Способ зажигания разряда в газоразрядном промежутке и устройство для его осуществления

1. Способ зажигания разряда в газоразрядном промежутке, при котором возбуждают переменное электромагнитное поле с частотой путем создания периодической с величиной действующего значения U разности потенциалов, соответствующей рабочим напряжениям между электродами, образующими основной разрядный промежуток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности зажигания разряда, зажигают разряд во вспомогательном разрядном промежутке на падающем участке его вольтамперной характеристики, возбуждают электромагнитное поле во вспомогательном разрядном промежутке с частотой w_св, удовлетворяющей условию и изменяют электромагнитное поле в основном разрядном промежутке путем кратковременного приложения дополнительной разности потенциалов U_им между электродами, образующими основной разрядный промежуток, с частотой _св и амплитудой, удовлетворяющей условию:

2. Устройство для зажигания разряда в газоразрядном промежутке, содержащее подключенные к выводам для подключения питающей сети через балластный элемент индуктивного характера основные электроды, между которыми образован разрядный промежуток, расположенный вблизи одного из основных электродов вспомогательный электрод, образующий с ним вспомогательный разрядный промежуток и соединенный с другим основным электродом через ключ и элемент, ограничивающий ток вспомогательного разряда, отличающееся тем, что ограничивающий ток вспомогательного разряда, выполнен в виде емкостного сопротивления, подключенного к источнику зарядного напряжения, положительный вывод которого связан с общей точкой элемента, ограничивающего ток вспомогательного разряда, и ключа, а отрицательный вывод источника зарядного напряжения связан с другим выводом емкостного сопротивления, при этом величина емкости С указанного сопротивления выбирается из условия:

где L индуктивность обмоток балластных элементов;
L_экв эквивалентная индуктивность цепи, образующейся в результате зажигания вспомогательного разряда;
R_экв эквивалентное активное сопротивление этой цепи.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу зажигания разряда в основном разрядном промежутке, образованном между двумя основными электродами, рядом с одним из которых расположен вспомогательный электрод, образующий с ним вспомогательный разрядный промежуток, в том числе газоразрядных ламп с несколькими основными электродами, имеющих вспомогательные электроды.
Целью изобретения является повышение надежности зажигания разряда в газоразрядном промежутке путем совершенствования зажигания вспомогательного разряда в области дугового разряда и изменения электромагнитного поля в основном разрядном промежутке за счет кратковременного приложения дополнительной разности потенциалов между основными электродами.
На фиг. 1 изображена схема включения газоразрядной лампы с четырьмя основными и одним вспомогательным (поджигающим) электродами, содержащая источник зарядного тока, обеспечивающего предварительную зарядку емкости; на фиг. 2 то же, с использованием ключа в цепи вспомогательного электрода.
Устройство для осуществления способа зажигания лампы 1 с четырьмя основными электродами 2-5 содержит подключенные к питающей сети балласт 6-9 индуктивного характера и ограничительный балластный элемент 10, например конденсатор, в цепи вспомогательного электрода 11, общая с коммутирующим элементом 12 точка которого подключена к положительному выводу источника зарядного напряжения, в состав которого входят, например, соединенные последовательно резистор 13, подключенный к третьей фазе питающей сети, и диод 14, катод которого соединен с этой общей точкой. Подача напряжения на вспомогательный электрод 11 производится с помощью коммутирующего элемента 12, например кнопки.
В цепь вспомогательного электрода (см. фиг. 2) может быть включен управляемый по фазе нелинейный элемент 15, например динистор, катод которого может быть присоединен к вспомогательному электроду 11, общая с балластным элементом 10 точка динистора подключена к третьей фазе питающей сети через последовательно соединенные резистор 13 и диод 14, катод которого соединен с этой общей точкой.
Сущность предложенного способа зажигания разряда в основном газоразрядном промежутке заключается в следующем.
Путем подачи на устройство напряжения питающей сети возбуждают переменное электромагнитное поле с частотой между электродами 4 и 5, образующими основной разрядный промежуток.
Нажатием кнопки 12 вызывают появление разности потенциалов между основным 5 и вспомогательным 11 электродами, образующими вспомогательный разрядный промежуток, и в момент достижения значения, равного напряжению зажигания вспомогательного разряда, зажигают разряд во вспомогательном разрядном промежутке на падающем участке его вольт-амперной характеристики.
При протекании переходного процесса в цепи, образовавшейся после зажигания вспомогательного разряда, возбуждают электромагнитное поле с частотой _св.
Переходный процесс, протекающий в цепи после зажигания вспомогательного разряда, аналогичен переходному процессу, протекающему в RLC-контуре, эквивалентное активное сопротивление R_экв которого определяет в основном эквивалентное сопротивление вспомогательного разряда, а эквивалентная индуктивность L_экв равна сумме индуктивностей L₈ и L₉ двух обмоток балласта индуктивного характера.
Переходный процесс в таком контуре может носить различный характер. При вы полнении условия 2 > R свободная составляющая тока i_св носит колебательный характер и описывается уравнением:
i_cв (+) Ае^-stsin( _св + ), где А и постоянные интегрирования;
_св угловая частота свободных колебаний;
_св=
_o резонансная частота;
коэффициент затухания.
При этом напряжение между основными электродами 4 и 5, образующими основной разрядный промежуток, принимает значение:
U_4,5= U_BA-(L₈+L₉) где U_ВА мгновенное значение линейного напряжения питающей сети;
L₈ и L₉ индуктивности двух обмоток балластных элементов.
Если параметры элементов схемы подобраны так, что рабочую точку выбирают на падающем участке вольт-амперной характеристики вспомогательного разряда и частота свободных колебаний превышает частоту питающей сети, то производная тока вспомогательного разряда di/dt, по крайней мере, один раз за полпериода принимает отрицательное значение.
Тем самым возбуждают импульс напряжения, заметно увеличивающий разность потенциалов между основными электродами и обеспечивающий повышение надежности зажигания разряда между основными электродами 4 и 5.
Экспериментальные и расчетные данные показывают, что значения постоянных интегрирования А и , а следовательно, и величина импульса напряжения существенным образом зависят от момента коммутации относительно фазы питающего напряжения на основных электродах 4 и 5. Введением зарядной цепочки, состоящей из резистора 13 и диода 14, обеспечивают переходный процесс не при нулевых начальных условиях и более высокую стабильность надежности зажигания разряда между основными электродами 4 и 5 лампы 1.
Введение коммутирующего элемента 12, управляемого по фазе, в цепь поджигающего электрода 11 позволяет обеспечить начало переходного процесса не только не при нулевых начальных условиях, но при определенной фазе питающей сети.
При этом значение производной тока di/dt вспомогательного разряда принимает отрицательное значение в момент, когда напряжение зажигания между основными электродами 4 и 5 близко к минимальному, что обеспечивает более высокую надежность зажигания основного разряда.
Анализ и статистическая обработка данных показывают, что оптимальные значения частоты свободных колебаний переходного процесса целесообразно выбрать в пределах 1,3 _св 7,5 , отношения величины напряжения импульсов, формируемого между основными электродами, к линейному напряжению питающей сети U_им/U в пределах 0,29-3,1 и значение емкости С, например конденсатора, включенного в цепь поджигающего электрода 11 в пределах: 4L/13 ² L² + R² > C 4L/255 ² L² + R².
Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам зажигания разряда в основном разрядном промежутке, образованном между двумя основными электродами, рядом с одним из которых расположен вспомогательный электрод, образующий с ним вспомогательный разрядный промежуток, в том числе газоразрядных ламп с несколькими основными электродами, имеющих вспомогательные электроды. Целью изобретения является повышение надежности зажигания разряда в газоразрядном промежутке путем совершенствования зажигания вспомогательного разряда в области дугового разряда и изменения электромагнитного поля в основном разрядном промежутке за счет кратковременного приложения дополнительной разности потенциалов между основными электродами. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.