О1
дорiвнюватиме , набуто! iншими тiлами (у даному випадку - бiметалева пластинка, намистинка, скляна лампа, уводи).
о = а
(3)
Для того щоб визначити температуру бiметалевоl пластинки у момент припинення тлшчого розряду, використаемо формулу
б<б=п. Чл. <н+тн + Сув.тув.(Тк - ТпХ
(4)
Запишемо питому теплоемнiсть бiметалевоl пластинки:
питома теплоемшсть активного шару Дж
С = 485
кг ( К •
с2 = 510
шару
питома теплоемшсть пасивного Дж кг Г К [8].
Питому теплоемшсть бiметалевоl пластинки зазначено! марки визначимо за формулою
4С(С2
(>/С" + л/СТ)
(6)
Шсля подстановки вiдповiдних значень у формулу
4 Г 485Г 510
(6) отримаемо: Дж
(7485 + 7510):
497,26
кг ( К
с =
2
с
+
де бп-, н, с л-, ув- - ввдповвдно маси: бiметалевоl пластинки, намистинки, скляно!
лампи, уводiв, кг; Сбп-, сн,Ссл-,Сув- - вiдповiдно питомi теплоемностi: бiметалевоl пластинки, намистинки, скляно1 лампи, уводiв (виготовлених Дж
n т т
iз '), кг^ К ; к, п - к1нцева та початкова
температури вказаних вище елеменпв, К.
Маси: бiметалевоl пластинки, намистинки, скляно1 лампи, уводiв; марка бiметалевоl пластинки узято з конструкторсько1 документацп Полтавського заводу газорозрядних ламп.
Визначимо температуру бiметалевоl пластинки у момент припинення тлшчого розряду, припускаючи, що початкова температура бiметалу
Т = 20
була такою як i шмнатна, тобто п ФС або 293 К.
Провiвши розрахунки за формулою (5) знайдемо
температуру бiметалевоl пластинки, що викликае
• Т к = 521^ = 248 контактування електродiв: к ФС.
Досл1дження роботи бiметалевоl пластинки проводилося зi стартером тлшчого розряду типу 30-40/СК220. Для експериментального визначення температури замикання електродiв стартера було зiбрано електричну схему, що наведено на (рис. 1,а,б) i використано термопарнi елементи 1, 2.
Стартер тлшчого розряду (Ст.) послщовно включений в електричну мережу через баластний пристрш, що обмежуе струм у межах норми; як
стабшзуючий елемент використано резистор «б. Електрична схема увiмкнута до мереж! живлення через автотрансформатор, що регулюе напругу. Схема мютить сигнальну лампу (Л.р) для сигналiзацil про замикання контакпв стартера (рис.1,а).
Вимiрювання температури бiметалевоl пластинки здiйснювалося термопарою хромель-копель [9] у спещально виготовленому стартерi тлшчого розряду. До поверхш рухомого електроду стартера тлшчого розряду припаяно робочий спай термопари 1, а и вiльнi кiнцi 2 знаходяться за межами стартерно! лампи при постiйно вiдомiй
температурi, тобто при * = 0 ФС. Для стабшзаци температури вiльних кiнцiв термопари використано термостат 3 iз сумiшшю води та льоду. Обидва термоелектроди термопари приеднаш до самописця Н338-Ш (рис. 1,б).
Оскiльки клкта К i К2 замикають ланцюги синхронно, то за записом самописця можна безпосередньо спостерiгати за змшою температури в будь-який момент часу. У результат вимiрювання було знайдено середне значения температури бiметалевоl пластинки на момент замикання контактiв, що дорiвнюе 230 ± 10 Фс
Висновок
В роботi наведено методику розрахунку температури бiметалевоl пластинки при и нагрiваннi тлшчим розрядом та описано експериментальне досл1дження. Оскiльки розбiжнiсть у отриманих результатах становить 7%, то цю методику розрахунку можна застосовувати для оцшки температури бiметалевоl пластинки стартерiв тлшчого розряду.
Лiтература
1. Афанасьева Е.И., Скобелев В.М. Источники
света и пускорегулирующая аппаратура. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - 191 с.
2. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.:
Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.
3. Фугенфиров М.И. Электрические схемы с
газоразрядными лампами. — М.: Энергия, 1974. -328 с.
4. Муха Л.В. Разработка лабораторного стенда
для исследования оптимального стартерного зажигания люминесцентных ламп низкого давления. - Харьков: Харьковская государственная академия городского хозяйства, 2002. - 98 с.
5. Штурм К. Г. Пускорегулирующая аппаратура и
схемы включения люминесцентных ламп. Пер.с нем. А.М. Троицкого - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1961. - 376 с.
6. Кашпар Ф. Термобиметаллы в электротехнике.
- Л.: Госэнергоиздат, 1961.- 447 с.
7. ГОСТ 10533- 87. Библиографическое описание
документа. Лента холоднокатанная биметаллическая. - Взамен ГОСТ 10533-86; Введ.01.07.88. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 16 с.
8. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Корицкого Ю.В., Пасынкова В.В., Тареева Б.М. -3-е изд. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. -Т.3. -716 с.
9. ГОСТ 23847-79. Преобразователи термоэлектрические кабельные типов КТХАС, КТХАСп, КТХКС, технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1980.
Рецензент: О.В. Бажинов, професор, д.т.н., ХНАДУ
Стаття надшшла до редакци 16 березня 2006 р.
