Proměření startu zářivky

K proměření průběhu napětí při zapálení výboje v zářivce nestačí obyčejný osciloskop. Musíme použít paměťový osciloskop, který dokáže zaznamenat i jednorázový neperiodický děj. Na tomto osciloskopu si můžeme nastavit hodnotu napětí, kterou musíme překročit, aby se vykreslil průběh napětí. Protože toto napětí zvolíme tak, že k překročení této hodnoty dojde jen jednou, obrázek se už nepřekreslí. Navíc záznam je digitální, osciloskop měří stále, a proto může zobrazit i to, jak vypadalo napětí, před překročením nastavené hodnoty. Na grafech můžete vidět šipky, pomocí kterých se nastavuje, kde a při jakém napětí se má začít graf vykreslovat. Podívejme se tedy znovu a trochu podrobněji na to, co se děje s napětím při zapnutí zářivky i po něm.

Připojíme-li cívku na střídavé napětí, dochází sice k fázovému posunu napětí a proudu, ale jeho průběh je stále sinusový. Jestliže obvod přerušíme (v případě startovacího obvodu zářivky to zařizuje doutnavka), cívka se snaží zabránit změně a indukuje se na ní napětí, pro jehož okamžitou hodnutu platí:

u ...... napětí
L ...... indukčnost cívky
Di/D ...... změna proudu za čas

Protože vypnutí je rychlé, je velká i časová změna proudu. Navíc tlumivka má také velkou indukčnost, a proto je indukované napětí na cívce dost velké (viz graf 1). (Když náhodou dojde k přerušení obvodu zrovna při nulové hodnotě proudu, nenaindukuje se napětí potřebné na zapálení zářivky a nacházíme se ve stejné situaci jako na počátku.).

Graf 1 - Průběh napětí na tlumivce při zapnutí zářivky: nejdříve je průběh sinusový, pak dojde k indukci a napětí prudce vzroste, dále už došlo k zapálení výboje v zářivce a průběh napětí je periodický. Jeden dílek na ose y je 200 V, na ose x 5 ms.

Zářivka je zapojena s tlumivkou do série, a tak se napětí indukované na tlumivce dostane na elektrody zářivky. Toto napětí je dost velké na to, aby došlo k zapálení výboje v plynu uvnitř trubice. Potom napětí na zářivce prudce poklesne a ustálí se na hodnotě asi 50 V. Protože je však obvod připojen na střídavé napětí, dojde v každé půlperiodě k zaniknutí výboje. Uvnitř trubice ale zůstane dostatečně ionizovaný plyn, a proto není potřeba k opětnému zapálení výboje tak velké napětí jako na počátku. Jak je vidět na grafu 2, při každém překročení napětí 125 V se zapálí výboj a napětí na trubici se opět rychle ustálí asi na 50 V.

Graf 2 - Průběh napětí na zářivce při zapálení výboje: Při prudkém nárůstu napětí se zapálí výboj, trubicí začne procházet proud a napětí poklesne a ustálí se na hodnotě asi 50 V. Další průběh napětí je periodický. Jeden dílek je 200 V a 5 ms.

Graf 3 - Průběh napětí na zářivce při ustáleném chodu: při překročení velikosti napětí 125 V se výboj zapálí, napětí se ustálí asi na 50 V, potom napětí klesá k nule a dojde k vyhasnutí výboje, který se opět zapaluje, ale vše je při opačné orientaci. Jeden dílek je 50 V a 5 ms.

Jak je vidět na grafu 1, je průběh napětí na tlumivce při ustáleném chodu periodický, ale už není sinusový. Není divu, napětí na zdroji má harmonický (sinusový průběh) a toto napětí se rozdělí mezi tlumivku a zářivku. Součet okamžitých hodnot napětí na tlumivce a zářivce dá síťové napětí, proto můžeme na napětí na cívce rozpoznat, kdy dojde k zapálení výboje na zářivce (viz graf 4).

Graf 4 - Průběh napětí na tlumivce - zeleně, na zářivce - červeně, modře součet okamžitých hodnot těchto napětí, tedy síťové napětí - modře

Průběh síťového napětí nevyšel úplně sinusový. Odchylky jsou způsobeny tím, že průběhy napětí na tlumivce a zářivce nebyly měřeny současně. Jak se ukazuje, síťová frekvence není úplně stálá. Stačí malá změna frekvence a křivky se posunou tak, že se prudký pokles napětí na tlumivce a nárůst napětí na zářivce nevyruší.

K přerušení obvodu nedojde okamžitě, elektrody doutnavky se neoddálí ihned. Přestože je paralelně k startéru připojen kondenzátor, který má odrušit tyto rychlé změny napětí vzniklé při rozpojování elektrod, můžeme na cívce pozorovat, že opravdu nedochází jen k jednomu přerušení obvodu, neboť se na ní neobjeví jen jedna napěťová špička, ale je jich několik velmi rychle za sebou. (viz graf 5)

Graf 5 - Napětí na zářivce v okamžiku indukce. Protože přerušení obvodu není okamžité, napětí na zářivce prudce naroste během 50 ms několikrát za sebou. Jeden dílek je 200 V a 50 ms