WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«Ю.П. Радин, П.В. Можаев, Р.И. Бурштейн РАБОТА № 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРАТРОНА Целью данной работы является экспериментальное исследование основных характеристик и параметров ...»

Ю.П. Радин, П.В. Можаев, Р.И. Бурштейн

РАБОТА № 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРАТРОНА

Целью данной работы является экспериментальное исследование основных характеристик и параметров тиратрона.

ВВЕДЕНИЕ

Газотроны и тиратроны относятся к классу ионных приборов. Они имеют накаленный катод и газовое наполнение. С помощью этих приборов решаются многочисленные задачи радиотехники: выпрямление переменных

токов, преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного, регулирование выпрямленного тока, защита от обратных зажиганий, умножение и деление частоты переменного тока, формирование различных импульсов, релейное управление и т. д.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В тиратроне и газотроне основные физические процессы по существу одни, и те же. Конструктивные, а следовательно, и эксплуатационные отличив заключаются в том, что газотрон имеет анод и катод, а тиратрон — один или несколько дополнительных электродов — сеток.

Электроны, эмитируемые накаленным катодом, ускоряются электрическим полем, возникающим при подаче напряжения между анодом и катодом прибора. От скорости электронов зависит результат столкновения их с молекулами или атомами газа. При малых скоростях могут иметь место лишь упругие столкновения, характеризующиеся малым изменением энергии атомов.

При увеличении скорости электронов и соударении их с атомами внутри последних уже могут произойти изменения.

Результатом неупругих столкновений могут быть возбуждение атома или его ионизация. При возбуждении атом переходит от своего нормального состояния к одному из более высоких возможных уровней энергии. Переход атома от возбужденного состояния к нормальному сопровождается излучением кванта света. Ускоряющая разность потенциалов Vвозб, которую должен пройти электрон, чтобы при столкновении с атомом возбудить его, называется потенциалом возбуждения газа. Соответственно этому наименьшая энергия, которой должен обладать электрон, чтобы ионизировать атом, определяется величиной потенциала ионизации, Vион. В этом случае, обладая большей энергией, электрон при столкновении с атомом «отделяет» от него электрон и атом превращается в положительный ион. Это явление называется ударной ионизацией.

При столкновении электрона с уже возбужденным атомом и при последующей его ионизации затрачивается энергия меньшая, чем для ионизации атома в нормальном состоянии. Такая «ступенчатая» ионизация может происходить в газе даже при ускоряющей разности потенциалов, меньшей потенциала ионизации. В атоме могут быть такие уровни энергии, прямой переход с которых к нормальному состоянию невозможен. За счет этих так называемых метастабильных состояний, время существования которых в данной газовой среде относительно велико (тысячные и сотые доли секунды), облегчается возможность ступенчатой ионизации. Для перехода атома к нормальному состоянию нужно предварительно «поднять» электрон на более высокий уровень энергии, с которого возможен прямой переход к нормальному уровню.

Газовый разряд возникает при некоторой разности потенциалов, приложенной между электродами ионного прибора. Положительные ионы, образовавшиеся при ионизации, направляясь к катоду, частично нейтрализуют электронный пространственный заряд в лампе, имеющий наибольшую плотность около катода. Поэтому анодный ток прибора при одном и том же анодном напряжении Ua, ограничиваемый ранее тормозящим полем электронного пространственного заряда возрастает.





Электроны, образовавшиеся в результате ионизации, двигаясь к аноду, участвуют в переносе конвекционного тока и при достаточной скорости сами вызывают возбуждение и ионизацию других атомов газа. Все междуэлектронное пространство в приборе, за исключением прикатодной области, после возникновения разряда заполнено квазинейтральной электронно-ионной газоразрядной плазмой с концентрацией 1011 1013 ионов и электронов в 1 см 3. В плазме наряду с процессами возбуждения и ионизации одновременно происходят и обратные процессы — переход возбужденных атомов в нормальное состояние и рекомбинация электронов и ионов (в основном на стенках прибора) с образованием нейтральных атомов. Так как при рекомбинации и переходах электронов на нормальные энергетические уровни выделяется энергия в виде квантов света определенной частоты, при этом обычно наблюдается свечение газа.

Так как падение напряжения в плазме очень мало, составляя лишь единицы и даже доли вольта на 1 см длины разрядного промежутка, направленное движение электронов и ионов под действием электрического поля значительно слабее их хаотического движения.

Около катода ссредоточено основное падение напряжения, называемое катодным падением. Наблюдаемое у анода незначительное падение напряжения называется анодным падением.

Благодаря основной функции положительных ионов — нейтрализации электронного объемного заряда и в первую очередь около катода — становится возможным уже при сравнительно низких анодных напряжениях (Ua Vион ) производить с катода отбор значительных токов, близких к току эмиссии. Положительные ионы, естественно, также участвуют в переносе тока; однако, ввиду значительно меньшей подвижности ионов в сравнении с таковой же у электронов, доля конвекционного тока, переносимого ионами, очень мала (например, в ртутных парах она не превышает 0,25%).

Наблюдающийся в тиратронах и газотронах вид несамостоятельного разряда носит название низковольтной дуги. Потенциал, при котором поддерживается разряд в обычных условиях, не ниже потенциала ионизации используемого газа. В низковольтной дуге, разряд поддерживается при потенциале более низком, чем потенциал ионизации газа. Если потенциал горения ниже не только потенциала ионизации, но даже первого потенциала возбуждения газа, то имеет место аномальная низковольтная дуга. Нормальная низковольтная дуга возникает в случае, когда потенциал горения лежит в пределах между первым потенциалом возбуждения и ионизационным потенциалом.

В низковольтной дуге наблюдается возникновение колебаний. Механизм этих колебаний нетрудна пояснить. Поскольку около катода существует отрицательный пространственный заряд, разрядный ток всегда меньше полного тока термоэлектронной эмиссии с катода и часть электронов, эмитированных катодом, возвращается на катод. При напряжении на аноде, достаточном для ионизации газа, положительные ионы компенсируя отрицательный пространственный заряд. Увеличивают анодный ток, а вместе с тем увеличивают и падение напряжения на ограничительном сопротивлении, которое включается в анодную цепь для предотвращения разрушения прибора за счет больших токов. Увеличение напряжения на сопротивлении приводит к уменьшению анодного напряжения вплоть до прекращения ионизации; в результате этого увеличивается отрицательный пространственный заряд около катода и уменьшается анодный ток, напряжение на аноде возрастает до прежней величины, зажигается разряд и процесс повторяется снова. Частота колебаний зависит от параметров анодной цепи, накала катода и давления газа в приборе. В таком колебательном режиме напряжение вольтметра постоянного тока, которым измеряется разность потенциалов между анодом и катодом, будет показывать лишь среднее значение этой разности потенциалов, которое может быть значительно ниже Vион.

Отсюда становится понятным, что возможность существования нормальных низковольтных дуг может быть объяснена явлением ступенчатой ионизации, а также колебательным характером дуги. Случай же аномальной низковольтной дуги соответствует случаю, когда напряжение на аноде не достигает величины потенциала ионизации, в то время как в некоторые фазы колебания оно бывает больше потенциала возбуждения газа.

Если сила тока, проходящего через газовый прибор, становится больше тока насыщения термоэлектронной эмиссии, то повышаемся катодное падение напряжения, возрастает скорость положительных ионов, бомбардирующих катод, и наступает разрушение активного слоя катода. Обычно используемый в газотронах и тиратронах оксидный катод устойчиво работает лишь при напряжениях между анодом и катодом, не превышающих 15—16 в. Критический потенциал, вызывающий дезактивировку оксидного катода и его разрушение при разряде, в инертных газах не превышает 30 в, а в ртутных парах 18 24 в.

Полное падение напряжения U на газовом приборе можно иллюстрировать следующей таблицей, в которой UK - катодное падение, E0 l - падение в плазме разряда и Ua - анодное падение:

Таблица

Падение напряжения Uk, в E0 l, в Ua, в U = UK + E0 l + Ua С парами ртути 5-9 0,2-0,1 2-7 10-16 С инетрным газом 10-14 0,1-0,5 5-8 16-22 В значительной степени на плотность газа в приборе с ртутным наполнением влияет температура нижней части катодной горловины.

Важным параметром ионного прибора является его способность выдерживать без пробоя высокое обратное напряжение Uобр. При работе прибора в выпрямителе в отрицательный полупериод, когда дуга гаснет, электроны и ионы не сразу исчезают в разрядном пространстве, а продолжают идти либо к стенкам баллона, где они нейтрализуются, либо к электродам, где они образуют обратный ток. При большом отрицательном напряжении на аноде Uобр ионы, с большой силой ударяясь об анод, могут вызвать эмиссию электронов с его поверхности и обратное зажигание дуги. Условия возникновения обратного зажигания при ртутном наполнении прибора существенно зависят от температуры резервуара со ртутью.

Ввиду очень низких потенциалов ионизации используемых газов, катоды тиратронов имеют малые напряжения накала, не превышающие 5 в. Уменьшение мощности потерь на накал достигается выбором катодов специальных форм. Однако чрезмерное снижение температуры катода приводит к уменьшению давления паров ртути; что в свою очередь ведет к возрастанию падения напряжения на тиратроне, увеличению катодного падения, а следовательно к усилению бомбардировки катода положительными ионами.

О тепловом режиме ртутных, приборов судят по их тепловым характеристикам, указывающим верхний и нижний пределы допустимых температур.

Нижний предел задается падением напряжения, верхний — обратным зажиганием.

Устройство сетки в тиратронах отличается от сетки электронных ламп.

В последних сетка не обязательно должна закрывать концы катода, выступающие за габариты анода. Если же подобную сетку поместить в тиратроне, то движение электронов ж аноду от катода помимо сетки может привести к возникновению дугового разряда между катодом и анодом независимо от потенциала сетки. Поэтому в тиратроне сетка полностью закрывает катод от воздействия анодного поля. Это достигается использованием металлического экрана, у которого верхнее отверстие, обращенное к аноду, прикрывают металлической сеткой, имеющей различную геометрию. На рис. 1 показано расположение электродов в тиратроне простейшей конструкции.

1. Управление током при помощи тиратрона

Анодно-сеточная характеристика тиратрона сильно отличается от таковой у электронных ламп. При высоком отрицательном потенциале на сетке разряд в тиратроне не загорается даже в случае больших положительных потенциалов на аноде вследствие недостаточной для формирования плазмы ионизации газа электронами.

Рис. 1: Конструкция тиратрона.

В отличие от электронного прибора возрастание анодного тока происходит в тиратроне не только из-за ослабления тормозящего действия поля сетки, но и за счет некоторой компенсации отрицательного объемного заряда возле катода ионами, возникающими при ионизации газа электронами. Так как положительное поле, ускоряющее электроны и сообщающее им энергию для ионизации, сосредоточено между сеткой и анодом, то пространство сетка-анод является местом начальной ионизации. Отсюда ионы направляются к стержням сетки, частично экранируя ее отрицательное поле, и часть ионов, проходя через сеточные отверстия компенсирует отрицательный объемный заряд в пространстве катод-сетка.

При уменьшении отрицательного смещения Ug на сетке и постоянном анодном напряжении Ua только малое число электронов проходит к аноду сквозь сетку, а следовательно, мало и число создаваемых ими ионов; их экранирующее и компенсирующее действие в этой стадии разряда также незначительно. И в сеточных отверстиях и в пространстве сетка-катод превалирует отрицательное поле сетки, а величина тока при этом изменяется соответственно изменению сеточного напряжения. Но при некотором потенциале сетки картина резко меняется и процесс заканчивается зажиганием дуги (рис. 2).

Ток в анодной цепи Ia резко возрастает, а его величина определяется значением ограничительного сопротивления. Напряжение между анодом и катодом падает до 1620 в. Дальнейшие изменения потенциала сетки в сторону его увеличения или уменьшения уже не влияет на величину анодного тока. Сетка теряет свои управляющие свойства, а разрядный ток не изменяется даже при таких отрицательных напряжениях на сетке, при которых до зажигания тиратрона тока совсем не было.

–  –  –

Потерю управляющего действия сетки после зажигания тиратрона легко объяснить. Ионы, притягиваемые к отрицательно заряженной сетке, создают вокруг нее динамическую оболочку (рис. За,б ), в которой полностью теряется разность потенциалов между плазмой и сеткой. Это иллюстрируется на рис. 3 в распределением потенциала в направлении, проходящем через витки сетки (кривая 1) и между ними (кривая 2).

Поле сетки нейтрализуется положительными объемными зарядами уже на близком расстоянии от поверхности сетки, так как концентрация ионов как в плазме, так и в оболочке весьма велика (1011 1012 в 1 см 3 ), и электроны свободно проходят сквозь сетку от катода к аноду, ионизируя газ. Таким образом с помощью сетки можно управлять лишь зажиганием разряда в тиратроне, но не величиной анодного тока. Управляющее действие сетки в тиратроне возможно только в том случае, когда толщина ионной оболочки больше половины расстояния между витками (рис. 3б ). Однако, как показывают исследования, сетка для этой цели должна быть такой густой или находиться под столь высокими отрицательными потенциалами, что они оказываются неприемлемыми для нормальных условий работы прибора.

В цепи сетки при зажигании тиратрона возникает ток Ig образуемый ионами, движущимися к сетке из оболочки, окружающей ее и увеличивающейся при возрастании тока в анодной цепи, поскольку ими определяется концентрация зарядов в плазме. На сетке они рекомбинируют с электронами. Для ограничения сеточного тока, достигающего значительной величиРис. 3: Запирание тока в тиратроне (а и б ) и распределение поля в плоскостях, проходящих через витки сетки и вне их (в).

ны, в цепь сетки включают достаточно большое сопротивление (103 105 ом). При изменении напряжения в сеточной цепи меняется сеточный ток, но толщина ионной оболочки и падение напряжения меняются весьма мало.

Этим и объясняется то, что после зажигания дуги изменение по величине и знаку сеточного напряжения не сказывается на ходе процесса и поведении анодного тока I при дуговом разряде. Поскольку движение ионов из плазмы к сетке подобно движению электронов в диоде, к расчету слоя плазма

- сетка применим закон 3/2, где под расчетным потенциалом будет пониматься разность потенциалов между сеткой и плазмой.

Одной из основных характеристик тиратрона, по которой судят о возможности использования тиратрона в той или иной схеме, является статическая пусковая характеристика (или, как ее еще называют, характеристика зажигания), показывающая соотношение между анодным Ua и сеточным Ug3 напряжением, при которых происходит зажигание. Определить величину Ug3 для различных значений Ua можно изменением Ug от больших отрицательных значений к малым.

Статическая характеристика тиратрона зависит от конструкции сетки.

При густой сетке нет необходимости запирать разряд отрицательным напряжением на сетке. Заряд может зажечься лишь при некоторых положительных сеточных смещениях, в области которых и лежит пусковая характеристика. В этом случае она называется положительной (кривая 1, рис. 4 слева). В Тиратронах с редкой сеткой управлять зажиганием можно, естественно, лишь при больших отрицательных потенциалах на сетке. Пусковая характеристика при этом становится отрицательной. На практике чаще используются тиратроны с отрицательными пусковыми характеристиками из-за меньшего падения напряжения в дуге и меньших сеточных токов.

Однако пусковые характеристики тиратрона работающего при перемен

<

Рис. 4: Характеристики тиратрона.

ном напряжении, отличны от статических пусковых характеристик за счет ионного тока, идущего на сетку в процессе деионизации, термоэлектронного тока с сетки, возникающего при напылении на нее бария с катода, дополнительного разогрева сетки со стороны анода в рабочем режиме, и, наконец, токов утечки, которые могут пройти на сетку по стеклу.

В статическом режиме перед зажиганием тиратрона в цепи сетки нет тока и поданное напряжение Ug полностью действует между сеткой и катодом. В режиме переменного тока в цепи сетки за счет положительных ионов, поступающих из плазмы на отрицательно заряженную сетку, и термоэлектронного тока с сетки, протекает предразрядный сеточный ток, изменяющий действующий ее потенциал и приводящий к смещению пусковой характеристики в сторону больших отрицательных сеточных смещений.

В силу указанных причин, зависящих в свою очередь от рабочего режима:

тока в анодной цепи, плотности газа, частоты выпрямленного тока и т. д., уместно говорить о пусковой области, внутри которой находятся возможные режимы зажигания тиратрона и которая берется в качестве одного из параметров тиратрона (рис. 4, справа). Ширина пусковой области (по сеточному напряжению) в ртутных тиратронах составляет 2—10 в, газовых 1—3 в.

При питании тиратрона переменным током особенно важным параметром становится время деионизации. Для восстановления управляющего действия сетки моментом зажигания при положительном анодном напряжении ионный слой, окружающий сетку, должен успевать рассасываться в течение отрицательного полупериода анодного напряжения. Величина разрядного тока, определяющего толщину ионной оболочки, около сетки после погасания дуги уменьшается вследствие уменьшения концентрации ионов в плазме и того, что отрицательно заряженная сетка продолжает притягивать к себе - ионы. Сетка восстановит свое управляющее действие, когда расширяющаяся ионная оболочка заполнит все отверстие сетки. Время восстановления зависит от рода и давления газа, наполняющего прибор, геометрии последнего, величины разрядного тока, определяющего толщину ионной оболочки, величины отрицательного напряжения сетки и от величины ионного тока в цепи сетки.

Время восстановления в ртутных тиратронах, равное 103 104 сек, позволяет управлять их зажиганием при переменном напряжении с частотой не свыше 102 103 гц. При повышении частоты ионный слой за время отрицательного полупериода не успевает рассасываться и сетка, следовательно, в начале следующего положительного полупериода не может управлять началом зажигания. Тиратроны, наполненные водородом, имея значительно меньшее время восстановления, могут работать при более высоких частотах переменного напряжения на аноде (103 104 гц).

Возникновение самостоятельного тлеющего разряда между сеткой, которая в этом случае играет роль катода, и анодом также является одной из причин потери сеткой управляющего действия. Наиболее опасным режимом в этом отношении является та часть положительного полупериода напряжения на аноде, когда анодное напряжение уже достаточно высокое, а тиратрон еще заперт отрицательным сеточным напряжением. Образующиеся при разряде положительные ионы двигаются к сетке, лишая ее управляющего воздействия на разряд между катодом и анодом. К тому же при тлеющем разряде может возникнуть дуга между катодом и анодом, если недостаточно высокое сопротивление в сеточной цепи не может ограничить токи тлеющего разряда. Вероятность возникновения тлеющего разряда увеличивается при термоэлектронной эмиссии сетки, нагретой бомбардировкой ионами и загрязненной щелочноземельными металлами, испарившимися с оксидного покрытия катода. Для увеличения предельного напряжения в положительный полупериод в некоторые типы тиратронов вводят дополнительные экранирующие сетки, имеющие отдельный вывод и окружающие в верхней части анод. При этом путем подбора напряжения на экранирующей сетке имеется возможность изменения пусковых характеристик тиратрона, что существенно расширяет возможности его эксплуатации. При увеличении положительного напряжения на экранирующей сетке пусковые характеристики смещаются в область отрицательных сеточных потенциалов зажигания.

Для регулирования с помощью сеток момента зажигания тиратрона относительно, переменного анодного напряжения существует несколько методов, из которых мы остановимся на трех основных: амплитудном, фазовом и пиковом.

а) Амплитудное управление Амплитудный метод регулирования заключается в том, что к сетке прилагается постоянное напряжение, при некоторых значениях которого возникает заряд.На рис. 5а приведена простейшая схема регулирования по этому методу.

Этот метод можно пояснить с помощью рисунка 5б. Сплошная кривая Ua представляет собой синусоидальное напряжение источника питания анодной цепи, которое вплоть до момента зажигания равно мгновенному значению анодного напряжения тиратрона Ua. Сплошные прямые Ug1 и Ug2 представляют собой значения сеточного напряжения. Предполагая, что сеточный ток до момента зажигания равен нулю, можно считать потенциал сетки до момента зажигания равным Ug1 или Ug2. Пунктирной кривой показаны значения критичецких сеточных напряжений, соответствующих зажиганию тиратрона при мгновенных значениях анодного напряжения, представляемых кривой Ua. Кривая критического сеточного напряжения может быть построена по характеристикам зажигания тиратрона путем откладывания значений критического сеточного напряжения относительно анодного напряжения в разные моменты периода.

Зажигание тиратрона происходит, когда потенциал сетки становится выше критического сеточного потенциала, например, для сеточного смещения Ug2 это произойдет в точке B, а для Ug1 в точке A. В этот момент анодное напряжение тиратрона уменьшается до нормального рабочего падения, а ток скачкообразно возрастает до величины, определяемой сопротивлением нагрузки. Разряд продолжается до тех пор, пока напряжение питания Рис. 5: Амплитудный метод регулирования тока при изменении постоянного сеточного потенциала: а — принципиальная-схема, б — диаграмма токов и напряжений, в — кривая изменения тока в тиратроне.

не станет ниже потенциала погасания прибора. Поскольку кривая анодного тока на протяжении времени горения тиратрона примерно повторяет по форме кривую напряжения источника питания, во избежание усложнения диаграмм кривые анодного тока на них не изображаются, а лишь штриховкой показывается та часть периода, на протяжении которой анодный ток протекает. Точкой переселения кривых приложенного на сетку напряжения и критического сеточного напряжения определяется момент зажигания.

При = средний ток через тиратрон будет минимальным. Кривую изменения тока в тиратроне при изменении угла от 0 до (рис. 5в) легко определить из рис. 5б.

Этим способом можно, регулирую потенциал сетки, довести среднее значение Ia до половины его величины Iamax.

Другими двумя разновидностями амплитудного метода является управление анодным током при постоянном сеточном напряжении и изменяющейся амплитуде анодного напряжения, а также при подаче на сетку переменного напряжения, по фазе противоположного анодному. В первом случае перемещение точки пересечения сеточного напряжения с кривыми критического сеточного напряжения происходит за счет изменения последней кривой при изменении величины анодного напряжения, а во втором — за счет изменения самой амплитуды сеточного отрицательного смещения.

–  –  –

Применением схемы фазового управления можно значительно расширить диапазон изменения анодного тока, меняя на протяжении положительного полупериода момент зажигания тиратрона.

Рис. 6: Изменение момента зажигания тиратрона изменением сдвига фаз между сеточными и анодными напряжениями.

В этом случае на анод и сетку подаются синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе относительно друг друга. На рис. 6 диаграммы а, в, с и d относятся к случаям отставания сеточного напряжения по фазе относительно анодного соответственно на 0; 90; 150 и 180. Из диаграмм видно, что с увеличением угла отставания среднее значение анодного тока уменьшается, поскольку все позже и позже наступает момент зажигания и продолжительность горения тиратрона за время периода сокращается При значении, несколько меньшем 180, тиратрон перестает работать.

Из подобных же диаграмм видно, что при угле опережения сеточным напряжением анодного от 0 до 170 зажигание происходит с начала периода, как только анодное напряжение достигает потенциала зажигания, а из-за потери сеткой управляющего действия анодный ток, протекая на протяжении всего положительного полупериода, оказывается практически максимальным. Однако при дальнейшем увеличении угла опережения, когда он приближается к 180, сеточное напряжение в течение всего периода оказывается проходящим ниже кривой критического сеточного смещения и ток скачкообразно падает от наибольшего среднего значения до до нуля.

Рис. 7: Теоретическая кривая зависимости среднего значения анодного тока от угла сдвига фаз между сеточным и анодным напряжениями.

Рис. 7 показывает характер изменения среднего значения анодного тока для омической нагрузки при изменении фазового угла от 180 отставания до 180 опережения. Кривая построена в предположении значительного превышения амплитуды сеточного напряжения максимального, критического сеточного потенциала. Интервалы фазовых углов вблизи 180, в которых анодный ток равен нулю, вызваны погасанием разряда при анодных потенциалах, меньших потенциала ионизации.

Для изменения фазы сеточного напряжения применяются различные методы. Целый ряд схем фазового управления построен на принципе последовательного соединения омического и реактивного сопротивлений. На рис.

8 приведена простейшая схема подобного типа. Путем изменения сопротивления R или емкости C меняется фаза сеточного напряжения. Сопротивление R, включенное последовательно с сеткой, ограничивает сеточные токи после зажигания разряда. Векторная диаграмма напряжений, действующих до зажигания в схеме рис. 8, может быть построена следующим образом. За начальный вектор взят ток I21 (сеточным током пренебрегаем).

Напряжение U43 на сопротивлении находится в фазе с током, напряжение U14 на конденсаторе отстает от него на 90 (рис. 9). Геометрическая сумма

Рис. 8: Схема фазового управления.

напряжении U14 и U43 составляет напряжение вторичной обмотки трансформатора U1 3. Сеточное напряжение U представляется векторной суммой U14 и U21, а анодное напряжение Ua равно напряжению U23 (точка 2 — средняя точка вторичной обмотки трансформатора). Однако для практики

Рис. 9: Векторная диаграмма для схемы рис. 8.

более удобно от векторной диаграммы, приведенной на рис. 9, перейти к круговой векторной диаграмме, представленной на рис. 10. Из последней, например, видно, что уменьшение R или C приводит к уменьшению угла отставания и, следовательно, к увеличению среднего значения анодного тока.

в) Пиковое управление Для четкого фиксирования момента зажигания, а также для получения широкого диапазона регулирования к сеткам тиратрона прикладывают кратковременные положительные импульсы напряжения, которые могут смещаться относительно анодного напряжения по фазе (рис. 11). Поскольку разность напряжений положительного импульса Uимп и запирающего тиратрон напряжения Ug превышает величину критического потенциала, то в моменты подачи импульса тиратрон зажжется и будет гореть до конца положительного полупериода. Метод пикового управления является лучшим в силу четкого выражения момента зажигания и обеспечивает высокую точность работы схем.

–  –  –

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Предлагается изучить работу тиратрона в следующих схемах. Схема, изображенная на рис. 12, позволяет построить пусковую характеристику тиратрона и зависимость потенциала погасания Ua от напряжения на сетке.

На сетку подается постоянное напряжение Ug от батареи аккумуляторов, а на анод - постоянное напряжение Ua от специального выпрямителя.

Для изучения работы тиратрона в схеме с фазовым управлением можно воспользоваться схемой, изображённой на рис. 13. Напряжения на анод и сетку тиратрона подаются с двух плеч понижающего трансформатора.

Сдвиг по фазе между анодным и сеточным напряжениями осуществляется за счет RC - цепочки, состоящей из переменного сопротивления R и четырех конденсаторов, которые могут быть включены в схему поочередно.

Разность фаз между двумя указанными выше напряжениями определяется путем одновременного визуального наблюдения на экране осциллографа кривых анодного и сеточного напряжений. Для этого используется специальный электронный переключатель, описание которого дано в приложении к данному руководству. Сдвиг фаз между напряжениями подРис. 12: Схема для снятия пусковой характеристики тиратрона.

–  –  –

считывается по формуле:

l = 360, L где l - расстояние на экране осциллографа между соответствующими максимумами синусоидальных кривых анодного и сеточного напряжений, a L расстояние, соответствующее периоду напряжения сети. Емкость C принимает одно из 4 значений; 0,5; 1,0; 2,0: 4,0 мкф. Сопротивление R допускает плавную регулировку от 0 до 20 ком. Схема, изображенная на рис. 14, позволяет изучить управление током анода с помощью постоянного напряжения на сетке в случае работы тиратрона в цепи переменного тока. В качестве источника анодного напряжения используется звуковой генератор ЗГ-2А.

В анодную цепь включено сопротивление Ra = 14, 4 ком, с которого напряжение подается на вход осциллографа. Таким образом, при различных напряжениях на сетке можно наблюдать форму кривой анодного тока. На этой же схеме можно проиллюстрировать инерционные свойства тиратрона, для чего предлагается построить зависимость сеточного напряжения, не-обходимого для запирания тиратрона, от частоты анодного напряжения.

Рис. 14: Схема работы тиратрона в цепи переменного тока.

ЗАДАНИЕ Для изучения работы тиратрона в рамках данной работы необходимо снять пусковую характеристику тиратрона, характеристику погасания, изучить схемы управления анодным током при работе тиратрона в цепи переменного тока с помощью постоянного напряжения на сетке и фазовым методом, а также построить кривые зависимости потенциала на сетке, необходимого для запирания тиратрона, от частоты анодного напряжения.

–  –  –

б) построить кривую зависимости напряжения погасания тиратрона от величины напряжения на сетке.

2. Исследовать работу тиратрона в схеме с фазовым управлением анодным током (рис. 13):

а) построить кривую зависимости анодного тока Ia от сдвига фаз между сеточным и анодным напряжениями; изменять от 180 до 0 (случай отставания) и от 0 до 180 (случай опережения), фиксируя значения Ia через каждые 10. Случай отставания соответствует рис. 13. Чтобы получить ту же зависимость для случая опережения, необходимо поменять местами R и C.

3. Собрать схему согласно рис. 14:

а) построить кривую зависимости анодного тока от величины напряжения на управляющей сетке для Ua = 110 в для трех значений частоту анодного напряжения: 50; 1000 и 10 000 гц;

б) провести осциллографировавие кривой тока в анодной цепи тиратрона при различных (двух-трех) значениях отрицательного потенциала на сетке для указанных анодных напряжений;

в) построить зависимость сеточного напряжения, необходимого для запирания тиратрона, в зависимости от частоты анодного напряжения для трех величин Ua = 50; 75 и 110 в. Частоту анодного напряжения изменять от 300 до 20000 гц.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1. При работе с тиратроном необходимо, включив накал, вначале прогреть тиратрон в течение 2 3 мин и только после этого включать анодное напряжение.

2. При выполнении пункта Зв задания момент запирания тиратрона фиксировать по осциллографу.

3. При подаче исследуемых напряжений на вход электронного переключателя пользоваться клеммами с обозначениями «max 300 вольт». Выходное напряжение электронного переключателя, которое подается на осциллограф, снимать с клемм, имеющих обозначение «Swith».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы основные физические процессы, происходящие в газотроне и тиратроне?

2. Какой вид разряда характерен для тиратронов и газотронов? Объяснить механизм такого разряда.

3. Объясните процесс возникновения разряда в тиратроне и потерю управляющего действия сетки.

4. Чем определяются значения рабочих токов тиратрона? За счет каких причин может наступить разрушение активного слоя катода?

5. Как зависят рабочие параметры тиратрона от рода наполнения газа?

6. Что такое обратное зажигание в тиратроне?

7. Почему напряжение накала в тиратроне делается по возможности малым?

8. Чем определяются пусковая характеристика и пусковая область тиратронов?

9. Какими причинами определяются инерционные свойства тиратронов?

10. Какие существуют методы регулирования величины анодного тока тиратрона? Подробно расскажите о каждом из них.

11. Объясните работу схемы, позволяющей изучить пусковую характеристику и характеристику погасания тиратрона.

12. Объясните работу схемы фазового управления анодным током.

Литература

1. В. Ф. Власов. Электронные и ионные приборы, 3-е изд., М., Связьиздат, 1960, стр. 527-562.

2. Г. Дж. Рейх. Теория и применение электронных приборов. М., Госэнергоиздат, 1948, стр. 625-628, 668-675.

3. И. Л. Каганов. Электронные и ионные преобразователи. М., Госэнергоиздат, 1955, ч. II, стр. 151-236.

4. Специальный физический практикум, Изд. МГУ, 1960, т. I, Изучение




Похожие работы:

«Тверитина Елена Владимировна ФЕНОМЕН ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИСПОЛНИТЕЛЯ А. НАСЕДКИНА С КОМПОЗИТОРСКИМ ТЕКСТОМ С. ПРОКОФЬЕВА В статье рассматривается феномен взаимодействия исполнителя-композитора Алексея Наседкина с музыкальным текстом композитора-пианиста Сергея Прокофьева. Названный ракурс ранее не был в центре исследовательско...»

«IP ВИДЕОДОМОФОНЫ VIP: МОНИТОР ВИДЕОДОМОФОНА НА Passion.Technology.Design.КОНЧИКАХ ВАШИХ ПАЛЬЦЕВ МОбИЛЬНЫЕ ПРИЛОжЕНИя COMELIT APPS: ВИДЕОДОМОФОН НА КОНЧИКАХ ПАЛЬЦЕВ Меню используется для: 1 ответа на звонок 2 просмотра видеокамер 3 звонков на другие устройства...»

«БОЙЛЕРЫ КОСВЕННОГО И КОМБИНИРОВАННОГО НАГРЕВА Сравнение водонагревательных систем Конструкция и типы бойлеров Преимущества Недостатки Бойлер Не требуется разрешение на установку Доп. затраты на дополнительную обвязку бойлера Простота обслу...»

«Катехизация и воцерковление Пять огласительных бесед перед Крещением – свящ. Даниил Сысоев Оглавление О Боге и Священном Писании О Творении О Тайне Боговоплощения О Крещении и Таинствах Церковных О Заповедях Божиих Таинство крещения в современной практике Апостольская практика с...»

«Збірник наукових праць Українського інституту сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського. – Випуск 12, 2013 р. УДК 624.04 Использование концепции проскальзывания вант для определения начальной формы вантовой сети Гордеев В.Н., д.т.н., Шимановская М.А., к.т.н. ООО "Украинский институт стальных конструкций им. В.Н. Ши...»

«31.10.2013 Группа "Черкизово" объявляет результаты операционной деятельности за девять месяцев 2013 года Группа "Черкизово" (LSE:CHE), крупнейший производитель мяса и комбикормов в России, объявляет результаты о...»

«Смешение цветов Как правило, чистые цвета с одной длиной волны — монохроматические цвета — встречаются редко и только в лабораторных условиях. В большинстве случаев воздействующий на глаз свет представляет собой смесь лучей с ра...»

«Ю. А. КАРПЕНКО (Черновцы) СВОЙСТВА И ИСТОЧНИКИ МИКРОТОПОНИМИИ Границы микротопонимии довольно неясны. Для многих групп географических названий, и особенно отдельных названий, оказывается затруднительным ответ на вопрос: относятся они к микротопонимии или не относятся. Ответ этот зависит, соб...»

«Массажные мячи Knobbed Balls Массажер для рук Senso Walking Trainer Light Массажёр для рук с утяжелением Senso Walking Trainer Plus Роллер массажный Bodyroll Мяч массажный – сенсорн...»

«ИТЭ №3, 2015 ЕНЕРГЕТИКА ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЇ ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ Товажнянский Л. Л., Капустенко П. А., Перевертайленко А. Ю., Дуич Н., Краячич Г., Селяков А. М., Илюнин О. О. К вопросу энергосберегающей реконструкции систем теплоснабжения с паровыми котель...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.