электровакуум.приборы (1084498), страница 75
Текст из файла (страница 75)
В реальных конструкциях вентилей величина Е непостоянна по длине трубки из-за наличия ряда сужений на пути дуги, обусловленных сеткой, отражательным экраном, деионизационными фильтрами. Таким образом, точнее, (29.2) имеет вид: ~('а ~ 'к+ Е33 + ~3с(гА + ~~ с. (29.2а) Здесь ВЬс'с — сумма переходных падений напряжения в сужениях, .> Ф а ', 1 относятся к однородной части столба. !' Знак и значение анодного падения гаУ зависят от условий, сущестнующих в анодной области и во внешнеи цепи. Когда число электродов, испускаемых плазмой, равно току, задаваемому внешней цепью, Ы = 0 Если это число избыточно, анод приобретает отрицательньш А потенниал по отношению к плазме (ЬУ < О), чтобы затормозить избыточные электроньь Напротив, при недостаточном числе электронов плазмы возникает дополнительное электрическое поле (саУ > О), создаю- 360 щее добавочную ионизацию у анода. Вольт.амперная характеристика дуги в ртутном венти- г ле носит растущий характер.
г Падение напряжения на дуге с повышением тока может привести к двум видам аномальностей. Во-первых, может возникнуть каскадное горение дуги, иллюстрируемое рис. 29.4. Это явление возникает, когда суммарное падение в дугах гт, и Да оказывается меньше падения А31 при прямом горении дуги между анодом и катодом сквозь сужения сетки С, При этом дуга Рнс. 29.4.
каскадное го- ренка дуги разбивается на две: одна мехсду ртутным катодом и корпусом Лт и другая — между корпусом и анодом Да, а часть пути для линий тока замыкается по металлу корпуса. Режим является аварийным, в частности, из-за катодного пятна дуги Л,, которое возникает на корпусе, что приводит к ухудшению вакуума из-за газоотделения нли даже к прогоранию корпуса. Во-вторых, возможны обрывы дуги, связанные с тем, что в местах сужений возникает недостаточно молекул газа для ионизации. Дефицит молекул может быть связан с малой упругостью ртутного пара при низких данлениях нли с выдуеанием молекул из сужений под действием ионной бомбардировки.
В обратную часть периода работы вентиля часп зарядов, возникших в проводящий период, рекомбинирует межцу собой, а часть — уходит к электродам, образуя обратный ток. Наиболее важное значение для работы прибора имеет обратный ионный ток, идущий на отрицательно заряженный в этот полупериод анод. Ионная бомбардировка анода вызывает эмиссию электронов и в конечном счете делает вероятным переход к самостоятельному дуговому разряду с эмиссионным катодным пятном на аноде. Для предотвращения обратных зажиганий надо исключить: большие амплитуды обратного тока, ускоряющие образование катод- ного пятна; быстрый начальный скачок обратного напряжения.
При этом обратный ток не успевает уменьшиться и пробой оказывается весьма вероятным; высокое давление ртутного пара в анодной области. Ртутные вентили работают в левой ветви кривой Пашена, поэтому повышение давления способствует понижению потенциала возникновения разряда; образование на аноде пленок, которые могут стать центрами эмиссии.
В настоящее время ртутные вентили имеют только ограниченное применение в ранее выпущенных силовых преобразовательных установках. Однако большие мошиости, коммутируемьае этими приборами, целают их перспективными для коммутации кнлоамперных токов при напря- 341 жениях в десятки киловольт. Наибольшее распространение здесь полу- чили игнитроны, на которых мы и остановимся подробнее в следующем параграфе. 29.2.
ИГНИТРОИЫ Особое значение для работы игнитрона имеет зажигатель. В качестве зажигателя используется погруженный своей нижней частью в ртуть конусный стержень из карбида бора (рис. 29.5) . Поскольку зажигатель не смачнвается ртутью, то на границе раздела возникает выпуклый мениск. При пропускании через зажигатель импульса тока между полупроводником и ртупю возникает поперечное электрическое поле, которое сильнее всего в месте отрыва мениска от стержня.
Так как зазор здесь очень мал, то уже при небольших напряжениях возникает напряженность электрического поля, достаточная для электростатической эмиссии, и появляется вспомогательная дуга. Для предотвращения перегрева зажигателя и его преждевременного износа необходимо ограничить время существования дуги зажигания. Это достигается путем включения зажигателя параллельно с основным анодом вентиля. В этом случае после зажигания дуга перебрасывается на основной анод, а напряжение на зажигателе падает и становится недостаточным для поддержания дуги зажигания, Чтобы через зажигатель не проходил обратный ток, что приводит к его выходу иэ строя, в цепь электропитания зажигателя включается полупроводниковый диод. Для управления моментом зажигания в структуру дополнительно вводят управляющую сетку.
Как и в тиратроне с накаленным катодом, на эту сетку подается отрицательное напряжение смещения, на которое в нужньй момент времени накладывается положительньй импульс отпирания. Регулировка момента подачи этого импульса позволяет менять среднее значение выпрямленного вентилем напряжения.
Для регулирования момента зажигания в игнитроне в принципе можно использовать и систему зажигания. Однако в этом случае не обеспечивается стабильность зажигания и тем самым ухудшается точность регулировки момента включения игнитрона. Конструкция сварочного (импульсного) ипштрона показана на рис.
29.6. Игнитрон состоит из герметичного металлического корпуса 4 с рубашкой охлаждения 5. В корпусе расположен графитовый анод 3, присоединенный к анодному стержню 2, изолированному от корпуса посредством стеклянной втулки Е. Катодньй узел состоит из катодного ввода ЕО, ртутного катода 8, зажигателя б со вводом 9, молибденового ограничителя 7. Прибор не имеет изоляции между корпусом и катодом. Молибденовое кольцо 7, края которого выступают из ртути, выполняет функции механического барьера, ограничивающего перемещение катодного пятна и фиксатора. Неполная фиксация катодного 362 ггеяевгг риуиг Рис. 295. Ззвигатець Рис. 29.б.
Конструкция сварочного игнитрона в разрезе пятна кольцом обусловлена тем, что фиксатор не имеет принудительного охлаж- у де пня. Данньй тип игнитрона не имеет отражателя ртутных паров и капель и управ- 5, ляющей сетки. Это, с одной стороны, приводит к понижению допустимого значения обратного напряжения, но, с другой стороны, обеспечивает достаточно малое значение прямого падения напряжения в дуге. Выделяемая в игнитроне в виде тепла мощность (29.3) ~ЕЕаЕср где Е,р — средний за период ток; а(Ее — падение напряжения в игнитроне.
Тепло отводится водой, протекающей по рубашке охлаждения. Игнитроны для преобразовательных установок отличаются от сварочных наличием управляющей сетки и более высокими электрическими параметрами. Они дополнительно содержат отражатель ртутного пара и стабилизатор давления (обеспечивающий быстрый подъем давления ртутного пара в начальный период включения и исключающий разрывы дуги в это время) . Контрольные вопросы и задания 1. Что такое катодное пятно, каковы особенности эмиссии из него? 2. Какова роль фиксатора пятна? 3. Какие системы зажигания дуги используются в ртутных вентилях? 4.
Из-за чего возникает каскадное горение дуги? 5. Из-за чего возникают обрьаы дуги? Эбз Глава тридцатая РАЗР$ЩНИКИ 1глр,ллл = гглр,ст+ тзИ~4с(Г) (30.1) 365 364 30.1. ОБ01ИЕ СВЕДЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ Основное назначение газовых разрядников — это либо защита линий связи и элементов радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений, либо коммутация электрических цепей.
С этой точки зрения можно различать защитные разрядники, работающие в режиме одиночных включений (включение реже 1 раза в секунду), и периодически включающиеся коммутационные разрядники, работающие при частоте больше 1 раза в секунду. Конструктивно разрядники представляют собой два или большее число металлических электродов, заключенных в диэлектрическую оболочку, заполненную газом. В зависимости от числа и назначения электродов различают неуправляемые (двухэлектродные) и управляемые (многоэлектродные) разроняли. с за Сг сэ Рлс. 30.1.
Схема включения двухэлсхтродлого рвэрхдллка Основные схемы включения разрядников показаны на рис. 30.1, 30.2. В первой из этих схем неуправляемый двухэлектродный защитный разрядник г включен параллельно импульсному тиратрону 1'. При аварийных режимах между анодом и катодом тиратрона может возникнуть опасное перенапряжение. Поскольку параллельно этим электродам включен защитный разрядник, последний при напряжении, которое, с одной стороны, больше рабочего в схеме, а с другой— П меньше опасного перенапряжения, проби- вается.
В момент пробоя сопротивление Рве. 302Е Схема включения трсхзпсхтродного разрядника разрядного промежутка снижается до десятых — сотых долей ома, что приводит к шунтированию тиратрона и его защите. Управляемые разрядники часто используют для коммутации последовательно включенных с ними импульсных источников света. На рис. 30.2 изображена схема такого рода, используемая в стробоскопи. ческой технике. Последовательное с импульсной лампой включение разрядника Р позволяет повысить частоту вспышек до 3 кГц„что почти на два порядка выше рабочей частоты самой импульсной лампы.
30.2. ПАРАМЕТРЬ$ И ХАРАКТЕРИСГИКИ Анализ описанных схем позволяет вьшелить следующие основные параметры разрядников: статическое и динамическое напряжения пробоя, диапазон рабочих напряжений, время запаздывания возникновения разряда, время восстановления электрической прочности. Напряжение пробоя междуэлектродного промежутка, соответствующее кривой Пашена (обычно ее правой ветви), называется статическим напряжением пробоя Ц,р „. Разрядник пробивается при статическом напряжении пробоя только, когда напряжение на нем повышается очень медленно. фактически пробой происходит при конечной скорости нарастания напряжения, в связи с чем вводится такой параметр, как динамическое напряжение пробоя, определяемое как где Ыи/аг — скорость нарастания напряжения на аноде; г, — время запаздывания возникновения разряда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
