Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

История создания источников света

К первому искусственному источнику света можно отнести огонь, добытый и сохраненный первобытным человеком. Позже источники света модернизировались, но изменения были не очень велики: появились факелы с животными жирами и воском, позже – с маслами и салом и т. д. Лишь в XIX в. появились стеариновые и парафиновые свечи, а также масляные и керосиновые лампы. К концу XIX в. начинают использовать в освещении горючие газы и калильные колпачки. Электрические источники тока вообще появились благодаря изучению В. В. Петровым в 1802 г. явления электрической дуги. Первым пригодным электрическим источником света была так называемая «свеча Яблочкова», созданная П. Н. Яблочковым в 1876 г. Спустя четыре года В. Н. Чиколев сконструировал

регулятор сближения углей горящей дуговой лампы. Первая электрическая лампа накаливания появилась в 1872 г. Ее создателем был А. Н. Лодыгин. Позже он же разработал электрическую лампу накаливания с вольфрамовой нитью. В 1931 г. С. И. Вавилов доказал возможность создания фотолюминесцирующих ламп, что открывало возможность создания более экономичного типа ламп. К 1938 г. были сконструированы и запущены в производство люминесцентные лампы. Дальнейшие разработки электрических источников света ведутся в сторону увеличения экономичности, роста КПД, а также усиления безопасности таких ламп.

Виды электрических источников тока

Электрические источники света можно разбить на несколько основных классов.

1. Лампы накаливания, к которым в свою очередь относятся лампы пустотные и лампы газонаполненные. В основе излучения ламп накаливания лежит использование теплового излучения. К особенностям излучателя можно отнести использование раскаленной электрическим током вольфрамовой нити. Применяются лампы накаливания во внутреннем и наружном освещении и в сигнализации.

2. Лампы газового разряда подразделяются на газосветные, люминесцентные и электродосветные.

Лампы газосветные также делятся на несколько видов. Это лампы тлеющего разряда с отрицательным свечением в атмосфере газа, использующие отрицательное свечение так называемых благородных газов и применяемые в сигнализации и для каких-либо других целей. Это трубки тлеющего разряда с положительным свечением в атмосфере газа, использующие свечение положительного столба тлеющего разряда в благородных газах и применяемые в сигнализации, световой рекламе и декоративном освещении. Это лампы дугового разряда в атмосфере газа, имеющие своей особенностью свечение положительного столба дугового разряда благородных газов и применяемые в тех же областях, как и предыдущие лампы. Это лампы дугового разряда в парах металлов при низком давлении, когда свечение происходит при низком давлении до 10^{– 3} мм рт. ст. паров натрия и ртути, применяемые для спектральных измерений. Это лампы дугового разряда в парах ртути при высоком давлении из стекла и кварца, когда свечение происходит при давлении от 200 до 1000 мм рт. ст., с целью применения в светотерапии, биологии, технике. Это лампы дугового разряда при сверхвысоком давлении с воздушным и водяным охлаждением, когда давление 25—300 атмосфер, и используются в прожекторном освещении. Это лампы дугового разряда в атмосфере тяжелых газов при сверхвысоком давлении, где свечение возможно при давлении от 10 до 30 атмосфер, применяемые для спектральных измерений. Это лампы импульсного разряда в атмосфере газов и паров металла, применяемые для фотосъемок и для стробоскопических исследований.

Лампы люминесцентные: тлеющего и дугового разряда – по своему принципу излучения электролюминесцентные и фотолюминесцентные – дают свечение газового разряда и люминофора под влиянием лучистой энергии при газовом разряде. Такие лампы используются в световой рекламе, декоративном и внутреннем освещении, а также для получения искусственного дневного света.

Лампы электродосветные бывают дуговыми с вольфрамовыми электродами в среде инертного газа, в парах ртути и аргона, с угольными электродами в среде атмосферного воздуха, с металлическими электродами и дуговыми интенсивными. Все применяются в прожекторных и оптических приборах.

Источники тока

Источники тока – это особые аппараты, способные создать электрическое поле в проводнике, а также электрическую сеть.

В 1786 г. итальянский ученый Л. Гальвано выпустил книгу, в которой рассматривал воздействие электрического тока на живые организмы. Книга подтолкнула к изучению свойств этого явления. В 1800

г. ученый Алессандро Вольта создал первый источник постоянного тока, который состоял из нескольких десятков пар пластин из разных металлов и смоченного соленой водой картона. Вся эта конструкция располагалась в виде столба, поэтому и получила название вольтова столба.

Источниками постоянного тока являются аккумуляторы, гальванические элементы, генераторы постоянного тока, электромашинные преобразователи и выпрямители тока, вибропреобразователи. Источниками переменного тока являются генераторы переменного тока, трансформаторы и электромеханические преобразователи тока.

Кабель

Кабель – это герметически изолированный провод, необходимый для передачи электроэнергии. Называется электрический кабель силовым.

Состоит силовой кабель из медных или алюминиевых жил, которые покрыты изоляционной оболочкой из свинца и пластмассы и джутовой прослойкой.

Кабели пытались создать уже в начале XIX в. Инженеры всех европейских стран пытались создать кабели разных модификаций, но все их разработки имели какие-либо нерешенные стороны. Пригодным для эксплуатации кабелем считается так называемая электрическая свеча Яблочкова. В конце XIX в. с созданием электрических станций начали сооружаться городские кабельные сети. В России они были в Санкт-Петербурге и в Москве. Московские силовые кабели 1912 г. работали под напряжением 20 000 В. В 1930 г. появились кабели 110 000 В, что являлось мировой сенсацией. Позже силовые кабели стали производиться с еще большим напряжением. Для передачи электрической энергии, например под напряжением 35 000 В, обычный кабель не применяется, так как у него слишком слабая электрическая прочность из-за температурного коэффициента масла – канифолевого состава пропитки. Поэтому в пропитке при нагревании или охлаждении могут появиться пустоты, которые и способствуют пробою изоляции. Увеличивают электрическую прочность кабелей с помощью вытеснения газа жидкой изолирующей средой. А вместо масло-канифолевой пропитки используют так называемое кабельное или минеральное масло.

С целью повышения давления во время включения кабеля с вязкой пропиткой в стальную трубку, где он проложен, вводят газ под давлением до 15 атмосфер. Электрическая прочность изоляции возрастает в два раза. При напряжении от 20 000 до 35 000 В применяется силовой кабель для прокладки на вертикальных трассах, в шахтах, колодцах и высотных домах, где кабель делается по маслонаполненному стандарту, но вместо масла в трубу пускается осушенный азот.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности – это катушка из провода с изолированными витками, обладающие значительной индуктивностью, относительно малой емкостью и малым активным сопротивлением. Катушка индуктивности предназначается для накопления магнитной энергии, разделения или ограничения электрических сигналов различной частоты и т. д.

Катушки индуктивности изготавливают обычно из изолированного провода, наматываемого на каркас, который для увеличения индуктивности катушки часто размещают на ферромагнитном магнитоприводе (сердечника). В бескаркасных катушках индуктивности провод наматывают непосредственно на магнитопривод (например, тороидальная катушка индуктивности).

Основной параметр катушек – индуктивность – определяется линейными размерами катушки, числом витков обмотки и магнитной проницаемостью окружающей среды и полупроводников. Магнитная проницаемость изменяется от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Следующие важные параметры катушек индуктивности – добротность, собственная емкость, стабильность, механическая прочность, габариты, размеры, масса. Добротность представляет собой отношение индуктивного сопротивления к активному.

В зависимости от конструкции катушки индуктивности делятся на каркасные и бескаркасные, однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, с магнитными сердечниками и без магнитных сердечников. Существенное преимущество катушек индуктивности с магнитными сердечниками – возможность подстройки, т. е. изменение катушек индуктивности в определенных пределах путем изменения параметров сердечника.