Импульсные водородные тиратроны
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
Содержание:
1. Назначение тиратронов
. Устройство и принцип действия
. Основные физические закономерности
.1 Электрическая прочность тиратронов
.2 Допустимый ток
.3 Быстродействие тиратрона
.4 Восстановление электрической прочности
Заключение
Список литературы
1.Назначение тиратронов
Тиратрон - это трехэлектродный прибор, предназначенный для формирования коротких импульсов высокого напряжения при больших токах в нагрузке. Характерные параметры импульсов: длительность - нано- или микросекунды, напряжение - 5 - 50 кВ, ток - 50 А - 15 кА, частота следования - 0,2 - 100 кГц. Импульсы формируются быстрым подключением нагрузки к накопителю энергии (конденсатор, задающая длинная линия), который за время импульса полностью разряжается. Подключение осуществляется тиратроном при поступлении на управляющий электрод сравнительно маломощного импульса напряжения.
Типичная (упрощенная) схема включения тиратрона (рис. 1) содержит высоковольтный источник постоянного напряжения U0, зарядный резистор RЗ (или дроссель), тиратрон V, сетка которого соединена с корпусом через резистор RC, генератор управляющих импульсов G, накопитель энергии C и нагрузку RН (магнетрон, лазер и т. п.).
Рис. 1 Схема включения тиратрона. G - генератор управляющих импульсов, С - накопитель энергии, Rн - нагрузочный резистор
В паузе между управляющими импульсами конденсатор сравнительно медленно (миллисекунды) заряжается от источника питания через резисторы RЗ и RН. С приходом импульса на сетку тиратрон открывается и конденсатор быстро (микросекунды) разряжается большим током через тиратрон и нагрузочный резистор, на котором в результате формируется импульс напряжения отрицательной полярности. При открывании тиратрона напряжение на нем уменьшается до величины напряжения горения разряда (порядка 50 В), что обычно намного меньше напряжения источника питания. Когда напряжение на тиратроне, по мере разряда конденсатора, уменьшается до величины ниже требуемой для горения, ток через тиратрон прекращается (прибор закрывается).
2.Устройство и принцип действия
Основные элементы конструкции тиратрона (рис. 2): подогревный оксидный катод, анод и расположенная между ними двойная металлическая перегородка с отверстиями, выполняющая роль управляющей сетки. Отверстия в первой стенке сетки смещены относительно отверстий во второй для обеспечения низкой проницаемости (чтобы высокий потенциал анода в закрытом тиратроне не ускорял электроны, выходящие из катода). Приборы заполняются водородом до давления порядка 0,1% атмосферного. Характерные габариты приборов: диаметр - от 30 до 200 мм, высота - от 70 до 300 мм.
Рис. 2. Схематическая конструкция тиратрона
В исходном состоянии, до прихода управляющего импульса напряжения, катод разогрет до рабочей температуры, а потенциал сетки равен нулю (относительно катода). Потенциал анода высокий (киловольты), но из-за низкой проницаемости сетки он не ускоряет эмитируемые катодом электроны. После поступления на сетку положительного управляющего импульса напряжения (сотни вольт) электроны ускоряются и ионизируют газ в промежутке сетка-катод, между пластинами сетки и в промежутке сетка-анод. В приборе формируется плазма, обладающая высокой электропроводностью, что обеспечивает переход тиратрона в открытое состояние при сравнительно низком (около 50 В) напряжении между анодом и катодом в условиях значительного (до килоампер) тока.
По мере разряда конденсатора С (накопителя энергии) через тиратрон и сопротивление нагрузки напряжение на промежутке анод-катод становится недостаточным для поддержания разряда. Электроны и ионы диффундируют к электродам и стенкам вакуумной оболочки, оседают на их поверхностях и рекомбинируют между собой - плазма распадается, а промежуток анод-катод восстанавливает изоляционные свойства. Если импульс на сетке закончился раньше разряда конденсатора С, анодный ток тиратрона не прерывается, поскольку пространственный заряд ионов компенсирует снижение потенциала сетки. Это определяет характерную особенность тиратронного ключа: он лишь замыкает электрическую цепь, но не размыкает её.
Основное достоинство тиратронов - низкое падение напряжения в открытом состоянии, что определяет малые тепловые потери мощности, высокий коэффициент полезного действия и снижает требования к системе охлаждения. Малое в сравнении с вакуумными приборами падение напряжения обеспечивается тем, что ионы водорода компенсируют отрицательный пространственный заряд электронов, затрудняющий прохождение электронного потока между катодом и анодом.
В настоящее время в России выпускается около 20 типов тиратронов. Обозначение типов содержит буквы ТГИ (тиратрон газоразрядный импульсный) и цифры, показывающие значения рабочего тока (в амперах) и напряжения (в киловольтах). Например: ТГИ-50/6; ТГИ-1000/25.
тиратрон импульс напряжение ток
3. Основные физические закономерности
.1 Электрическая прочность тиратронов
Способность тиратронов выдерживать большое анодное напряжение в закрытом состоянии определяется зависимостью напряжения возникновения (зажигания) самостоятельного разряда в промежутке сетка-анод от давления газа и межэлектродного расстояния (рис. 3).
Рис. 3. Зависимости напряжения зажигания разряда от давления водород?/p>