Простейшие электрические схемы

лампочку изображают кружком и крестиком внутри кружка – это как бы зарождающиеся в ней и расходящиеся во все стороны световые лучи. Источник тока обозначают двумя параллельными черточками разной длины – это выводы (полюсы) батареи. Положительный полюс изображается более длинной черточкой, а отрицательный – более короткой. Проще всего на схеме изображаются соединительные провода: в виде линий, соединяющих условные обозначения других элементов. Ключ обозначают на схемах так, как показано на изображении ниже обозначенный буквой г. Теперь вы можете начертить схему простейшей электрической цепи. Вот как выглядит эта схема Как видите, чтобы рисовать схемы электрических цепей, совсем не обязательно быть художником. Но очень важно другое: все схемы «говорят на одном языке». И понять этот «язык» может каждый, кто знаком с условными обозначениями. Заметим ещё, что схему электрической цепи, показанную выше, называют принципиальной, потому что с помощью такой схемы показан принцип соединения содержащихся в этой цепи элементов. Однако не пора ли уже приступить к сборке нашей первой электрической цепи? Схема начерчена, 6тарейку и лампочку вы уже, конечно, приготовили, провода тоже есть... Нет, не торопитесь. Для начала сделаем ещё несколько простых приспособлений, на которые в дальнейшем облегчат и ускорят сборку не только этой, но и других более сложных электрических цепей. Прежде всего, изготовьте клеммы винтовые зажимы, с помощью которых легко и удобно соединять провода с полюсами батареи. Из листа тонкой жести (или латуни) вырежьте заготовку, сделайте в ней отверстие для прижимного винта. Затем края заготовки согните, вставьте в отверстие болт и закрепите его гайкой. Готовую клемму загнутыми краями прикрепите к полюсу батареи. Если теперь конец провода, с которого удален слой изоляции, изогнуть и закрепить в виде петельки, то за эту петельку легко просто присоединить провод к клемме надежно прижав его болтом и гайкой. Чтобы ввести в электрическую цепь лампочку, один из проводов нужно присоединить к её винтовой нарезке (цоколю), а другой провод – к торцевому контакту. Надежное соединение лампочек удается осуществить с помощью специальных устройств – патронов. Изготовьте простой патрон для лампочки. Его основание можно сделать из фанеры, текстолита, оргстекла или иного изолятора, легко поддающегося обработке. Контактные пластины обычно делают из латуни или меди. Но вы можете и здесь использовать полоски тонкой жести. В них, как и в клеммах сделайте отверстия для крепежных болтов. Чтобы лампочка свободно ввинчивалась в патрон, у края отверстия для цоколя сделайте небольшое углубление. Провода к контактным пластинам патрона присоединяют с помощью петелек и крепежных болтов. И наконец, надо изготовить прерыватель электрического тока – кнопку. Одна из его контактных пластин (верхняя) должна быть упругой – её следует сделать из полоски бронзы или латуни (в крайнем случае, можно взять подходящую по размерам стальную пластинку). Один конец её, зажмите болтом, а на другом конце свободно укрепите кнопку из изоляционного материала (можно использовать пластмассовую пуговицу). Для основания прерывателя вы можете взять такую же пластинку из фанеры или текстолита, какую использовали при изготовлении лампового патрона. Все изготовленные вами приспособления: патроны для лампочек, прерыватели тока, клеммы, а также электрические вилки, штепсельные розетки и другие подобные устройства, с которыми вы ещё встретитесь, занимаясь электротехникой, принято называть электрической арматурой.

Люминесцентные лампы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах
лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути, и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения.
Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок свечения лампы.

В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой миниатюрную газоразрядную лампочку с неоновым наполнением и двумя металлическими электродами.

Один электрод пускателя неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве. В исходном состоянии электроды пускателя разомкнуты.

Пускатель включается параллельно лампе. В момент включения к электродам лампы и пускателя прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю.

Электроды лампы холодные и напряжение сети недостаточно для её зажигания. Но в пускателе от приложенного напряжения возникает разряд, в результате которого ток проходит через электроды лампы и пускателя. Ток разряда мал для разогрева электродов лампы, но достаточен для электродов пускателя, отчего биметаллическая пластинка, нагреваясь, изгибается и замыкается с жёстким электродом.

Ток в общей цепи возрастает и разогревает электроды лампы. В следующий момент электроды пускателя остывают и размыкаются. Мгновенный разрыв цепи тока вызывает мгновенный пик напряжения на дросселе, что и вызывает зажигание лампы.

К этому моменту электроды лампы уже достаточно разогреты. Разряд в лампе возникает сначала в среде аргона, а затем, после испарения ртути, приобретает вид ртутного.

В процессе горения напряжение на лампе и пускателе составляет около половины сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, что устраняет повторное срабатывание пускателя.

В процессе зажигания лампы пускатель иногда срабатывает несколько раз подряд вследствие отклонений во взаимосвязанных между собой характеристиках пускателя и лампы.

В некоторых случаях при изменении характеристик пускателя или лампы возможно возникновение ситуации, когда стартер начинает срабатывать циклически.

Это вызывает характерный эффект когда лампа периодически вспыхивает и гаснет, при погасании лампы видно свечение катодов накаленных током протекающим через сработавший стартер.

Электроды люминесцентной лампы представляют собой вольфрамовые нити, покрытые пастой (активной массой) из щелочноземельных металлов. Эта паста и обеспечивает стабильный тлеющий разряд, если бы ее не было, вольфрамовые нити очень скоро перегрелись бы и сгорели.

В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает, испаряется, особенно при частых пусках, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к перегреву электрода. Отсюда потемнение на концах лампы, часто наблюдаемое ближе к окончанию срока службы.

Когда паста выгорит полностью, ток лампы начинает падать, а напряжение, соответственно, возрастать. Это приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер — отсюда всем известное мигание вышедших из строя ламп.

Электроды лампы постоянно разогреваются, и в конце концов, одна из нитей перегорает, это происходит примерно через 2 — 3 дня, в зависимости от производителя лампы.

После этого на минуту-две лампа горит без всяких мерцаний, но это последние минуты в ее жизни. В это время разряд происходит через остатки перегоревшего электрода, на котором уже нет пасты из щелочноземельных металлов, остался только вольфрам.

Эти остатки вольфрамовой нити очень сильно разогреваются, из-за чего частично испаряются, либо осыпаются, после чего разряд начинает происходить за счет траверсы (это проволочка, к которой крепится вольфрамовая нить с активной массой), она частично оплавляется. После этого лампа вновь начинает мерцать. Если ее выключить, повторное зажигание будет невозможным. На этом все и закончится.

Вышесказанное справедливо при использовании электромагнитных ПРА (балластов). Если же применяется электронный балласт, все произойдет несколько иначе.

Постепенно выгорит активная масса электродов, после чего будет происходить все больший их разогрев, рано или поздно одна из нитей перегорит.

Сразу же после этого лампа погаснет без мигания и мерцания за счет предусматривающей автоматическое отключение неисправной лампы конструкции электронного балласта.