Электродуговая лампа: Яблочков против Эдисона: кто первым изобрёл элекрическую лампу и почему никакого спора на самом деле не было | Электрика для всех – Свеча Яблочкова — Википедия

Содержание

Свеча Яблочкова — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 марта 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 марта 2019; проверки требует 1 правка.

Свеча Яблочкова — один из вариантов электрической угольной дуговой лампы, изобретённый в 1876 году Павлом Яблочковым (патент № 112024).

Впервые она была продемонстрирована в качестве уличного и театрального освещения на Всемирной выставке в Париже в 1878 году, особенно на avenue de l’Opéra[fr]. Свечи были закрыты глазурированными шарами из стекла, с 4 или 12 свечами, соединёнными последовательно.

Свеча Яблочкова
A — асбестовый корпус для крепления в «подсвечнике», C — угольные электроды, F — провода, I — изолирующий материал, T — медные трубки в которые запрессованы электроды

Свеча Яблочкова состоит из двух угольных блоков, примерно 6 × 12 мм в сечении, разделённых инертным материалом вроде гипса или каолина. На верхнем конце закреплена перемычка из тонкой проволоки или угольной пасты. Конструкция собрана и закреплена вертикально на изолированном основании.

При подключении свечи к источнику тока предохранительная проволока на конце сгорала, поджигая дугу. Пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал. Первые свечи питались переменным током от генератора Грамма.

При отключении от источника свеча гасла и её нельзя было запустить снова, так как никакого контакта между электродами не было. Необходимо было заменить свечу новой. Однако позже этот недостаток был устранён — Яблочков стал подмешивать к изолирующей массе, которая разделяла электроды, порошки различных металлов. При отключении тока и при погасании свечи на торце изолирующей массы образовывалась полоска металла. При повторной подаче электричества свеча вновь зажигалась.

Преимуществом конструкции было отсутствие необходимости в механизме, поддерживающем расстояние между электродами для горения дуги. Электродов хватало примерно на 1,5 часа.

Дуговая лампа (Свеча Яблочкова).Электрическая лампа была изобретена в 1802 г. В.В. Петровым.: sandra_rimskaya — LiveJournal

Первая дуговая электрическая лампа была изобретена в 1802 г. русским физиком В.В. Петровым. Ее основу составляли два угольных стержня, располагавшиеся горизонтально. Один из них присоединялся к положительному полюсу электрической батареи, другой — к отрицательному. Разогреваясь, стержни начинали светиться, и между ними возникала светящаяся электрическая дуга. Чтобы получить такую дугу, следовало разводить угольные стержни на строго определенное расстояние, что было трудно осуществить технически.

В середине XIX в. французский физик Ж. Фуко придумал регулятор, который автоматически поддерживал необходимое расстояние между углями. Однако это усложнило конструкцию лампы. В конце XIX в. идея создания удобной в использовании электрической лампочки, что называется, витала в воздухе. П.Н. Яблочков одним из пер-вых принялся за решение этой проблемы.

«Свеча Яблочкова» отличалась простой конструкцией. Угольные электроды изобретатель расположил не горизонтально, как это делали до него, а ; вертикально, поместив между ними .изолятор (фарфоровую вставку). При пропускании через «свечу» электрического тока вверху возникала светящаяся дуга, зажигавшая электроды. Чтобы добиться равномерного освещения, Яблочков обмазывал электроды слоем каолина — бе-лой глины, выполнявшей роль изолятора. Лампы работали в течение часа, а затем сгорали. Чтобы лампа светила дольше, Яблочков увеличил толщину одного угольного стержня, а также использовал переменный ток.

К изобретателю пришла слава. В Париже его лампочками был впервые освещен магазин «Лувр». Газовые фонари на улицах французской столицы были демонтированы — их повсеместно заменили «свечи Яблочкова». Помещенные в белые матовые шары, они давали приятный яркий свет.

Лампы Яблочкова можно было встретить не только в Париже: они горели на центральных улицах всех европейских столиц, В залах и ресторанах лучших гостиниц, на аллеях крупнейших парков Европы. На предприятиях товарищества выпускалось по 10 тыс. лампочек в день, а раскупались они мгновенно (одна лампочка стоила 20 копеек, что было по тем временам не так уж дешево).

Но триумф русского изобретателя был недолгим. Вскоре стали утверждать, что на самом деле свет пришел не из России, а из Америки и что русский ученый специально сделал свои лампы недолговечными, чтобы разбогатеть. Но и объективно будущее принадлежало не дуговой лампе, а лампе накаливания, изобретенной нашим соотечественником А.Н. Лодыгиным и усовершенствованной Т. Эдисоном (именно такой лампой мы пользуемся до сих пор).

В 1879 г. П.Н. Яблочков вернулся в Россию. В Петербурге было налажено производство дуговых ламп, но запустить их в широкое потребление не удалось. Тем не менее заслуга изобретателя несомненна. Благодаря «свече Яблочкова» в жизни людей наступила новая эра: электрический свет перестал восприниматься как чудо. Сегодня мы вспоминаем о П.Н. Яблочкове с глубоким уважением к его многотрудной жизни и его изобретению.

http://rus-eng.org/invention/Dugovaya%20lampa%20(Svecha%20YAblochkova).htm

Дуга электрическая
Дата изобретения: 1802 г.
Разработчик: Петров Василий Владимирович

Дуга электрическая, вольтова дуга — один из видов самостоятельного дугового разряда в газе, в котором разрядные явления сосредоточены в узком ярко светящемся плазменном шнуре.

При горизонтальном расположении электродов этот шнур под действием восходящих потоков нагретого разрядом газа принимает форму дуги. Дуга электрическая в воздухе между двумя угольными электродами впервые наблюдалась (1802) и была описана (1803) русским учёным В. В. Петровым и английским учёным Г. Дэви (1808—09), который назвал её вольтовой дугой.

Развитию теории электрической дуги и изучению проблемы её применения в промышленности были посвящены работы русских учёных Н. Н. Бенардоса (сварка с применением угольных электродов, 1882, а также сварка на переменном токе) и Н. Г. Славянова (сварка с применением металлических электродов, 1888—91).

Дуга электрическая может иметь место в любом газе при давлениях от близких к атмосферному и выше. Температура плазмы в шнуре при атмосферном давлении и силе тока в несколько а около 5000 К, при высоких давлениях и силе тока — до 12000 К, при обдувании шнура мощным потоком газа температура достигает 50000 К.

Магнитное поле, образованное током, взаимодействуя с током дуги, вызывает сжатие (стягивание) шнура. С увеличением давления в окружающей среде сила тока возрастает, а поперечные размеры её шнура уменьшаются. Вблизи электродов шнур суживается ещё больше, образуя на их поверхности яркие катодные и анодные пятна. Плотность тока у катода зависит от материала катода и природы газа и обычно составляет 104—105 а/см2, но при особых условиях может достигать 107 а/см2.

Вольтамперная характеристика электрической дуги — падающая: увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения между электродами.

Дуга электрическая применяется в электрометаллургии для получения чистых и тугоплавких металлов, в светотехнике и особенно широко в электросварке. В некоторых областях техники (например, в технике высоких напряжений) с явлением электрической дуги приходится бороться.

Для гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепей высокого напряжения, применяют выключатели с различными дугогасительными устройствами, в том числе выключатели масляные, воздушные, элегазовые, с гашением дуги магнитным полем и др.

http://rus-eng.org/invention/Duga%20e’lektricheskaya.htm

Давление электромагнитного излучения (давление света)

Дата изобретения: 1899 г.

Описание:

Экспериментально световое давление впервые исследовал П. Н. Лебедев в 1899 г. В его опытах в вакуумированном сосуде на тонкой серебряной нити подвешивались крутильные весы, к коромыслам которых были прикреплены тонкие диски из слюды и различных металлов. Главной сложностью было выделить световое давление на фоне радиометрических и конвективных сил (сил, обусловленных разностью температуры окружающего газа с освещённой и неосвещённой стороны).

Кроме того поскольку в то время не были разработаны вакуумные насосы, отличные от простых механических, Лебедев не имел возможности проводить свои опыты в условиях даже среднего, по современной классификации, вакуума. Путем попеременного облучения разных сторон крылышек Лебедев нивелировал радиометрические силы и получил удовлетворительное (±20 %) совпадение с теорией Максвелла. Позднее, в 1907—1910 гг. Лебедев провёл более точные опыты по изучению давления света в газах и также получил приемлемое согласие с теорией

Давление электромагнитного излучения является следствием того, что оно, как и любой материальный объект, обладающий энергией E и движущийся со скоростью v, также обладает импульсом p = Ev/c². А поскольку для электромагнитного излучения v = c, то p = E/c. В электродинамике давление электромагнитного излучения описывается тензором энергии-импульса электромагнитного поля.

Если рассматривать свет как поток фотонов, то, согласно принципам классической механики, частицы при ударе о тело должны передавать ему импульс, другими словами — оказывать давление.

С точки зрения волновой теории света электромагнитная волна представляет собой изменяющиеся и взаимосвязанные во времени и пространстве колебания электрического и магнитного полей. При падении волны на отражающую поверхность, электрическое поле возбуждает токи в приповерхностном слое, на которые действует магнитная составляющая волны. Таким образом, световое давление есть результат сложения многих сил Лоренца, действующих на частицы тела.

Возможными областями применения являются солнечный парус и разделение газов, а в более отдалённом будущем — фотонный двигатель. В настоящее время широко обсуждается возможность ускорения световым давлением, создаваемым сверхсильными лазерными импульсами, тонких (толщиной в 5-10 нм) металлических плёнок с целью получения высокоэнергичных протонов

http://rus-eng.org/invention/Davlenie%20e’lektromagnitnogo%20izlucheniya%20(davlenie%20sveta).htm

Александра Римская 08.03.2015 г., 663 , Anno Domini. Xikrik to river Novogor

Список статей Сандры Римской

Сайт Армия Карусов
Группа ВК «История

«Русская свеча». Как инженер Яблочков подарил миру электрический свет | История | Общество

Весной 1876 года мировые СМИ пестрели заголовками: «Свет приходит к нам с Севера — из России»; «Северный свет, русский свет — чудо нашего времени»; «Россия — родина электричества».

На разных языках журналисты восхищались русским инженером Павлом Яблочковым, чьё изобретение, представленное на выставке в Лондоне, изменило представление о возможностях использования электричества.

Изобретателю в момент выдающегося триумфа было всего 29 лет.

Павел Яблочков в годы работы в Москве.
Павел Яблочков в годы работы в Москве. Фото: Commons.wikimedia.org

Прирождённый изобретатель

Павел Яблочков родился 14 сентября 1847 года в Сердобском уезде Саратовской губернии, в семье обедневшего мелкопоместного дворянина, происходившего из старинного русского рода.

Отец Павла в молодости учился в Морском кадетском корпусе, но по болезни со службы был уволен с награждением гражданским чином XIV класса. Мать была властной женщиной, державшей в крепких руках не только хозяйство, но и всех членов семьи.

Паша ещё в детстве увлёкся конструированием. Одним из первых его изобретений стал оригинальный землемерный прибор, которым затем пользовались жители всех окрестных деревень.

В 1858 году Павел поступил в Саратовскую мужскую гимназию, однако из 5-го класса отец забрал его. Семья была стеснена в средствах, и на образование Павла их не хватало. Тем не менее мальчика удалось определить в частный Подготовительный пансионат, где молодых людей готовили к поступлению в Николаевское инженерное училище. Содержал его военный инженер Цезарь Антонович Кюи. Этот неординарный человек, одинаково успешно занимавшийся вопросами военной инженерии и написанием музыки, пробудил у Яблочкова интерес к науке.

В 1863 году Яблочков блестяще сдал вступительный экзамен в Николаевское инженерное училище. В августе 1866 года он окончил училище по первому разряду, получив чин инженер-подпоручика. Его назначили младшим офицером в 5-й сапёрный батальон, расквартированный в Киевской крепости.

Внимание, электричество!

Родители были счастливы, поскольку считали, что сын может сделать большую военную карьеру. Однако самого Павла эта стезя не прельщала, и спустя год он уволился со службы в чине поручика под предлогом болезни.

Яблочков проявляет большой интерес к электротехнике, однако знаний в этой области у него было недостаточно, и, чтобы устранить этот пробел, он вернулся на военную службу. Благодаря этому, у него появилась возможность поступить в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, единственную в России школу, готовившую военных электротехников.

Алессандро Вольта.

После её окончания Яблочков отслужил положенные три года и в 1872 году вновь уволился из армии, теперь уже навсегда.

Новым местом работы Яблочкова стала Московско-Курская железная дорога, где он был назначен начальником службы телеграфа. Работу он совмещал с изобретательской деятельностью. Узнав об опытах Александра Лодыгина по освещению улиц и помещений электрическими лампами, Яблочков решил заняться усовершенствованием существовавших тогда дуговых ламп.

Как появился прожектор для поездов

Весной 1874 года по Московско-Курской дороге должен был проследовать правительственный состав. Руководство дороги задумало осветить путь поезду в ночное время при помощи электричества. Однако, как это сделать, чиновники не очень понимали. Тут вспомнили об увлечении начальника службы телеграфа и обратились к нему. Яблочков согласился с большой радостью.

На паровоз впервые в истории железнодорожного транспорта установили прожектор с дуговой лампой — регулятором Фуко. Прибор был ненадёжный, но Яблочков прикладывал все усилия, чтобы заставить его работать. Стоя на передней площадке паровоза, он менял угли в лампе и подкручивал регулятор. При смене паровозов Яблочков перемещался на новый вместе с прожектором.

Поезд успешно дошёл до места назначения, к радости руководства Яблочкова, но сам инженер решил — такой способ освещения слишком сложный и затратный и требует усовершенствования.

Яблочков уходит со службы на железной дороге и открывает в Москве мастерскую физических приборов, где проводятся многочисленные опыты с электричеством.

«Свеча Яблочкова» «Свеча Яблочкова». Фото: Commons.wikimedia.org

Русская идея воплотилась в жизнь в Париже

Главное изобретение в его жизни родилось во время опытов с электролизом поваренной соли. В 1875 году во время одного из опытов по электролизу параллельно расположенные угли, погружённые в электролитическую ванну, случайно коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула электрическая дуга, на короткий миг осветившая ярким светом стены лаборатории.

Инженеру пришла в голову мысль о том, что можно создать дуговую лампу без регулятора межэлектродного расстояния, которая будет значительно надёжнее.

Осенью 1875 года Яблочков намеревался со своими изобретениями отправиться на Всемирную выставку в Филадельфии, дабы продемонстрировать успехи российских инженеров на ниве электричества. Но дела мастерской шли неудачно, денег не хватало, и добраться Яблочков смог только до Парижа. Там он познакомился с академиком Бреге, владевшим мастерскими физических приборов. Оценив знания и опыт русского инженера, Бреге предложил ему работу. Яблочков принял приглашение.

Весной 1876 года ему удалось закончить работу по созданию дуговой лампы без регулятора. 23 марта 1876 года Павел Яблочков получил французский патент № 112024.

Лампа Яблочкова оказалась проще, удобнее и дешевле в эксплуатации, чем её предшественницы. Она представляла собой два стержня, разделённых изоляционной прокладкой из каолина. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал. 

Одним деньги, другим наука

15 апреля 1876 года в Лондоне открылась выставка физических приборов. Яблочков представлял и фирму Бреге, и одновременно выступал от своего имени. В один из дней выставки инженер представил свою лампу. Новый источник света произвёл настоящий фурор. За лампой прочно закрепилось название «свеча Яблочкова». Она оказалась чрезвычайно удобной в использовании. Фирмы по эксплуатации «свечей Яблочкова» стремительно открывались по всему миру.

Но невероятный успех не сделал русского инженера миллионером. Он занял скромный пост руководителя технического отдела французской «Генеральной компании электричества с патентами Яблочкова».

От получаемой прибыли ему доставался незначительный процент, но Яблочков не роптал — его вполне устраивало то, что он имел возможность продолжать научные исследования.

Тем временем «свечи Яблочкова» появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве. Каждая свеча стоила примерно 20 копеек и горела около полутора часов; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Впоследствии были придуманы фонари с автоматической заменой свечей.

Свеча Яблочкова в музыкальном зале в Париже. «Свеча Яблочкова» в музыкальном зале в Париже. Фото: Commons.wikimedia.org

От Парижа до Камбоджи

В 1877 году «свечи Яблочкова» покорили Париж. Сначала они осветили Лувр, затем оперный театр, а затем одну из центральных улиц. Свет новинки был столь непривычно ярким, что парижане в первое время собирались, чтобы просто полюбоваться изобретением русского мастера. Вскоре «русское электричество» уже освещало и ипподром в Париже.

Успех «свечей Яблочкова» в Лондоне заставил местных бизнесменов попытаться добиться их запрета. Дискуссия в английском парламенте растянулась на несколько лет, а «свечи Яблочкова» продолжали успешно работать.

«Свечи» покорили Германию, Бельгию, Испанию, Португалию, Швецию, в Риме ими освещали развалины Колизея. К концу 1878 года лучшие магазины Филадельфии, города, в который Яблочков так и не попал на Всемирную выставку, также осветили его «свечи».

Подобными лампами осветили свои покои даже шах Персии и король Камбоджи.

В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года. В этот день были освещены казармы Кронштадтского учебного экипажа и площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, «свечи Яблочкова» впервые осветили Большой (Каменный) театр в Петербурге.

Все изобретения Яблочков вернул России

Заслуги Яблочкова получили признание и в научном мире. 21 апреля 1876 года Яблочкова избрали в действительные члены Французского физического общества. 14 апреля 1879 года учёного наградили именной медалью императорского Русского технического общества.

В 1881 году в Париже открылась первая Международная электротехническая выставка. На ней изобретения Яблочкова получили высокую оценку и были признаны постановлением Международного жюри вне конкурса. Однако выставка же стала свидетельством того, что время «свечи Яблочкова» уходит — в Париже была представлена лампа накаливания, которая могла гореть 800–1000 часов без замены.

Свеча Яблочкова в музыкальном зале в Париже.

Яблочкова это нисколько не смутило. Он переключился на создание мощного и экономичного химического источника тока. Опыты в этом направлении были весьма опасными — эксперименты с хлором обернулись для учёного ожогом слизистой оболочки лёгких. У Яблочкова начались проблемы со здоровьем.

Ещё около десяти лет он продолжал жить и работать, курсируя между Европой и Россией. Наконец, в 1892 году он вместе с семьёй возвращается на Родину окончательно. Желая, чтобы все изобретения стали собственностью России, он практически всё своё состояние потратил на выкуп патентов.

Памятник на могиле Павла Яблочкова. Памятник на могиле Павла Яблочкова. Фото: Commons.wikimedia.org/ Andrei Sdobnikov

Гордость нации

Но в Петербурге об учёном успели забыть. Яблочков уехал в Саратовскую губернию, где намеревался в деревенской тиши продолжить научные исследования. Но тут Павел Николаевич быстро понял, что условий в деревне для подобных работ просто нет. Тогда он отправился в Саратов, где, живя в гостиничном номере, занялся составлением плана электрического освещения города.

Здоровье, подорванное опасными опытами, продолжало ухудшаться. Помимо проблем с дыханием, беспокоили боли в сердце, опухали и совсем отказывали ноги.

Около 6 часов утра 31 марта 1894 года Павла Николаевича Яблочкова не стало. Изобретатель ушёл из жизни в возрасте 46 лет. Его похоронили на окраине села Сапожок в ограде Михайло-Архангельской церкви в фамильном склепе.

В отличие от многих деятелей дореволюционной России, имя Павла Яблочкова почиталось и в советские времена. В честь него были названы улицы в различных городах страны, включая Москву и Ленинград. В 1947 году была учреждена премия Яблочкова за лучшую работу по электротехнике, которая присуждается 1 раз в три года. А в 1970 году в честь Павла Николаевича Яблочкова был назван кратер на обратной стороне Луны.

Ксеноновая дуговая лампа — Википедия

Ксено́новая дугова́я ла́мпа — источник искусственного света, в котором источником излучения является электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном.

Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.

Ксеноновые лампы можно разделить на следующие категории:

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами. Колба вакуумируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий или нанесённый на колбу в виде проводящего слоя.

100 Вт ксеноново-ртутная короткодуговая лампа Osram в рефлекторе

Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х годах в Германии и представлена в 1951 году компанией Osram. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах, откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые источники света.

Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД. На сегодняшний день практически во всех пленочных и цифровых кинопроекторах используются ксеноновые лампы мощностью от 450 Вт до 18 кВт.[источник не указан 918 дней] Лампы в проекторах IMAX могут достигать мощности в 15 кВт в одной лампе.

15 кВт лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей жидкости

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление (25 атм в колбе ламп для IMAX) и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира. Это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета и также приводит к увеличению срока службы лампы. Легирование электродов торием сильно увеличивает эмиссию ими электронов. Так как коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и вольфрама различаются, вольфрамовые электроды вварены в полосы из инвара, которые вплавлены в колбу. В ксеноновой лампе анод при работе сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

3 кВт лампа в пластиковом защитном транспортировочном контейнере

Для повышения светоотдачи лампы ксенон находится в колбе под высоким давлением (до 30 атм), что накладывает особые требования по безопасности. При повреждении лампы осколки могут разлететься с большой скоростью и могут травмировать персонал. Обычно лампа транспортируется в специальном пластиковом контейнере, который снимается с лампы только после установки лампы на место и надевается на лампу при её демонтаже.

При работе лампы колба сильно нагревается, в результате чего к концу срока службы колба становится более хрупкой из-за частичной кристаллизации кварцевого стекла. Для безопасности персонала производители ксеноновых дуговых ламп рекомендуют использовать защитные очки при обслуживании лампы. При замене ламп IMAX рекомендуется надевать защитный костюм.

Спектр излучения ксеноновой лампы мощностью 150 Вт. Максимум излучения на длине волны 467 нм. В ближней инфракрасной области имеются несколько интенсивных спектральных линий.

В ксеноновой лампе основной поток света излучается столбом плазмы возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. Но даже в лампах высокого давления есть несколько пиков в ближнем инфракрасном диапазоне, примерно около 850—900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Цветовая температура излучения ксеноновой лампы около 6200 К.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых, кроме ксенона в колбе, находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным содержанием ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области ксеноновые лампы могут использоваться как близкий к точечному источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку излучения. Спектр близкий к дневному свету обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в климатических камерах — установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Короткодуговые лампы (шаровые лампы)[править | править код]

Наиболее распространены короткодуговые лампы. В них электроды расположены на небольшом расстоянии, а колба имеет шарообразную или близкую к шарообразной форму.

Керамические лампы[править | править код]

Лампа Cermax для видеопроекторов

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока), так и эллиптическими (для сфокусированного в точку или цилиндрическом теле, например, для накачки лазеров)[1].

Длиннодуговые лампы (трубчатые лампы)[править | править код]

По конструкции длиннодуговые лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены друг относительно друга, а колба имеет форму трубки. Ксеноновые лампы с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых случаях могут использоваться без балласта, так как имеют участок на вольт-амперной характеристике с положительным дифференциальным сопротивлением. Такие лампы нередко устанавливаются в рефлектор в виде параболического цилиндра и используются для освещения больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д. Длиннодуговая ксеноновая лампа «Сириус», выпускавшаяся в СССР, имела рекордную мощность 100 кВт.

Блок питания ксеноновой лампы мощностью 1 кВт без крышки

Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Для поджига дуги требуется зажигающий импульс ампдитудой 15—30 кВ[2], а иногда и до 50 кВ. В рабочем режиме требуется точная регулировка напряжения и тока (чтобы не превысить номинальную электрическую мощность лампы), так как по мере прогрева лампы её сопротивление значительно уменьшается, и кроме того, возможно появление колебаний плазмы. При питании выпрямленным током необходимо, чтобы уровень пульсаций не превышал 10—12 %, так как колебания напряжения ускоряют износ электродов. Существуют разновидности ксеноновых ламп для переменного тока. Лампы с длинной дугой (например, отечественная ДКсТ) не столь требовательны к качеству питания и могут использоваться без балласта, требуя лишь пускатель.

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов.[источник не указан 1633 дня] Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам[источник не указан 1633 дня], однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания.

В России при установке ксеноновых ламп на автомобиль необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели[3], во избежание ослепления встречных водителей.

  1. Felix Schuda. Cermax® Xenon Lamp Engineering Guide (англ.) (pdf). Excelitas Technologies Corp. (1998). Дата обращения 20 сентября 2015. Архивировано 30 августа 2014 года.
  2. ↑ Лампы ксеноновые (неопр.) (недоступная ссылка). ДРЛ.ORG.UA. Дата обращения 20 сентября 2015. Архивировано 28 марта 2010 года.
  3. ↑ ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки

Дуговая лампа — Википедия. Что такое Дуговая лампа

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Дуговая лампа — общий термин для обозначения класса ламп, в которых источником света является электрическая дуга. Дуга горит между двумя электродами из тугоплавкого металла, как правило из вольфрама. Пространство вокруг промежутка обычно заполняется инертным газом (ксеноном, аргоном), парами металлов или их солей (ртути, натрия и др.). В зависимости от состава, температуры и давления газа, в котором происходит разряд, лампа может излучать свет различного спектра. Если в спектре излучения много ультрафиолетового света, а необходимо получить видимый, используется люминофор.

Принцип работы

Электрическая дуга

В дуговой лампе газ между электродами ионизируется под воздействием высокой температуры и электрического поля, в результате чего переходит в состояние плазмы. Плазма хорошо проводит ток. За счёт рекомбинации электронов излучается свет.

Сопротивление разрядного канала зависит от температуры: чем она выше, тем больше проводимость. В результате чего дифференциальное сопротивление лампы в рабочем режиме нередко отрицательное, поэтому дуговые лампы требуют для питания источника, имеющего большое внутреннее сопротивление, а значит не подходят для подключения в обычные электрические сети. Для согласования сопротивления лампы и питающей сети используется балласт. Чаще всего, при питании лампы переменным током, он представляет собой дроссель, обладающий согласованным с параметрами лампы реактивным сопротивлением.

Для того, чтобы дуга зажглась, должен произойти электрический пробой газа. Для этого требуется предварительный подогрев и большая напряжённость электрического поля. Для этой цели применяются различные схемы: может кратковременно замыкаться цепь в обход лампы (в результате чего импульс образуется за счёт самоиндукции дросселя при размыкании), или подаваться высокое напряжение от отдельного импульсного зажигающего устройства, могут использоваться дополнительные поджигающие электроды или рабочие электроды могут механически сближаться.

Цвет излучаемого света, как и электрические характеристики лампы меняются со временем и изменением температуры. Температура дуги в лампе может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия, кварцевой колбы — до 500 градусов, а керамической колбы — до 1000 градусов.

См. также

Литература

  • Braverman, Harry. Labor and Monopoly Capital. — New York : Monthly Review Press, 1974.
  • MacLaren, Malcolm. The Rise of the Electrical Industry during the Nineteenth Century. — Princeton : Princeton University Press, 1943.
  • Noble, David F. America by Design: Science, Technology, and the Rise of Corporate Capitalism. — New York : Oxford University Press, 1977. — P. 6–10.
  • Prasser, Harold C. The Electrical Manufacturers. — Cambridge : Harvard University Press, 1953.

Дуговая лампа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Дуговая лампа — общий термин для обозначения класса ламп, в которых источником света является электрическая дуга. Дуга горит между двумя электродами из тугоплавкого металла, как правило из вольфрама. Пространство вокруг промежутка обычно заполняется инертным газом (ксеноном, аргоном), парами металлов или их солей (ртути, натрия и др.). В зависимости от состава, температуры и давления газа, в котором происходит разряд, лампа может излучать свет различного спектра. Если в спектре излучения много ультрафиолетового света, а необходимо получить видимый, используется люминофор.

Принцип работы

Электрическая дуга

В дуговой лампе газ между электродами ионизируется под воздействием высокой температуры и электрического поля, в результате чего переходит в состояние плазмы. Плазма хорошо проводит ток. За счёт рекомбинации электронов излучается свет.

Сопротивление разрядного канала зависит от температуры: чем она выше, тем больше проводимость. В результате чего дифференциальное сопротивление лампы в рабочем режиме нередко отрицательное, поэтому дуговые лампы требуют для питания источника, имеющего большое внутреннее сопротивление, а значит не подходят для подключения в обычные электрические сети. Для согласования сопротивления лампы и питающей сети используется балласт. Чаще всего, при питании лампы переменным током, он представляет собой дроссель, обладающий согласованным с параметрами лампы реактивным сопротивлением.

Для того, чтобы дуга зажглась, должен произойти электрический пробой газа. Для этого требуется предварительный подогрев и большая напряжённость электрического поля. Для этой цели применяются различные схемы: может кратковременно замыкаться цепь в обход лампы (в результате чего импульс образуется за счёт самоиндукции дросселя при размыкании), или подаваться высокое напряжение от отдельного импульсного зажигающего устройства, могут использоваться дополнительные поджигающие электроды или рабочие электроды могут механически сближаться.

Цвет излучаемого света, как и электрические характеристики лампы меняются со временем и изменением температуры. Температура дуги в лампе может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия, кварцевой колбы — до 500 градусов, а керамической колбы — до 1000 градусов.

См. также

Литература

  • Braverman, Harry. Labor and Monopoly Capital. — New York : Monthly Review Press, 1974.
  • MacLaren, Malcolm. The Rise of the Electrical Industry during the Nineteenth Century. — Princeton : Princeton University Press, 1943.
  • Noble, David F. America by Design: Science, Technology, and the Rise of Corporate Capitalism. — New York : Oxford University Press, 1977. — P. 6–10.
  • Prasser, Harold C. The Electrical Manufacturers. — Cambridge : Harvard University Press, 1953.

7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы

7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы

Изучая свойства электрического тока, В.В.Петров присоединил медной проволокой к полюсам построенной им батареи два угольных стерженька (электрода) и сблизил их концы. Он увидел, как между ними появилась яркая дуга и осветила лабораторию. Когда ученый стал вводить в нее кусочки металлов, то они очень быстро расплавлялись. Явление электрического разряда между концами слегка разведенных углей Петров наблюдал как в воздухе, так и в других газах и вакууме. Это была так называемая вольтова дуга. Таким образом, честь открытия вольтовой дуги принадлежит В.В. Петрову, что следует из его книги «Известие о гальвани-вольтовских опытах», вышедшей в 1803 г.

 

Рис. 7.1. Приспособление для образования вольтовой дуги

В своей книге Петров не только описал открытое им явление, но и указал на возможность использования этого явления для освещения, плавки и восстановления металлов из их окислов, а тем самым впервые высказал мысль о практическом применении электрического тока. Однако электричество в те времена не стало ещё областью практических применений и поэтому исследования по электричеству в России не были продолжены.

В.В. Петров так описал открытое им явление: «Если на стеклянную плитку или скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством Гальвани-Вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линей, то является между ними весьма яркие белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».

Рис. 7.2. Раскаленные угли вольтовой дуги

С этого момента и нужно начинать историю электротехники как самостоятельной отрасли техники. Из-за того, что книга Петрова была издана на русском языке, многие иностранные ученые не смогли ознакомиться с его открытием. Открытие Петрова было на десятилетие забыто, а имя В.В. Петрова, первого в мире человека, посмотревшего на электричество с позиций технических – с точки зрения пользы, которую электричество могло бы принести людям, было в то время вообще не известно за рубежом.

И только позднее, в 1810 г., эти опыты повторил английский ученый сэр Хэмфри Дэви, удостоившийся великого звания первооткрывателя электрической дуги и прославившийся тем, что самым гениальным его «открытием» был его ученик, великий Майкл Фарадей. Дэви приводил в соприкосновение два заостренных угля, которые были соединены с полюсами батареи, состоящей из 2000 элементов (рис. 7.1). Благодаря огромному выделению тепла угли накаливались докрасна. Когда же Дэви удалял их концы друг от друга, ток продолжал передаваться через раскаленный воздух от одного угля к другому, распространяя ослепительный свет, получивший название света Дэви, или вольтовой дуги. При этом источником света являлась не сама дуга, а раскаленные добела концы углей (рис. 7.2). Поскольку угли, между которыми образуется дуга, постепенно сгорают (положительный примерно вдвое быстрее отрицательного), впоследствии было изобретено устройство, автоматически приближавшее один уголь к другому, оставляя расстояние между ними все время постоянным.

Устройство, позволяющее поддерживать более-менее постоянное горение вольтовой дуги, послужило прообразом первых электрических источников света или так называемых дуговых электрических ламп.

Впервые вне лаборатории и классной комнаты электрическая дуга была применена в 1845 году в Парижской опере, чтобы воспроизвести эффект восходящего солнца. Успех был полный!!!

Самые первые электрические лампы – угольные дуговые – были созданы сэром Хэмфри Дэви в 1809 году. Два угольных стержня подключались к клеммам огромной батареи. В точке соприкосновения эти стержни раскалялись добела. Когда же их разводили на расстояние около 10 см друг от друга, между ними вспыхивала ослепительно белая световая дуга. Однако практическое применение угольные дуговые лампы нашли значительно позже. Первая стационарная лампа была установлена в 1862 году на маяке Дандженесс.

Павел Николаевич Яблочков (1847– 1894) – российский электротехник, изобретатель и предприниматель. По окончании Николаевского инженерного училища в 1866 году был направлен для прохождения офицерской службы в Киевский гарнизон, но из-за болезни вынужден был уйти в отставку. Изобрел (патент 1876 года) дуговую лампу без регулятора – электрическую свечу («свеча Яблочкова»), работал над созданием электрических машин и химических источников тока. 

 

Рис. 7.3. Дуговая электрическая лампа Яблочкова

Первый дуговой источник света сконструировал в 1844 году французский физик Жан Бернар Леон Фуко. В ходе разработки конструкций дуговых ламп возникла задача регулировать расстояние между электродами. Наиболее простыми регуляторами были электромагнитные – первые электроавтоматические приборы. Получили распространение лампы с регуляторами комбинированного действия (электромагнитного и механического), например дуговая лампа русского изобретателя А.И. Шпаковского. В 1856 году эти лампы впервые успешно использовались для освещения большой площади перед Лефортовским дворцом во время коронационных торжеств в Москве. Но необходимо было так усовершенствовать конструкции дуговых ламп, чтобы они были простыми и надежными, доступными для широкого потребления. Успешное решение этой проблемы тесно связано с изобретением П.Н. Яблочковым «электрической свечи» – дуговой лампы без регулятора.

Рис. 7.4. Дуговая электрическая лампа Кертинга и Маттисена

П.Н. Яблочков изобрел оригинальную дуговую электрическую лампу (рис.7.3), в которой угольные стержни были расположены не друг против друга, а параллельно, что позволило значительно надежнее сохранять неизменное расстояние между их концами. Угольные стержни были разделены изолирующей прослойкой. Концы стержней соединялись угольной пластинкой. При пропускании тока пластинка сгорала и между концами угольных стержней появлялась электрическая дуга. По мере сгорания углей изолирующая прослойка испарялась и светящаяся дуга не затухала. Изобретение П.Н. Яблочкова позволило включать источники света последовательно в общую цепь. Одна электрическая свеча могла гореть около 2 часов. При установке нескольких свечей в специальном фонаре, оборудованном переключателем для включения очередной свечи вместо перегоревшей, можно было обеспечить бесперебойное освещение в течение более длительного времени. Яблочков также установил, что для питания свечи лучше применять переменный ток, в этом случае при электродах одинакового диаметра получалась вполне устойчивая дуга.

В 1876 г. Яблочков получил патент на свое изобретение, названный «Система распределения токов для электрического освещения». Простота и удобство свечей Яблочкова (или, как их называли в мире, «русского света»), заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре они зажглись на улицах и площадях Парижа, Лондона и Берлина, а также Америки и даже Азии.

«Из Парижа, – писал Яблочков, – электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи». Это было подлинным триумфом русского изобретателя. В 1877 г.

Рис. 7.5. Дуговая электрическая лампа Кертинга с закрытой дугой

Рис. 7.6. Уличное освещение дуговой лампой

 

Рис. 7.7. Оборудование для дугового освещения: а – наружный футляр для дуговых ламп; б – лампа с футляром и колпаком; в – фонарь для дуговой лампы

В 1882 г. Потсдамская площадь в Берлине была освещена фонарями с лампами «Сименс и Гальске» (с акварели Вилли Стоуэра)

Яблочков получил еще два патента на конструкцию электрической свечи и на систему распределения токов с использованием конденсаторов. В апреле 1879 г. в Петербурге на заседании Российского технического общества Яблочков сделал доклад о своих последних работах в области электрического освещения, а через две недели там же прочел публичную лекцию на тему «Об электрическом освещении». Именно 1879 г. был годом наибольших успехов и наибольшей славы Яблочкова.

Впоследствии Кертинг и Маттисен в Лейпциге создали усовершенствованную конструкцию дуговой лампы (рис. 7.4), в которой обеспечивается постоянство сопротивления вольтовой дуги. Регулировочный механизм состоит из двойной катушки а, соединенной с системой зубчатых колес b. Вся система может поворачиваться вокруг неподвижной оси f, а также отклоняться вправо и влево под влиянием силы натяжения сердечника c. Если при возникновении тока угли соприкасаются, то возникающий сильный ток приводит в действие отклоняющую систему, разводящую угли на строго фиксированное расстояние. По мере сгорания углей вольтова дуга удлиняется и отклоняющая система реагирует на изменяющийся ток, плавно уменьшая расстояние между углями. Плавность перемещения углей обеспечивается наличием воздушного тормоза l с противовесом m из тяжелых металлических пластинок.

Рис. 7.8. Маяк на красном песке у устья Везера с дуговыми лампами, построенный в 1883–1884 годах

Однако из-за серьезных технических проблем, возникших в процессе эксплуатации (наличие открытой дуги, необходимость применения только переменного электрического тока для достижения равномерного сгорания угольных стержней, сложность механической конструкции и др.), а также в связи с появлением электрических ламп накаливания применение электрических свечей оказалось весьма ограниченным. В частности, серьезным недостатком конструкции дуговых ламп было значительное испарение угля стержней под воздействием кислорода на открытом воздухе при возникновении вольтовой дуги.

Практичный американец Джандус первым преодолел эту трудность поразительно просто, поместив под колпаком не всю лампу, а только вольтову дугу, оставив контакты угольных стержней вне закрытого сосуда. При возникновении дуги угольный пар, окисляясь небольшим количеством кислорода, имеющимся в замкнутом объеме, образует угольную кислоту. Кислота, смешиваясь с азотом воздуха, образует нейтральную атмосферу, в которой и происходит дальнейшее горение вольтовой дуги. Кроме того, в этом случае значительно изменяется весь характер процесса горения. Угольные стержни сгорают абсолютно одинаково, само горение проходит более плавно и устойчиво, а длительность горения при одинаковом размере стержней увеличивается в 10–20 раз.

На рис. 7.5 показана усовершенствованная лампа Кертинга с закрытой дугой, имевшая широкое распространение в Германии в конце XIX века.

С привлечением дуговых ламп различной конструкции были проведены первые опыты уличного освещения с помощью электрического тока (рис. 7.6, 7.7).

Однако из-за большой сложности конструкции, необходимости мощного источника тока для образования вольтовой дуги и невозможности гибкого «дробления света» дуговые лампы использовались преимущественно в качестве мощных источников освещения (например на морских маяках). На рис. 7.8 показан общий вид такого морского маяка, свет от мощных дуговых ламп которого был виден на расстоянии в 17 морских миль.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о