ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Ртутный выпрямитель


При уменьшении напряжения источника электрической энергии, подключенного к стабилизатору, в цепи уменьшается сила тока. Соответственно увеличивается сопротивление стабилитрона и вновь напряжение на его зажимах остается неизменным, а напряжение на ограничительном сопротивлении уменьшается.

Таким образом, при нормальном режиме работы стабилитрона путем изменения силы тока автоматически поддерживается неиз­менное напряжение на нагрузке, подключенной  к  его  зажимам.

Стабилитрон также стабилизирует напряжение на нагрузке при изменении величины этой нагрузки, т. е. силы тока в ней. Основными показателями, по которым выбираются стабилитроны, явля­ются: напряжение стабилизации, напряжение зажигания, наиболь­ший и наименьший токи.

Напряжение стабилизации несколько меньше напряжения за­жигания (в пределах от единиц до нескольких десятков вольт). Так, стабилитрон типа СГ4С рассчитан на стабилизируемое напря­жение в 150 в. Наименьший ток его 5 ма, наибольший ток 30 ма.

§ 146. ТИРАТРОН

В различных уставах автоматики большое распространение получил управляемый ионный пробор – тиратрон.

Тиратрон представляет собой триод, наполненный смесью инертных газов. В стеклянном баллоне тиратрона помещаются анод, катод и управляющий электрод – сетка. Катод нагревается

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1704.jpg

электрическим током. На анод подается положительное напряже­ние, на сетку — отрицательное напряжение, удерживающее (за­пирающее) электроны в промежутке катод-сетка.

Сетка тиратрона в отличие от сетки триода не позволяет изме­нять силу анодного тока. Вследствие наличия газа в колбе тира­трона его с помощью сетки можно лишь отпереть — зажечь, но нельзя погасить. После  зажигания  тиратрона  сетка  теряет  свое управляющее свойство.

Допустим, что на сетку тиратрона (рис. 202, в) через потенцио­метр Пс подан большой отрицательный потенциал, а анод имеет по отношению к катоду положительный потенциал. Электрическое поле сетки будет препятствовать  движению  электронов  к  аноду.

Постепенное уменьшение запирающего отрицательного напря­жения на сетке (путем перемещения движка потенциометра вправо) приведет к появлению небольшого тока в цепи анода тиратрона. При дальнейшем уменьшении этого напряжения боль­шое количество электронов с высокой скоростью будут двигаться к аноду. На своем пути они станут ионизировать атомы газа. Движение ионов газа, в свою очередь, ускоряется электрическим полем анода и катода, при столкновениях с нейтральными атомами они образуют новые ионы в еще большем количестве. Такая ла­винообразная ионизация сопровождается скачкообразным нара­станием силы анодного тока и зажиганием тиратрона.

Для ограничения силы тока в цепь анода включают ограничи­тельное сопротивление.

С момента зажигания тиратрона и возникновения электриче­ского разряда в нем сетка теряет свое управляющее свойство. Это связано с тем, что отрицательный заряд сетки оказывается окру­женным оболочкой из положительных ионов, которые нейтрали­зуют его действие.

Прекращение разряда в тиратроне можно осуществить снятием анодного напряжения. За время, которое длится до 1 мсек, в лам­пе происходит процесс рекомбинации, после чего сетка вновь при­обретает управляющее действие.

В цепи сетки тиратрона образуется сеточный ток /с, который является нежелательным. Этот ток создается электронами и поло­жительно заряженными ионами. При положительном напряжении на сетке она притягивает к себе электроны и в ее цепи появляется электронный ток.

При отрицательном напряжении на сетке к ней притягивается некоторое количество положительных ионов и в цепи сетки возни­кает ионный сеточный ток. Так как ионы имеют большую, чем элек­троны, массу, то они менее подвижны и поэтому ионный ток в цепи сетки меньше электронного сеточного тока.

Для ограничения бесполезного сеточного тока в ее цепь включают ограничительное сопротивление.

В практике применяют разнообразные марки тиратронов. Они отличаются: напряжением накала, напряжением возникновения электрического разряда, наибольшим отрицательным запирающим напряжением сетки, током накала, средним током анода, временем разогрева катода, сопротивлением в цепи сетки и размерами.

Так, тиратрон ТГ 1-2,5/4 с оксидным катодом прямого накала имеет следующие основные данные: среднее значение тока анода 2,5 а, напряжение накала 5 в, напряжение возникновения электри­ческого разряда 140 в, наибольшее отрицательное напряжение сетки 100 в, ток накала 142 а, время разогрева 1 мин, сопротивление в цепи сетки 0,001—0,1 Мом.

§ 147. РТУТНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Работа ртутного выпрямителя основана на использовании авто4 электронной эмиссии и ионизации газа паров ртути.

Ртутные выпрямители делятся на стеклянные и металлические.

Стеклянный однофазный ртутный выпрямитель (рис. 203) имеет колбу из молибденового стекла, из которой выкачан воздух. В колбу впаяны два стальных или графитных электрода А1 и А2 которые являются главными анодами выпрямителя. Нижняя часть колбы заполнена ртутью, которая служит като­дом выпрямителя. В ртути помещается металлический стержень, впаянный в стекло. Рядом с ним в колбу впаян стеклян­ный отросток, в котором также находится ртуть. Здесь размещается анод зажигания A3.

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1706.jpg

Аноды А1 и А2 соединены с концами вторичной обмотки основного трансфор­матора Тр0. К катоду К подключают на­грузку. Провод, идущий от нагрузки, со­единяют через дроссель Др со средней точкой О вторичной обмотки трансформатора Тр0.

Чтобы ртутный выпрямитель осущест­влял выпрямление переменного тока, его необходимо возбудить. Для этого вклю­чают рубильники P1 и Р2 и подают пере­менное напряжение на основной Тр0 и вспомогательный Трв трансформаторы. Затем создают условия для того, чтобы ртуть катода соединялась с ртутью анода зажигания А3. При этом под действием напряжения вторичной обмотки вспомогательного трансформатора Трв электрический ток проходит через рубильники Р2, сопротивление R, анод зажигания А3 и катод К.

Когда колбу возвращают в первоначальное положение, контакт между ртутью, окружающей катод К, и анодом зажигания А3 раз­рывается, и в этом месте образуется электрическая дуга, а на ртути катода появляется небольшое сильно нагретое светлое ка­тодное пятно. Это пятно является местом испарения ртути.

Вместе с тем вблизи поверхности ртути создается электриче­ское поле столь высокой напряженности, что оно вырывает свобод­ные электроны с этой поверхности. Это так называемая автоэлек­тронная (или электростатическая) эмиссия. Электроны, освобож­денные на катоде, летят к тому из анодов, который в данный момент имеет положительный потенциал по отношению к катоду (рис. 204). На своем пути электроны сталкиваются с молекулами паров ртути и ионизируют их, т. е. отделяют от них электроны, превращая эти молекулы в положительные ионы. Ударяющие в катод положи­тельные ионы поддерживают температуру катодного пятна.

Нетрудно понять, что дуга в колбе выпрямителя представляет собой поток быстро движущихся электронов от катода к аноду и относительно медленно движущихся (из-за своей большой массы) положительных ионов ртути в обратном направлении.

Когда на аноде вследствие изменения напряжения на концах вто­ричной обмотки трансформатора изменяется потенциал (вместо по-

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1708.jpg

положительного созда­ется отрицательный), дуга в колбе перебра­сывается к тому из ано­дов, который в данный момент имеет положи­тельный потенциал, и таким образом соеди­няет поочередно катод с каждым из анодов. Дуга выполняет функ­цию практически без и­нерционного переклю­чателя, соединяющего нагрузку то с одной, то с другой половиной об­мотки трансформатора.

Пусть в течение одного полупериода (см. рис. 203) напряжение, подаваемое со вторичной обмотки трансформатора Тр0 на аноде колбы, имеет положительное значение на аноде А1 и отрицательное на аноде А2. Тогда ток пройдет от точки 1 вторичной обмотки транс­форматора через анод А1, катод, нагрузку (в направлении, указан­ном стрелкой), дроссель, среднюю точку вторичной обмотки и правую половину этой обмотки к минусу (точка 2). Через анод А2, имеющий отрицательный потенциал, ток протекать не будет.

В течение второго полупериода полярность напряжения на ано­дах колбы изменится. Тогда ток пройдет от точки 2 вторичной об­мотки трансформатора Тр0, через анод А2, катод, нагрузку, дрос­сель, среднюю точку вторичной обмотки и левую половину этой обмотки к плюсу (точка 1). В следующие полупериоды процесс повторится и направление выпрямленного тока в нагрузке оста­нется неизменным. Такой ртутный выпрямитель осуществляет двухполупериодное выпрямление переменного тока.

Стеклянные ртутные выпрямители изготовляют на различные напряжения (до 15 000 в) и разные токи.

При выпрямлении переменного тока большой мощности в ртут­ных выпрямителях выделяется значительное количество тепла. Поэтому вместо хрупких и непрочных стеклянных колб у мощных выпрямителей применены металлические.

Главные детали металлического ртутного выпрямителя: аноды,  катоды, анод зажигания и др. — имеют то же назначение, что и в стеклянном выпрямителе. Этот выпрямитель включается в схему также через два трансформатора — основной и вспомогательный.

Металлический  выпрямитель  оборудован  водяным  охлаждением. Металлические выпрямители изготовляют большой мощности на высокие напряжения и различные токи. Они питаются от трех­фазной сети, поэтому являются многофазными.

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод