Коэффициент мощности и способы его повышения

Одной из причин низкого значения является неполная загрузка асинхронных электродвигателей, так как активная мощность определяется активной нагрузкой, тогда как реактивная зависит от общей мощности двигателя, его типа и загрузки. Следовательно, неправильный выбор типа двигателя и его мощности (с запасом) приводит к понижению значения

Важнейшим условием рационального использования электроэнергии (т. е. повышения является полная загрузка электродвигателя и недопущение его длительной работы на холостом ходу, правильный выбор типа двигателя и его мощности. Такой способ повышения называют естественным.

Если применение естественного способа не дает нужных результатов, то могут быть применены и способы искусственного повышения

Одним из наиболее распространенных способов искусственного повышения является компенсация сдвига фаз между напряжением и общим током в цепи потребителя (или группы потребителей). Например, параллельно двигателю Д подключают конденсатор (рис. 1-24). Компенсация сводится к тому, что за счет емкостного тока конденсатора уменьшается сдвиг по фазе между током и напряжением в цепи двигателя. Путем подбора емкости конденсатора С можно довести значение сдвига по фазе до нуля.

Физическая сущность явления компенсации состоит в том, что двигатель, например, в четные четверти периода запасает энергию в магнитном поле, а в нечетные — отдает ее, а конденсатор, наоборот, в нечетные четверти периода запасает энергию в электрическом поле, а в четные — отдает ее. Причем энергия, накапливаемая в магнитном поле двигателя и в электрическом поле конденсатора, является «обменной» (неиспользуемой)

Рис. 1-24

энергией. Таким образом, обменная энергия будет частично или полностью «циркулировать» междумагнитным полем двигателя и электрическим полем конденсатора. При установившемся режиме работыисточник тока и линия электропередачи будут частично или полностью разгружены от «обменной» энергии.

Однако искусственные методы не позволяют в данной цепи избавиться от «обменной» энергии, они могут лишь локализовать ее, освобождая при этом сети и их станции. Практическое применение конденсаторов для компенсации несколько ограничено из-за их высокой стоимости. Поэтому на практике получили широкое распространение так называемые синхронные компенсаторы — синхронные двигатели облегченной конструкции, работающие на холостом ходу и создающие емкостный ток

Большинство современных потребителей электрической энергии имеют индуктивный характер нагрузки, токи которой отстают по фазе от напряжения источника. Так для асинхронных двигателей, трансформаторов,сварочных аппаратов и других реактивный ток необходим для создания вращающегося магнитного поля у электрических машин и переменного магнитного потока трансформаторов. Активная мощность таких потребителей при заданных значениях тока и напряжения зависит от cosφ: P = UICosφ, I = P / UCosφ Снижение коэффициента мощности приводит к увеличению тока. Косинус фи особенно сильно снижается при работе двигателей и трансформаторов вхолостую или при большой недогрузке. Если в сети есть реактивный ток мощность генератора, трансформаторных подстанции и сетей используется не полностью. С уменьшением cosφ значительно возрастают потери энергии на нагрев проводов и катушек электрических аппаратов. Например, если активная мощность остается постоянной, обеспечивается током 100 А при cosφ=1, то при понижении cosφ до 0,8 и той же мощности сила тока в сети возрастает в 1,25 раза (Iа = Iсети х cosφ, Iс = Iа / cosφ ). Потери на нагрев проводов сети и обмоток генератора (трансформатора) Pнагр = I2сети х Rсети пропорциональны квадрату тока, то есть они возрастают в 1,252= 1,56 раза. При cosφ= 0,5 сила тока в сети при той же активной мощности равна 100 / 0,5 = 200 А, а потери в сети возрастают в 4 раза (!). Возрастают потери напряжения в сети, что нарушает нормальную работу других потребителей. Счетчик потребителя во всех случаях отсчитывает одно и то же количество потребляемой активной энергии в единицу времени, но в последнем случае генератор подает в сеть силу тока, в 2 раза большую, чем в первом. Нагрузка же генератора (тепловой режим) определяется не активной мощностью потребителей, а полной мощностью в киловольт-амперах, то есть произведением напряжения на силу тока, протекающего по обмоткам. Если обозначить сопротивление проводов линии Rл, то потери мощности в ней можно определить так: Таким образом, чем выше потребителя, тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача электроэнергии. Коэффициент мощности показывает, как используется номинальная мощность источника. Так, для питания приемника 1000 кВт при φ= 0,5 мощность генератора должна быть S = P / cosφ = 1000 / 0,5 = 2000 кВА, а при cosφ = 1 S = 1000 кВА. Следовательно, повышение коэффициента мощности увеличивает степень использования мощности генераторов. Для повышения коэффициента мощности (cosφ) электрических установок применяют компенсацию реактивной мощности. Увеличения коэффициента мощности (уменьшения угла φ – сдвига фаз тока и напряжения) можно добиться следующими способами: 1) заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности, 2) понижением напряжения 3) выключением двигателей и трансформаторов, работающих на холостом ходу, 4) включением в сеть специальных компенсирующих устройств, являющихся генераторами опережающего (емкостного) тока. На мощных районных подстанциях для этой цели специально устанавливают синхронные компенсаторы – синхронные перевозбужденные электродвигатели. Синхронные компенсаторы Чтобы повысить экономичность энергетических установок наиболее часто используют батареи конденсаторов, подключаемые параллельно индуктивной нагрузке (рис. 2 а). Рис. 2 Включение конденсаторов для компенсации реактивной мощности: а – схема, б, в – векторные диаграммы Для компенсации cosφ в электрических установках до нескольких сотен кВА применяют косинусные конденсаторы. Их выпускают на напряжение от 0,22 до 10 кВ. Емкость конденсатора, необходимую для повышения cosφ от существующего значения cosφ1 до требуемого cosφ2, можно определить по диаграмме (рис. 2 б, в). При построении векторной диаграммы в качестве исходного вектора принят вектор напряжения источника. Если нагрузка представляет собой индуктивный характер, то вектор тока I1 отстает от вектора напряжения на угол φ1Iа совпадает по направлению с напряжением, реактивная составляющая тока Iр отстает от него на 90° (рис. 2 б). После подключения к потребителю батареи конденсаторов ток I определяется как геометрическая сумма векторов I1 и Ic. При этом вектор емкостного тока опережает вектор напряжения на 90° (рис. 2, в). Из векторной диаграммы видно, что φ2 < φ1, т.е. после включения конденсатора коэффициент мощности повышается от cosφ1 до cosφ2 Емкость конденсатора можно рассчитать при помощи векторной диаграммы токов (рис. 2 в) Ic = Iр1 – Iр = Iа tgφ1 – Iа tgφ2 = ωCU Учитывая, что P = UIа, запишем емкость конденсатора С = (Iа / ωU) х (tgφ1 – tgφ2) = (P / ωU2) х (tgφ1 – tgφ2). На практике обычно коэффициент мощности повышают не до 1,0, а до 0,90 – 0,95, так как полная компенсация требует дополнительной установки конденсаторов, что часто экономически не оправдано.

УРОК № 35

Резонанс напряжений и токов в цепи переменного тока. Векторные диаграммы, частотные и энергетические характеристики. Понятие о расчете сложных (с несколькими источниками питания) цепей.

Явление резонанса. Электрическая цепь, содержащая индуктивность и емкость, может служить колебательным контуром, где возникает процесс колебаний электрической энергии, переходящей из индуктивности в емкость и обратно. В идеальном колебательном контуре эти колебания будут незатухающими. При подсоединении колебательного контура к источнику переменного тока угловая частота источника ? может оказаться равной угловой частоте ?₀, с которой происходят колебания электрической энергии в контуре. В этом случае имеет место явление резонанса, т. е. совпадения частоты свободных колебаний ?₀, возникающих в какой-либо физической системе, с частотой вынужденных колебаний ?, сообщаемых этой системе внешними силами.

Резонанс в электрической цепи можно получить тремя способами: изменяя угловую частоту ? источника переменного тока, индуктивность L или емкость С. Различают резонанс при последовательном соединении L и С — резонанс напряжений и при параллельном их соединении — резонанс токов. Угловая частота ?₀, при которой наступает резонанс, называется резонансной, или собственной частотой колебаний резонансного контура.

Резонанс напряжений.При резонансе напряжений (рис. 196, а) индуктивное сопротивление X_Lравно емкостному Х_си полное сопротивление Z становится равным активному сопротивлению R:

Z = ?( R² [?₀L – 1/(?₀C)]²) = R

В этом случае напряжения на индуктивности U_L и емкости U_c равны и находятся в противофазе (рис. 196,б), поэтому при сложении они компенсируют друг друга. Если активное сопротивление цепи R невелико, ток в цепи резко возрастает, так как реактивное сопротивление цепи X = X_L—X_с становится равным нулю. При этом ток I совпадает по фазе с напряжением U и I=U/R. Резкое возрастание тока в цепи при резонансе напряжений вызывает такое же возрастание напряжений U_L и U_c, причем их значения могут во много раз превышать напряжение U источника, питающего цепь.

Угловая частота ?0, при которой имеют место условия резонанса, определяется из равенства ?_oL = 1/(?₀С).

Рис. 196. Схема (а) и векторная диаграмма (б) электрической цепи, содержащей R, L и С, при резонансе напряжений

Отсюда имеем

?_o = 1/?(LC) (74)

Если плавно изменять угловую частоту ? источника, то полное сопротивление Z сначала начинает уменьшаться, достигает наименьшего значения при резонансе напряжений (при ?_o), а затем увеличивается (рис. 197, а). В соответствии с этим ток I в цепи сначала возрастает, достигает наибольшего значения при резонансе, а затем уменьшается.

Резонанс токов. Резонанс токов может возникнуть при параллельном соединении индуктивности и емкости (рис. 198, а). В идеальном случае, когда в параллельных ветвях отсутствует активное сопротивление (R₁=R₂ = 0), условием резонанса токов является равенство реактивных сопротивлений ветвей, содержащих индуктивность и емкость, т. е. ?_oL = 1/(?_oC). Так как в рассматриваемом случае активная проводимость G = 0, ток в неразветвленной части
цепи при резонансе I=U?(G² (B_L-B_C)²)= 0. Значения токов в ветвях I₁ и I₂ будут равны (рис. 198,б), но токи будут сдвинуты по фазе на 180° (ток IL в индуктивности отстает по фазе от напряжения U на 90°, а ток в емкости I с опережает напряжение U на 90°). Следовательно, такой резонансный контур представляет собой для тока I бесконечно большое сопротивление и электрическая энергия в контур от источника не поступает. В то же время внутри контура протекают токи I_L и I_с, т. е. имеет место процесс непрерывного обмена энергией внутри контура. Эта энергия переходит из индуктивности в емкость и обратно.

Как следует из формулы (74), изменяя значения емкости С или индуктивности L, можно изменять частоту колебаний ?₀ электрической энергии и тока в контуре, т. е. осуществлять настройку контура на требуемую частоту. Если бы в ветвях, в которых включены индуктивность и емкость, не было активного сопротивления, этот процесс колебания энергии продолжался бы бесконечно долго, т. е. в контуре возникли бы незатухающие колебания энергии и токов I_L и I_с. Однако реальные катушки индуктивности и конденсаторы всегда поглощают электрическую энергию (из-за наличия в катушках активного сопротивления проводов и возникновения

Рис. 197. Зависимость тока I и полного сопротивления Z от ? для последовательной (а) и параллельной (б) цепей переменного тока

Рис. 198. Электрическая схема (а) и векторные диаграммы (б и в) при резонансе токов

в конденсаторах токов смещения, нагревающих диэлектрик), поэтому в реальный контур при резонансе токов поступает от источника некоторая электрическая энергия и по неразветвленной части цепи протекает некоторый ток I.

Условием резонанса в реальном резонансном контуре, содержащем активные сопротивления R₁и R₂, будет равенство реактивных проводимостей B_L= B_Cветвей, в которые включены индуктивность и емкость.

Из рис. 198, в следует, что ток I в неразветвленной части цепи совпадает по фазе с напряжением U, так как реактивные токи 1_L и I_с равны, но противоположны по фазе, вследствие чего их векторная сумма равна нулю.

Если в рассматриваемой параллельной цепи изменять частоту ?_о источника переменного тока, то полное сопротивление цепи начинает увеличиваться, достигает наибольшего значения при резонансе, а затем уменьшается (см. рис. 197,б). В соответствии с этим ток I начинает уменьшаться, достигает наименьшего значения I_min = I_a при резонансе, а затем увеличивается.

В реальных колебательных контурах, содержащих активное сопротивление, каждое колебание тока сопровождается потерями энергии. В результате сообщенная контуру энергия довольно быстро расходуется и колебания тока постепенно затухают. Для получения незатухающих колебаний необходимо все время пополнять потери энергии в активном сопротивлении, т. е. такой контур должен быть подключен к источнику переменного тока соответствующей частоты ?₀.

Явления резонанса напряжения и тока и колебательный контур получили весьма широкое применение в радиотехнике и высокочастотных установках. При помощи колебательных контуров мы получаем токи высокой частоты в различных радиоустройствах и высокочастотных генераторах. Колебательный контур — важнейший элемент любого радиоприемника. Он обеспечивает его избирательность, т. е. способность выделять из радиосигналов с различной длиной волны (т. е. с различной частотой), посланных различными радиостанциями, сигналы определенной радиостанции.

Резонанс напряжений

Если в цепь переменного тока включены последовательно катушка индуктивности и конденсатор, то они по-своему воздействуют на генератор, питающий цепь, и на фазовые соотношения между током и напряжением.

Катушка индуктивности вносит сдвиг фаз, при котором ток отстает от напряжения на четверть периода, конденсатор же, наоборот, заставляет напряжение в цепи отставать по фазе от тока на четверть периода. Таким образом, действие индуктивного сопротивления на сдвиг фаз между током и напряжением в цепи противоположно действию емкостного сопротивления.

Это приводит к тому, что общий сдвиг фаз между током и напряжением в цепи зависит от соотношения величин индуктивного и емкостного сопротивлений.

Если величина емкостного сопротивления цепи больше индуктивного, то цепь носит емкостный характер, т. е. напряжение отстает по фазе от тока. Если же, наоборот, индуктивное сопротивление цепи больше емкостного, то напряжение опережает ток, и, следовательно, цепь носит индуктивный характер.

Общее реактивное сопротивление Хобщ рассматриваемой нами цепи определяется путем сложения индуктивного сопротивления катушки XL и емкостного сопротивления конденсатора ХС.

Но так как действие этих сопротивлений в цепи противоположно, то одному из них, а именно Хс приписывается знак минус, и общее реактивное сопротивление определяется по формуле:

Хобщ = XL -ХС, XL = ?L, ХС = 1 / ?С

Применив к этой цепи закон Ома, получим:

I = U / Хобщ

Формулу эту можно преобразовать следующим образом:

U = I Хобщ = I (XL -ХС) = IXL -IХС

В полученном равенстве IXL —действующее значение слагающей общего напряжения цепи, идущей на преодоление индуктивного сопротивления цепи, а IХС—действующее значение слагающей общего напряжения цепи, идущей на преодоление емкостного сопротивления.

Таким образом, общее напряжение цепи, состоящей из последовательного соединения катушки и конденсатора, можно рассматривать как состоящее из двух слагаемых, величины которых зависят от величин индуктивного и емкостного сопротивлений цепи.

Мы считали, что такая цепь не обладает активным сопротивлением. Однако в тех случаях, когда активное сопротивление цепи не настолько уже мало, чтобы им можно было пренебречь, общее сопротивление цепи определяется следующей формулой:

где R — общее активное сопротивление цепи, XL -ХС — ее общее реактивное сопротивление. Переходя к формуле закона Ома, мы вправе написать: U = I / Z

Date: 2021-05-25; view: 5157; Нарушение авторских прав

Индуктивное и емкостное сопротивления, соединенные последовательно, вызывают в цепи переменного тока меньший сдвиг фаз между током и напряжением, чем если бы они были включены в цепь по отдельности.

Иначе говоря, от одновременного действия этих двух различных по своему характеру реактивных сопротивлений в цепи происходит компенсация (взаимное уничтожение) сдвига фаз.

Полная компенсация, т. е. полное уничтожение сдвига фаз между током и напряжением в такой цепи, наступит тогда, когда индуктивное сопротивление окажется равным емкостному сопротивлению цепи, т. е. когда XL = ХС или, что то же, когда ?L = 1 / ?С.

Цепь в этом случае будет вести себя как чисто активное сопротивление, т. е. как будто в ней нет ни катушки, ни конденсатора. Величина этого сопротивления определится суммой активных сопротивлений катушки и соединительных проводов. При этом действующее значение тока в цепи будет наибольшим и определится формулой закона Ома I = U / R, где вместо Z теперь поставлено R.

Одновременно с этим действующие напряжения как на катушке UL = IXL так и на конденсаторе Uc = IХС окажутся равными и будут максимально большой величины. При малом активном сопротивлении цепи эти напряжения могут во много раз превысить общее напряжение U на зажимах цепи. Это интересное явление называется в электротехнике резонансом напряжений.

На рис. 1 приведены кривые напряжений, тока и мощности при резонансе напряжений в цепи.

График тока напряжений и мощности при резонансе напряжений

Следует твердо помнить, что сопротивления XL и ХС являются переменными, зависящими от частоты тока, и стоит хотя бы немного изменить частоту его, например, увеличить, как XL = ?L возрастет, а ХС = = 1 / ?С уменьшится, и тем самым в цепи сразу нарушится резонанс напряжений, при этом наряду с активным сопротивлением в цепи появится и реактивное. То же самое произойдет, если изменить величину индуктивности или емкости цепи.

При резонансе напряжений мощность источника тока будет затрачиваться только на преодоление активного сопротивления цепи, т. е. на нагрев проводников.

Действительно, в цепи с одной катушкой индуктивности происходит колебание энергии, т. е. периодический переход энергии из генератора в магнитное поле катушки. В цепи с конденсатором происходит то же самое, но за счет энергии электрического поля конденсатора. В цепи же с конденсатором и катушкой индуктивности при резонансе напряжений (XL = ХС) энергия, раз запасенная цепью, периодически переходит из катушки в конденсатор и обратно и на долю источника тока выпадает только расход энергии, необходимый для преодоления активного сопротивления цепи. Таким образом, обмен энергии происходит между конденсатором и катушкой почти без участия генератора.

Стоит только нарушить резонанс напряжений в цени, как энергия магнитного поля катушки станет не равной энергии электрического поля конденсатора, и в процессе обмена энергии между этими полями появится избыток энергии, который периодически будет то поступать из источника в цепь, то возвращаться ему обратно цепью.

Явление это очень сходно с тем, что происходит в часовом механизме. Маятник часов мог бы непрерывно колебаться и без помощи пружины (или груза в часах-ходиках), если бы не силы трения, тормозящие его движение.

Пружина же, сообщая маятнику в нужный момент часть своей энергии, помогает ему преодолеть силы трения, чем и достигается непрерывность колебаний.

Подобно этому и в электрической цепи, при явлении резонанса в ней, источник тока расходует свою энергию только на преодоление активного сопротивления цепи, тем самым поддерживая в ней колебательный процесс.

Итак, мы приходим к выводу, что цепь переменного тока, состоящая из генератора и последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, при определенных условиях XL = ХС превращается в колебательную систему. Такая цепь получила название колебательного контура.

Из равенства XL = ХС можно определить значения частоты генератора, при которой наступает явление резонанса напряжений:

Значение емкости и индуктивности цепи, при которых наступает резонанс напряжений:

Lрез = 1 / ?2С, Срез = 1 / ?2L

Таким образом, изменяя любую из этих трех величин (fрез, L и С), можно вызвать в цепи резонанс напряжений, т. е. превратить цепь в колебательный контур.

Пример полезного применения резонанса напряжений: входной контур приемника настраивается конденсатором переменной емкости (или вариометром) таким образом, что в нем возникает резонанс напряжений. Этим достигается необходимое для нормальной работы приемника большое повышение напряжения на катушке по сравнению с напряжением в цепи, созданным антенной.

Наряду с полезным использованием явления резонанса напряжений в электротехнике технике часто бывают случаи, когда резонанс напряжений вреден. Большое повышение _ напряжения на отдельных участках цепи (на катушке или на конденсаторе) по сравнению с напряжением генератора может привести к порче отдельных деталей и измерительных приборов.

Векторные диаграммы

В цепях переменного тока все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Поэтому аналитические зависимости в виде уравнений не дают представления о реальных соотношениях величин. При переходе от оригиналов функций и параметров к их изображениям в виде комплексных чисел задача анализа несущественно упрощается, т.к., в отличие от цепей постоянного тока, где все величины однозначно характеризуются одним числом, в области изображений каждая величина определяется двумя числами, каждое из которых в общем случае недостаточно для полной оценки состояния цепи. Помочь в анализе соотношений между величинами и параметрами электрический цепи может их геометрическое представление в виде векторной диаграммы.

Из курса математики известно, что любое комплексное число может быть изображено в виде точки на плоскости с ортогональной системой координат, в которой на оси абсцисс откладывается вещественная составляющая, а на оси ординат мнимая. Такое изображение соответствует алгебраической форме записи комплексного числа. Если начало координат соединить отрезком прямой с точкой изображающей комплексное число, то длина этого отрезка и его угол с вещественной осью также могут служить изображением комплексного числа. Причем, для однозначного определения угла нужно задать положительное направление отрезка, т.е. определить его как радиус-векторили просто вектор.

Векторной диаграммой называется совокупность векторов на комплексной плоскости, соответствующая комплексным величинам и/или параметрам электрической цепи и их связям.

Векторные диаграммы могут быть точными и качественными. Точные диаграммы строятся с соблюдением масштабов всех величин по результатам численного анализа. Они предназначены в основном для проверки расчетов. Качественные векторные диаграммы строятся с учетом взаимных связей между величинами и обычно предшествуют расчету или заменяют его. В качественных диаграммах масштаб изображения и конкретные значения величин несущественны, важно только, чтобы в них были правильно отражены все связи между величинами, соответствующие связям и параметрам элементов электрической цепи. Качественные диаграммы являются важнейшим инструментом анализа цепей переменного тока.

В цепях переменного тока одной из самых распространенных задач является анализ поведения цепи при изменении в широких пределах какой-либо величины или параметра.

Пусть, например, требуется исследовать изменение тока в цепи, представленной на рис. 1 а), при постоянном напряжении на входе и изменении резистивного сопротивления в пределах 0 > R > µ .

Падение напряжения на входе уравновешивается суммой падений напряжения на R и L, т.е. u = u_R u_L = Ri Ldi/dt или для изображений

Из выражения (1) следует, что

• векторы U_R и U_L всегда перпендикулярны друг другу, т.к. каждый из них представляет собой вектор тока I, умноженный на соответствующую константу (Rили X_L), а в падении напряжения U_L присутствует в качестве множителя оператор поворота на 90° – j;
• сумма векторов U_R и U_L постоянная и равна вектору U .

Для упрощения построений, не ограничивая в то же время общности рассуждений, совместим вектор U с вещественной осью (рис. 1 б)). Тогда в соответствии с условиями (1) при любых значениях R векторы U_R и U_L будут составлять с вектором U прямоугольные треугольники. Как известно, любой треугольник может быть вписан в окружность, причем дуги, на которые опираются углы вписанного треугольника равны двойному значению угла. Так как во всех векторных треугольниках угол между U_R и U_L равен 90° , то все они опираются на дугу в 180° , т.е. на диаметр, которым является постоянный вектор входного напряженияU. Следовательно, все треугольники векторов U_R , U_L и U вписываются в одну и ту же полуокружность, которая является геометрическим местом точек перемещения конца вектора U_R при всех изменениях значения R.

Векторная диаграмма, в которой при вариации параметров геометрическим местом точек перемещения конца какого-либо вектора является окружность или полуокружность, называется круговой диаграммой.

Так как векторы U_R и U_L связаны с вектором тока I постоянными коэффициентами, то из круговой диаграммы вектора U_R можно получить векторную диаграмму тока и она также будет круговой. Для получения вектора I, в соответствии с выражением (1), достаточно разделить все элементы треугольников U_R , U_L и U на Rили jX_L. При этом мы получим подобный треугольник, одним из катетов которого будет I. Однако деление на R нецелесообразно, т.к. эта величина переменная и для сохранения масштаба треугольников следует произвести деление на jX_L. В результате диаметр полуокружности станет равным U/X_L и она вследствие деления на оператор поворота j повернется относительно начала координат на угол – 90° (рис. 1 в)). Полученная полуокружность и будет круговой диаграммой вектора входного тока I. Из нее можно заключить, что при R = 0 вектор тока отстает от напряжения на 90° и по модулю равен U/X_L. При R ® µ модуль и аргумент вектора тока стремятся к нулю.

Другой важной разновидностью векторных диаграмм являются линейные диаграммы.

Линейной диаграммой называется векторная диаграмма, в которой геометрическим местом точек конца какого-либо вектора при вариации параметра является прямая линия.

Примером такой диаграммы может служить диаграмма входного тока I пассивного двухполюсника при постоянном напряжении на входе U=const и изменении его реактивной проводимости в пределах – µ > B > µ , если активная составляющая проводимости G остается постоянной. Примером электрической цепи с такой вариацией реактивной проводимости является параллельный резонансный контур при вариации частоты 0 < w <µ .

Действительно, активная составляющая тока любого двухполюсника равна I_а=GU, а реактивная I_р=jBU, т.е. эти составляющие всегда перпендикулярны друг другу или, иначе говоря, находятся в квадратуре, т.к. являются производными от одного и того же вектора U, но I_р содержит оператор поворота на 90° – j. Входной ток представляет собой сумму активной и реактивной составляющих I = I_а I_р, причем, активная составляющая отличается от вектора U постоянным вещественным множителем G, поэтому всегда совпадает с ним по фазе (рис. 2 б)) и имеет постоянный модуль. Вектор реактивной составляющей имеет переменный модуль – µ < | I_р| < µ и I_а ^ I_р , следовательно, он будет располагаться на прямой проходящей через начало координат перпендикулярно вектору U . Поэтому суммарный вектор входного тока I при изменении реактивной проводимости будет скользить своим концом по линии перпендикулярной векторам I_а и U и проходящей через конец вектора I_а.

Для качественного анализа электромагнитных процессов в электрической цепи переменного тока можно строить векторные диаграммы, пользуясь только принципиальной схемой.

Построим качественную векторную диаграмму для цепи рис. 3.

Построение всегда можно начинать с произвольно выбранной величины, но т.к. операции суммирования векторов производятся проще, чем операции разложения на составляющие, то лучше в качестве начального вектора выбирать напряжение или ток элемента цепи, расположенного как можно дальше от входа. Тогда входные величины будут получены постепенным сложением векторов.

Пусть вектор тока I₅ расположен так, как это показано на рис. 3. Ток I₅ протекает в емкости C₂, подключенной к узлам b и c цепи. Поэтому U_bc=U_C2. Но падение напряжения на емкости отстает от тока в ней на 90° , следовательно, U_bc нужно расположить на луче перпендикулярном векторуI₅ и смещенном в сторону отставания, т.е. по часовой стрелке.

Между узлами b и c помимо емкости C₂ включена ветвь, содержащая резистор r и индуктивностьL. Ток в активно-резистивном двухполюснике отстает от напряжения на некоторый угол φ, конкретное значение которого определяется отношением индуктивного сопротивления w L к резистивному r. Поэтому конец вектора тока I₄ в r–L ветви рис. 3 может находиться в любой точке сектора комплексной плоскости в 90° , ограниченного лучом совпадающим по направлению с U_bc и перпендикулярным ему лучом, смещенным в сторону отставания. Зададим произвольно точку конца вектора I₄ в этом секторе. Тогда падение напряжения на резисторе r должно совпадать по направлению с I₄, а падение напряжение на индуктивности L – опережать I₄ на 90°, причем в сумме U_r и U_L должны быть равны U_bc. Построение векторов U_r и U_L, удовлетворяющих этим условиям, проще всего произвести проектированием конца вектора U_bc на направление вектора I₄. Тогда вектор, совпадающий с I₄ по направлению, будет U_r, а перпендикулярный ему – U_L.

Уравнение Кирхгофа для узла b цепи можно записать в виде I₃ = I₄ I₅, поэтому сложение векторов I₄ и I₅ по правилу параллелограмма даст нам вектор тока I₃, протекающего в резисторе Rрис. 3. Падение напряжения на нем U_R = U_ab, как у любого резистора, будет совпадать по фазе с током, следовательно, его можно построить на луче совпадающем по направлению с I₃.

По второму закону Кирхгофа разность потенциалов U_ac можно представить суммой U_ac = U_ab U_bc = U. Соответственно, вектор входного напряжения Uполучается сложением по правилу параллелограмма векторов U_ab и U_bcрис. 3. Но U_ac= U_С1. Следовательно, ток в емкости C₁ должен опережать напряжениеU_ac на 90° , поэтому его нужно построить на луче перпендикулярном U_ac и смещенном в сторону опережения.

Для узла a цепи справедливо I₁ = I₂ I₃. В соответствии с этим равенством входной ток I₁ получен геометрическим суммированием векторов I₂ и I₃.

УРОК №36

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Вопросы:

УРОК №37

Date: 2021-05-25; view: 1252; Нарушение авторских прав

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к средствам для преобразования электрической энергии в механическую. Устройство для преобразования электрической энергии включает генератор, вал вращения которого через механический привод соединен с валом вращения приводного электродвигателя, внешний источник энергии. Устройство снабжено герметичным корпусом, в котором создан вакуум, и маховиком, смонтированным на общем валу с электродвигателем. В полости герметичного корпуса смонтированы механические элементы: электродвигатель с маховиком с одной стороны и планетарный вариатор с исполнительным механизмом и генератором с другой стороны. Устройство снабжено блоком управления, связанным с генератором, исполнительным механизмом, электродвигателем, управляющими тахометрами, преобразователем, согласующим трансформатором и вакуумным насосом. Устройство позволяет более эффективно использовать электрическую энергию. 1 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к средствам для преобразования электрической энергии в механическую.

Для получения электрической энергии используются различные виды устройств и технологий, в частности, по использованию солнечной энергии, энергии напора или энергии падающей воды – гидроустановки, газовые установки, ветроустановки, устройства, работающие при сжигании угля, водорода, использовании ядерной энергии и др. В конечном итоге все они направлены на преобразование тепловой или механической энергии в электрическую.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую – электрический генератор, который содержит парогенератор, турбину, конденсатор, деаэратор, соединенные между собой замкнутой системой труб, причем генератор снабжен электролизером воды, ионизатором пара, а камера сгорания парогенератора соединена с емкостью конденсатора, выполнена с возможностью перемещения паров воды в емкость конденсатора для охлаждения и получения дистиллированной воды для электролиза, емкость электролиза снабжена съемными, взаимозаменяемыми батареями, содержащими стандартные перфорированные пластинчатые или пластинчато-гофрированные электроды из нержавеющей стали, жестко соединенные между собой через шайбы из диэлектрического материала, электроды установлены параллельно друг другу с зазором и разной полярностью и др.

Известный способ и устройство преобразования тепловой энергии в электрическую имеют ряд недостатков, касающихся высоких энергетических затрат, больших габаритов установки и высокой металлоемкости, а также низкой эффективности преобразования.

Известно более совершенное устройство преобразования и использования электрической энергии от внешнего источника – генераторный агрегат, содержащий генератор, вал вращения которого через механический привод соединен с валом вращения приводного электродвигателя, использующегося для первичного пускового момента и набора валом электродвигателя номинальной скорости вращения, внешний источник энергии с переключателем режима работы, тремя стабилизаторами, выпрямительными блоками, электронными регуляторами напряжения, двумя конденсаторами (ионисторами) и выключателем, при этом в генератор введена дополнительная «приводная» обмотка, которая через три идентичных стабилизатора-выпрямителя, блок-регулятор напряжения цепи АЗСУ обратной связи подключена к переключателю режима работы и питает приводной электродвигатель и обмотку возбуждения генератора и подзаряжает внешний источник энергии (см. заявку №2003106338/09 от 03.03.2003 года; см. заявку №2003107555/06, М. кл. 7 Н02N 11/00 от 19.03.2003 года – прототип).

К недостаткам известного устройства-прототипа можно отнести сложность конструкции и большие потери электроэнергии на ее преобразование.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, упрощение конструкции устройства и снижение потерь электроэнергии на ее преобразование.

Поставленная изобретением задача достигается тем, что устройство снабжено исполнительным механизмом, герметичным корпусом в котором создан вакуум, а в полости корпуса смонтированы элементы конструкции, использующие в своей работе в основном механическую энергию и кинематическое взаимодействие, – электродвигатель, связанный общим валом с маховиком, планетарным вариатором и генератором, при этом устройство снабжено электрическим блоком управления, связанным при помощи проводной системы с генератором, исполнительным механизмом, электродвигателем, управляющими тахометрами, преобразователем, согласующим трансформатором и вакуумным насосом, при этом исполнительный механизм гидравлически и герметично связан с планетарным вариатором.

Признаки выполнения устройства, заключающиеся в том, что устройство снабжено исполнительным механизмом, герметичным корпусом в котором создан вакуум, а в полости корпуса смонтированы элементы конструкции, использующие в своей работе в основном механическую энергию и кинематическое взаимодействие, – электродвигатель, связанный общим валом с маховиком, планетарным вариатором и генератором, при этом устройство снабжено электрическим блоком управления, связанным при помощи проводной системы с генератором, исполнительным механизмом, электродвигателем, управляющими тахометрами, преобразователем, согласующим трансформатором и вакуумным насосом, при этом исполнительный механизм гидравлически и герметично связан с планетарным вариатором, – являются признаками новыми, неочевидными, промышленно-осуществимыми и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи, заключающейся в упрощении конструкции и снижении потерь энергии.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

Предложенная конструкция преобразователя состоит из внешнего источника 1 энергии, вакуумного насоса 2, согласующего трансформатора 3, связанного с блоком управления 4 и преобразователем 5 энергии внешнего источника 1. Размещенный в герметичном корпусе 6, с созданным в его полости вакуумом, генератор 7 соединен при помощи вала 8 через планетарный вариатор 9 с валом 10 электродвигателя 11 и маховиком 12. Исполнительный механизм 13 размещен вне полости вакуумного корпуса 6 и кинематически связан с вариатором 9. Генератор 7 связан с согласующим трансформатором 3. Блок управления 4 обеспечивает контроль за работой исполнительного механизма 13, регулирующего усилие сцепления дисков 14 трения в планетарном вариаторе 9. Диски трения 14 в вариаторе соединены друг с другом плоскостями и связаны с исполнительным механизмом 13. Смонтированные на валу 8 генератора 7 тахометр 15 и на валу 10 маховика 12 управляющий тахометр 16, которые являются управляющими, обеспечивают автоматическое включение и выключение электродвигателя 11 и исполнительного механизма 13 в зависимости от скорости вращения вала 8 и маховика 12. При помощи датчика давления в вакуумном насосе осуществляется контроль за состоянием вакуума в полости корпуса 6 устройства.

Устройство для преобразования электрической энергии в механическую работает следующим образом: – для запуска предлагаемого устройства от внешнего источника 1 электрической энергии (например, 12-вольтового аккумулятора) подается питание на преобразователь 5, в котором напряжение преобразовывается, например, в 220 В мощностью в 6 кВт и в дальнейшем подается на электродвигатель 11. Электродвигатель 11 начинает раскручивать вал 10 с маховиком 12 и через планетарный редуктор 14 раскручивать вал 8 со смонтированным на нем генератором 7. При этом включается блок управления 4, который начинает осуществлять контроль за сцеплением дисков 14 трения в планетарном вариаторе 9 при помощи исполнительного механизма 13. При достижении числа оборотов маховика 12 и вала генератора 7 до 3000 об/мин, о чем свидетельствует сигнал с управляющего тахометра 15, осуществляется смена режима включения генератора и поддержание его вращения с заданным числом оборотов. При этом сцепление дисков 14 трения ослабевает и вал генератора осуществляет вращение с заданной скоростью. В это время электродвигатель 11 продолжает раскручивание маховика 12 до максимально возможных оборотов – 18-20 тыс./об/мин. На генераторе 7 скорость вращения сохраняется прежней в 3000 об/мин. Как только маховик 12 достигнет максимальной скорости вращения, управляющий тахометр 16 подает сигнал на блок 4 управления, который в свою очередь подает сигнал на преобразователь 5, и происходит отключение питания электродвигателя 11. Преобразователь 5 автоматически начинает подзаряжать от трансформатора 3 внешний источник 1 питания – аккумулятор 1. После подзарядки внешнего источника 1 питания (аккумулятора) блок управления 4 отключает преобразователь 5. Маховик 12 при этом продолжает вращение, генератор 7 все это время вырабатывает электрическую энергию и передает ее внешнему потребителю. При снижении скорости вращения маховика 12, например, до 5000-8000 об/мин блок управления 4 подает сигнал на исполнительный механизм 13 и диски 14 трения планетарного вариатора 9 вновь начинают входить в сцепление. При снижении скорости вращения маховика 12 до минимальной, например 4000 об/мин, блок управления 4 через согласующий трансформатор 3 вновь включает питание электродвигателя 11, который начинает вновь раскручивать маховик, и процесс импульсно-прерывистой работы, связанной с обеспечением электродвигателя 11 электрической энергией для вращения маховика, продолжается. В дальнейшем взаимодействие всех узлов и механизмов устройства повторяется.

В настоящее время автором своими силами изготовлен опытный образец предлагаемого устройства и проведены предварительные испытания, которые показали положительные результаты. Так, при подключении потребителя электрической энергии непосредственно к аккумулятору СТ 55 двигатель работал в течение 6 часов 15 минут. При использовании предлагаемого устройства этот же двигатель потребителя работал 14 часов 22 минуты. После доработки конструкции предлагаемого устройства намечено промышленным способом изготовить опытный образец предлагаемого устройства, где будет снижено сопротивление трения, после чего будут определены его технические характеристики и целесообразность его промышленного серийного изготовления.

Устройство для преобразования электрической энергии, содержащее внешний источник питания, герметичный корпус, в котором создан вакуум, состояние которого контролируется датчиком давлении вакуумного насоса, в полости герметичного корпуса смонтированы элементы конструкции, использующие в своей работе в основном механическую энергию и кинематическое взаимодействие – электродвигатель, связанный общим валом с маховиком, планетарным вариатором с дисками трения и валом генератора, исполнительный механизм, размещенный вне полости герметичного корпуса, гидравлически и герметично соединенный с дисками трения планетарного вариатора, согласующий трансформатор, связанный с преобразователем энергии внешнего источника, генератором и блоком управления, обеспечивающим контроль за работой исполнительного механизма, регулирующего усилие сцепления дисков трения планетарного вариатора, управляющие тахометры, смонтированные на валу генератора и маховика соответственно, обеспечивающие подачу сигнала на блок управления для включения или отключения через согласующий трансформатор питания электродвигателя, исполнительного механизма, включения преобразователя для подзарядки через согласующий трансформатор внешнего источника в момент отключения электродвигателя и отключение преобразователя после подзарядки внешнего источника в зависимости от скорости вращения вала генератора и маховика.

УРОК №38

Date: 2021-05-25; view: 823; Нарушение авторских прав

В этом преобразователе преобразование электрического сигнала в пневматический происходит за счет изменения профиля скоростей внутри затопленной струи. В диэлектрическую трубку / запрессованы два металлических электрода 2 и 4, которые служат одновременно в качестве питающего и приемного сопла соответственно. Если к питающему соплу подведено давление воздуха, то в пространстве между соплами возникает затопленная струя. При подаче высоковольтного напряжения от маломощного источника на электроды между ними возникает электрический разряд, деформирующий профиль скоростей в струе, что приводит к уменьшению давления в приемном сопле. Это давление служит выходным сигналом преобразователя. Кроме простоты конструкции преимуществом преобразователя является то, что его динамические характеристики лучше, чем в преобразователе с отклонением струи.

Ленточный перфоратор осуществляет преобразование электрических сигналов в пробивки на перфоленте.

Для усиления и преобразования электрических сигналов на дозаторах применяются разнообразные передаточные звенья общего назначения: магнитные, ламповые и полупроводниковые, а также электромашинные усилители и потенциалнрегуляторы.

Назначение ИД – преобразование электрического сигнала ( чаще всего напряжения управления) в механическое перемещение вала. Они выполняются мощностью от сотых долей ватта до нескольких сотен ватт как для стандартной ( 50 Гц), так и для повышенной ( 200, 400, 500 и 1000 Гц) частот при синхронной частоте вращения от 1500 до 30000 об / мин. В зависимости от назначения и области применения к ИД предъявляются общие и специальные требования. К общим требованиям условно можно отнести: 1) наличие устойчивой механической характеристики, обеспечивающей плавное регулирование частоты вращения в широких пределах и большой пусковой момент; 2) работоспособность при заданных климатических условиях и механических нагрузках; 3) по возможности малые габариты и масса; 4) высокая надежность.

Искатель предназначен для преобразования электрических сигналов в упругие механические колебания и обратно и для ввода-ультразвуковых импульсов в контролируемое изделие. Подробно устройство искателей будет рассмотрено ниже.

Оптикоэлектроника основана на преобразовании электрических сигналов в световые и передаче этих сигналов по оптическому каналу связи с последующим преобразованием оптического сигнала в электрический. Оптическая ( фотонная) связь позволяет успешно решать одну из наиболее трудных задач микроэлектроники – передачу сигналов между отдельными конструктивными платами. Устранение паяных соединений и замена их оптическими значительно повышают надежность устройства.

Кинескоп 40ЛК1Б предназначен для преобразования электрического сигнала в телевизионное изображение.

Электронно-лучевой индикатор предназначен для преобразования электрических сигналов в видимое изображение на экране электронно-лучевой трубки. Индикатор состоит из электронно-лучевой трубки ( ЭЛТ) отклоняющей системы, усилителей отклонения, фокусирующей системы, схемы управления интенсивностью луча ( модулятора) и специальных источников питания усилителей отклонения и модулятора.

Исполнительные двигатели предназначены для преобразования электрических сигналов в механическое перемещение. Двигатели постоянного тока обычной конструкции не удовлетворяют этому требованию, так как их якорь включает в себя сердечник, что значительно повышает момент инерции якоря. В двигателях с печатной обмоткой якорь не имеет сердечника, что и обеспечивает двигателю необходимое быстродействие.

Излучающие диоды предназначены для преобразования электрических сигналов в световые и делятся на две основные группы: светодиоды и лазерные диоды. Лазерные диоды являются когерентными излучателями, а светодиоды – некогерентными.

В электронных устройствах осуществляется преобразование электрического сигнала, в том числе выпрямление переменного тока, стабилизация тока и напряжения, усиление и генерирование колебаний высокой частоты.

Молекулярные микросхемы, осуществляющие преобразование электрических сигналов на основе использования физических явлений в молекулах твердого тела. В структуре функциональных микросхем трудно или невозможно выделить элементы или области, выполняющие отдельные электрические функции и эквивалентные обычным элементам.

Преобразователь ПЭПФ предназначен для преобразования электрического сигнала, поступающего от устройства, снабженного выходным ферродинамическим преобразователем ПФ1, в пропорциональный ему непрерывный пневматический сигнал.

УРОК №39

Date: 2021-05-25; view: 823; Нарушение авторских прав

Первый в мире промышленный автоматический регулятор был создан в 1765 г. русским механиком И. И. Ползуновым – творцом первой паровой машины универсального назначения. Регулятор служил для поддержания постоянного уровня воды в котле паровой машины. Измерительный орган – поплавок, находящийся на поверхности воды, перемещаясь, изменял подачу жидкости, идущей по трубе в котел через отверстие клапана. Если уровень воды поднимался, то поплавок, перемещаясь вверх, закрывал клапан и подача жидкости уменьшалась. В регуляторе Ползунова была реализована идея, являющаяся и поныне центральной в устройствах автоматического регулирования: реакция измерительного органа на отклонение регулируемой величины от установленного значения. Уаттом также для паровой машины был разработан центробежный регулятор скорости. Широкое развитие и использованиеэлектрических систем автоматического регулирования относится к началу XX века.

Электрические системы автоматического регулирования используют, когда в здании нет сетей сжатого воздуха, а устройство специальных установок для его приготовления экономически нецелесообразно или когда реализация сложных функциональных зависимостей при применении пневматических регуляторов затруднена.

В электрических системах автоматического регулирования применяют электрические исполнительные механизмы.

При разработке электрических систем автоматического регулирования многих технологических процессов используют выпускаемые приборостроительной промышленностью стандартные регулирующие приборы, предназначенные для совместной работы с различными датчиками, измерительными приборами и исполнительными механизмами.

Компрессор оснащен электрической системой автоматического регулирования производительности при постоянном давлении, работающей от электронных регуляторов, и является полностью автоматизированным агрегатом.

Компрессор КТК-7 оснащен электрической системой автоматического регулирования производительности при постоянном давлении, работающей от электронных регуляторов, и является полностью автоматизированным агрегатом.

Для перемещения регулирующих органов в электрических системах автоматического регулирования используют обычно однооборотные исполнительные механизмы с электродвигателями различной мощности и редуктором.

Отечественное приборостроение выпускает средства автоматики в широкой номенклатуре, но отдельные элементы электрических систем автоматического регулирования и контроля являются невзаимозаменяемыми, по сравнительно узкими возможностями применения.

Электрические схемы автоматического регулирования технологических процессов строят в основном на базе стандартных регулирующих устройств, способных отрабатывать требуемый закон регулирования и предназначенных для совместной работы с различными датчиками, преобразователями, измерительными приборами и исполнительными механизмами. Технические средства, с помощью которых реализуется электрическая система автоматического регулирования, разнообразны. На рис. 2.9 приведена одна из возможных схем автоматического регулирования.]

Кроме гидравлических систем автоматического регулирования применяют также электрические. В качестве примера на рис. 26 приведена принципиальная схема электрической системы автоматического регулирования технологического режима компрессора типа КТК-7 для кислорода, выпускаемого Казанским компрессорным заводом.

Основным типом привода, применяемого на электрических станциях большой мощности, является электрический привод. Оснащение запорно-регулир ую Щих органов электрическим приводом хорошо согласуется с электрической системой автоматического регулирования и с большой протяженностью обслуживаемых помещений.

Отечественное приборостроение выпускает средства автоматики в широкой номенклатуре, но отдельные элементы электрических систем автоматического регулирования и контроля не являются взаимозаменяемыми, со сравнительно узкими возможностями применения.

УРОК №40

Классификация и схемы электротехнических устройств. Основные понятия об электротехнических устройствах.

Классификация электротехнических устройств по степени защиты от поражения током

Электротехнические устройства подразделяют на несколько категорий в зависимости от степени защиты от поражения электрическим током. нет КЛАСС О Устройство, где защита от поражения электрическим током обеспечивается за счет рабочей изоляции. В данном случае контакт человека с токоведущими элементами практически невозможен. В том случае, когда происходит замыкание токопроводящих частей, которые доступны для человека на токоведущие элементы электропроводки, а изоляция оказывается поврежденной, безопасность человека будет зависеть от того, в какой окружающей среде он находится.

КЛАСС 1 Устройство, где защита от поражения электрическим током обеспечивается не только за счет рабочей изоляции, но и за счет иных мер безопасности. Токопроводящие элементы, доступные человеку, присоединяются в системе электропроводки к защитному контакту (заземлению) так, чтобы в случае повреждения изоляции они не попадали под фазовое напряжение.

КЛАСС II Устройство, где защита от поражения электрическим током обеспечивается не только за счет рабочей изоляции, но и за счет иных мер безопасности. Применяется двойная или усиленная изоляция. В защитных заземлениях электротехнические устройства не нуждаются.От условий окружающей среды не зависит.

КЛАСС III Устройство, где защита от поражения электрическим током обеспечивается ха счет применения так называемого безопасного низкого напряжения (SELV). В данном случае напряжение, которое превышает SELV, в устройстве не возникает.

Date: 2021-05-25; view: 1235; Нарушение авторских прав

УРОК №41

Энергетические устройства автоматизации (контроллеры) используются в оборудовании для защиты, для управления и для контроля электрических сетей энергоснабжения. Такие устройства могут представлять собой, например, электрические защитные устройства, станционные управляющие приборы, управляющие устройства, измерительные устройства, такие как, например, так называемые «удаленные терминальные блоки». Такие энергетические устройства автоматизации исполняют во время своего функционирования посредством управляющего устройства (например, микропроцессора) программное обеспечение устройства, которое устанавливает функции соответствующего энергетического устройства автоматизации. Для согласования с соответствующими условиями эксплуатируемой в автоматическом режиме сети энергоснабжения в программном обеспечении устройства могут устанавливаться отдельные параметры. Во взаимодействии между программным обеспечением устройства и соответствующими параметрами устанавливается режим энергетического устройства автоматизации во время его функционирования.

Современные энергетические устройства автоматизации часто имеют пользовательские интерфейсы в форме средств ввода (чаще всего клавиши) и устройства индикации (чаще всего в форме светодиодных (LCD) модулей), посредством которых может осуществляться локальное обслуживание соответствующего энергетического устройства автоматизации. В таком случае к установлению режима энергетического устройства автоматизации относится также согласование режима и внешнего вида пользовательских интерфейсов, в частности устройств индикации.

К устройству индикации энергетического устройства автоматизации к тому же зачастую предъявляется требование, состоящее в том, что участок сети энергоснабжения, защищаемый, управляемый или контролируемый посредством соответствующего энергетического устройства автоматизации, индицируется в отношении его топологии (например, в форме так называемого однострочного представления), например, тем, что контролируемое защитным устройством ответвление подстанции представляется на дисплее защитного устройства. Чтобы сгенерировать такую индикацию, до сих пор пользователь соответствующего энергетического устройства автоматизации должен был либо непосредственно с помощью локального обслуживания рассматриваемого энергетического устройства автоматизации, либо посредством вычислителя конфигурации в графическом редакторе вручную создавать желательное отображение и передавать его на энергетическое устройство автоматизации. Так как, с одной стороны, размер и разрешение устройств индикации энергетических устройств автоматизации по причинам стоимости ограничены, и, с другой стороны, графические редакторы часто допускают только создание на пиксельной основе желательного отображения, создание такого отображения реализуется часто с трудом и с большими временными затратами. Такой ручной процесс к тому же подвержен ошибкам, которые могут негативно повлиять на обслуживание рассматриваемого энергетического устройства автоматизации, так как представляемая на энергетическом устройстве автоматизации индикация не полностью соответствует фактическому участку сети энергоснабжения.

Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить способ и вычислитель конфигурации для конфигурирования электрического энергетического устройства автоматизации в отношении представления, индицируемого на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, участка электрической сети энергоснабжения, с помощью которого конфигурирование может выполняться проще и быстрее, а также в сравнительно меньшей степени подвергаться ошибкам.

Для решения этой задачи предложен способ конфигурирования энергетического устройства автоматизации, при котором электрическая схема оборудования подстанции электрической сети энергоснабжения генерируется с помощью вычислителя конфигурации, причем электрическая схема оборудования выполняется для индикации посредством устройства индикации вычислителя конфигурации, и содержит представления компонентов, которые графически представляют основные устройства подстанции, и причем электрическая схема оборудования включает в себя соединения между представлениями компонентов, которые представляют электрические связи между основными устройствами. Регистрируется осуществленный пользователем вычислителя конфигурации выбор частичной области электрической схемы оборудования, и выбранная частичная область электрической схемы оборудования преобразуется в массив данных конфигурации индикации, подходящий для устройства индикации энергетического устройства автоматизации, при этом посредством вычислителя конфигурации идентифицируются соединения, имеющиеся между представлениями компонентов, содержащихся в выбранной частичной области, и формируется информация соединений, которая указывает соединения между этими представлениями компонентов, и посредством вычислителя конфигурации с содержащимися в выбранной частичной области представлениями компонентов ассоциируются упрощенные представления компонентов, которые пригодны для индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации. Соответствующие упрощенные представления компонентов и информация соединений сохраняются как массив данных конфигурации индикации в запоминающем устройстве вычислителя конфигурации.

Посредством соответствующего изобретению способа, с одной стороны, генерируется массив данных конфигурации индикации для энергетического устройства автоматизации без особых ручных операций и поэтому лишь в малой степени подверженный ошибкам. Пользователь должен только, например, посредством определения предела выбора устанавливать такую частичную область электрической схемы оборудования, которая должна индицироваться на энергетическом устройстве автоматизации. В соответствующем изобретению способе, кроме того, учитывается, что электрическая схема оборудования на устройстве индикации вычислителя конфигурации, которое обычно представляет собой сравнительно большой монитор с высоким разрешением и цветной индикацией, может представляться иначе, чем на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, которое зачастую, особенно по причинам стоимости, является сравнительно маленьким дисплеем с более низким разрешением и черно-белой или с оттенками серого индикацией. Чтобы учитывать такие технически заданные краевые условия, из электрической схемы оборудования, оптимизированной для индикации на устройстве индикации вычислителя конфигурации, получают массив данных конфигурации индикации, который обеспечивает возможность упрощенного представления на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации.

Предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению способа предусматривает, что массив данных конфигурации индикации посредством вычислителя конфигурации сохраняется как часть набора параметров, который содержит сформированные вычислителем конфигурации параметры установки, которые служат для установки режима энергетического устройства автоматизации во время его функционирования.

Таким способом можно применять массив данных конфигурации индикации в качестве интегральной составной части набора данных, и без того подлежащего формированию в ходе конфигурирования энергетического устройства автоматизации.

Также предпочтительно, если электрическая схема оборудования посредством вычислителя конфигурации генерируется с применением массива данных определений оборудования, в частности массива данных SSD согласно стандарту IEC 61850, который задает описание топологии подстанции электрической сети энергоснабжения.

Таким образом, не требуется вычерчивать электрическую схему оборудования вручную, а можно ее формировать из данных, и без того уже сохраненных в массиве данных определений оборудования, – например массиве данных SSD («описание спецификаций системы») – согласно стандарту IEC 61850, специфицированному для коммуникации подстанций и распределительных устройств электрических сетей энергоснабжения, посредством того, что указания относительно топологии подстанций и распределительных устройств, содержащиеся в форме описания в массиве данных определений оборудования, преобразуются в графическое представление в форме электрической схемы оборудования (например, как построчное представление).

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа, кроме того, предусматривает, что по меньшей мере некоторые из содержащихся в электрической схеме оборудования представлений компонентов ассоциированы с такими основными устройствами электрической сети энергоснабжения, которые могут принимать по меньшей мере два различных рабочих состояния, и с соответствующими представлениями компонентов ассоциируется информация состояния, которая указывает соответствующее представляемое с помощью представления компонентов основное устройство и различные возможные рабочие состояния соответствующего основного устройства.

В этой связи может быть конкретно предусмотрено, что для формирования массива данных конфигурации индикации посредством вычислителя конфигурации, на основе ассоциированной с представлениями компонентов информации состояния для каждого возможного состояния соответствующего основного устройства, формируется упрощенное представление компонентов и записывается в массив данных конфигурации индикации.

Таким образом, может формироваться массив данных конфигурации индикации, который позволяет энергетическому устройству автоматизации на его устройстве индикации, в зависимости от состояния основных устройств (например, «разомкнуто» или «замкнуто» в случае переключателя) в подстанции, индицировать различные версии упрощенного представления компонентов (например, символ замкнутого или разомкнутого переключателя) и, тем самым, корректно воспроизводить текущее состояние распределительного устройства.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения, кроме того, может быть предусмотрено, что вычислитель конфигурации для ассоциирования упрощенного представления компонентов с представлениями компонентов содержит библиотеку, в которой с различными типами представлений компонентов ассоциированы упрощенные представления компонентов, и вычислитель конфигурации определяет тип соответствующего представления компонентов и извлекает из библиотеки соответствующее упрощенное представление компонентов.

При этом под типом представления компонентов следует понимать то, какой тип основного устройства (например, силового переключателя, размыкателя, переключателя заземления, измерительного преобразователя, трансформатора) задает представление компонентов. С каждым типом представления компонентов в этом случае в библиотеке вычислителя конфигурации ассоциировано упрощенное представление компонентов (например, символ для силового переключателя или преобразователя тока), так что посредством вычислителя конфигурации может без проблем осуществляться преобразование электрической схемы оборудования в массив данных конфигурации индикации.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что в запоминающем устройстве вычислителя конфигурации сохранена информация устройства индикации, которая включает в себя указания по меньшей мере о величине и разрешении устройства индикации энергетического устройства автоматизации, и посредством вычислителя конфигурации массив данных конфигурации индикации может формироваться таким образом, что он пригоден для индикации на устройстве индикации с учетом информации устройства индикации.

Тем самым, в зависимости от типа устройства индикации соответствующего энергетического устройства автоматизации, может формироваться согласованный массив данных конфигурации индикации, который оптимизирован для индикации на рассматриваемом устройстве индикации с его техническими условиями.

Конкретно, при этом может быть предусмотрено, что при формировании массива данных конфигурации индикации с учетом информации устройства индикации согласуются по меньшей мере величина упрощенных представлений компонентов и/или расстояния между упрощенными представлениями компонентов.

Наконец, согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа может быть предусмотрено, что массив данных конфигурации индикации переносится на энергетическое устройство автоматизации и с помощью устройства обработки данных энергетического устройства автоматизации интерпретируется таким образом, что устройство обработки данных посредством массива данных конфигурации индикации формирует графическую индикацию на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, которое индицирует упрощенные представления компонентов и соединения, имеющиеся между ними.

Таким способом массив данных конфигурации индикации может применяться для того, чтобы определять индикацию на энергетическом устройстве автоматизации.

Упрощенные представления компонентов и информация соединений сохраняются как массив данных конфигурации индикации в запоминающем устройстве (внутреннем или внешнем) вычислителя конфигурации. При этом учитывается, что относительное положение представлений компонентов электрической схемы оборудования по отношению друг к другу также входит в позиционирование упрощенных представлений компонентов массива данных конфигурации индикации (например, преобразователи тока размещены выше преобразователей напряжения). Если на электрической схеме оборудования представления компонентов отображаются повернутыми или зеркальными, это может учитываться при выполнении способа и при создании упрощенных представлений компонентов массива данных конфигурации индикации. Опционально в упрощенные представления компонентов могут также включаться надписи для представлений компонентов на электрической схеме оборудования (например, «QB2.1», «ВЕ2.2») для индикации рядом с соответствующими упрощенными представлениями компонентов. Несущественные для локального обслуживания части надписей, например указания диапазона измерения или коэффициенты преобразования для преобразователей тока или напряжения, при этом полностью опускаются.

Кроме того, опционально может быть предусмотрено, что для согласования массива данных конфигурации индикации с применяемым для индикации устройством индикации энергетического устройства автоматизации применяется информация об устройстве индикации, которая сохранена на вычислителе конфигурации как относящаяся к данному устройству индикации и которая указывает по меньшей мере размер устройства индикации (то есть площадь индикации) и/или его разрешение. Для согласования массива данных конфигурации индикации тогда может быть предусмотрено, что величина упрощенных представлений компонентов на индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации оптимизируется, и расстояния между упрощенными представлениями компонентов согласуются таким образом, что осуществляется оптимальное использование ограниченной площади индикации устройства индикации энергетического устройства автоматизации.

Кроме того, опционально может быть предусмотрено, что автоматически распознается, если полное отображение, определяемое массивом данных конфигурации индикации, не согласуется с площадью индикации устройства индикации энергетического устройства автоматизации, и индикация соответственно распределяется на несколько переключаемых страниц устройства индикации.

Сформированный таким образом массив данных конфигурации индикации сохраняется в запоминающем устройстве энергетического устройства автоматизации. При этом массив данных конфигурации индикации может сохраняться отдельно или образовывать составную часть набора параметров, который помимо этого содержит другие установочные параметры, которые указывают режим энергетического устройства автоматизации энергетического устройства автоматизации во время его работы.

Согласно другой упрощенной форме выполнения может быть предусмотрено, что электрическая схема оборудования имеет «интерактивные элементы», то есть представления компонентов основных устройств сети энергоснабжения, которые могут принимать различные состояния (например, в случае выключателей: разомкнуто, замкнуто). При этом с такими представлениями компонентов могут быть ассоциированы соответствующие информации состояния, которые, с одной стороны, указывают на рассматриваемое основное устройство, а с другой стороны, указывают на принимаемые им рабочие состояния. При преобразовании в массив данных конфигурации индикации для таких основных устройств могут быть сформированы и сохранены различные версии упрощенных представлений компонентов (например, для выключателя представление с разомкнутым и представление с замкнутым путем прохождения тока).

При интерпретации массива данных конфигурации индикации в энергетическом устройстве автоматизации можно тогда осуществить связывание версии упрощенного представления компонентов с воспринимаемым посредством энергетического устройства автоматизации состоянием реального основного компонента, так что соответствующее рабочее состояние основного устройства индицируется выбором подходящей для этого версии упрощенного представления компонента.

УРОК №42

Date: 2021-05-25; view: 612; Нарушение авторских прав

В твердом теле, состоящем из множества атомов, энергетические уровни отдельных атомов объединяются и образуют энергетические зоны. На рисунке ниже показаны графические зоны диэлектриков, проводников и полупроводников. По вертикальной оси диаграмы откладывается уровень энергии, которой обладают электроны.

У проводников большое количество свободных электронов, у диэлектриков валентные элек­троны удерживаются ковалентными связями, у полупроводников структура как у диэлектри­ков, но ковалентные связи значительно слабее.

В полупроводнике достаточно сравнительно небольшого количе­ства энергии, получаемой из внешней среды (температура, освещенность, сильное электриче­ское поле) чтобы электроны разорвали внутриатомные (ковалентные) связи и стали свободны­ми.

Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, удерживаемого внутриатомной связью, называется зоной валентности, или валентной зоной.

Диапазон энергий, в котором лежит энергия электрона, разорвавшего внутриатомной связь и ставшего свободным, называется зоной проводимости.

Ширина запрещенной зоны определяет электропроводность материала.

Для того, чтобы электрон смог разорвать связь с ядром и стать свободным, он должен получить энергию, большую ширины запрещенной зоны.

УРОК №43

Date: 2021-05-25; view: 364; Нарушение авторских прав

Возникновение электроники было подготовлено всем ходом развития промышленного производства и в частности электротехники. В цепи замечательных открытий и изобретений в этой области следует особо выделить такие достижения, как открытие явления термоэлектронной эмиссии
(1887 г.), создание электровакуумного диода английским ученым Я. Флемингом (1904 г.) и триода Ли де Форестом в США в 1907 г. Эти изобретения позволили генерировать и усиливать электромагнитные колебания. Электроника – важнейшая отрасль науки и техники, изучающая физические процессы, происходящие в электровакуумных и полупроводниковых приборах при взаимодействии заряженных частиц и электрических полей, а также занимающаяся разработкой и созданием электронных приборов и устройств для измерения, контроля, обработки и хранения информации.

Особо следует отметить открытие в 1889 г. русским физиком А.С. Поповым возможности использования электромагнитных волн для передачи сигналов на большие расстояния и создание им в 1895 г. первого в мире радиоприемника.

В 1907 г. русский физик Б.Л. Розинг сформулировал основные принципы телевидения.

Огромный скачок в развитии электроники произошел после открытия в 1922 г. О.В. Лосевым явления проводимости в полупроводниках и разработки группой физиков под руководством академика А. Ф. Иоффе теории полупроводников и их технического применения. После этого использование полупроводниковых приборов в различных областях электроники, радиотехники, вычислительной техники приобрело массовый характер.

Современный этап развития электроники и электронной техники характеризуется использованием новых материалов и технологий, все более сложных и надежных электронных устройств. В связи с этим наибольшее развитие получила интегральная электроника. Первые интегральные микросхемы были созданы в США в 1958 г. Д. Килби и Р. Нойсом.

Создание микросхем позволило существенно снизить размеры и энергопотребление устройств, повысить их надежность и быстродействие.

Исследование высоких технологий в современном производстве способствовало повышению плотности размещения элементов микросхемы в кристалле, что привело к появлению микропроцессоров – основных элементов современных электронно-вычислительных машин.

Современные электронные приборы и устройства широко применяют в различных областях производства при автоматизации технологических процессов, в компьютеризации производственных процессов. В связи с этим изучение электроники будущими специалистами производства, независимо от области их деятельности, позволит существенно повысить их профессиональный уровень.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Электровакуумные приборы

Принцип работы электровакуумных приборов основан на явлении термоэлектронной эмиссии. Электровакуумные приборы условно можно разделить на электронно-управляемые, газоразрядные и электронно-оптические

В электронно-управляемых приборах – лампах – проводимость обусловлена только свободными электронами, возникающими за счет эмиссии. Лампа представляет собой стеклянный или металлический баллон, в котором создается вакуум. В баллон помещают положительный электрод (катод) и отрицательный электрод (анод). Кроме того, в лампе могут быть один или несколько управляющих электродов (сеток). Катод нагревают до температуры, при которой свободные электроны покидают металл катода и перемещаются в вакууме к аноду. Число электронов, следовательно, и ток, проходящий через прибор, можно регулировать, изменяя электрический потенциал на управляющих электродах.

Электронные лампы используются в электронных приборах для выпрямления переменного тока, усиления сигналов и т.д.

В газоразрядных приборах проводимость обеспечивается в основном наличием в баллоне какого-либо инертного газа. При воздействии на прибор различных внешних факторов – электромагнитного поля, температуры, светового потока – газ ионизируется (появляются, кроме электронов, положительно и отрицательно заряженные ионы) и в газовой среде возникает электрический разряд. Газоразрядные лампы используют в качестве различных электронных индикаторов и указателей.

Полупроводниковые приборы

Элементы физики полупроводников

К полупроводникам относятся твердые вещества (чаще всего – кристаллические), электропроводность которых, как и в проводниках, связана с перемещением электронов, но значительно меньше электропроводности проводников. По электропроводности полупроводники занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Под влиянием различных причин их электропроводность может изменяться в очень широких пределах.

Полупроводниками являются химические элементы (германий, кремний, теллур, селен и др.), окислы металлов, сернистые соединения (сульфиды), соединения с селеном (соленоиды), а также сплавы некоторых металлов.

Упрощенная схема структуры кристалла четырехвалентного элемента (например, германия) показана на рис. 12.1. Четыре электрона внешней электронной оболочки каждого атома участвуют в связях с четырьмя соседними атомами. Поскольку все валентные электроны заняты в междуатомных связях, то в веществе не оказывается свободных электронов, которые могли бы перемешаться для образования тока.

Рис. 12.1

Такое вещество не проводит электрического тока, т.е. ведет себя как изолятор.

Во многих случаях электропроводность можно создать усилением тепловых колебаний с помощью нагрева. Тогда отдельные валентные электроны могут разрывать свои связи с атомами вещества. Вырвавшийся из междуатомной связи электрон, нарушает равновесие электрических зарядов – в элементе кристаллической решетки создается недостаток отрицательного заряда. «Пустое место», образующееся в результатевыхода электрона, получившее название «дырки», соответствует, таким образом, положительному заряду.

Схематическое изображение этого состояния показало на рис. 12.1, где дырки отмечены буквами Д. Освободившиеся электроны движутся в участках кристаллической решетки, в которых дырки отсутствуют. При сближении с дыркой они могут заполнять недостающую связь, после чего восстанавливается равновесное электрическое состояние. Этот процесс называется рекомбинацией.

Если приложить к кристаллу электродвижущую силу и создать таким образом электрическое поле, то свободные электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом источника электродвижущей силы и притягиваться к положительному. Перемещаясь в направлении электрического поля, эти электроны будут участвовать в создании тока. В свою очередь, наличие дырок также создает возможность для прохождения тока. Качественная картина электропроводности в этом случае может быть пояснена схемой (рис. 12.2), где для наглядности действительная структура из атомов, взаимно связанных через валентные электроны, условно заменена простой цепочкой из атомов.

При отсутствии свободных электронов и дырок (рис. 12.2 а) электрический ток в цепи отсутствует. В случае наличия дырок притяжение со стороны нескомпенсированных положительных зарядов действует на электроны соседних нейтральных атомов и способствует вырыванию их из связей, в которых они участвуют. В процессе теплового движения атомов и при наличии указанного дополнительного воздействия возможно высвобождение электронов из соседних элементов кристаллической решетки. При этом электроны могут переходить в недостающие связи, например, как это показано стрелкой на рис.12.2 б. При отсутствии внешнего электрического поля перемещение дырок происходит беспорядочно.

Схемы (рис. 12.2 б–г) поясняют картину явлений при наличии электрического поля, созданного приложенной извне электродвижущей силой. В этом случае на электроны действует дополнительное напряжение, направленное к положительному полюсу эдс.

В результате переход электронов упорядочивается и при данной полярности ЭДС происходит в направлении «плюса», как это показано стрелкой на рис. 12.2 б. После перехода электрона дырка Д оказывается правее своего первоначального положения (рис. 12.2 в). Аналогично происходят и дальнейшие переходы электронов, причем дырка постепенно перемещаются вправо (рис. 12.2 г). Нетрудно видеть, что ток в цепи в этом случае по-прежнему связан с движением электронов, однако это движение проявляется в изменении положения положительных зарядов (т. е. мест, в которых недостает электрона).

Рис. 12.2

В реальных условиях полный ток в чистом полупроводнике связан с одновременным перемещением свободных электронов и дырок.

В полупроводниках, в отличие от диэлектриков, количество свободных носителей электрических зарядов, т.е. электронов и дырок, оказывается сравнительно большим уже при комнатной температуре. Однако оно неизмеримо меньше количества свободных электронов в металле. Поэтому ток в электрической цепи, содержащей полупроводник, зависит от количества свободных носителей зарядов. Благодаря сильной зависимости количества свободных носителей электрического заряда от температуры, температурный коэффициент сопротивления полупроводника оказывается значительно больше, чем температурный коэффициент сопротивления металла.

При изменении тока в электрической цепи, содержащей полупроводник, изменяется и сопротивление этой цепи. Причина этого заключается в следующем. Увеличение тока связано с увеличением количества движущихся в полупроводнике электронов. Эти электроны, отдавая часть своей энергии атомам вещества, вызывают увеличение числа высвобождающихся из междуатомных связей электронов, т.е. увеличение количества свободных электронов и дырок. Сопротивление цепи при этом уменьшается. Ток, проходя по стержню из полупроводника, нагревает его, а нагревание увеличивает электропроводность. В результате сопротивление полупроводникового элемента резко изменяется с изменением тока, и падение напряжения оказывается не прямо пропорциональным току, как это имеет место в обычной цепи с постоянным сопротивлением, а зависящим от него по другому, более сложному закону.

При освещении полупроводника энергия света, передаваясь электронам, вызывает усиленное высвобождение их из связей с атомами, что при наличии электродвижущей силы так же, как и нагревание, ведет к увеличению тока в полупроводнике. Это явление называется фотопроводимостью. На электропроводность влияют и излучения, связанные с радиоактивным распадом.

Принцип действия многих полупроводниковых приборов основан на получении в полупроводнике электропроводности, связанной с присутствием свободных носителей электрического заряда какого-либо одного типа: только электронов или только дырок. Такая электропроводность может быть получена добавлением в кристалл полупроводника примесей других элементов(фосфора, сурьмы, мышьяка, бора, алюминия, индия). Получаемая при этом электропроводность, называемая часто примесной, может быть значительно большей, чем электропроводность чистого полупроводника, называемая собственной. Если, например, в кристаллической решетке один из атомов заменен примесным атомом, имеющим на один валентный электрон больше, чем соседние атомы основного полупроводника, то «лишний» электрон не участвует в валентных связях с соседними атомами и может сравнительно легко оторваться от своего атома. В этом случае ионизация примесного атома приводит к образованию свободного электрона, участвующего в электронной электропроводности. Такая примесь называется донорной. Положительный местный заряд, возникающий после потери электрона нейтральным атомом примеси, неподвижен и не участвует в электропроводности. Если, наоборот, примесный атом имеет на один валентный электрон меньше, чем атомы основного вещества, то при ионизации он может захватывать и сравнительно прочно связывать электрон соседнего атома, что приводит к образованию дырки. Такая примесь называется акцепторной. Ток в полупроводнике в этом случае связан главным образом с перемещением не избыточных электронов, а дырок, т. е. возникает дырочная электропроводность.

Поскольку в первом случае свободные носители зарядов отрицательны (negative), а во втором – положительны (positive), электронная электропроводность обычно обозначается буквой n, а дырочная – буквой p.

Если при нормальной температуре примесная электропроводность преобладает над собственной, то при повышении температуры быстро возрастающая собственная электропроводность начинает играть главную роль, т.е. прохождение тока оказывается связанным с перемещением зарядов обоих типов, а не только электронов или только дырок.

Одной из особенностей полупроводников, обладающих примесной электропроводностью, является возможность получения сравнительно большой электродвижущей силы Холла. Сущность эффекта Холла состоит в отклонении подвижных носителей электрического заряда магнитным полем в направлении, перпендикулярном направлению тока и магнитному полю. Известно, что действие магнитного поля на провод с током вызывает движение провода. Если провод неподвижен, то в направлении его предполагаемого движения смещаются внутри него носители электрического заряда, которые образует ток. Если носителями заряда являются электроны, то смещение их в одном направлении соответствует отрицательному заряду соответствующего участка провода. С противоположной стороны, где создается недостаток электронов, возникает соответствующий положительный заряд, как это показано на рис. 12.3 а.

При дырочном характере электропроводности происходит смещение дырок, т. е. положительных зарядов. Поперечная поляризация в этом случае оказывается противоположной по сравнению с предыдущим случаем (рис. 12.3 б).

а) б)

Рис. 12.3

При наличии в полупроводнике смешанной электропроводности (электронной и дырочной) смещение этих разнотипных носителей заряда при действии магнитного поля привело бы к появлению разности потенциалов только при неодинаковом количестве свободных электронов и дырок. При этом поперечная разность потенциалов оказывается малой. Отрицательный суммарный заряд смещенных электронов компенсируется положительным суммарным зарядом смещенных дырок. Если магнитное поле действует на полупроводник с примесной электропроводностью одного типа (электронной или дырочной), то взаимная компенсация зарядов не возникает. В этом случае поперечная разность потенциалов может получаться сравнительно большой.

Поперечная электродвижущая сила, обусловленная эффектом Холла, прямо пропорциональна произведению тока на напряженность магнитного поля и зависит от концентрации свободных носителей заряда. Она может значительно превышать электродвижущую силу Холла в металлах при том же токе и той же напряженности магнитного поля.

Введением примесей в различные участки кристалла полупроводника в нем можно получить зоны с различной электропроводностью. Полупроводники, с чередующимися участками электронной и дырочной электропроводности, наиболее часто применяют в современной техники. Такими свойствами обусловлено, например, выпрямительное действие электронно-дырочного перехода.

Полупроводниковые диоды

В пограничном слое двух полупроводников с различным характером электропроводности при одном направлении тока дырки и электроны движутся навстречу друг другу, и при их встрече происходит рекомбинация. В цепи, таким образом, протекает ток (рис. 12.4 а).

Если изменить направление тока на обратное (рис.12.4 б), то изменится и направление движения дырок и электронов. Носители зарядов при этом не приближаются к граничной поверхности полупроводников, а удаляются от нее.

а) б)

Рис. 12.4

В результате в пограничной области образуется слой, лишенный свободных носителей зарядов. Постоянный ток через этот слой проходить не может. В реальных условиях очень малый ток проходит через этот слой вследствие наличия в полупроводнике, наряду с примесной, некоторой собственной электропроводности. Однако сопротивление цепи в этом случае (рис. 12.4 б) во много раз больше, чем в предыдущем случае (рис. 12.4 а).

Электронно-дырочный, или p-n, переход представляет собой электрический переход между p и n зонами полупроводника. Электронный прибор с таким переходом называется полупроводниковым диодом. Он обладает односторонней проводимостью. Все полупроводниковые диоды по конструктивному исполнению делят на точечные и плоскостные. Точечный диод состоит из пластины германия или кремния с электропроводностью n-типа и вплавленной в нее стальной проволочкой (рис. 12.5 а). У точечного диоды линейные размеры p-n – перехода много меньше его толщины. Из-за малой площади контакта пря-

а) б)

Рис. 12.5

мой ток таких диодов, а также их межэлектродная емкость сравнительно малы, поэтому их используют в основном для выпрямления тока в слаботочных устройствах сверхвысокой частоты. Вольт–амперные характеристики точечных диодов приведены на рис. 12.5 б.

В плоскостных диодах p-n – переход образован двумя полупроводниками с различными токами электропроводности, причем линейные размеры перехода много больше его толщины. Площадь перехода колеблется в широких пределах: от долей мкм2 до нескольких см2, поэтому прямой ток плоскостных диодов составляет от единиц до тысяч ампер. Конструкция и вольт-амперные характеристики плоскостных диодов показаны на рис. 12.6 а, б.

а) б)

Рис.12.6

Основными параметрами диодов являются: прямой максимальный ток диода , прямое напряжение , максимально допустимое обратное напряжение , обратный ток диода .

В настоящее время центральное производство и распределение электрической энергии осуществляется в основном на переменном токе. Цепи с изменяющимися — переменными — токами по сравнению с цепями постоянного тока имеют ряд особенностей. Переменные токи и напряжения вызывают переменные электрические и магнитные поля. В результате изменения этих полей в цепях возникают явления самоиндукции и взаимной индукции, которые оказывают самое существенное влияние на процессы, протекающие в цепях, усложняя их анализ.

УРОК №44

Электронные приборы

Электронные приборы это:

приборы для преобразования электромагнитной энергииодного вида в электромагнитную энергию другого вида, осуществляемого посредством взаимодействияэлектронов (движущихся в вакууме, газе или полупроводнике) с электромагнитными полями. К Э. п.относятся Электровакуумные приборы (кроме ламп накаливания) и Полупроводниковые приборы.

Протекающие в Э. п. процессы чрезвычайно разнообразны. Так, в электронных лампах и вакуумных приборах СВЧ (Клистронах, Магнетронах, лампах бегущей волны и т. д.) электроны, испускаемые катодом, взаимодействуют с постоянным ипеременным электрическими полями. В результате взаимодействия с постоянным полем кинетическаяэнергия электронов увеличивается; в результате взаимодействия с переменным полем постоянныйэлектронный поток превращается в переменный и часть кинетической энергии электронов преобразуется вэнергию электрических колебаний. В вакуумных индикаторах и электроннолучевых приборах, электроны ускоряются постоянным электрическим полем и бомбардируютмишень (например, экран, покрытый люминофором ;при взаимодействии электронов с мишенью часть их кинетической энергии преобразуется в электромагнитную энергию (например, световую).В вакуумных фотоэлектронных приборах (вакуумных Фотоэлементах, фотоэлектронных умножителях и др.) электроны, эмитируемые Фотокатодом под действием оптическогоизлучения, ускоряются постоянным электрическим полем и направляются на анод. В результате энергия оптического излучения преобразуется в энергию электрического тока, текущего в анодной цепи такого Э. п. В рентгеновских трубках энергия электронов, ускоренных на пути от катода к аноду (антикатоду), при ударе электронов об анод частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. В ионных приборах (газоразрядных приборах) электроны, ускоренные постояннымэлектрическим полем, сталкиваются с молекулами газа и либо ионизируют их, либо переводят ввозбуждённое состояние. Такие газоразрядные приборы, как ртутные вентили ,Газотроны, Тиратроны, Таситроны, по принципу преобразования энергии аналогичны электровакуумным диодам и триодам; основное отличие состоит в том, что в газоразрядных приборах ионы газа нейтрализуют Пространственный заряд потока электронов и этим обеспечивают прохождение через прибор огромных токов(например, в ртутных вентилях — до тысяч а) при сравнительно малых анодных напряжениях (15— 20 в). Вгазоразрядных источниках света и индикаторах газоразрядных каждая возбуждённая молекула газа при переходе в равновесное состояние излучает световую энергию. В люминесцентных лампах световую энергию излучают молекулы люминофора, возбуждённые ультрафиолетовым излучением разряда. В квантовыхгазоразрядных приборах (газовых лазерах ,квантовых стандартах частоты и др.) возбуждённые молекулы газа, взаимодействуя с электромагнитными колебаниями, усиливают их при своём переходе в невозбуждённое состояние.

Преобразование энергии в полупроводниковых приборах основано на том, что в полупроводнике, как ив вакууме, можно создавать постоянные электрические поля и осуществлять управление движениемносителей заряда . В основе работы полупроводниковых приборов лежат следующие электронные процессы и явления: эффект односторонней проводимости при протекании тока череззапирающий слой электронно-дырочного перехода (р — n–перехода)или потенциального барьера на границе металл—полупроводник ;Туннельный эффект;явление лавинного размножения носителей в сильных электрических полях;акусто-, оптико- термоэлектрические эффекты в диэлектрических и полупроводниковых материалах и т. д. На использовании эффекта односторонней проводимости основана работа полупроводниковых диодов .В Транзисторах для усиления электрических колебаний используют т. н. транзисторный эффект — управление током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. В Ганна диодах и лавинно-пролётных полупроводниковых диодах лавинное умножение в р —n-переходах, обусловленное ударной ионизациейатомов носителями, используется для генерации электрических колебаний. В светоизлучающих диодах электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения на основеявления инжекционной электролюминесценции.

Э. п. находят применение в радиотехнике, автоматике, связи, вычислительной технике, астрономии, физике, медицине и т.д, — практически во всех областях науки и техники. Мировая промышленность ежегодно выпускает (70-е гг.) свыше 10 млрд. Э. п. различных наименований.

УРОК №45

Электровакуумные приборы: их статические характеристики и рабочие параметры, режимы работы.

Date: 2021-05-25; view: 665; Нарушение авторских прав

RCA 211 – электровакуумный прибор, прямонакальный триод

Электровакуумный прибор — устройство, предназначенное для генерации, усиления и преобразованияэлектромагнитной энергии, в котором рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающейатмосферы непроницаемой оболочкой.

К таким приборам относят как вакуумные электронные приборы, в которых поток электронов проходит в вакууме (см., напр., клистрон), так и газоразрядные электронные приборы, в которых поток электронов проходит в газе. Так же к электровакуумным приборам относятся и лампы накаливания.

Производство

Старейший производитель электровакуумных приборов в России – Московский электроламповый завод (МЭЛЗ). Завод основан в 1907 году и является основоположником серийного производства ламп накаливания в России.

В 1933 году на предприятии налажено мелкосерийное опытное производство газоразрядных натриевых ламп низкого давления и ртутных ламп. В 1937 году на предприятии изготовлены лампы освещения рубиновых звезд Московского Кремля.

В 1913 году начинает свою работу второе крупное предприятие по изготовлению ламп накаливания – Ленинградское объединение электронного приборостроения «Светлана» (ныне – ОАО «Светлана»).

В 1920 году на базе предприятия «Светлана» создается завод по выпуску ламп накаливания.

В 1959 году основано НПП «Контакт», специализирующееся на выпуске мощных вакуумных электронных приборов для радиовещания, телевидения, дальней космической и спутниковой связи, радиолокации, ускорительной техники. С начала функционирования на НПП производились два типа ламп МГЛ – ГИ-19Б и ГУ-23А,Б. На данный момент завод продолжает выпуск вакуумных приборов, среди которых – выключатели и контакторы. Предприятие вошло в холдинг «Росэлектроника», как и многие предприятия этой сферы.

Электровакуумные приборы это:

приборы для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в которых рабочеепространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы жёсткой газонепроницаемойоболочкой. К ЭВП относятся лампы накаливания (См. Лампа накаливания), вакуумные Электронныеприборы (в которых поток электронов проходит в вакууме), газоразрядные электронные приборы (в которыхпоток электронов проходит в газе).

Лампы накаливания — наиболее массовый вид ЭВП (в 70-х гг. 20 в. ежегодный мировой выпусксоставляет около 10 млрд. штук). Удаление воздуха из баллона лампы предотвращает окисление нитинакала кислородом. Для уменьшения испарения накалённой нити лампы накаливания некоторых типовпосле удаления воздуха наполняют инертным газом. Это позволяет повысить рабочую температуру нитинакала и тем самым — световую отдачу ламп без изменения срока их службы. Присутствие инертного газане влияет на процесс преобразования подводимой к лампе электрической энергии в световую.

Вакуумные электронные приборы изготовляют с таким расчётом, чтобы в рабочем режиме давлениеостаточных газов внутри баллона составляло 10^-6—10^-10мм рт. ст. При такой степени разрежения ионыостаточных газов не влияют на траектории электронов и шумы, создаваемые потоком этих ионов при ихдвижении к катоду, достаточно малы. Такие ЭВП охватывают следующие классы приборов. 1) Электронныелампы (См. Электронная лампа)—Триоды, Тетроды, Пентоды и т. д.; предназначены для преобразованияэнергии постоянного тока в энергию электрических колебаний с частотой до 3․10⁹ гц. Основные областиприменения электронных ламп — радиотехника, радиосвязь, радиовещание, телевидение. 2) ЭВП СВЧ —Магнетроны и Магнетронного типа приборы, пролётные и отражательные Клистроны, лампы бегущей волны(См. Лампа бегущей волны) и лампы обратной волны (См. Лампа обратной волны)и т. д.; предназначеныдля преобразования энергии постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний с частотами от 3․10⁸до 3․10¹²гц. ЭВП СВЧ используются главным образом в устройствах радиолокации, телевидения (дляпередачи телевизионных сигналов по линиям радиорелейной связи, спутниковым линиям), СВЧ радиосвязи,телеуправления (например, ИСЗ и космическими кораблями). 3) Электроннолучевые приборы—осциллографические электроннолучевые трубки (См. Осциллографическая электроннолучевая трубка),Кинескопы, запоминающие электроннолучевые трубки (См. Запоминающая электроннолучевая трубка) и т.д.; предназначены для различного рода преобразований информации, представленной в формеэлектрических или световых сигналов (например, визуализации электрических сигналов, преобразованиядвумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов и наоборот). 4)Фотоэлектронные приборы — передающие телевизионные трубки (См. Передающая телевизионная трубка),фотоэлектронные умножители (См. Фотоэлектронный умножитель), вакуумные Фотоэлементы; служат дляпреобразования оптического излучения в электрический ток и применяются в устройствах автоматики,телевидения, астрономии, ядерной физики, звукового кино, факсимильной связи и т. д. 5) Вакуумныеиндикаторы — электронносветовые индикаторы (См. Электронносветовой индикатор), цифровыеиндикаторные лампы (См. Цифровая индикаторная лампа) и др. Работа индикаторных ламп основана напреобразовании энергии постоянного тока в световую энергию. Применяются в измерительных приборах,устройствах отображения информации, радиоприёмниках и т. д. 6) Рентгеновские трубки (См. Рентгеновскаятрубка); преобразуют энергию постоянного тока в рентгеновские лучи. Применяются: в медицине — длядиагностики ряда заболеваний; в промышленности — для обнаружения невидимых внутренних дефектов вразличных изделиях; в физике и химии — для определения структуры и параметров кристаллическихрешёток твёрдых тел, химического состава вещества, структуры органических веществ; в биологии — дляопределения структуры сложных молекул.

В газоразрядных электронных приборах (ионных приборах (См. Ионные приборы)) давление газаобычно значительно ниже атмосферного (поэтому их и относят к ЭВП). Класс газоразрядных ЭВП охватываетследующие виды приборов. 1) Ионные приборы большой мощности (до нескольких Мвт при токах до тысячиа), действие которых основано на нейтрализации объёмного заряда ионами газа. К таким ЭВП относятсяртутные вентили (См. Ртутный вентиль), используемые для преобразования переменного тока в постоянныйв промышленности, на ж.-д. транспорте и в других отраслях; импульсные водородные Тиратроны иТаситроны, служащие для преобразования постоянного тока в импульсный в устройствах радиолокации,электроискровой обработки металлов и др.; искровые разрядники (См. Искровой разрядник) и клипперныеприборы (См. Клипперный прибор), применяемые для защиты аппаратуры от перенапряжений. 2)Газоразрядные источники света непрерывного излучения, используемые для освещения помещений, улиц, всветящихся рекламах, киноаппаратуре и т. д., и Импульсные источники света, применяемые в устройствахавтоматики и телемеханики, передачи информации, оптической локации и т. д. 3) Индикаторыгазоразрядные (сигнальные, знаковые, линейные, матричные), служащие для визуального воспроизведенияинформации в ЭВМ и других устройствах. 4) Квантовые газоразрядные приборы, преобразующие энергиюпостоянного тока в когерентное излучение — газовые Лазеры, Квантовые стандарты частоты.

Date: 2021-05-25; view: 644; Нарушение авторских прав

К электровакуумным приборам относятся электрические приборы, дейст-

вие которых основано на использовании потока электрических зарядов в ва-

кууме или в среде разреженного газа.

Под вакуумом следует понимать состояние газа, в частности воздуха, при

давлении ниже атмосферного. Если электроны движутся в пространстве сво-

бодно, не сталкиваясь с оставшимися после откачки газа молекулами, то го-

ворят о высоком вакууме.

Электровакуумные приборы делятся на электронные, в которых наблю-

дается протекания электрического тока в вакууме, и ионные (газоразрядные),

для которых характерен электрический разряд в газе (или парах). В элек-

тронных приборах ионизация практически отсутствует, а давление газа не

менее 100 мкПа (10-6-10-7 мм рт. cт. ).

В ионных приборах давление 133Ч10-3 Па (10-3 мм рт. cт. ) и выше. При

этом значительная часть движущихся электронов сталкивается с молекулами

газа и ионизирует их.

Электронные приборы называются электронными лампами.

Классификация электронных приборов производиться по следующим

признакам:

– назначение и область применения,

– число электродов,

– тип катода (прямого или косвенного накала),

– метод управления электронным потоком.

Электронные приборы делятся на:

1. Выпрямительные лампы (кенотроны), предназначенные для преобразо-

вания переменного тока в постоянный.

2. Приёмно-усилительные лампы, предназначенные для усиления и преоб-

разования колебаний высокой частоты в приёмниках и для улучшения коле-

баний низкой частоты в приёмниках и усилителях.

В зависимости от количества электродов приёмно-усилительные лампы

делятся на:

– двухэлектродные (диоды), имеющие два электрода – катод и анод (диоды

применяются для детектирования (выпрямления) высокочастотных токов,

преобразования токов низкой частоты и различных автоматических регули-

ровок);

– трёхэлектродные (триоды), имеющие, кроме катода и анода, третий элек-

трод, управляющую сетку (триоды применяются для усиления колебаний

низкой частоты и во многих специальных схемах);

– четырёхэлектродные (тетроды), имеющие катод, анод и две сетки (тетроды

применяются для мощного усиления колебаний низкой частоты);

– пятиэлектродные (пентоды), имеющие катод, анод, и три сетки (пентоды

применяются для усиления колебаний высокой и низкой частоты, мощные

пентоды используются для усиления мощности колебаний низкой частоты);

– многоэлектродные (четыре сетки – гексоды, пять сеток – гептоды, шесть

сеток – октоды) применяются для преобразования частоты в приёмниках;

– комбинированные, содержащие две и более систем электродов с независи-

мыми потоками электронов. Различают следующие типы комбинированных

электронных ламп: двойной диод, двойной триод, двойной тетрод, двойной

диод – триод, двойной диод – тетрод, диод – тетрод, диод – пентод, двойной

диод – пентод, триод – пентод, двойной лучевой тетрод и т.п.

3. Генераторные и модуляторные лампы. Эти лампы более мощные,

чем приёмно-усилительные. Применяются они для генерирования колебаний

высокой частоты, усиления этих колебаний по мощности и для модуляции.

Генераторные и модуляторные лампы бывают трёхэлектродные, четырёх-

электродные и пятиэлектродные.

4. Ультравысокочастотные лампы, предназначенные специально для

работы в диапазоне ультракоротких волн (УКВ). Часть этих ламп работает на

том же принципе, что и обычные лампы, и отличается от них лишь размера-

ми. Другая часть ламп диапазона УКВ имеет особую конструкцию. Наконец,

в диапазоне УКВ применяются клистроны и магнетроны, работа которых ос-

нована на совершенно иных принципах, чем работа обычной электронной

лампы. 5. Электронно-лучевые приборы. К ним относятся кинескопы (приём-

ные телевизионные трубки), передающие телевизионные трубки, осцилло-

графические и запоминающие трубки, электронно-оптические преобразова-

тели изображений, электронно-лучевые переключатели, индикаторные труб-

ки радиолокационных и гидроакустических станций и др.

Электровакуумные приборы также классифицируются:

1. По материалу и устройству баллона:

– стеклянный;

– металлический;

– керамический;

– комбинированный.

2. По роду охлаждения:

– естественное, или лучистое;

– принудительное – воздушное, водяное, паровое.

Классификация газоразрядных приборов производится по типу разряда,

происходящего в газе. В радиотехнической аппаратуре применяются три

типа газоразрядных приборов:

a) Приборы тлеющего разряда. Эти приборы имеют холодный, не накали-

ваемый катод и используют преимущественно для стабилизации напряжения. б) Приборы дугового разряда с жидким или твердым не накаливаемым

катодом.

в) Приборы дугового разряда с искусственно накаливаемым катодом. Эти

приборы используются для выпрямления переменного тока в постоянный и в

различных схемах управления и автоматики.

УРОК №46

Date: 2021-05-25; view: 2701; Нарушение авторских прав

Вид статической характеристики обычно задается техническими требованиями.
Статические характеристики. а-входная. б-передаточная. в-выходная. / – на выходе О. 2 – на выходе 1..
Вид статических характеристик усилителей с внешней и внутренней обратной связью практически одинаков.
Вид статической характеристики преобразования определяется схемой и конструкцией средства измерений.
Зависимости Q ( U для синхронного двигателя при Р. Вид статических характеристик нагрузки определяется параметрами электроприемников и влиянием потерь в элементах распределительной сети, включая трансформаторы.
Вид статических характеристик усилителей с внешней и внутренней обратной связью практически одинаков.
Схемы высокочастотных кондуктометрических ячеек.| Эквивалентные электрические схемы емкостной измерительной ячейки. Вид статической характеристики высокочастотного кондуктометра определяется в основном зависимостью электрических свойств ячейки – ее активной и реактивной проводимости – от электропроводности раствора. Аналитическое исследование электрических свойств ячеек производится с помощью их эквивалентных схем, в которых распределенные параметры ячейки с – определенной степенью точности заменены сосредоточенными элементами цепи. Такой анализ позволяет, в ряде случаев, качественно оценить вид статических характеристик прибора с тем, чтобы выбрать геометрические параметры ячейки и частоту генератора, которые бы обеспечили измерение электропроводности в заданном диапазоне.
Вид статической характеристики высокочастотного кондуктометра определяется в основном зависимостью электрических свойств ячейки – ее активной и реактивной проводимости – от электропроводности раствора.
Структурная схема измерительного преобразователя. На вид статической характеристики влияют такие факторы, как механический гистерезис, ползучесть, силы трения, л и некоторые другие. Преобразование измеряемой величины х в выходную вели-у очень редко удается получить непосредственно преобра – оователем, состоящим из одного элемента. Чаще всего оно осу-ще Ьтвляется использованием определенной совокупности простейших элементов. Если считать, что каждый элемент, входящий в преобразователь, может быть также представлен в виде четырехполюсника, то преобразователь в целом изобразится как определенная комбинация таких четырехполюсников – элементов. Подобные комбинации могут иметь различную структуру, однако, как правило, это последовательное соединение четырехполюсников ( ряс. Для такой схемы характерным является то, что выходная величина каждого k – ro четырехполюсника является одновременно входной величиной ( & 1) – го. На входе цепочки четырехполюсников действует входная величина х, а на выходе – у.
Однако релейный вид статических характеристик таких усилителей часто отрицательно сказывается на качестве регулирования.
Рассмотрим вид статической характеристики линейной замкнутой системы комбинированного регулирования по управлению и нагрузке.

Анализ вида статических характеристик полупроводникового триода, показывает, что основным нелинейным параметром триода является его входное сопротивление. Сопротивление гк и коэффициент передачи а в активной области характеристик триода практически постоянны.
По виду статической характеристики: линейные ( без начального сигнала у Sx и с начальным сигналом у у0 Sx), нелинейные ( с растущей или падающей характеристикой), релейные.
По виду статических характеристик объекты делятся на стационарные и нестационарные.
По виду статической характеристики датчики можно разделить на линейные ( без начального сигнала у S x и с начальным сигналом у Уо S x), нелинейные ( с растущей или падающей характеристикой), релейные.
По виду статической характеристики вход – выход элементы автоматических систем делятся на элементы непрерывного и на элементы дискретного действия.
По виду статической характеристики реле делятся на две большие группы: нейтральные и поляризованные. В нейтральных реле направление перемещения якоря не меняется, а следовательно, и коммутируемые цепи не переключаются при изменении полярности входного сигнала. В поляризованных реле направление движения якоря изменяется и, следовательно, коммутируемые цепи переключаются на другие контакты при изменении полярности входного сигнала.
Во-вторых, вид статических характеристик транзистора зависит от схемы его включения. Очевидно, что при любой схеме включения физические процессы, происходящие в транзисторе, не изменяются, но существенно меняются входные и выходные величины, а значит, и статические характеристики транзистора.
Схема для снятия статических характеристик электронной лампы с питанием анодных цепей от источника. Различают четыре вида статических характеристик: анодные, анод-но-сеточные, сеточно-анодные и сеточные.
Таким образом, вид кривых статических характеристик для большинства элементов аналогичен кривым зависимости интенсивности линий гелия от тока , с той лишь разницей, что они обнаруживают ток начала испарения.
В зависимости от вида статической характеристики различают аналоговые и релейные омические элементы.
Схема для исследования триода. Различают два основных вида статических характеристик триода: анодные характеристики, изображающие зависимость анодного тока триода от напряжения на аноде при постоянном напряжении на сетке, и анодно-сеточные характеристики, изображающие зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном анодном напряжении. При снятии характеристик необходимо поддерживать постоянным напряжение накала.
Различают два основных вида статических характеристик триода: 1) анодные характеристики, представляющие собой зависимость анодного тока триода от напряжения на аноде при постоянном напряжении на сетке, и 2) анодно-сеточные характеристики, представляющие собой зависимость анодного тока от напряжения на сетке при постоянном анодном напряжении. При снятии характеристик напряжение накала катода должно быть постоянным.
Графическую модель в виде статической характеристики нелинейного элемента определяют экспериментально путем приложения к элементу постоянного напряжения или тока, значения которого регулируют так, чтобы получить все точки характеристики.

Как показывают эксперименты, вид статических характеристик и коэффициенты усиления усилителей с внешней ОС и с самонасыщением достаточно близки.
Рассмотрим влияние смещения на вид статической характеристики реверсивного магнитного усилителя. На рис. 24.10 показано построение статической характеристики реверсивного магнитного усилителя при разных значениях смещения.
Для звена различают три вида статических характеристик.
Функция f зависит от вида статической характеристики управляемой проводимости.
Основным недостатком таких усилителей является релейный вид статической характеристики.
На рис. 30, б показан вид статических характеристик компрессора для случая рн const и трех значений рвс ( pBct Рвсг Рве) – В положении золотника Я Ят компрессор работает на полную производительность Qi, Q2 или Q3 в зависимости от рвс. По мере выдвижения золотника ( Я уменьшается) холодопроизводительность понижается приблизительно по линейному закону.
В измерительной практике в зависимости от вида статической характеристики преобразователя и рода работы этому определению придают более конкретный вид, в результате чего используют яесколько более узких и конкретных понятий чувствительности.
Статические характеристики усилителя сопло – заслонка с постоянными перепадами на дросселях. Здесь же рассмотрим влияние постоянного перепада на вид статической характеристики пневматического усилителя. Допустим, что имеется устройство, поддерживающее автоматически постоянный перепад давления Д / 7ПС на постоянном дросселе. Дрпс статическая характеристика рассматриваемого усилителя совпадает со статической характеристикой / обычного усилителя. Поэтому рабочий участок статической характеристики 2 имеет увеличенную крутизну.
Схемы и статические характеристики ПД. Закон преобразования перемещения в электрический сигнал ( или вид статической характеристики ПД) определяется конструкцией датчика ( профилем каркаса потенциометра), схемой подключения к источнику питания и нагрузке, а также режимом работы. В частном случае ПД реализует релейный закон преобразования перемещения в напряжение. Такой ПД называют релейным потенциометр ическим датчиком.
Положение поверхностей переключения зависит от свойств релейного элемента ( вид статических характеристик, времена запаздывания при срабатывании и отпускании), от действующих сил ( вид механических характеристик двигателя и закон изменения момента нагрузки) и от вида управляющей функции.
Сделаем некоторые допущения, которые принципиально не повлияют на вид статической характеристики. GTcTGT, т.е. количеством тепла, которое вносится с топливом. При постоянном расходе топлива этот член постоянен и мал по сравнению с членом GTXT.
Статическая характеристика двухпозиционного регулятора ( а, изменение регулирующего воздействия х ( б и переходный процесс у ( в при возникновении в системе несимметричных автоколебаний.
Моменты срабатывания Пз-регулятора определяются свойствами линейной части АСР и видом статической характеристики регулятора.
В этом случае математическое описание объекта может быть представлено в виде статической характеристики, описывающей весь диапазон рабочих режимов, а также набора динамических характеристик, каждая из которых приближенно описывает динамические свойства режимов объекта, соответствующих некоторому числу статической характеристики.
На характер изменения / 2 f ( Un) оказывает влияние вид статической характеристики нагрузки, особенно по реактивной мощности, так как регулирующий эффект реактивной мощности больше, чем активной.
Блок-схема САУ по температуре в зоне обработки и упругим перемещениям, вэзхикающим в системе СПИД. Ясно, что и в этом случае результирующая статическая характеристика определяется видом статических характеристик всех устройств.
Поэтому запросы потребителя энергии и замыслы конструктора машины, воплощенные в виде статической характеристики регулирования той или иной формы, должны сообразоваться с первоначальной стоимостью механизмов автоматического управления и с эксплу атационными расходами на содержание этих механизмов.
Сформулируем принципы построения систем управления для класса технологических объектов, отличительной особенностью которых является экстремальный вид статической характеристики. Класс таких объектов весьма широк и включает установки, работающие во многих важных отраслях народного хозяйства – химической, нефтехимической, металлургической и др. Оптимальное управление этими объектами может дать значительный экономический эффект.
Для анализа качества струйных логических элементов и согласования элементов в схемах обычно используются следующие три вида статических характеристик: характеристики переключения, выходные и входные.
Следовательно, отрезки, отсекаемые на оси 6, не зависят от k и определяются видом статической характеристики реле.
Динамические характеристики каскада с активно-реактивной нагрузкой для синусоидального входного сигнала. Нетрудно видеть, что вид динамических характеристик для активно-реактивной нагрузки зависит не только от характера сопротивления и вида статических характеристик усилительного элемента, но и от частоты, амплитуды и формы входного сигнала.
Точность распределения двигателей между шинами U и Uz ( см. рис. 6 – 9) мало сказывается на виде статических характеристик, но влияет на критическое напряжение.

УРОК №47

Электронно-лучевые трубки; их область действия и применение. Ионные (газоразрядные) приборы: их основные параметры.

Электронно-лучевые приборы (ЭЛП) — класс вакуумных электронных приборов, в которых используется поток электронов, сконцентрированный в форме одиночного луча или пучка лучей, которые управляются как по интенсивности (току), так и по положению в пространстве, и взаимодействуют с неподвижной пространственной мишенью (экраном) прибора. Основная сфера применения ЭЛП — преобразование оптической информации в электрические сигналы и обратное преобразование электрического сигнала в оптический — например, в видимое телевизионное изображение.

В класс электронно-лучевых приборов не включаются рентгеновские трубки, фотоэлементы, фотоумножители, газоразрядные приборы (декатроны) и приёмно-усилительные электронные лампы (лучевые тетроды, электровакуумные индикаторы, лампы со вторичной эмиссией и тому подобное) с лучевой формой токов.

Устройство

Электронно-лучевой прибор состоит, как минимум, из трёх основных частей:

· Электронный прожектор (пушка) формирует электронный луч (или пучок лучей, например, три луча в цветном кинескопе) и управляет его интенсивностью (током);

· Отклоняющая система управляет пространственным положением луча (отклонением его от оси прожектора);

· Мишень (экран) приёмного ЭЛП преобразует энергию луча в световой поток видимого изображения; мишень передающего или запоминающего ЭЛП накапливает пространственный потенциальный рельеф, считываемый сканирующим электронным лучом^[1][3].

Классификация

Передающие электронно-лучевые приборы преобразуют оптическое изображение в электрический сигнал.

· Диссектор («трубка мгновенного действия») — исторически первый тип передающей трубки, использовавшийся для астрономических наблюдений, в устройствах промышленной автоматики и для сканирования документов;

· Иконоскоп — исторически первый тип передающей телевизионной трубки;

· Ортикон, суперортикон, видикон — основные типы передающих трубок, применявшихся в телевидении до перехода на твердотельные преобразователи;

· Специализированные приборы, например, моноскоп — трубка для преобразования в электрический сигнал неподвижного изображения (испытательной таблицы).

Приёмные электронно-лучевые приборы преобразуют электрический сигнал в оптическое (видимое) изображение:

· Осциллографическая трубка — ЭЛП с емкостным (осциллографическим) управлением положения луча, применяемые для визуализации формы электрических сигналов

· Кинескоп — приёмная трубка телевизионной системы с магнитной отклоняющей системой и строчной развёрткой изображения;

· Индикаторная электронно-лучевая трубка — приёмная трубка радиолокационной системы с магнитной отклоняющей системой и круговой развёрткой, а также разнообразные специализированные индикаторы, знакогенерирующие трубки и т. п.

· Знакогенерирующие (знакопечатающие) трубки (характрон, тайпотрон и их аналоги).

· Запоминающая трубка записывает информации на пространственную мишень, хранит её в течение заданного времени, и (в трубках со считыванием) воспроизводит или считывает её электронным лучом. Различные трубки этого подкласса использовались как для хранения, обработки и воспроизведения оптических изображений, так и как двоичные запоминающие устройства ранних компьютеров

.

Date: 2021-05-25; view: 760; Нарушение авторских прав

Рис.1,Принципиальная схема одного из видов ЭЛТ

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), кинескоп —вакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.

В строгом смысле, электронно-лучевыми трубками называют[2] ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых являются кинескоп.

§ 4,5 — электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-оптический прожектор;

§ 8 — экран, покрытый люминофором — веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов;

§ 3 — отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение;

§ 7 — электромагнитная фокусировка.

История развития

В 1859 году Юлиус Плюккер открыл катодные лучи. В 1879 году Уильям Крукс создал прообраз электронной трубки, установил, что катодные лучи распространяются линейно, но могут отклонятьсямагнитным полем. Так же он обнаружил, что при попадании катодных лучей на некоторые вещества, последние начинают светиться.

В 1895 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун на основе трубки Крукса создал катодную трубку, получившую названия трубки Брауна. Луч отклонялся магнитно только в одном измерении, второе направление развёртывалось при помощи вращающегося зеркала. Браун решил не патентовать свое изобретение, выступал со множеством публичных демонстраций и публикаций в научной печати.[3]Трубка Брауна использовалась и совершенствовалась многими учёными. В 1903 году Артур Венельтпоместил в трубке цилиндрический электрод (цилиндр Венельта), позволяющий менять интенсивность электронного луча, а соответственно и яркость свечения люминофора.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал уравнение внешнего фотоэффекта, открытого в 1877 годуГенгихом Герцем, и исследованного Александром Григорьевичем Столетовым.

В 1906 году сотрудники Брауна М. Дикман и Г. Глаге получили патент на использование трубки Брауна для передачи изображений, а в 1909 году М. Дикман предложил в статье фототелеграфное устройство для передачи изображений с помощью трубки Брауна, в устройстве для развёртки применялся диск Нипкова.

С 1902 года c трубкой Брауна работает Борис Львович Розинг. 25 июля 1907 года он подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображений на расстояния». Развертка луча в трубке производилась магнитными полями, а модуляция сигнала (изменение яркости) с помощью конденсатора, который мог отклонять луч по вертикали, изменяя тем самым число электронов, проходящих на экран через диафрагму. В 9 мая 1911 года на заседании Русского технического обществаРозинг продемонстрировал передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и приём их с воспроизведением на экране ЭЛТ.

В начале и середине XX века значительную роль в развитии ЭЛТ сыграли Владимир Зворыкин, Аллен Дюмонт и другие.

Date: 2021-05-25; view: 485; Нарушение авторских прав

Общие принципы

В баллоне 9 создан глубокий вакуум — сначала выкачивается воздух, затем все металлические детали кинескопа нагреваются индуктором для выделения поглощённых газов, для постепенного поглощения остатков воздуха используется геттер.

Для того, чтобы создать электронный луч 2, применяется устройство, именуемое электронной пушкой. Катод 8, нагреваемый нитью накала 5, испускает электроны. Чтобы увеличить испускание электронов, катод покрывают веществом, имеющим малую работу выхода(крупнейшие производители ЭЛТ для этого применяют собственные запатентованные технологии). Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) 12 можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения (также существуют модели с управлением по катоду). Кроме управляющего электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод (до 1961 года в отечественных кинескопах применялась электромагнитная фокусировка при помощи фокусирующей катушки 3 с сердечником 11), предназначенный для фокусировки пятна на экране кинескопа в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов в пределах пушки и анод. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом 14, представляющем собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединённое с одноимённым электродом пушки. В цветных кинескопах со внутренним электростатическим экраном его соединяют с анодом. В ряде кинескопов ранних моделей, таких, как 43ЛК3Б, конус был выполнен из металла и представлял анод сам собой. Напряжение на аноде находится в пределах от 7 до 30 киловольт. В ряде малогабаритных осциллографических ЭЛТ анод представляет собой только один из электродов электронной пушки и питается напряжением до нескольких сот вольт.

Далее луч проходит через отклоняющую систему 1, которая может менять направление луча (на рисунке показана магнитная отклоняющая система). В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие.

Электронный луч попадает в экран 10, покрытый люминофором 4. От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение.

Люминофор от электронов приобретает отрицательный заряд, и начинается вторичная эмиссия — люминофор сам начинает испускать электроны. В результате вся трубка приобретает отрицательный заряд. Для того, чтобы этого не было, по всей поверхности трубки находится соединённый с общим проводом слой аквадага — проводящей смеси на основе графита (6).

Кинескоп подключается через выводы 13 и высоковольтное гнездо 7.

В чёрно-белых телевизорах состав люминофора подбирают таким, чтобы он светился нейтрально-серым цветом. В видеотерминалах, радарах и т. д. люминофор часто делают жёлтым или зелёным для меньшего утомления глаз.

Date: 2021-05-25; view: 364; Нарушение авторских прав

Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит отношение диагонали (диаметра) экрана к длине ЭЛТ. У осциллографических ЭЛТ составляет как правило до 40 градусов, что связано с необходимостью повысить чувствительность луча к воздействию отклоняющих пластин. У первых советских телевизионных кинескопов с круглым экраном угол отклонения составлял 50 градусов, у чёрно-белых кинескопов более поздних выпусков был равен 70 градусам, начиная с 60-х годов увеличился до 110 градусов (один из первых подобных кинескопов—43ЛК9Б). У отечественных цветных кинескопов составляет 90 градусов.

При увеличении угла отклонения луча уменьшаются габариты и масса кинескопа, однако, увеличивается мощность, потребляемая узлами развёртки. В настоящее время в некоторых областях возрождено применение 70-градусных кинескопов: в цветных VGA мониторах большинства диагоналей. Также угол в 70 градусов продолжает применяться в малогабаритных чёрно-белых кинескопах (например, 16ЛК1Б), где длина не играет такой существенной роли.

Ионная ловушка

Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую массу электронов, практически не отклоняются, постепенно выжигая люминофор в центре экрана и образуя так называемое ионное пятно. Для борьбы с этим до середины 60 гг. применялись ионная ловушка, обладающая крупным недостатком: её правильная установка – довольно кропотливая операция, а при неправильной установке изображение отсутствует. В начале 60 гг. был разработан новый способ защиты люминофора: алюминирование экрана, кроме того позволившее вдвое повысить максимальную яркость кинескопа, и необходимость в ионной ловушке отпала.

Date: 2021-05-25; view: 590; Нарушение авторских прав

В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа к этому моменту успевает разогреться.

Внедрение в узлы строчной развёртки полностью полупроводниковой схемотехники породило проблему ускоренного износа катодов кинескопа по причине подачи напряжения на анод кинескопа одновременно с включением. Для борьбы с этим явлением разработаны любительские узлы, обеспечивающие задержку подачи напряжения на анод либо модулятор кинескопа. Интересно, что в некоторых из них, несмотря на то, что они предназначены для установки в полностью полупроводниковые телевизоры, в качестве элемента задержки использована радиолампа. Позднее начали выпускаться телевизоры промышленного производства, в которых такая задержка предусмотрена изначально.

Развёртка

Чтобы создать на экране изображение, электронный луч должен постоянно проходить по экрану с высокой частотой — не менее 25 раз в секунду. Этот процесс называется развёрткой. Есть несколько способов развёртки изображения.

Растровая развёртка

Электронный луч проходит весь экран по строкам. Возможны два варианта:

§ 1—2—3—4—5—6… (построчная развёртка);

§ 1—3—5—7—…, затем 2—4—6—8—… (чересстрочная развёртка).

Векторная развёртка

Электронный луч проходит вдоль линий изображения.

Цветные кинескопы

Цветной кинескоп отличается от чёрно-белого тем, что в нём три пушки — «красная», «зелёная» и «синяя» (1). Соответственно, на экран 7 нанесены в некотором порядке три вида люминофора — красный, зелёный и синий (8).

На красный люминофор попадает только луч от красной пушки, на зелёный — только от зелёной, и т. д. Это достигается тем, что между пушками и экраном установлена металлическая решётка, именуемая маской(6). В современных кинескопах маска выполнена изинвара — сорта стали с небольшим коэффициентом температурного расширения.

Типы масок

Существует два типа масок:

§ собственно теневая маска, которая существует двух видов:

§ Теневая маска для кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек. Часто, особенно в переводной литературе, упоминается как теневая решётка. В настоящее время применяется в большинстве мониторных кинескопов. Телевизионные кинескопы с маской данного типа ныне не производятся, однако, такие кинескопы можно встретить в телевизорах прошлых лет (59ЛК3Ц, 61ЛК3Ц, 61ЛК4Ц);

§ Теневая маска для кинескопов с планарным расположением электронных пушек. Известна также, как щелевая решётка. В настоящее время применяется в подавляющем большинстве телевизионных кинескопов (25ЛК2Ц, 32ЛК1Ц, 32ЛК2Ц, 51ЛК2Ц, 61ЛК5Ц, зарубежные модели). В мониторных кинескопах почти не встречается, за исключением моделей LG Flatron;

§ апертурная решётка (Sony Trinitron, Mitsubishi Diamondtron). Эта маска, в отличие от остальных видов, состоит из большого количества проволок, натянутых вертикально. Принципиальное отличие маски такого типа заключается в том, что она не ограничивает пучок электронов, а фокусирует его. Прозрачность апертурной решетки составляет примерно 85% против 20% у теневой маски. Кинескопы с такой маской применяются и в мониторах, и в телевизорах. Предпринимались попытки создания таких кинескопов в 70-е годы и в СССР (например 47ЛК3Ц).

§ особняком стоят цветные кинескопы специального типа — однолучевые хромоскопы, в частности, 25ЛК1Ц [1]. По устройству и принципу действия они разительно отличаются от иных видов цветных кинескопов. Несмотря на явные преимущества, включая пониженную потребляемую мощность, сравнимую с аналогичным показателем чёрно-белого кинескопа с диагональю того же размера, широкого распространения такие кинескопы не получили.

Среди этих масок нет явного лидера: теневая обеспечивает высокое качество линий, апертурная даёт более насыщенные цвета и высокий к.п.д. Щелевая сочетает достоинства теневой и апертурной, но склонна к муарам.

Чем меньше элементы люминофора, тем более высокое качество изображения способна дать трубка. Показателем качества изображения является шаг маски.

§ Для теневой решётки шаг маски — расстояние между двумя ближайшими отверстиями маски (соответственно, расстояние между двумя ближайшими элементами люминофора одного цвета).

§ Для апертурной и щелевой решётки шаг маски определяется как расстояние по горизонтали между щелями маски (соответственно, горизонтальное расстояние между вертикальными полосами люминофора одного цвета).

В современных мониторных ЭЛТ шаг маски находится на уровне 0,25 мм. Телевизионные кинескопы, просмотр изображения на которых осуществляется с большего расстояния, используют шаги порядка 0,8 мм.

Сведение лучей

Так как радиус кривизны экрана много больше расстояния от него до электронно-оптической системы вплоть до бесконечности в плоских кинескопах, а без применения специальных мер точка пересечения лучей цветного кинескопа находится на постоянном расстоянии от электронных пушек, необходимо добиться того, чтобы эта точка находилась точно на поверхности теневой маски, в противном случае образуется рассовмещение трёх цветовых составляющих изображения, увеличивающееся от центра экрана к краям. Чтобы этого не происходило, необходимо должным образом сместить электронные лучи. В кинескопах с дельтаобразным расположением пушек это делается специальной электромагнитной системой, управляемой отдельно устройством, которое в старых телевизорах была вынесена в отдельный блок — блок сведения — для периодических регулировок. В кинескопах с планарным расположением пушек регулировка производится при помощи специальных магнитов, расположенных на горловине кинескопа. Со временем, особенно у кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек, сведение нарушается и нуждается в дополнительной регулировке. Большинство компаний по ремонту компьютеров предлагают услугу повторного сведения лучей монитора.

Размагничивание

Необходимо в цветных кинескопах для снятия влияющей на качество изображения остаточной или случайной намагниченности теневой маски и электростатического экрана. Размагничивание происходит благодаря возникновению в так называемой петле размагничивания — кольцеобразной гибкой катушке большого диаметра, расположенной на поверхности кинескопа — импульса быстропеременного затухающего магнитного поля. Для того, чтобы этот ток после включения телевизора постепенно уменьшался, используются терморезисторы. Многие мониторы дополнительно к терморезисторам содержат реле, которое по окончании процесса размагничивания кинескопа отключает питание этой цепи, чтобы терморезистор остыл. После этого можно специальной клавишей, либо, чаще, особой командой в меню монитора, вызвать срабатывание этого реле и провести повторное размагничивание в любой момент, не прибегая к отключению и включению питания монитора.

Тринескоп

Тринескопом называется конструкция, состоящая из трёх чёрно-белых кинескопов, светофильтров и полупрозрачных зеркал (либо дихроичных зеркал, объединяющих функции полупрозрачных зеркал и фильтров), используемая для получения цветного изображения.

Применение

Кинескопы используются в системах растрового формирования изображения: различного родателевизорах, мониторах, видеосистемах. Осциллографические ЭЛТ наиболее часто используются в системах отображения функциональных зависимостей: осциллографах, вобулоскопах, также в качестве устройства отображения на радиолокационных станциях, в устройствах специального назначения; в советские годы использовались и в качестве наглядных пособий при изучении устройства электронно-лучевых приборов в целом. Знакопечатающие ЭЛТ используются в различной аппаратуре специального назначения.

Date: 2021-05-25; view: 501; Нарушение авторских прав

В кинескопах присутствует ионизирующее излучение двух видов.

Первое из них — это сам электронный луч, представляющий собой, по сути, поток бета-частиц низкой энергии (25 кЭв). Наружу это излучение не выходит, и опасности для пользователя не представляет.

Второе — тормозное рентгеновское излучение, которое возникает при бомбардировке экрана электронами. Для ослабления выхода этого излучения наружу до полностью безопасных величин стекло легируют свинцом (см. ниже). Однако, в случае неисправности телевизора или монитора, приводящей к значительному повышению анодного напряжения, уровень этого излучения может увеличиться до заметных величин. Для предотвращения таких ситуаций блоки строчной развёртки оборудуют узлами защиты.

В отечественных и зарубежных телевизорах цветного изображения, выпущенных до середины 1970-х годов, могут встречаться дополнительные источники рентгеновского излучения — стабилизирующие триоды, подключаемые параллельно кинескопу, и служащие для стабилизации анодного напряжения, а значит, и размеров изображения. В телевизорах «Радуга-5» и «Рубин-401-1» используются триоды 6С20С, в ранних моделях УЛПЦТ — ГП-5. Поскольку стекло баллона такого триода значительно тоньше, чем у кинескопа, и не легировано свинцом, он является значительно более интенсивным источником рентгеновского излучения, чем сам кинескоп, поэтому его помещают в специальный стальной экран. В более поздних моделях телевизоров УЛПЦТ используются иные методы стабилизации высокого напряжения, и этот источник рентгеновского излучения исключён.

Мерцание

Луч ЭЛТ-монитора, формируя изображение на экране, заставляет светиться частицы люминофора. До момента формирования следующего кадра эти частицы успевают погаснуть, поэтому можно наблюдать «мерцание экрана». Чем выше частота смены кадров, тем менее заметно мерцание. Низкая частота ведет к усталости глаз и наносит вред здоровью.

У большинства телевизоров на базе электронно-лучевой трубки ежесекундно сменяется 25 кадров, что с учётом чересстрочной развёртки составляет 50 полей (полукадров) в секунду (Гц). В современных моделях телевизоров эта частота искусственно завышается до 100 герц. При работе за экраном монитора мерцание чувствуется сильнее, так как при этом расстояние от глаз до кинескопа намного меньше, чем при просмотре телевизора. Минимальной рекомендуемой частотой обновления экрана монитора является частота 85 герц. Ранние модели мониторов не позволяют работать с частотой развёртки более 70—75 Гц. Мерцание ЭЛТ явно можно наблюдать боковым зрением.

Нечёткое изображение

Изображение на электронно-лучевой трубке является размытым по сравнению с другими видами экранов. Считается, что размытое изображение — один из факторов, способствующих усталости глаз у пользователя.

В настоящее время (2008 год) в задачах, не требовательных к цветопередаче, с точки зрения эргономикиЖК-мониторы, подключенные через цифровой разъём DVI, безусловно, предпочтительнее.

Высокое напряжение

В работе ЭЛТ применяется высокое напряжение. Остаточное напряжение в сотни вольт, если не принимать никаких мер, может задерживаться на ЭЛТ и схемах «обвязки» неделями. Поэтому в схемы добавляют разряжающие резисторы, которые делают телевизор вполне безопасным уже через несколько минут после выключения.

Вопреки распространённому мнению, напряжением анода ЭЛТ нельзя убить человека из-за небольшой мощности преобразователя напряжения — будет лишь ощутимый удар. Однако, и он может оказаться смертельным при наличии у человека пороков сердца. Он может также приводить к травмам, включая, летальные, косвенным образом, когда, отдёрнув руку, человек касается других цепей телевизора и монитора, содержащих чрезвычайно опасные для жизни напряжения — а такие цепи присутствуют во всех моделях телевизоров и мониторов, использующих ЭЛТ, а также включая чисто механические травмы, сопряженные со внезапным бесконтрольным падением, вызванным электрической судорогой.

Ядовитые вещества

Любая электроника (в том числе ЭЛТ) содержит вещества, вредные для здоровья и окружающей среды. В числе их: свинцовое стекло, соединения бария в катодах, люминофоры.

Использованные ЭЛТ в большинстве стран считаются опасным мусором, и подлежат вторичной переработке или захоронению на отдельных полигонах.

Взрыв ЭЛТ

Поскольку внутри ЭЛТ вакуум, за счёт давления воздуха на один только экран 17-дюймового монитора приходится нагрузка около 800 кГ — вес легкового автомобиля. Из-за особенностей конструкции давление на экран и конус ЭЛТ является положительным, а на боковую часть экрана — отрицательным, что вызывает опасность взрыва. При работе с ранними моделями кинескопов правила техники безопасности требовали использования защитных рукавиц, маски и очков. Перед экраном кинескопа в телевизоре устанавливался стеклянный защитный экран, а по краям — металлическая защитная маска.

Начиная со второй половины 60-х годов опасная часть кинескопа прикрывается специальным металлическим взрывозащитным бандажом, выполненным в виде цельнометаллической штампованной конструкции либо намотанной в несколько слоёв ленты. Такой бандаж исключает возможность самопроизвольного взрыва. В некоторых моделях кинескопов дополнительно использовалась защитная плёнка, покрывавшая экран.

Несмотря на применение защитных систем, не исключается поражение людей осколками при умышленном разбивании кинескопа. В связи с этим при уничтожении последнего для безопасности предварительно разбивают штенгель — технологическую стеклянную трубку в торце горловины под пластмассовым цоколем, через которую при производстве осуществляется откачка воздуха.

Малогабаритные ЭЛТ и кинескопы с диаметром или диагональю экрана до 15 см опасности не представляют и взрывозащитными приспособлениями не оснащаются.

Date: 2021-05-25; view: 362; Нарушение авторских прав

Конструктивное выполнение прибора обеспечивает легкий и свободный доступ ко всем органам управления прибором.

Конструктивное выполнение приборов, которые сразу измеряли бы рабс, затруднительно; поэтому рабс измеряется двумя приборами: один из них измеряет риз6 – он называется манометром; отсюда это давление часто называют манометрическим; другой прибор измеряет величину В – он называется барометром.

Конструктивное выполнение приборов, осуществляемых с использованием уравновешиваемых мостовых схем, сложнее, чем приборов других систем, и требует более точных и высококачественных компонентов.

Конструктивное выполнение прибора показано на черт.

Схемы установок рассольного охлаждения по конструктивному выполнению приборов охлаждения и испарителей бывают открытые, в которых рассол имеет контакт с воздухом, и закрытые.

Функции F ( a) и F7 ( a) зависят от конструктивного выполнения прибора и подбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточную чувствительность прибора на всем диапазоне измеряемых значений. Для этого необходимо, чтобы соблюдалось условие F ( a) Ф F, ( а), так как в противном случае отсутствует зависимость между отклонением подвижной системы прибора и отношением токов. Для обеспечения этого условия воздушный зазор приборов выполняют так, чтобы на всем диапазоне шкалы не было такого положения подвижной системы, при котором катушки находились бы в одинаковых магнитных полях.

Выводятся методы теоретического определения точности измерительных схем, сами принципиальные схемы и примеры конструктивного выполнения приборов.

Кинематическая передача от двух следящих электродвигателей к пишущему устройству конструктивно унифицирована и оформлена аналогично описанной выше передаче двухкоординатного прибора ПДП4 и дополнительных пояснений не требует. Конструктивное выполнение прибора обеспечивает легкий и свободный доступ ко всем органам управления прибором. В компактном блоке управления и контроля, расположенном в нижней части прибора, размещены элементы измерительных схем координаты X и Y, переключатели фиксированных пределов измерения и потенциометры плавной регулировки пределов измерения, потенциометры и переключатели установки нуля, кнопочные переключатели включения или выключения прибора, двигателей следящей системы координат X или Y, крепления диаграммной бумаги, электромагнита, обеспечивающего подъем или опускание пишущего устройства.

Компенсационный газоанализатор автоматического действия представляет собой по существу следящую систему, обеспечивающую стабилизацию углового положения ротора при изменении действующих на него усилий. Независимо от конструктивного выполнения прибора основные его свойства и требования к отдельным элементам могут быть выявлены из рассмотрения его структурной схемы.

Поршневые манометры относятся к числу стационарных приборов и используются главным образом в лабораторных условиях для градуирования и проверки манометров других типов. В этом случае конструктивное выполнение приборов сравнительно несложно: давление создается эталонными грузами, а поршень приводится во вращение вручную.

В целом изготовление и наладка приборов для индицирования рабочего процесса СПГГ, а также проведение самих экспериментов достаточно трудоемки, требуют большого внимания и тщательной подготовки каждого опыта. Выбор типа и конструктивное выполнение приборов, применяемых для индицирования, часто зависят от специфики работы той лаборатории, в которой проводится исследование, от наличия соответствующего оборудования и навыка работы самих экспериментаторов с определенными типами индикаторов и электронных устройств. Постоянное совершенствование и быстрое развитие радиоэлектроники обеспечивают возможность создания для целей индицирования СПГГ различных типов индикаторов, позволяющих с достаточной степенью точности производить необходимые исследования.

Даются общие теоретические решения для случаев использования проходной, погружной и накладной катушек, рассматриваются особенности контроля однослойного и двухслойного материала. Рассматриваются методы теоретического определения точности измерительных схем, сами принципиальные схемы и примеры конструктивного выполнения приборов.

В первой используется электромагнитный стабилизатор, во второй – электронным. Электромагнитный стабилизатор служит для питания электронного, состоящего из высоковольтного выпрямителя, регулирующей лампы и УПТ. Электронный стабилизатор работает но принципу последовательного регулирования. Для разделения цепей низкого и высокого напряжений применен управляемый генератор, что позволяет отделить УПТ от высокого потенциала катода регулирующей лампы и значительно упрощает конструктивное выполнение прибора.

Применение полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы – различные по конструкции, технологии изготовления и функциональному назначению электронные приборы, основанные на использовании свойств полупроводников. К полупроводниковым приборам относят также полупроводниковые микросхемы, которые представляют собой монолитные законченные функциональные узлы (усилитель, триггер, набор элементов), все компоненты которых изготавливаются в едином технологическом процессе. Полупроводники – вещества, электронная проводимость которых имеет промежуточное значение между проводимостью проводников и диэлектриков. К полупроводникам относится обширная группа естественных и синтетических веществ различной химической природы, твердых и жидких, с разными механизмами проводимости. Наиболее перспективными полупроводниками в современной технике являются так называемые электронные полупроводники, проводимость которых обусловлена движением электронов. Однако в отличие от металлических проводников концентрация свободных электронов в полупроводниках очень мала и возрастает с повышением температуры, чем объясняется их пониженная проводимость и специфическая зависимость от удельного сопротивления и температуры: если у металлических проводников при нагревании электрическое сопротивление повышается, то у полупроводников оно понижается. Увеличение концентрации свободных электронов с повышением температуры объясняется тем, что с увеличением интенсивности тепловых колебаний атомов полупроводников все большее количество электронов срывается с внешних оболочек этих атомов и получает возможность перемещаться по объему полупроводника. В переносе электричества через полупроводники, помимо свободных электронов могут принимать участие места, освободившиеся от перешедших в свободное состояние электронов – так называемые дырки. Поэтому и свободные электроны и дырки называют носителями электрического заряда, причём дырке приписывают положительный заряд, равный заряду электрона. В идеальном полупроводнике образование свободных электронов и дырок происходит одновременно, парами, а потому концентрации электронов и дырок одинаковы. Введение же в полупроводник определенных примесей способно привести к увеличению концентрации носителей одного знака и сильно повысить проводимость. Это происходит при условии, что на внешней оболочке атомов примеси находится на один электрон больше (донорные примеси) или на один электрон меньше (акцепторные примеси), чем у атомов исходного полупроводника. В первом случае примесные атомы (доноры) легко отдают лишний электрон, а во втором (акцепторы)– забирают недостающий электрон от атомов полупроводника, создавая дырку. Для наиболее распространённых полупроводников (кремния и германия), являющихся четырёхвалентными химическими элементами, донорами служат пятивалентные вещества (фосфор, мышьяк, сурьма), а акцепторами – трехвалентные (бор, алюминий, индий). В зависимости от преобладающего типа носителей примесные полупроводники делят на полупроводники электронного (п-типа) и дырочного (р-типа). Зависимость электропроводимости полупроводника от различных внешних воздействий служит основой разнообразных технических приборов. Так, уменьшение сопротивления используется в термисторах, уменьшение сопротивления при освещении– в фоторезисторах. Появление ЭДС при прохождении тока через полупроводник, помещённый в магнитное поле (эффект Холла) применяется для измерения магнитных полей, мощности и т.д. Особенно ценными свойствами обладают неоднородные полупроводники (с изменяющейся от одной части объёма к другой проводимостью), а также контакты разных полупроводников между собой и полупроводников с металлами. Возникающие в таких системах эффекты наиболее ярко проявляются у электронно-дырочных переходов (р-п-переходом). Использование р-п-переходов лежит в основе действия многих полупроводниковых приборов:транзистора, полупроводникового диода, полупроводникового фотоэлемента, термоэлектрического генератора, солнечной батареи. 60-е – 70-е годы составляют эпоху полупроводниковой техники и собственно электроники. Электроника внедряется во все отрасли науки, техники и народного хозяйства. Являясь комплексом наук, электроника тесно связана с радиофизикой, радиолокацией, радионавигацией, радиоастрономией, радиометеорологией, радиоспектроскопией, электронной вычислительной и управляющей техникой, радиоуправлением на расстоянии, телеизмерениями, квантовой радиоэлектроникой. В этот период продолжалось дальнейшее усовершенствование электровакуумных приборов. Большое внимание уделяется повышению их прочности, надёжности, долговечности. Разрабатывались пальчиковые и сверхминиатюрные лампы, что давало возможность снизить габариты установок, насчитывающих большое количество радиоламп. Продолжались интенсивные работы в области физики твёрдого тела и теории полупроводников, разрабатывались способы получения монокристаллов полупроводников, методы их очистки и введения примесей. Большой вклад в развитие физики полупроводников внесла советская школа академика А.Ф.Иоффе. Полупроводниковые приборы быстро и широко распространились за 50-е-70-е годы во все области народного хозяйства. В 1926 г. был предложен полупроводниковый выпрямитель переменного тока из закиси меди. Позднее появились выпрямители из селена и сернистой меди. Бурное развитие радиотехники (особенно радиолокации) в период второй мировой войны дало новый толчок к исследованиям в области полупроводников. Были разработаны точечные выпрямители переменных токов СВЧ на основе кремния и германия, а позднее появились плоскостные германиевые диоды. В 1948 г. американские учёные Бардин и Браттейн создали германиевый точечный триод (транзистор), пригодный для усиления и генерирования электрических колебаний. Позднее был разработан кремниевый точечный триод. В начале 70-х годов точечные транзисторы практически не применялись, а основным типом транзистора являлся плоскостной, впервые изготовленный в 1951 г. К концу 1952 г. были предложены плоскостной высокочастотный тетрод, полевой транзистор и другие типы полупроводниковых приборов. В 1953 г. был разработан дрейфовый транзистор. В эти годы широко разрабатывались и исследовались новые технологические процессы обработки полупроводниковых материалов, способы изготовления p-n- переходов и самих полупроводниковых приборов. В начале 70-х годов, кроме плоскостных и дрейфовых германиевых и кремниевых транзисторов, находили широкое распространение и другие приборы, использующие свойства полупроводниковых материалов: туннельные диоды, управляемые и неуправляемые четырёхслойные переключающие приборы, фотодиоды и фототранзисторы, варикапы, терморезисторы и т.д. Развитие и совершенствование полупроводниковых приборов характеризуется повышением рабочих частот и увеличением допустимой мощности. Первые транзисторы обладали ограниченными возможностями (предельные рабочие частоты порядка сотни килогерц и мощности рассеяния порядка 100 – 200 МВт) и могли выполнять лишь некоторые функции электронных ламп. Для того же диапазона частот были созданы транзисторы с мощностью в десятки ватт. Позднее были созданы транзисторы, способные работать на частотах до 5 МГц и рассеивать мощность порядка 5 Вт, а уже в 1972 г. были созданы образцы транзисторов на рабочие частоты 20 – 70 МГц с мощностями рассеивания, достигающими 100 Вт и более. Маломощные же транзисторы (до 0,5 – 0,7 Вт) могут работать на частотах свыше 500 МГц. Позже появились транзисторы, работающие на частотах порядка 1000 МГц. Одновременно велись работы по расширению диапазона рабочих температур. Транзисторы, изготовленные на основе германия, имели первоначально рабочие температуры не выше 55 ¸ 70 °С, а на основе кремния – не выше 100 ¸ 120 °С. Созданные позже образцы транзисторов на арсениде галлия оказались работоспособными при температурах до 250 °С, и их рабочие частоты в итоге увеличились до 1000 МГц. Есть транзисторы на карбиде, работающие при температурах до 350 °С. Транзисторы и полупроводниковые диоды по многим показателям в 70-е годы превосходили электронные лампы и в итоге полностью вытеснили их из областей электроники. В интегральной электронике МДП-структуры широко используются для создания транзисторов и на их основе различных интегральных микросхем. Перед проектировщиками сложных электронных систем, насчитывающих десятки тысяч активных и пассивных компонентов, стоят задачи уменьшения габаритов, веса, потребляемой мощности и стоимости электронных устройств, улучшения их рабочих характеристик и, что самое главное, достижения высокой надёжности работы. Эти задачи успешно решает микроэлектроника – направление электроники, охватывающее широкий комплекс проблем и методов, связанных с проектированием и изготовлением электронной аппаратуры в микроминиатюрном исполнении за счёт полного или частичного исключения дискретных компонентов. Основной тенденцией микроминиатюризации является “интеграция” электронных схем, т.е. стремление к одновременному изготовлению большого количества элементов и узлов электронных схем, неразрывно связанных между собой. Поэтому из различных областей микроэлектроники наиболее эффективной оказалась интегральная микроэлектроника, которая является одним из главных направлений современной электронной техники. Сейчас широко используются сверхбольшие интегральные схемы, на них построено всё современное электронное оборудование, в частности ЭВМ и т.д. Срок службы полупроводниковых триодов и их экономичность во много раз больше, чем у электронных ламп. За счёт чего транзисторы нашли широкое применение в микроэлектронике — теле-, видео-, аудио-, радиоаппаратуре и, конечно же, в компьютерах. Они заменяют электронные лампы во многих электрических цепях научной, промышленной и бытовой аппаратуры. Биполярный транзистор – универсальный полупроводниковый усилительный прибор, выполняющий те же функции, что и электронная лампа с управляющей сеткой. По аналогии с лампой, биполярный транзистор называют полупроводниковым триодом. Его действие основано на использовании особых свойств неоднородных полупроводников. Особенность транзистора состоит в том, что между электронно-дырочными переходами существует взаимодействие – ток одного из переходов может управлять током другого. Помимо усиления электрических колебаний, биполярные транзисторы широко используются как бесконтактные коммутационные устройства, в разнообразных генераторных схемах, для преобразования и детектирования колебаний, причём от соответствующих ламповых устройств схемы с биполярными транзисторами отличаются миниатюрностью, высокой экономичностью питания, большой механической прочностью, мгновенной скоростью к действию, большой долговечностью. Максимальные рабочие частоты самых высокочастотных биполярных транзисторов превышают 10000 МГц, наибольшие мощности – примерно 200-250 Вт. К недостаткам биполярных транзисторов относится существенная температурная зависимость их характеристик. Основные материалы, из которых изготовляют транзисторы — кремний и германий, перспективные – арсенид галлия, сульфид цинка и широкозонные проводники. Полевой транзистор – полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого сигналом. Полевой транзистор отличается от биполярного тем, что используемый в нём механизм усиления обусловлен носителями заряда только одного знака (электронами или дырками). Полевой транзистор называют также канальным и униполярным транзистором. Полевые транзисторы имеют ВАХ (вольт-амперные характеристики), подобные ламповым, и обладают всеми принципиальными преимуществами транзисторов. Это позволяет применять их в схемах, в большинстве случаев использовались электронные лампы, например, в усилителях постоянного тока с высокоомным входом, в истоковых повторителях с особо высокоомным входом, в электрометрических усилителях, различных реле времени, RS – генераторах синусоидальных колебаний низких и инфранизких частот, в генераторах пилообразных колебаний, усилителях низкой частоты, работающих от источников с большим внутренним сопротивлением, в активных RC – фильтрах низких частот. Полевые транзисторы с изолированным затвором используют в высокочастотных усилителях, смесителях, ключевых устройствах. Полевые транзисторы имеют вольт-амперные характеристики, подобные ламповым, и обладают всеми принципиальными преимуществами транзисторов. Полупроводниковый диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор, действие которого основано на использовании свойств электронно-дырочного перехода. Основное свойство полупроводникового диода – односторонняя проводимость, позволяющая применять полупроводниковые диоды в качестве выпрямителей переменного тока. Прообразом современных полупроводниковых диодов был кристаллический детектор, состоящий из кристалла (карборунда, цинкита) и металлической пружинки, острие которой прижималось к поверхности кристалла. Эффект выпрямления у таких детекторов зависел от выбранной точки соприкосновения пружинки с кристаллом и отличался большой неустойчивостью, что требовало периодических поисков “чувствительной” точки. В современных точечных полупроводниковых диодах используются пластинки из кристаллов кремния или германия, а контакт металлической иглы с полупроводником подвергается особой электрической формовке. Эти меры наряду с применением герметической оболочки обеспечивают большую стабильность и долговечность точечных полупроводниковых диодов. Помимо детектирования радиосигналов всех частот вплоть до сотен тысяч МГц, точечные полупроводниковые диоды применяются для преобразования частоты, в измерительной радиоаппаратуре и т.д. и т.п. Наиболее обширную группу полупроводниковых диодов образуют плоскостные диоды, в которых электронно-дырочный переход создается теми же методами, что и в плоскостных транзисторах: вплавлением примесей, путем диффузии примесных веществ в объем исходной пластинки. Полупроводниковые диоды применяются также для многих других целей, в том числе для селекции импульсов определенной полярности, для стабилизации напряжения, в качестве управляемого конденсатора и др. Особыми разновидностями полупроводникового диода являются переключающие диоды с тремя р-п-переходами, двухбазовый диод (применяют главным образом в импульсных пусковых схемах) и туннельный диод, фотодиод и обращенный диод. Туннельный диод – двухэлектродный диод полупроводниковый прибор, который применяется для усиления и генерирования высокочастотных электрических колебаний и в качестве быстродействующего переключателя в импульсных и электронных логических устройствах. Принцип работы туннельных диодов основан на явлении квантовомеханического туннельного эффекта. Туннельные диоды применяются в широкополосных усилителях, для усиления и генерирования высокочастотных электрических колебаний и в качестве быстродействующего переключателя в импульсных и электронных логических устройствах. Фотодиод – полупроводниковый фотоэлектрический прибор с внутренним фотоэффектом, отображающим процесс преобразования световой энергии в электрическую. Внутренний фотоэффект заключается в том, что под воздействием энергии светового излучения в области р-п-перехода происходит ионизация атомов основного вещества и смеси, в результате чего генерируются пары носителей заряда – электрон и дырка. Во внешней цепи, присоединенной к р-п-переходу, возникает ток, вызванный движением этих носителей. Промышленность выпускает германиевые и кремниевые фотодиоды. Разновидность фотодиода, используемого для силового преобразования лучистой энергии, – солнечная батарея, которая является важным источником питания в космической технике, но находит применение для питания аппаратуры и в земных условиях. Полупроводниковый стабилизатор напряжения (стабилитрон) – это кремниевый плоскостной полупроводниковый диод, напряжение на котором сохраняется с определенной точностью при протекании через него тока в заданном диапазоне. Т.е., если стабилитрон рассчитан на прибивное напряжение 4,5в и напряжение до стабилитрона было, предположим, 5в, то после него его значение будет не больше 4,5в. Если напряжение, на которое рассчитан стабилитрон, в несколько раз меньше напряжения на участке до него, то он будет сильно греться, не исключена и его порча (он сгорит). Стабилитроны изготовляются для стабилизации напряжений от 3 до сотен вольт, благодаря чему находят большое применение в радиотехнике для стабилизации напряжения. Во избежание порчи стабилитрона последовательно с ним включается ограничивающий ток резистор. Варикап – специально сконструированный полупроводниковый диод, применяемый в качестве конденсатора переменной емкости. Значение емкости варикапа определяется емкостью р-п-перехода и изменяется при изменении приложенного к переходу (к диоду) напряжения. С электрической цепи с варикапом, появляются составляющие тока новых частот. Это явление используется в радиотехнике для умножения и деления частоты, для параметрического усиления. Варикап может также использоваться для настройки колебательного контура, для автоматической подстройки частоты и частотной модуляции. Варистор – полупроводниковый прибор, сопротивление которого изменяется по нелинейному закону при изменении приложенного напряжения. К варисторам относятся большинство полупроводниковых, электронных и ионных приборов. Чаще всего варисторы применяются для защиты элементов электрических схем от перенапряжений и контактов реле от разрушения, а также в стабилизаторах амплитуды в качестве элементов, снижающих нелинейные искажения, в схемах преобразования частоты. Оптрон – полупроводниковый прибор, содержащий источник и приёмник светового излучения, которые оптически и конструктивно связаны между собой. Элементами оптрона являются источник света и фотоприёмник, но существуют оптроны, состоящие из большого количества электросветовых и фотоэлектрических преобразователей. Оптрон представляет собой сочетание в одном корпусе электросветового преобразователя (лампочки накаливания, светодиода) с фотоэлектрическим (фоторезистором, фотодиодом). Такой оптрон позволяет, например, при полной электрической изоляции двух цепей осуществлять управление током в одной цепи путем изменения тока в другой (дистанционное включение, регулирование громкости, АРУ и т.п.). Наряду с элементарным оптроном создаются сложные конструкции, включающие в себя большое число электросветовых и фотоэлектрических преобразователей. Такие оптроны аналогичны интегральным микросхемам. Они позволяют выполнять логическую обработку большого числа сигналов, воспроизводить сложные функции усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Тиристор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор, содержащий три или более р-п-перехода. По числу внешних электродов тиристоры делятся на: двухэлектродные – динисторы и трехэлектродные – тринисторы. Те и другие представляют собой четырёхслойную структуру полупроводника с разного вида проводимостями. Крайние слои являются анодом и катодом, а третий электрод у тринисторов служит управляющим электродом. Поэтому динисторы являются переключающими диодами, а тринисторы – управляемыми. Если такой прибор включить в цепь переменного тока, то он открывается, пропуская ток в нагрузку лишь тогда, когда мгновенное значение напряжения достигает определенного уровня, либо при подаче отпирающего напряжения на специальный управляющий электрод. Маломощные тиристоры находят применение в импульсной технике. Выпускаются мощные тиристоры для применения в устройствах управления электроприводом и в мощных выпрямителях. Фототиристор отличается от обычного тем, что в его корпусе имеется окно для облучения структуры световым потоком. Поэтому Фототиристор можно отпирать как воздействием светового потока, так и подачей на управляющий электрод электрического импульса управления. Уровень излучения, необходимый для запуска фототиристора, зависит от температуры и анодного напряжения. Для точного запуска фототиристора используют излучения лазеров и светодиодов. Применяются фототиристоры в тех областях, где необходима электрическая изоляция между управляющим сигналом силовой цепью. Терморезистор – полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется при изменении температуры. Основой терморезисторов являются поликристаллические полупроводниковые материалы с электронной проводимостью – окислы так называемых переходных металлов (от титана до цинка), а также сульфиды, карбиды и нитриды некоторых металлов. Используются терморезисторы в качестве датчиков устройств противопожарной сигнализации, тепловой защиты, для стабилизации токов и температурной компенсации в транзисторной аппаратуре. Полупроводниковый светодиод – это излучающий полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения. Конструкцией светодиода предусмотрена возможность вывода светового излучения из области перехода сквозь прозрачное стекло в корпусе. Светодиоды используются как световые индикаторы, источники излучения в оптоэлектронных парах, при работе с кино- и фототехникой, в устройствах автоматики, вычислительной и измерительной технике. Условные обозначения полупроводниковых приборов:

УРОК №49

Date: 2021-05-25; view: 603; Нарушение авторских прав