Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 67

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 67)

Ионизация газа за счет космических лучей и естественной радиоактивности Земли происходит вдоль всего междуэлектродиого и ромежутка. Электроны перемещаются к аноду, а положительные ионы — к катоду. Когда число ионов, падающих на катод, становится достаточным для того, чтобы выбитые ими электроны могли поддерживать разряд без внешнего ионизатора, разряд из несамостоятельного переходит в оамосгпоятельный. Т л е ю щи й р а з р яд. Темный разряд переходит в тлеющий, который сопровождается свечением газа и для которого характерны'значительно ббльшие плотности тока (более 10' А/см') и ббльшая интенсивность ионизация, в связи с чем уменьшается напряжение на электродах (участок ГД характеристики рис.

15-2). Нормальный тлеющий разряд характеризуется постоянной плотностью тока на катоде (участок кривой Г'Д', расположенный параллельно оси тока). Это означае!', что площадь поверхности катода, через которую проходит' ток (светящийся участок поверхности), изменяется пропорционально току. После того как ток начнет проходить через вс1о поверхность катода, что соответствует точке Д' характеристики, нормальный тлеющий разряд переходит в аномальный тлеющий разряд, при котором плотность тока, проходящего через поверхность катода, начнет нарастать.

Это требует повышения напряжения между электродами, при этом увеличивается и напряжение на прикатодном участке разрядного промежутка. где положительные ионы образуют объемный заряд. Увеличение этого катодного падения напряжения означает возрастание на этом участке напряженности поля, ускоряющего электрпиы, и увеличение интенсивности нонизации. Тлеющий разряд используется в газосветпых (неоновых) лампах,'в газотропах, тиратронах, стабилитронах и других приборах.

Д у г о в о й р а з р я д (электрическая дуга). Для него характерны очень большие плотности тока на катоде (до 10' А/см' и выше) при относительно низком напряжении (примерно 15 — 30 В). Дуговой разряд может развиваться и поддерживаться как при разреженном газе, так и при нормальном атмосферном давлении. Дуговой разряд можно получить различными путями: 1.

При повышении напряжения на разрядном промежутке до некоторого значения, называемого напряженнем зажигания дуги Уь а (точка Д на рис. 15-2), тлеющий разряд переходит в дуговой (участок ЕЖ иа рис. 15-2). При этом поддержание дуги происходит за счет термоэлектронной эмиссии катода, раскаленного ударами ионов. Такой дуговой разряд называется самостоятлельлым, Термоэлектронная эмиссия вызывает увеличение числа электронов, т. е. силы тока в дуге, а следовательно, увеличение падения напряжения на балластном сопротивлении и уменыпение напряжения на электродах.

Если термоэлектронная эмиссия катода вызывается нагреванием катода током от внешнего источника питания, то дуговой разряд будет У несамостоятельным. о 2. При электросварке дуговой Рис, НЬЗ. Вольт-амиериаи разряд получают сближением элен характеристика алсктритродов до их соприкосновения. иесков дтти. Сильное нагревание током места соприкосновения электродов обеспечивает ионизацню междуэлектродного промежутка и образование электрической дуги при их раздвиганин.

Газоразрядная плазма между электродами имеет очень высокую температуру (выше 4000' С) и обладает большой проводимостью. При увеличении тока температура и проводимость плазмы увеличиваются, а напряжение между электродами падает, так что характеристика дуги имеет падающий характер (рис. ! 5-3). Наряду с дуговым разрядом, обусловленным термоэлектронной эмиссией с твердого металлического катода, возможен дуговой разряд с электростатической эмиссией, получаемой с поверхности ртутного (жндкого) катода, например в ртутных вентилях. Дуговой разряд в пих происходит в парах ртути.

Основанием дуги является светящееся пятно на поверхности ртутного катода, эмиттирующее электроны, ионизирующие пары ртути, получаемые с поверхности того же катодного пятна. Электрическая дуга открыта в !802 г. русским академиком В. В. Петровым. 407 Наряду с тремя основными видами газового разряда, рассмотренными выше, различают еще две разновидности разряда: 1. К о р о н н ы й р а з р я д (корона). На поверхности круглых проводов малого диаметра или на заостренных частях проводов (на остриях) имеют место значительные напряженности электрического поля. Если они достигают некоторого критического значения, то в этих местах появляется разряд, который сопровождается слабым свечением, заметным в темноте, называемым короной, вызванной ионизацией и возбуждением газа.

2. Искровой разряд или просгоискра. Если напряжение между двумя электродами достигнет значения прсбивного напряжения, а напряженносгпь поля между элеитродами пробивной напряженности 6 1-7), то произойдет искровой разряд. Он имеет вид ярко светнщегося извилистого канала, соединяющего электроды.. Лавина электронов и ионов, перемещающаяся в канале по пути наименьшего сопротивления, вызывает резкое повышение температуры и давления, отчего он сопровождается характерным треском. тэ-2. Иоииыо приборы с несамостоятельным дуговым рвкрядом а) Газютрон Г а з о т р о н представляет собой газоразрядный ионный прибор, предназначенный для выпрямления переменного тока. Стеклянный ири металлический баллон после создания в нем вакуума заполняется парами ртути нли инертным газом при дамении 15 — 70 Г)а 10,1 — 0,5 мм рт.

ст.). Газотрон имеет два электрода (рис. 15-4). Анод его выполняется из никеля или графита, катод — нз вольфрамовой проволоки, покрытой слоем оксида. В мощных гязотронах катод помещается внутри цилиндрического экрана, уменьшающего тепловые потери.' Катод питается от трансформатора накала. Напряжение накала должно быть ие более 5 В, так как при большем напряжении при малом потенциале ионизации 1для ртути около 10 В) может возникнуть дуга между концами катода.

Таким образом, ток накала должен быть большим — от нескольких ампер до нескольких десятков ампер; большим будет и время разогрева катода — от несколькях минут до нескольких десятков минут. Рис. 15-4; — Газотрон н его условное обозначение, Рис.

15-5. Вольт-ам. перная характеристика газотроиа. газа, образования плазмы и возникнет дуговой разряд, чему соответствует точка А характеристики газотрона. Положительные ионы, полученные при ионизации газа, компенсируют объемный отрицательный заряд вблизи катода, вследствие чего несколько увеличивается электронная эмиссия. Увеличение тока при уменьшении сопротивления анодной цепи вследствие изменения нагрузки или при увеличении напряжения источника питания почти не влияет на величину падения напряжения между анодом и катодом. Рабочему режиму газотрона соответствует участок БВ его вольт-ампериой характеристики. Лальнейшее повышение напряжения и тока (за точкой В) недопустимо, так как может вызвать опасный нагрев и разрушение газотрона. Преимущество газотрона перед вакуумным диодом заключается в меньшем падении напряжения в нем, вследст- При увеличении анодного напряжения от'нуля в газо- троне сначала возникает только небольшой электронный ток, так как электроны в слабом электрическом поле между катодом и анодом имеют скорости, недостаточные для ионизации газа.

Зтому режиму работы соответствует участок ОА вольт-амперной характеристики газотрона (рнс. 15-5). При повышении анодного напряжения до величины, несколько превышающей потенциал ионизацни газа, электроны, покинувшие катод, под действием электрического поля получат скорости, достаточные для возбуждения и ноиизации газа или паров ртутк. Таким образом, в приборе начнется процесс ионизацни вне чего выпрямители с газотронами имеют более высокий к, п. д. Как уже отмечалось, газотрон требует большего времени для нагрева катода до рабочей температуры, которая должна быть получена до включения анодного напряжения (во избежание потери эмиссии катодом).

На рис. 15-6 даны графики напряжений н токов для однополупериодного выпрямления с помощью газотрона. Положительное анодное напряжение сначала растет до момента зажигания, затем несколько спадает и далее остается постоянным, В конце положительного полупериода оно Фгльай Рис. !б.б. Графики напрнжений н токов газотрона в схеме одно- полупериодного выпрнмленйн. Рис. !5-7. Газстроппыа выпря- митель с фильтром. уменьшается до нуля. Отрицательная полуволиа анодного напряжения имеет обычную форму синусоиды. Анодный ток на графике имеет форму импульсов синусоидальной формы со срезанной начальной частью. Выпрямители с газотронами работают по тем же схемам, что и с вакуумными диодами, только на входных зажимах фильтра не должно быть конденсатора (рис.

15-7), так как в противном случае зарядный ток конденсатора может превысить допустимый 1,„,„, и вызвать потерю эмиссии катода, т. е. выход газотрона из строя. Основными параметрами, знание которых необходимо для нормальной эксплуатации газотрона, являются: 1) напряжение и ток накала; 2) максимальное и среднее значения. выпрямленного тока; Э) падение напряжения на газо- троне; 4) допустимое обратное напряжение; 5) время разогрева катода.

Наибольший или максимальный анодный ток не должен превышать тока эмиссии катода, 4!о Допустимое обратное напряжение — это отрицательное напряжение на аноде„которое газотрон может выдержать без нарушения его вентильного действия, т. е. без зажигания обратной дуги. Газотроны применяются в,выпрямителях небольшой мощности (иапример, для зарядки аккумуляторов, питания цепей управления и др.).- б) тнретрон Т и р а т р о н отличается от газотрона наличием третьего электрода сетки (рис.

Характеристики

Список файлов книги