Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Б цепях с изолврованной нейтралью защитное заземление выполняют по схеме рис. !2-40, причем сопротивление заземления ие должно быть больше 4 Ом, а при мощности питающего генератора или трансформатора не более !00 кВ А сопротивление заземления должно быть не' больше 1О Ом. Все заземлиемые части злекгроустановок соединнютси с заземлнтелем заземляющими проводниками нз стальных полос сечением не менее 24 ммэ, толщиной не менее 3 мм нлн из круглой стальной проволоки диаметром не менее 5 мм. Соединение нх с оборудованием произнодитсв болтами или сваркой.
Заземляющие провода окрашнваются в фиолетовый ивет. Элекгрнческие установки для совместного питания осветительной и силовой нагрузки сооружаются обычно четырехпроводными наприжением 380/220 или 220/127 В. Четвертый — нулевой провод заземляется у источника питания и у потребителя (рис. 12-41) через весьма малое сопротивление и, естественно, имеет нулевой потенциал. К этому нулевому проводу присоединяются металлические части установок, нормально не находящиеся под напряжением, например корпуса электродвигателей, трансформаторов, светильников, обмотки измерительных трансформаторов, металлические каркасы щитов к т. д.
При заземлении одной из фаз, например а, возникает однофазное короткое замыкание и плавкнй предохранитель или автомат отключает ее от источника питання. Фазные напряжения остальных фаз (/э и (/, остаются при этом без изменений. Состояние заземления необходимо проверять не реже одного раза в год и измерять его сопротивление г „= (///, пользуясь методом амперметра и вольтметра (рис. 12-42), где А — испытуемое заземление,  — вспомогательное заземление, а ЗН вЂ” зонд — заземленный металлический штырь длн присоединении вольтметра. Чаетв втараа Основы промышленной электроники Глава трвнвдцатав Двухвлектродные лампы и их применение для выпрямления переменного тока 13-1.
Классификация и применение электронных приборов Э л е к т р о н и к а изучает принцип действия, устройство и примененйе электронных, ионных и полупроводниковых приборов. Эл е к т р он н ы м и называются приборы, в которых явление тока связано с движением только электронов при наличии в приборах высокого вакуума, исключающего возможность столкновения электронов с атомами газа, К этой группе приборов относятся, например, двух- и трехэлектродныелампы, некоторыефотоэлементы, электроннолучевые трубки и др.
Электронные приборы применяются в выпрямителях, усилителях', генераторах, приемных устройствах высокой частоты, а также в автоматике, телемеханике, измерительной н вычислительной технике. И о н н ы и н называются приборы, в которых явление тока обусловлено движением электронов и ионов, полученных при ионизации газа или паров ртути электронами. К ним относятся газотроны, тиратроны, ртутные вентили и др.
Ионные приборы отличаются от электронных значительной инерционностью процессов, обусловленных огромной массой иона по сравнению с массой электрона, поэтому 318 ионные приборы применяются в установках с частотой, не превышающей несколько килогерц — в выпрямителях средней и большой мощности, в схемах автоматического управления механизмами и др. Пол у п р овод н и к о в ы м и называются приборы, в которых ток создается в твердом теле движением электронов и «дырок», н используются свойства полупроводников.
В последние годы резко возросло применение полупроводниковых приборов вследствие ряда преимуществ их перед электронными и ионными приборами. Главные из них: малый расход энергии, малые размеры, масса и стоимость, значительная механическая прочность, большой срок службы и простота эксплуатации.
В ряде областей радиотехники, энергетики, автоматики, телемеханики и вычислительной техники полупроводниковые приборы е успехом заменяют электронные и ионные приборы. 13-2. Двлженне электронов в электрическом поле В электронных приборах происходит движение электронов в электрическом поле в вакууме.
Допустим, что электрон, покинувший отрицательный электрод — катод, с достаточно малой начальной скоростью а» =0 попадает в однородное электрическое поле (рис. 13-1) с напряженностью поля д'. Очевидно, на электрон действует постоянная сила поля (1-1) Р=Ф=е д, (13-1) Ревев а= — = — = —— Н (13-2) где е — заряд электрона, равный 1,б ° 10 и» Кл; в — масса электрона, равная 9,1 10 м кг. 319 направление которой противоположно направлению поля, так как заряд эЛектрона отрицателен, ускоряю%ем электраче- Под действием этой силы алек- схем поле. трон получает ускорение, пропорциональное величине силы и обратно пропорциональное массе тела, Отношение заряда электрона к его массе г/т~1,76 10" Кл(к(! В данном случае для электрона электрическое поле будет ус к о р я ю щ н м, так как направление начальной скорости о!, совпадает с направлением силы Р.
Двигаясь равноускоренно, электрон, пройдя путь 4 достигнет положительного электрода (анода) со скоростью и и будет обладать при этом кинетической энергией 2 (13-3) Эту энергию электрон приобрел на пути Й в результате работы, совершенной силами поля. Так как эта работа А=Рд=Фй=еУ, (13-4) то, следовательно, энергия электрона (13.5) т. е. работе сил поля иа пути электрона с разностью потенциалов У. Приняв заряд элекарона за единицу при разности потенциалов У = 1 В, пачучим единицу энергии электрона 1 э л е к т р о н в о л ь т (эВ). Так как заряд электрона равен 1,6 10" Кл, то 1 эв=1,6 10" Кл 1 В=1,6 10" Дж.
Из (13-5) определим скорость электрона в произвольной точке ускоряющего поля о=)/2 — У= 600)/У [км/с~. (13-6) Следовательно, скорость электрона в ускоряющем поле зависит от разности потенциалов между конечной и начальной точкамн пути электрона. Так, например, если электрон покинул катод лампы с малой скоростью п = О, то при напряжении между катодом и анодом около 100 В он достигнет анода со скоростью и= 600)/ГОО ж6000 им/с. Определим время пролета электрона от катода до анода, если д — расстояние между ними.
Средняя скорость рав» 320 ноускоренного движения и,„= (ов + и)/2 = и/2, а время 1 = Юп, = 2 с//и. Если в рассматриваемом примере = 2 см = 2 10 ' км, то время пролета 1 = 2 д/п.= 2 х к 2.10-з/6.10з 0 7,10-з с Рассмотрим движение электрона в то р м о 3 я ще м и о л е. Допустим, что электрон вылетел с начальной скоростью пэ» 0 с поверхности анода (рис. 13-2) н движется в направлении к катоду. Сила поля Р, действующая на электрон, направлена противоположно полю, и, следовательно, противоположна начальной скорости электрона, который тормозится силой поля и движется равномерно Рис. 13-3. Электрон э поперечном электрическом поле.
Рис. 13-2. Электрон н тормозяп1ем электрическом Поле. 11 Попав В. С., Нккалвав С. А. 321 замедленно. Естественно, поле в этом случае называют тормозящим. Кинетическая энергия, которой обладал электрон в начальный момент, Р'з =- пзоо/2 при движении в тормозящем поле уменьшается, так как затрачивается иа преодоление силы г/оля. Если начальная энергия электрона Ж; больше той, которую надо затратить на движение электрона между электродами, т. е. )ра ) )ул .= еУ, то электрон, пройдя расстояние Й между электродами, достигнет катода.
Если же начальная энергия электрона меньше той, которую надо затратить для достижения катода, т. е. если Уа ( 11а = еУ, то электрон, не достигнув катода, израсходует всю свою энергию и на момент остановится. Затем он под действием силы поля начнет равноускоренно двигаться в обратном направлении. Теперь электрон движется в ускоряющем иоле, которое возвращает ему энергию, затраченную им до момента остановки. Рассмотрим движение электрона в электрическом поле в направлении, перпендикулярном направлению поля. Допустим, что электрон, двигаясь в направлении, перпендикулярном электрическому полю, попадет в него со скоростью о, (рис. 13-3).
Естественпо, сила поля Е, действующая иа электрон, направлена как всегда в сторону, противоположную направлению поля. Таким образом, электрон одновременно движется в двух взаимно перпендикулярных направлениях: по инерции с постоянной скоростью в направлении, перпендикулярном колю, и под действием силы поля равноускоренно в направлении, противоположном полю, В результате электрон перемещается по параболе (рнс. 13-3).
Если электрон выйдет за пределы поля, то дальше он будет двигаться по инерции равномерно и прямолинейно, 43-3. Движение электронов в магнитном поле В некоторых электронных приборах используется влияние магнитного поля на движущиеся в нем электроны, В 2 3-2, в было получено выражение (3-6) для силы, с которой однородное магнитное поле действует на электрон, движущийся перпендикулярно направлению поля. Величина этой силы пропорциональна произведению магнитной индукции В, заряда электрона е и скорости его движения о в направлении, перпендикулярном направлению поля, т. е. Г = Вео.
Там же было установлено, что направление этой силы определяется по правилу левой руки. Из выражения силы (3-б) следует, что при о =- О сила В = О, т. е. магнитное поле на неподвижный электрон не действует. Так как направление силы Р перпендикулярно направлению скорости движения электрона, то работа, совершаемая ею, равна нулю. Таким образом, энергия электрона и величина его скорости остаются неизменными, а изменяется только направление движения электрона. Если на электрон действует только магнитное поле, то он будет перемещаться по окружности радиуса г (рис.
13-4), расположенной в плоскости, перпендикулярной направлению поля. Сила В является центростремительной н уравновешивается центробежной силой электрона то"г. Так как эти силы равны, то можно написать (!3-?) то')г = Вео, 322 откуда определяется радиус окружности гп и и= —— е В (13-8) Отношение массы электрона к его заряду постоянно„ следовательно, радиус окружности пропорционален ско- рости движения электрона и обратно пропорционален магнитной индукпии поля. Если начальная ско- г дг рость электрона не перпендикулярна направлению поля, то ее следует разложить на две составляющие: нормальную, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
