|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá
Điện tử tổng hợp và kỹ thuật điện. Cheat sheet: ngắn gọn, quan trọng nhất
Cẩm nang / Ghi chú bài giảng, phiếu đánh giá Mục lục
1. LỊCH SỬ ĐIỆN TỬ Nền tảng cho sự xuất hiện và phát triển của điện tử được đặt ra bởi công trình nghiên cứu của các nhà vật lý trong thế kỷ XNUMX và XNUMX. Các nghiên cứu đầu tiên trên thế giới về sự phóng điện trong không khí được thực hiện vào thế kỷ XNUMX. ở Nga bởi các viện sĩ Lomonosov и Richmann và độc lập với họ, các nhà khoa học Mỹ Franklin. Một sự kiện quan trọng là việc Viện sĩ Petrov phát hiện ra hồ quang điện vào năm 1802. Các nghiên cứu về quá trình di chuyển của dòng điện trong khí hiếm đã được thực hiện vào thế kỷ trước ở Anh. Crooks, Thomson, Townsend, Aston, ở Đức Geisler, Gittorf, Plücker và những người khác. Năm 1873 Lodygin đã phát minh ra thiết bị chân không điện đầu tiên trên thế giới - đèn sợi đốt. Không phụ lòng anh, một thời gian sau, chiếc đèn tương tự đã được một nhà phát minh người Mỹ tạo ra và cải tiến Edison. Hồ quang điện lần đầu tiên được sử dụng cho mục đích chiếu sáng Yablochkov năm 1876. Năm 1887, một nhà vật lý người Đức Hertz phát hiện ra hiệu ứng quang điện. Sự phát xạ nhiệt được phát hiện vào năm 1884 bởi Edison. Năm 1901, Richardson đã thực hiện một nghiên cứu chi tiết về sự phát xạ nhiệt điện tử. Ống tia âm cực lạnh đầu tiên được chế tạo vào năm 1897. Màu nâu (Nước Đức). Việc sử dụng các thiết bị điện tử trong kỹ thuật vô tuyến điện bắt đầu với sự kiện là vào năm 1904, nhà khoa học người Anh Fleming đã dùng một bóng đèn hai điện cực có catốt bằng sợi đốt để chỉnh lưu dao động cao tần trong máy thu thanh. Năm 1907 một kỹ sư người Mỹ Lee de Forest đưa lưới vào đèn điều khiển, tức là tạo ra triode đầu tiên. Cùng năm, giáo sư tại Viện Công nghệ St.Petersburg Rose đề xuất sử dụng một ống tia âm cực để thu nhận hình ảnh truyền hình và trong những năm tiếp theo đã tiến hành thực nghiệm xác nhận ý tưởng của mình. Năm 1909-191 ở Nga Kovalenkov đã tạo ra các bộ ba đầu tiên để khuếch đại thông tin liên lạc qua điện thoại đường dài. Việc phát minh ra catốt được nung nóng có tầm quan trọng rất lớn. Chernyshev vào năm 1921. Năm 1926, Hell ở Hoa Kỳ đã cải tiến đèn có lưới che chắn, và vào năm 1930, ông đề xuất đèn ngũ áp, trở thành một trong những loại đèn thông dụng nhất. Năm 1930 Kubecki đã phát minh ra ống nhân quang, trong đó Vekshinskiy và Timofeev đã có đóng góp đáng kể. Đề xuất đầu tiên cho các ống truyền dẫn truyền hình đặc biệt được đưa ra độc lập vào năm 1930-1931. Konstantinov và Kataev. Các ống tương tự, được gọi là kính biểu tượng, được chế tạo ở Hoa Kỳ Zworykin. Việc phát minh ra những chiếc ống như vậy đã mở ra cơ hội mới cho sự phát triển của truyền hình. Hơi muộn hơn vào năm 1933. Shmakov и Timofeev đề xuất các ống truyền mới, nhạy hơn (kính siêu âm hoặc siêu phát), giúp có thể truyền truyền hình mà không cần ánh sáng nhân tạo mạnh. Nhà vật lý phóng xạ người Nga Rozhanovsky vào năm 1932, ông đề xuất tạo ra các thiết bị mới với sự điều biến tốc độ của dòng điện tử. Theo ý tưởng của mình, Arsen'eva và Heil vào năm 1939 đã chế tạo những thiết bị đầu tiên như vậy để khuếch đại và tạo ra dao động vi sóng, được gọi là klystron thoáng qua. Năm 1940 Kovalenko đã phát minh ra klystron phản xạ đơn giản hơn, được sử dụng rộng rãi để tạo ra dao động vi ba. Các công trình có tầm quan trọng lớn đối với kỹ thuật sóng decimet Devyatkova, Daniltseva, Khokhlova и Gurevich, mà vào năm 1938-1941. được thiết kế các triodes đặc biệt với các điện cực đĩa phẳng. Theo nguyên tắc này, đèn gốm sứ được sản xuất ở Đức và đèn hiệu ở Mỹ. 2. THIẾT BỊ SEMICONDUCTOR So với ống chân không, thiết bị bán dẫn có thuận lợi: 1) trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ; 2) không tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm; 3) độ tin cậy cao hơn trong hoạt động và tuổi thọ dài (lên đến hàng chục nghìn giờ); 4) độ bền cơ học cao (khả năng chống rung lắc, va đập và các loại quá tải cơ học khác); 5) các thiết bị khác nhau (bộ chỉnh lưu, bộ khuếch đại, máy phát điện) với các thiết bị bán dẫn có hiệu suất cao, vì tổn thất năng lượng trong bản thân các thiết bị là không đáng kể; 6) các thiết bị công suất thấp có bóng bán dẫn có thể hoạt động ở điện áp cung cấp rất thấp; 7) Các nguyên tắc thiết kế và hoạt động của các thiết bị bán dẫn được sử dụng để tạo ra một hướng quan trọng mới trong sự phát triển của điện tử - vi điện tử bán dẫn. Đồng thời, các thiết bị bán dẫn hiện có các nhược điểm: 1) các thông số và đặc tính của các trường hợp riêng lẻ của các thiết bị thuộc loại này có sự lan truyền đáng kể; 2) các đặc tính và thông số của thiết bị phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ; 3) có sự thay đổi các đặc tính của thiết bị theo thời gian (lão hóa); 4) tiếng ồn của chính chúng trong một số trường hợp lớn hơn tiếng ồn của các thiết bị điện tử; 5) hầu hết các loại bóng bán dẫn không thích hợp để hoạt động ở tần số trên hàng chục megahertz; 6) điện trở đầu vào của hầu hết các bóng bán dẫn nhỏ hơn nhiều so với các ống chân không; 7) bóng bán dẫn chưa được sản xuất cho công suất cao như các thiết bị điện chân không; 8) hoạt động của hầu hết các thiết bị bán dẫn xấu đi rõ rệt dưới ảnh hưởng của bức xạ phóng xạ. Bóng bán dẫn được sử dụng thành công trong bộ khuếch đại, máy thu, máy phát, máy phát điện, tivi, dụng cụ đo lường, mạch xung, máy tính toán điện tử, v.v. kích thước của thiết bị hơn nhiều lần. Nghiên cứu đang được tiến hành để cải tiến các thiết bị bán dẫn bằng cách sử dụng vật liệu mới cho chúng. Bộ chỉnh lưu bán dẫn cho dòng điện hàng nghìn ampe đã được tạo ra. Việc sử dụng silicon thay vì germani giúp thiết bị có thể hoạt động ở nhiệt độ lên đến 125 "C và cao hơn. Các bóng bán dẫn đã được tạo ra cho tần số lên đến hàng trăm megahertz và hơn thế nữa, cũng như các loại thiết bị bán dẫn mới cho tần số vi sóng. Việc thay thế các ống điện tử bằng các thiết bị bán dẫn đã được thực hiện thành công trong nhiều thiết bị kỹ thuật vô tuyến, ngành công nghiệp sản xuất một số lượng lớn các điốt bán dẫn và bóng bán dẫn các loại. 3. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TỬ TRONG LĨNH VỰC ĐIỆN TÍCH CỰC KỲ Sự tương tác của các electron với điện trường là quá trình chính trong các thiết bị điện chân không và bán dẫn. Electron là hạt vật chất mang điện tích âm, có giá trị tuyệt đối là e = 1,610-19C. Khối lượng của êlectron bất động bằng m = 9,110-28g. Khi tốc độ chuyển động tăng, khối lượng của các electron tăng lên. Theo lý thuyết, với tốc độ bằng c = 3 · 108m / s, khối lượng của một electron sẽ trở nên lớn vô hạn. Trong các thiết bị điện chân không thông thường, tốc độ của các electron không vượt quá 0,1 s. Trong điều kiện này, khối lượng của êlectron có thể coi là không đổi, bằng m. Nếu hiệu điện thế giữa các điện cực là U và khoảng cách giữa chúng là d, thì cường độ trường là: E \ uXNUMXd U / d. Đối với điện trường đều, giá trị của E không đổi. Cho một êlectron có động năng W0 và vận tốc ban đầu v0 hướng dọc theo đường sức được phát ra từ điện cực có thế năng thấp hơn, chẳng hạn từ catốt. Trường tác động lên một electron và tăng tốc chuyển động của nó đến điện cực có thế năng cao hơn, ví dụ, tới cực dương. Tức là, electron bị hút vào điện cực có thế năng cao hơn. Trong trường hợp này, trường được gọi là tăng tốc. Trong một trường gia tốc, sự gia tăng động năng của một electron xảy ra do hoạt động của trường trong việc di chuyển electron. Theo định luật bảo toàn năng lượng, sự gia tăng động năng của electron W-W0 bằng với công của trường, được xác định bằng tích của điện tích được truyền e và hiệu điện thế U được truyền bởi nó : WW! = mv2/2 - mv20/2 = eU. Nếu vận tốc ban đầu của electron bằng không, thì W0 = mv20/2 = 0 và W=mv2/2 = eU, tức là động năng của electron bằng công trường. Tốc độ của electron trong trường gia tốc phụ thuộc vào hiệu điện thế đi qua. Đặt hướng vận tốc ban đầu của electron v0 ngược với lực F tác dụng lên electron từ phía trường, tức là electron bay ra với vận tốc ban đầu nhất định từ điện cực có điện thế cao hơn. Vì lực F hướng về phía vận tốc v0 nên êlectron bị giảm gia tốc và chuyển động thẳng chậm dần đều. Trường trong trường hợp này được gọi là chậm phát triển. Do đó, trường này đối với một số điện tử đang tăng tốc và đối với những điện tử khác - giảm tốc, tùy thuộc vào hướng của vận tốc ban đầu của điện tử. Trong một trường giảm tốc, một electron giải phóng năng lượng cho trường. Theo hướng ngược lại, electron chuyển động không có tốc độ ban đầu trong trường gia tốc, trường này sẽ trả lại cho electron năng lượng mà nó đã mất đi trong quá trình chuyển động chậm. Nếu một êlectron bay đến với vận tốc ban đầu v0 vuông góc với phương của đường sức thì điện trường tác dụng lên êlectron một lực F xác định bởi công thức f = eE và hướng vào thế năng cao hơn. Trong trường hợp không có lực, Thế năng sẽ thực hiện chuyển động đều theo quán tính với tốc độ v0. Và dưới tác dụng của lực F, êlectron phải chuyển động với gia tốc đều theo phương vuông góc với v0. Kết quả là chuyển động của electron xảy ra dọc theo một đường parabol, và electron bị lệch về phía điện cực dương. Nếu êlectron không rơi vào điện cực này và vượt ra ngoài điện trường thì nó sẽ tiếp tục chuyển động theo quán tính theo một đường thẳng và biến đổi đều. Một electron di chuyển dọc theo một parabol nhất định, và chạm vào một trong các điện cực hoặc rời khỏi trường. Một điện trường luôn làm thay đổi động năng và tốc độ của êlectron theo hướng này hay hướng khác. Do đó, luôn có sự tương tác năng lượng giữa một điện tử và điện trường, tức là sự trao đổi năng lượng. Nếu vận tốc ban đầu của êlectron không hướng theo đường sức mà lệch với chúng một góc nào đó thì điện trường cũng làm cong quỹ đạo của êlectron. 4. CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ĐIỆN TỬ TRONG LĨNH VỰC ĐIỆN KHÔNG HÓA HỌC vì điện trường không đồng nhất được đặc trưng bởi một cấu trúc đa dạng và thường phức tạp. Có nhiều trường không đồng nhất không tương đồng với nhau, trong đó cường độ thay đổi từ điểm này sang điểm khác nhau theo các định luật khác nhau, và các đường sức thường là các đường cong có dạng này hay dạng khác. Đơn giản nhất là trường không đồng nhất gốc, thường gặp trong các thiết bị điện chân không, và được hình thành giữa các điện cực hình trụ. Nếu vận tốc ban đầu của êlectron phát ra từ bề mặt của điện cực bên trong hướng dọc theo các đường sức thì êlectron sẽ chuyển động theo đường thẳng và có gia tốc dọc theo bán kính. Nhưng khi bạn di chuyển ra khỏi điện cực bên trong, cường độ trường và lực tác dụng lên electron trở nên nhỏ hơn, có nghĩa là gia tốc cũng giảm. Trong trường hợp tổng quát hơn, trường không đồng nhất có các đường sức ở dạng các đường cong. Nếu trường này đang gia tốc thì êlectron với vận tốc ban đầu v0 chuyển động dọc theo một quỹ đạo cong có cùng độ cong với các đường sức. Lực F tác dụng lên êlectron từ mặt trường, hướng một góc so với vectơ vận tốc riêng của êlectron. Lực này làm cong quỹ đạo của electron và làm tăng tốc độ của nó. Trong trường hợp này, quỹ đạo của electron không trùng với đường sức. Nếu electron không có khối lượng và do đó không có quán tính, thì nó sẽ chuyển động dọc theo đường sức. Tuy nhiên, electron có khối lượng và có xu hướng chuyển động theo quán tính trên một đường thẳng với tốc độ có được trong quá trình chuyển động trước đó. Lực tác dụng lên êlectron có phương tiếp tuyến với đường sức và trong trường hợp đường sức cong thì tạo thành một góc với vectơ vận tốc của điện tử. Do đó, quỹ đạo của electron là đường cong, nhưng "tụt lại phía sau" độ cong này so với đường sức do quán tính của electron. Trong trường hợp trường không đồng nhất giảm tốc với các đường sức cong thì lực tác dụng lên electron từ trường cũng làm cong quỹ đạo của electron và làm thay đổi vận tốc của nó. Nhưng độ cong của quỹ đạo thu được theo hướng ngược lại với hướng mà đường sức bị bẻ cong, tức là quỹ đạo của electron có xu hướng dịch chuyển ra khỏi đường sức. Trong trường hợp này, tốc độ của electron giảm khi nó đi đến các điểm có thế năng âm hơn. Chúng ta hãy xem xét chuyển động của một dòng electron trong một trường không đồng nhất, bỏ qua, vì đơn giản, là tương tác của các electron. Cho dòng êlectron chuyển động trong một trường không đồng nhất có gia tốc đối xứng với đường thẳng trung bình của lực. Trong trường hợp này, các đường sức hội tụ theo hướng chuyển động của electron, tức là cường độ trường tăng lên. Hãy để chúng tôi gọi một lĩnh vực như vậy hội tụ. Cho một dòng êlectron bay vào trường này, các vận tốc của chúng có phương song song. Quỹ đạo của các êlectron bị bẻ cong cùng chiều với các đường sức bị bẻ cong. Và chỉ có electron trung bình chuyển động tịnh tiến dọc theo đường sức trung bình. Kết quả là, các electron tiến lại gần nhau, tức là thu được sự hội tụ của dòng electron, gợi nhớ đến sự hội tụ của thông lượng ánh sáng với sự trợ giúp của thấu kính hội tụ. Ngoài ra, tốc độ của các electron tăng lên. Nếu các đường sức phân kỳ theo hướng chuyển động của êlectron thì trường có thể được quy ước là khác nhau. Trong đó, dòng electron bị phân tán, do quỹ đạo của các electron chuyển động ra xa nhau trong quá trình cong. Do đó, trường phân kỳ gia tốc là một thấu kính phân kỳ đối với chùm điện tử. Nếu trường giảm tốc và hội tụ, thì không có sự hội tụ mà là sự tán xạ của các electron với tốc độ giảm của chúng. Và ngược lại, trong một trường phân kỳ giảm tốc sẽ thu được sự hội tụ của chùm điện tử. 5. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TỬ TRONG LĨNH VỰC TỪ VỰNG ĐỒNG NHẤT Một số thiết bị điện chân không sử dụng sự chuyển động của các electron trong từ trường. Ta xét trường hợp một êlectron bay vào từ trường đều với vận tốc ban đầu v0 hướng vuông góc với đường sức từ. Trong trường hợp này, êlectron chuyển động chịu tác dụng của lực Lorentz F, có phương vuông góc với vectơ h0 và vectơ của từ trường H. Độ lớn của lực F được xác định bằng biểu thức: F = ev0H. Với v0 = 0, lực P bằng không, tức là, từ trường không tác dụng lên êlectron đứng yên. Lực F bẻ cong quỹ đạo của êlectron thành một cung tròn. Vì lực F tác dụng vuông góc với vận tốc h0 nên không có tác dụng. Năng lượng của một êlectron và tốc độ của nó không thay đổi về độ lớn. Chỉ có một sự thay đổi về hướng của tốc độ. Biết rằng chuyển động của vật theo đường tròn (quay) với tốc độ không đổi có được là do tác dụng của lực hướng tâm hướng vào tâm, chính xác là lực F. Chiều quay của electron trong từ trường tuân theo quy tắc bàn tay trái được xác định một cách thuận tiện bởi các quy tắc sau. Nhìn theo chiều của đường sức từ, êlectron chuyển động theo chiều kim đồng hồ. Nói cách khác, chuyển động quay của êlectron trùng với chuyển động quay của trục vít xoắn theo phương của các đường sức từ. Hãy xác định bán kính r của vòng tròn được mô tả bởi electron. Để làm điều này, chúng tôi sử dụng biểu thức cho lực hướng tâm được biết đến từ cơ học: F = mv20 / r. Chúng ta hãy cân bằng nó với giá trị của lực F = ev0H: mv20 / r = ev0H. Bây giờ từ phương trình này, bạn có thể tìm bán kính: r = mv0 / (eH). Vận tốc v0 của electron càng lớn thì nó có xu hướng chuyển động tịnh tiến theo quán tính càng mạnh và bán kính cong của quỹ đạo càng lớn. Mặt khác, khi H tăng, lực F tăng, độ cong của quỹ đạo tăng và bán kính đường tròn giảm. Công thức suy ra đúng cho chuyển động của các hạt có khối lượng và điện tích bất kỳ trong từ trường. Xét sự phụ thuộc của r vào m và e. Một hạt tích điện có khối lượng m lớn hơn có xu hướng bay thẳng theo quán tính hơn và độ cong của quỹ đạo sẽ giảm, tức là sẽ trở nên lớn hơn. Và điện tích e càng lớn thì lực F càng lớn và quỹ đạo càng cong, tức là bán kính của nó càng nhỏ. Khi vượt ra khỏi từ trường, electron bay xa hơn theo quán tính theo một đường thẳng. Nếu bán kính của quỹ đạo nhỏ, thì electron có thể mô tả các vòng tròn khép kín trong từ trường. Do đó, từ trường chỉ thay đổi hướng của vận tốc electron, chứ không thay đổi độ lớn của nó, tức là không có tương tác năng lượng giữa electron và từ trường. So với điện trường, tác dụng của từ trường lên êlectron hạn chế hơn. Đó là lý do tại sao từ trường được sử dụng để tác động lên các electron ít thường xuyên hơn nhiều so với điện trường. 6. ĐIỆN TỬ Ở TRẠNG THÁI RẮN Vật lý hiện đại đã chứng minh rằng các electron trong một cơ thể không thể có năng lượng tùy ý. Năng lượng của mỗi electron chỉ có thể nhận một số giá trị nhất định, gọi là mức năng lượng (hoặc mức năng lượng). Các electron nằm gần hạt nhân của nguyên tử hơn có năng lượng thấp hơn, nghĩa là chúng ở mức năng lượng thấp hơn. Để bứt một êlectron ra khỏi hạt nhân cần phải thắng lực hút lẫn nhau giữa êlectron và hạt nhân. Điều này đòi hỏi một số năng lượng. Do đó, các êlectron ở xa hạt nhân có năng lượng cao; chúng ở mức năng lượng cao hơn. Khi một electron chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn, một lượng năng lượng nhất định được giải phóng, gọi là lượng tử (hay photon). Nếu một nguyên tử hấp thụ một lượng tử năng lượng, thì êlectron chuyển từ mức năng lượng thấp hơn lên mức năng lượng cao hơn. Do đó, năng lượng của các electron chỉ thay đổi theo lượng tử, nghĩa là trong một số phần nhất định. Sự phân bố của các electron theo các mức năng lượng được biểu diễn dưới dạng giản đồ: năng lượng W của electron được vẽ theo chiều dọc, và các mức năng lượng được biểu thị bằng các đường ngang. Phù hợp với cái gọi là lý thuyết vùng trạng thái rắn, các mức năng lượng được kết hợp thành các vùng riêng biệt. Các electron của lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử lấp đầy một số mức năng lượng tạo nên vùng hóa trị. Các mức năng lượng thấp hơn là một phần của các dải khác chứa đầy electron, nhưng các dải này không đóng vai trò gì trong các hiện tượng dẫn điện và do đó chúng không được thể hiện trong hình. Trong kim loại và chất bán dẫn, có một số lượng lớn các electron nằm trên I mức năng lượng cao hơn. Các mức này tạo nên vùng dẫn. Các electron của vùng này, được gọi là electron dẫn, di chuyển ngẫu nhiên bên trong cơ thể, di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Đó là các electron dẫn cung cấp tính dẫn điện cao của kim loại. Nguyên tử của một chất cho electron vào vùng dẫn có thể được coi là ion dương. Chúng được sắp xếp theo một trật tự nhất định, tạo thành một mạng tinh thể không gian, hay còn gọi là ion hay tinh thể. Trạng thái của mạng tinh thể này tương ứng với trạng thái cân bằng của lực tương tác giữa các nguyên tử và giá trị nhỏ nhất của tổng năng lượng của tất cả các hạt của cơ thể. Chuyển động ngẫu nhiên của các electron dẫn xảy ra bên trong mạng tinh thể không gian. Một cấu trúc năng lượng khác là đặc điểm của chất điện môi. Chúng có một vùng cấm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị, tương ứng với các mức năng lượng mà tại đó các điện tử không thể có được. Ở nhiệt độ bình thường, chất điện môi chỉ có một số lượng rất nhỏ các điện tử trong vùng dẫn, và do đó chất điện môi có độ dẫn điện không đáng kể. Nhưng khi bị đốt nóng, một số điện tử của vùng hóa trị, nhận thêm năng lượng, sẽ truyền vào vùng dẫn, và sau đó chất điện môi có được độ dẫn điện đáng chú ý. Chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp là chất cách điện, và ở nhiệt độ bình thường một số lượng đáng kể các điện tử chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn. Hiện nay, để sản xuất các thiết bị bán dẫn, gecmani và silic có hóa trị 4 được sử dụng rộng rãi nhất. Mạng tinh thể không gian của gecmani hoặc silic bao gồm các nguyên tử liên kết với nhau bằng các điện tử hóa trị. Liên kết như vậy được gọi là cộng hóa trị hoặc cặp electron. 7. ĐIỆN TÍCH RIÊNG VÀ DẪN ĐIỆN LỖI Chất bán dẫn là những chất mà xét về tính dẫn điện, nó chiếm vị trí trung gian giữa chất dẫn điện và chất điện môi. vì chất bán dẫn được đặc trưng bởi một hệ số nhiệt độ âm của điện trở. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chất bán dẫn giảm chứ không tăng như với hầu hết các chất dẫn rắn. Ngoài ra, điện trở của chất bán dẫn phụ thuộc rất nhiều vào lượng tạp chất, cũng như các tác động bên ngoài như ánh sáng, điện trường, bức xạ ion hóa, v.v. Có hai loại dẫn điện trong chất bán dẫn. Giống như kim loại, chất bán dẫn có tính dẫn điện điện tử, đó là do sự chuyển động của các electron dẫn. Ở nhiệt độ hoạt động bình thường, chất bán dẫn luôn chứa các điện tử dẫn, liên kết rất yếu với hạt nhân nguyên tử và thực hiện chuyển động nhiệt ngẫu nhiên giữa các nguyên tử của mạng tinh thể. Các electron này dưới tác dụng của hiệu điện thế có thể nhận thêm chuyển động theo một hướng xác định, đó là dòng điện. Chất bán dẫn cũng có tính dẫn điện lỗ trống, điều này không quan sát được ở kim loại. Trong chất bán dẫn, mạng tinh thể khá bền. Các ion của nó, tức là các nguyên tử bị tước đi một điện tử, không di chuyển mà vẫn ở nguyên vị trí của chúng. Sự vắng mặt của một electron trong nguyên tử được gọi là hố. Điều này nhấn mạnh rằng nguyên tử còn thiếu một electron, tức là một không gian tự do đã hình thành. Các lỗ hoạt động giống như các điện tích dương sơ cấp. Với tính dẫn điện của lỗ trống, các electron thực sự cũng chuyển động, nhưng ở một mức độ hạn chế hơn so với tính dẫn điện của điện tử. Các electron chỉ truyền từ các nguyên tử này sang các nguyên tử lân cận. Kết quả của việc này là sự chuyển động của các điện tích dương - lỗ trống - ngược hướng với chuyển động của các electron. Các electron và lỗ trống có thể di chuyển xung quanh và do đó tạo ra tính dẫn điện được gọi là nhà cung cấp dịch vụ di động hoặc đơn giản hạt mang điện. Người ta thường nói rằng dưới tác động của nhiệt, các cặp hạt tải điện được tạo ra, tức là phát sinh các cặp: một điện tử dẫn - một lỗ dẫn. Do thực tế là các electron dẫn và lỗ trống thực hiện chuyển động nhiệt hỗn loạn, nên nhất thiết phải xảy ra quá trình ngược lại của quá trình tạo ra các cặp hạt tải điện. Các electron dẫn lại chiếm những vị trí tự do trong vùng hóa trị, tức là chúng kết hợp với các lỗ trống. Sự biến mất của các cặp hạt tải điện được gọi là sự tái hợp của các hạt tải điện. Các quá trình phát sinh và tái tổ hợp của các cặp hạt mang luôn xảy ra đồng thời. Chất bán dẫn không có tạp chất được gọi là chất bán dẫn nội tại. Nó có độ dẫn điện riêng, bao gồm độ dẫn điện điện tử và lỗ trống. Trong trường hợp này, mặc dù thực tế là số lượng electron và lỗ trống dẫn điện trong chất bán dẫn nội tại là như nhau, nhưng tính dẫn điện của điện tử chiếm ưu thế, điều này được giải thích là do tính linh động của điện tử lớn hơn tính linh động của lỗ trống. 8. DẪN ĐIỆN TÍCH CỰC. Nếu chất bán dẫn có lẫn tạp chất của các chất khác, thì ngoài tính dẫn điện nội tại còn xuất hiện tạp chất dẫn điện, tùy theo loại tạp chất có thể là điện tử hoặc lỗ trống. Ví dụ, gecmani, là hóa trị bốn, có độ dẫn điện tử không tạp chất nếu thêm antimon và arsen bậc hai vào nó. Nguyên tử của chúng tương tác với nguyên tử gecmani chỉ bằng bốn electron của chúng, và electron thứ năm được trao cho vùng dẫn. Kết quả là thu được một lượng điện tử dẫn bổ sung. Các tạp chất trong đó nguyên tử tặng electron được gọi là nhà tài trợ. Nguyên tử hiến mất electron và trở nên tích điện dương. Chất bán dẫn có tính dẫn điện điện tử chiếm ưu thế được gọi là chất bán dẫn điện tử hay chất bán dẫn loại n. Những chất lấy electron và tạo ra lỗ trống tạp chất có tính dẫn điện được gọi là người chấp nhận. Các nguyên tử tiếp nhận, bắt giữ các điện tử, bản thân chúng trở nên tích điện âm. Chất bán dẫn có tính dẫn điện lỗ trống chiếm ưu thế được gọi là chất bán dẫn lỗ trống hay chất bán dẫn loại p. Các thiết bị bán dẫn chủ yếu sử dụng chất bán dẫn có chứa tạp chất cho hoặc tạp chất nhận và được gọi là tạp chất. Ở nhiệt độ hoạt động bình thường trong các chất bán dẫn như vậy, tất cả các nguyên tử tạp chất tham gia vào việc tạo ra tính dẫn điện của tạp chất, tức là mỗi nguyên tử tạp chất tặng hoặc bắt một điện tử. Để độ dẫn điện của tạp chất chiếm ưu thế so với độ dẫn điện nội tại, nồng độ của các nguyên tử tạp chất cho hoặc tạp chất nhận phải vượt quá nồng độ của chất mang điện tích nội tại. Các hạt mang điện tích, nồng độ của nó trong một chất bán dẫn nhất định chiếm ưu thế, được gọi là các hạt chính. Chúng là các electron trong chất bán dẫn loại n và các lỗ trống trong chất bán dẫn loại p. Các hạt tải điện thiểu số được gọi là nồng độ của chúng nhỏ hơn nồng độ của các hạt tải điện đa số. Nồng độ của hạt tải điện thiểu số trong chất bán dẫn tạp chất giảm nhiều lần khi nồng độ hạt tải điện đa số tăng lên. Nếu có một số lượng điện tử nhất định trong gecmani, và sau khi thêm tạp chất cho, nồng độ điện tử tăng thêm một hệ số 1000, thì nồng độ hạt tải điện thiểu số (lỗ trống) sẽ giảm đi một hệ số 1000, tức là nó sẽ ít hơn một triệu lần so với nồng độ của các tàu sân bay lớn. Điều này được giải thích là do với sự gia tăng gấp 1000 lần nồng độ của các điện tử dẫn thu được từ các nguyên tử cho, các mức năng lượng thấp hơn của vùng dẫn sẽ bị chiếm dụng và sự chuyển dịch của các điện tử từ vùng hóa trị chỉ có thể xảy ra. mức cao hơn của vùng dẫn. Nhưng để chuyển đổi như vậy, các electron phải có năng lượng cao, và do đó một số lượng nhỏ hơn nhiều electron có thể thực hiện nó. Tương ứng, số lượng lỗ dẫn trong vùng hóa trị giảm đi đáng kể. Do đó, một lượng tạp chất nhỏ không đáng kể làm thay đổi đáng kể bản chất của độ dẫn điện và độ lớn độ dẫn điện của chất bán dẫn. Để có được chất bán dẫn có hàm lượng tạp chất mong muốn thấp và được định lượng nghiêm ngặt như vậy là một quá trình rất phức tạp. Trong trường hợp này, chất bán dẫn ban đầu mà tạp chất được thêm vào phải rất tinh khiết. 9. SỰ KHÁC BIỆT CỦA CÁC CỬA HÀNG THU PHÍ TRONG CÁC BỂ DẪN NHẬP Trong chất bán dẫn, ngoài dòng điện dẫn, còn có thể có dòng khuếch tán, nguyên nhân không phải do hiệu điện thế mà là do chênh lệch nồng độ hạt tải điện. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thực chất của dòng điện này. Nếu nồng độ của hạt tải điện được phân bố đồng đều trên chất bán dẫn thì nó là trạng thái cân bằng. Dưới tác động của bất kỳ tác động bên ngoài nào trong các phần khác nhau của chất bán dẫn, nồng độ có thể trở nên không bằng nhau, tức là không cân bằng. Ví dụ, nếu một phần của chất bán dẫn tiếp xúc với bức xạ, thì quá trình tạo ra các cặp hạt tải điện sẽ tăng cường trong nó và nồng độ hạt tải điện bổ sung sẽ xuất hiện, được gọi là dư thừa. Vì các chất mang có động năng riêng nên chúng luôn có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn, tức là e. có xu hướng cân bằng nồng độ. Hiện tượng khuếch tán được quan sát thấy đối với nhiều hạt vật chất, và không chỉ đối với hạt mang điện tích di động. Sự khuếch tán luôn được tạo ra bởi nồng độ không đồng đều của các hạt, và bản thân sự khuếch tán được thực hiện do năng lượng tự thân của chuyển động nhiệt của các hạt. Chuyển động khuếch tán của các hạt tải điện di động (êlectron và lỗ trống) là dòng điện khuếch tán /. Dòng điện này, giống như dòng điện dẫn, có thể là điện tử hoặc lỗ trống. Mật độ của các dòng điện này được xác định theo công thức sau: i = eDn? N /? X và ip = - eDp? P /? X, trong đó các đại lượng? N /? X và? C /? X được gọi là gradient nồng độ, và Dn và Dp là hệ số khuếch tán. Gradient nồng độ đặc trưng cho nồng độ thay đổi mạnh như thế nào dọc theo khoảng cách x, tức là sự thay đổi nồng độ n hoặc p trên một đơn vị độ dài là bao nhiêu. Nếu không có sự chênh lệch nồng độ thì? N = 0 hoặc? P = 0 và không có dòng điện khuếch tán xảy ra. Và sự thay đổi nồng độ? N hoặc? P ở một khoảng cách nhất định? X, thì dòng khuếch tán càng lớn. Hệ số khuếch tán đặc trưng cho cường độ của quá trình khuếch tán. Nó tỷ lệ với độ linh động của các chất mang, khác nhau đối với các chất khác nhau, và phụ thuộc vào nhiệt độ. Hệ số khuếch tán đối với electron luôn lớn hơn đối với lỗ trống. Dấu trừ ở phía bên phải của công thức về mật độ dòng khuếch tán lỗ trống được đặt vì dòng điện lỗ trống hướng theo hướng giảm nồng độ lỗ trống. Nếu, do một số tác động bên ngoài, một nồng độ vượt quá của hạt tải điện được tạo ra trong một số phần của chất bán dẫn, và sau đó ảnh hưởng bên ngoài dừng lại, thì các hạt tải điện dư thừa sẽ kết hợp lại và lan truyền bằng cách khuếch tán đến các phần khác của chất bán dẫn. Giá trị đặc trưng cho quá trình giảm nồng độ dư theo thời gian được gọi là thời gian tồn tại của chất mang không cân bằng. Sự tái tổ hợp của các hạt tải điện không cân bằng xảy ra trong phần lớn chất bán dẫn và trên bề mặt của nó và phụ thuộc mạnh mẽ vào các tạp chất, cũng như trạng thái của bề mặt. Trong quá trình lan truyền khuếch tán của các hạt tải điện không cân bằng, chẳng hạn như các điện tử, dọc theo một chất bán dẫn, nồng độ của chúng cũng giảm theo khoảng cách do sự tái kết hợp. 10. LIÊN DOANH ĐIỆN TỬ TRONG SỰ KHẮC PHỤC CỦA ĐIỆN ÁP BÊN NGOÀI Vùng ở ranh giới của hai chất bán dẫn có các dạng dẫn điện khác nhau được gọi là lỗ trống điện tử, hoặc p-n-chuyển tiếp. Sự chuyển tiếp lỗ trống điện tử có đặc tính dẫn điện không đối xứng, tức là nó có điện trở phi tuyến tính. Hoạt động của hầu hết các thiết bị bán dẫn được sử dụng trong điện tử vô tuyến dựa trên việc sử dụng các đặc tính của một hoặc nhiều điểm nối pn. Chúng ta hãy xem xét các quá trình vật lý trong một quá trình chuyển đổi như vậy. Để không có điện áp bên ngoài qua đường giao nhau. Vì các hạt tải điện trong mỗi chất bán dẫn thực hiện chuyển động nhiệt ngẫu nhiên, tức là chúng có vận tốc riêng, nên xảy ra sự khuếch tán (thâm nhập) từ chất bán dẫn này sang chất bán dẫn khác. Các chất mang di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Do đó, các điện tử khuếch tán từ chất bán dẫn loại n vào chất bán dẫn loại p, và các lỗ trống khuếch tán từ chất bán dẫn loại p sang chất bán dẫn loại n theo hướng ngược lại. Kết quả của sự khuếch tán các hạt tải điện, các điện tích không gian có dấu hiệu khác nhau được tạo ra trên cả hai mặt của mặt phân cách giữa hai chất bán dẫn với các kiểu dẫn điện khác nhau. Trong vùng n phát sinh điện tích dương. Nó được hình thành chủ yếu bởi các nguyên tử tạp chất cho tích điện dương và ở một mức độ nhỏ, bởi các lỗ đi vào vùng này. Tương tự, một điện tích không gian âm phát sinh trong vùng p, được hình thành bởi các nguyên tử mang điện tích âm của tạp chất nhận và một phần bởi các điện tử đã đến đây. Cái gọi là hiệu điện thế tiếp xúc và điện trường phát sinh giữa các điện tích không gian được hình thành. Một rào cản tiềm năng phát sinh trong tiếp giáp p-n, ngăn cản sự chuyển đổi khuếch tán của các chất mang. Nồng độ tạp chất càng cao thì nồng độ của các chất mang chính càng cao và lượng chúng khuếch tán qua ranh giới càng lớn. Mật độ của các điện tích không gian tăng lên và hiệu điện thế tiếp xúc tăng lên, tức là chiều cao của hàng rào thế năng. Trong trường hợp này, độ dày của tiếp giáp pn giảm. Đồng thời với sự chuyển động khuếch tán của phần lớn các hạt tải điện qua ranh giới, sự chuyển động ngược lại của các hạt tải điện xảy ra dưới tác dụng của điện trường của hiệu điện thế tiếp xúc. Trường này di chuyển các lỗ trống từ vùng p trở lại vùng p và các điện tử từ vùng p trở lại vùng p. Ở một nhiệt độ nhất định, tiếp giáp pn ở trạng thái cân bằng động. Mỗi giây, một số electron và lỗ trống nhất định khuếch tán qua ranh giới theo các hướng ngược nhau, và dưới tác dụng của trường, cùng một số lượng trong số chúng trôi theo hướng ngược lại. Chuyển động của các hạt tải điện do khuếch tán là một dòng khuếch tán, và chuyển động của các hạt tải điện dưới ảnh hưởng của một trường là một dòng dẫn. Ở trạng thái cân bằng động của quá trình chuyển đổi, các dòng điện này bằng nhau và ngược hướng. Do đó, tổng dòng điện qua đường giao nhau bằng XNUMX, điều này nên xảy ra trong trường hợp không có điện áp bên ngoài. Mỗi dòng điện có thành phần electron và thành phần lỗ trống. Giá trị của các thành phần này là khác nhau, vì chúng phụ thuộc vào nồng độ và tính di động của các chất mang. Chiều cao của hàng rào thế năng luôn được tự động thiết lập chính xác bằng giá trị mà tại đó trạng thái cân bằng xảy ra, tức là dòng khuếch tán và dòng dẫn bù trừ lẫn nhau. 11. CHUYỂN GIAO ĐIỆN TỬ DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA ĐIỆN ÁP MỞ RỘNG Cho nguồn điện áp bên ngoài được nối với cực dương của chất bán dẫn loại p và cực âm của chất bán dẫn loại n. Điện trường tạo ra trong điểm tiếp giáp pn bởi một hiệu điện thế có tác dụng đối với trường có hiệu điện thế tiếp xúc. Trường kết quả trở nên yếu hơn và hiệu điện thế trong đường giao nhau giảm, tức là chiều cao của hàng rào điện thế giảm, và dòng khuếch tán tăng. Rốt cuộc, một rào cản thấp hơn có thể vượt qua một số lượng lớn hơn các tàu sân bay. Dòng điện dẫn hầu như không thay đổi, vì nó chủ yếu chỉ phụ thuộc vào số lượng hạt tải điện thiểu số, do vận tốc nhiệt của chúng, đi vào vùng tiếp giáp p-n từ thể tích của vùng n và p. Trong trường hợp không có điện áp bên ngoài, dòng khuếch tán và dòng dẫn bằng nhau và bù trừ lẫn nhau. Với điện áp chuyển tiếp, idif> iprov, và do đó, tổng dòng điện qua đường giao nhau, tức là dòng điện một chiều, không còn bằng 0 nữa: ipr \uXNUMXd idif - iprov> XNUMX. Nếu rào cản được hạ thấp đáng kể, thì idif "iprov và chúng ta có thể giả định rằng ipr ~ idif, tức là, dòng điện thuận trong đường giao nhau là khuếch tán. Hiện tượng đưa các hạt mang điện qua một hàng rào tiềm năng hạ thấp vào một vùng mà các hạt mang điện này là nhỏ được gọi là tiêm các chất mang điện tích. Vùng của thiết bị bán dẫn mà từ đó các hạt tải điện được đưa vào được gọi là vùng phát hoặc bộ phát. Và vùng mà các hạt tải điện nhỏ đối với vùng này được đưa vào được gọi là vùng cơ sở hay cơ sở. Do đó, nếu chúng ta xem xét việc tiêm electron, thì vùng p là vùng phát và vùng p là cơ sở. Ngược lại, để tiêm lỗ, vùng p đóng vai trò là bộ phát và vùng p là cơ sở. Trong các thiết bị bán dẫn, nồng độ của tạp chất, và do đó là phần lớn hạt tải điện, ở vùng n và vùng p thường rất khác nhau. Do đó, việc tiêm từ vùng có nồng độ chất mang chính cao hơn chiếm ưu thế mạnh mẽ. Theo đó, mũi tiêm chiếm ưu thế này mang lại tên chất phát và gốc. Ví dụ, nếu pp "pp, thì sự phun electron từ vùng p sang vùng p lớn hơn nhiều so với sự phun các lỗ trống theo hướng ngược lại. Trong trường hợp này, vùng p được coi là nơi phát, và vùng p được coi là cơ sở, vì việc phun các lỗ có thể được bỏ qua. Với một điện áp thuận, không chỉ hàng rào thế năng giảm mà độ dày của lớp rào cản cũng giảm. Điều này dẫn đến giảm điện trở của lớp chắn. Lực cản của nó theo hướng về phía trước là nhỏ. Vì chiều cao của lớp chắn trong trường hợp không có điện áp bên ngoài là vài phần mười vôn, để hạ thấp đáng kể rào cản và giảm đáng kể điện trở của lớp chặn, chỉ cần đặt một điện áp chuyển tiếp lên điểm nối p-n chỉ bằng một phần mười. của một vôn. Do đó, có thể thu được một dòng điện thuận đáng kể với điện áp chuyển tiếp rất nhỏ. Rõ ràng là ở một điện áp thuận nhất định có thể phá hủy hoàn toàn hàng rào điện thế trong tiếp giáp pn. Khi đó, lực cản của quá trình chuyển đổi, tức là lớp rào cản, sẽ trở nên gần bằng XNUMX và có thể bị bỏ qua. Dòng chuyển tiếp trong trường hợp này sẽ tăng lên và sẽ phụ thuộc vào điện trở của khối lượng các vùng pi p. Bây giờ những điện trở này không thể bị bỏ qua, vì chúng là những người vẫn còn trong mạch và xác định độ lớn của dòng điện. 12. CHỨC NĂNG ĐIỆN TỬ Ở ĐIỆN ÁP TRỞ LẠI Đặt nguồn điện áp bên ngoài được kết nối với cực dương với vùng n và cực âm với vùng p. Dưới ảnh hưởng của điện áp ngược như vậy, một dòng điện ngược rất nhỏ chạy qua đoạn văn, điều này được giải thích như sau. Trường được tạo bởi điện áp ngược được thêm vào trường của chênh lệch điện thế tiếp xúc. Trường kết quả được khuếch đại. Ngay khi rào cản tăng nhẹ, chuyển động khuếch tán của phần lớn các hạt tải điện qua đường giao nhau sẽ dừng lại, do vận tốc nội tại của các hạt tải điện không đủ để vượt qua rào cản. Và dòng dẫn hầu như không thay đổi, vì nó được xác định chủ yếu bởi số lượng hạt tải điện thiểu số đi vào vùng tiếp giáp p-n từ thể tích của vùng n và vùng p. Việc loại bỏ các hạt tải điện thiểu số thông qua một tiếp giáp pn bằng một điện trường gia tốc được tạo ra bởi một điện áp bên ngoài được gọi là khai thác các chất mang điện tích. Do đó, dòng điện ngược thực tế là dòng điện dẫn được hình thành bởi sự chuyển động của các hạt tải điện thiểu số. Dòng điện ngược hóa ra rất nhỏ, vì có ít hạt tải điện thiểu số và thêm vào đó, điện trở của lớp chắn với điện áp ngược là rất cao. Thật vậy, với sự gia tăng điện áp ngược, trường trong vùng chuyển tiếp trở nên mạnh hơn, và dưới tác dụng của trường này, nhiều hạt tải điện đa số bị "đẩy" ra khỏi các lớp ranh giới vào bên trong vùng pyro. Do đó, với sự gia tăng điện áp ngược, không chỉ chiều cao của hàng rào thế năng tăng lên mà còn tăng cả độ dày của lớp rào cản. Lớp này thậm chí còn trở nên cạn kiệt các chất mang, và sức đề kháng của nó tăng lên đáng kể. Ngay cả với một điện áp ngược tương đối nhỏ, dòng ngược đạt đến một giá trị gần như không đổi, có thể được gọi là dòng bão hòa. Điều này là do số lượng các nhà cung cấp dịch vụ thiểu số bị hạn chế. Khi nhiệt độ tăng, nồng độ của chúng tăng và dòng điện ngược tăng, và điện trở ngược giảm. Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn cách đặt dòng ngược lại khi bật điện áp ngược. Đầu tiên, có một quá trình nhất thời liên quan đến chuyển động của các chất mang chính. Các electron trong vùng p di chuyển về phía cực dương của nguồn, tức là chúng di chuyển ra khỏi quá trình chuyển đổi p-p. Và trong vùng p, di chuyển ra khỏi đường giao nhau p-n, các lỗ trống di chuyển. Ở điện cực âm, chúng tái kết hợp với các electron đi ra từ dây nối điện cực này với cực âm của nguồn. Kể từ khi các điện tử rời khỏi vùng n, nó trở nên tích điện dương, vì các nguyên tử mang điện tích dương của tạp chất cho vẫn còn trong đó. Tương tự, vùng p trở nên tích điện âm, các lỗ trống của nó chứa đầy các điện tử tới, và các nguyên tử tạp chất nhận tích điện âm vẫn còn trong đó. Sự chuyển động được coi là của các tàu sân bay chính theo các hướng ngược nhau chỉ kéo dài trong một khoảng thời gian nhỏ. Dòng điện quá độ này tương tự như dòng điện nạp của tụ điện. Trên cả hai mặt của điểm tiếp giáp p-n, hai điện tích không gian trái dấu phát sinh, và toàn bộ hệ thống trở nên tương tự như một tụ điện tích điện có chất điện môi xấu, trong đó có dòng điện rò (vai trò của nó là do dòng điện ngược lại). Nhưng dòng điện rò của tụ điện, theo định luật Ohm, tỷ lệ với điện áp đặt vào, và dòng điện ngược của điểm nối p-n phụ thuộc tương đối ít vào điện áp. 13. ĐẶC ĐIỂM VOLT-AMPERE CỦA DIODE SEMICONDUCTOR Đối với bất kỳ thiết bị điện nào, mối quan hệ giữa dòng điện qua thiết bị và điện áp đặt vào là rất quan trọng. Biết sự phụ thuộc này, có thể xác định dòng điện ở một hiệu điện thế nhất định hoặc ngược lại, hiệu điện thế ứng với một dòng điện nhất định. Nếu điện trở của thiết bị là không đổi, không phụ thuộc vào dòng điện hoặc điện áp, thì nó được biểu thị bằng định luật Ôm: i = u / R, hoặc i = Gu. Dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp. Hệ số tỉ lệ là độ dẫn điện G = 1 / R. Biểu đồ của mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp được gọi là "đặc tính điện áp" của thiết bị này. Đối với một thiết bị tuân theo định luật Ôm, đặc tính là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Thiết bị tuân theo định luật Ôm và có đặc tính dòng điện - điện áp dưới dạng một đường thẳng đi qua gốc tọa độ được gọi là thiết bị tuyến tính. Cũng có những thiết bị trong đó điện trở không cố định, nhưng phụ thuộc vào điện áp hoặc dòng điện. Đối với các thiết bị như vậy, mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp không được biểu thị bằng định luật Ohm, mà theo một cách phức tạp hơn, và đặc tính dòng điện-điện áp không phải là một đường thẳng. Các thiết bị này được gọi là phi tuyến tính. Tiếp giáp lỗ trống điện tử về bản chất là một điốt bán dẫn. Dòng điện ngược tăng nhanh khi lúc đầu điện áp ngược tăng. Điều này là do thực tế đã ở một điện áp ngược nhỏ, do sự gia tăng hàng rào điện thế trong mối nối, dòng khuếch tán giảm mạnh, có hướng ngược lại với dòng dẫn. Do đó, tổng dòng điện tăng mạnh. Tuy nhiên, khi điện áp ngược tăng hơn nữa, dòng điện tăng lên một chút, tức là xảy ra hiện tượng tương tự như bão hòa. Sự gia tăng dòng điện xảy ra do sự gia nhiệt của đường giao nhau bởi dòng điện, do sự rò rỉ trên bề mặt, và cũng do sự nhân lên của các hạt mang điện tích, tức là sự gia tăng số lượng hạt mang điện do kết quả của sự ion hóa va chạm. . Hiện tượng này bao gồm thực tế là ở điện áp ngược cao hơn, các điện tử có tốc độ lớn hơn và đập vào các nguyên tử của mạng tinh thể, đánh bật các điện tử mới ra khỏi chúng, do đó được gia tốc bởi trường và cũng đánh bật các điện tử ra khỏi các nguyên tử. Quá trình này tăng cường khi điện áp tăng dần. Tại một giá trị nhất định của điện áp ngược, phá vỡ tiếp giáp pn, trong đó dòng điện ngược tăng mạnh và điện trở của lớp chắn giảm mạnh. Cần phân biệt giữa sự cố điện và nhiệt của tiếp giáp pn. Sự cố điện có thể đảo ngược nếu, trong quá trình đánh thủng này, không có thay đổi không thể đảo ngược (phá hủy cấu trúc chất) xảy ra trong mối nối. Do đó, hoạt động của diode ở chế độ đánh thủng điện là cho phép. Có thể có hai loại sự cố điện thường đi kèm với nhau: tuyết lở и đường hầm. Sự phá vỡ tuyết lở được giải thích là do tuyết lở tàu sân bay nhân lên do tác động ion hóa. Sự phá vỡ này là điển hình cho các tiếp giáp pn có độ dày lớn, thu được ở nồng độ tạp chất tương đối thấp trong chất bán dẫn. Điện áp đánh thủng đối với sự cố do tuyết lở thường là hàng chục hoặc hàng trăm vôn. Sự cố vỡ đường hầm được giải thích bởi một hiện tượng rất thú vị là hiệu ứng đường hầm. Bản chất của nó nằm ở chỗ, với một trường đủ mạnh có cường độ hơn 105 V / cm, tác dụng trong một lớp tiếp giáp p-g có độ dày nhỏ, một số điện tử xuyên qua lớp này mà không thay đổi năng lượng của chúng. Sự chuyển tiếp mỏng, trong đó có thể có hiệu ứng đường hầm, thu được ở nồng độ tạp chất cao. Điện áp đánh thủng tương ứng với đánh thủng đường hầm thường không vượt quá vài vôn. 14. CÔNG SUẤT CỦA DIODE DÂY DẪN Tiếp giáp P-n ở điện áp ngược tương tự như một tụ điện có sự rò rỉ đáng kể trong chất điện môi. Lớp chặn có điện trở rất cao, và ở cả hai mặt của nó có hai điện tích không gian trái dấu được tạo ra bởi các nguyên tử ion của tạp chất cho và nhận. Do đó, tiếp giáp pn có điện dung tương tự như tụ điện có hai bản. Vùng chứa này được gọi là khả năng rào cản. Điện dung ngăn, giống như điện dung của tụ điện thông thường, tăng khi diện tích tiếp giáp pn và hằng số điện môi của chất bán dẫn tăng lên và khi giảm độ dày của lớp ngăn. Một đặc điểm của điện dung rào cản là nó là một điện dung phi tuyến tính, tức là nó thay đổi khi điện áp tại điểm nối thay đổi. Nếu điện áp ngược tăng, thì độ dày của lớp chắn tăng. Và kể từ khi lớp này đóng vai trò của một chất điện môi, điện dung rào cản giảm. Điện dung rào cản có hại cho việc chỉnh lưu AC vì nó làm tắt diode và dòng điện xoay chiều chạy qua nó ở tần số cao hơn. Nhưng đồng thời, cũng có một ứng dụng hữu ích của điện dung rào cản. Điốt đặc biệt được gọi là varicaps, được sử dụng làm tụ điện thay đổi để điều chỉnh mạch dao động, cũng như trong một số mạch, hoạt động của nó dựa trên việc sử dụng điện dung phi tuyến tính. Không giống như các tụ điện biến đổi thông thường, trong đó sự thay đổi điện dung xảy ra một cách cơ học, trong varicaps, sự thay đổi này đạt được bằng cách điều chỉnh độ lớn của điện áp ngược. Phương pháp điều chỉnh mạch dao động bằng cách sử dụng varicaps được gọi là thiết lập điện tử. Với điện áp thuận, diode, ngoài điện dung rào cản, còn có cái gọi là điện dung khuếch tán, cũng phi tuyến tính và tăng khi tăng điện áp thuận. Điện dung khuếch tán đặc trưng cho sự tích tụ của các hạt mang điện di động trong vùng n và vùng p với sự có mặt của điện áp chuyển tiếp tại điểm nối. Nó chỉ tồn tại ở điện áp chuyển tiếp, khi các hạt mang điện khuếch tán với số lượng lớn qua hàng rào thế năng giảm và không có thời gian để kết hợp lại, tích lũy trong vùng n và p. Vì vậy, ví dụ, nếu trong một số điốt, vùng p là cực phát và vùng p là gốc, thì khi một điện áp chuyển tiếp được đặt từ vùng p sang vùng p, một số lượng lớn lỗ trống sẽ lao vào. qua đường giao nhau và do đó mang điện tích dương. Đồng thời, dưới tác động của nguồn điện áp trực tiếp, các electron đi vào vùng p từ dây của mạch ngoài và điện tích âm phát sinh ở vùng này. Các lỗ trống và các electron trong vùng n không thể tái hợp ngay lập tức. Do đó, mỗi giá trị của điện áp thuận tương ứng với một giá trị nhất định của hai điện tích trái dấu bằng nhau được tích lũy trong vùng n do sự khuếch tán của các hạt tải điện qua đường giao nhau. Điện dung khuếch tán lớn hơn nhiều so với điện dung rào cản, nhưng trong hầu hết các trường hợp, nó không có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của diode, và nó cũng không thể được sử dụng, vì nó luôn bị tắt bởi điện trở trực tiếp thấp của chính diode. . Theo quy định, chỉ có điện dung rào cản là có tầm quan trọng thực tế. 15. ỨNG DỤNG CÁC KÍCH THƯỚC DÂY DẪN ĐỂ KIỂM ĐỊNH AC Chỉnh lưu AC là một trong những quá trình chính trong điện tử vô tuyến. Trong bộ chỉnh lưu, năng lượng xoay chiều được biến đổi thành năng lượng một chiều. Điốt bán dẫn dẫn dòng điện tốt theo chiều thuận và dẫn điện kém theo chiều ngược lại, và do đó, mục đích chính của hầu hết các điốt là Chỉnh lưu AC. Trong các bộ chỉnh lưu để cấp nguồn cho thiết bị điện tử, một máy biến áp điện được kết nối với mạng điện thường đóng vai trò như một máy phát EMF biến đổi. Thay vì một máy biến áp, một máy biến áp tự động đôi khi được sử dụng. Trong một số trường hợp, bộ chỉnh lưu được cấp nguồn bằng nguồn điện máy biến áp. Vai trò của điện trở tải, tức là bộ tiêu thụ năng lượng dòng điện một chiều, trong các mạch thực tế được thực hiện bởi các mạch hoặc thiết bị được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưu. Khi chỉnh lưu dòng điện tần số cao, ví dụ, trong các giai đoạn dò của máy thu vô tuyến, máy biến áp tần số cao hoặc mạch dao động cộng hưởng đóng vai trò như một máy phát EMF biến đổi và một điện trở tải đi kèm đặc biệt có điện trở lớn. Việc sử dụng một tụ điện làm tăng gấp đôi điện áp ngược so với giá trị của nó trong trường hợp không có tụ điện. Một điều rất nguy hiểm là ngắn mạch tải, đặc biệt, xảy ra khi tụ điện của bộ lọc làm mịn bị hỏng. Sau đó, toàn bộ điện áp nguồn sẽ được áp dụng cho diode và dòng điện sẽ trở nên không thể chấp nhận được. đang xảy ra sự cố nhiệt của diode. Ưu điểm của điốt bán dẫn so với điốt chân không là không chỉ làm nóng catốt mà còn giảm điện áp nhỏ trên diode với dòng điện một chiều. Bất kể cường độ dòng điện, tức là công suất mà điốt bán dẫn được thiết kế, điện áp chuyển tiếp qua nó là phần mười vôn hoặc hơn 1 V. Do đó, hiệu suất của bộ chỉnh lưu với điốt bán dẫn cao hơn với điốt chân không. Khi chỉnh lưu điện áp cao hơn, hiệu suất tăng lên, vì trong trường hợp này, tổn thất điện áp khoảng 1V trên bản thân diode là không đáng kể. Do đó, điốt bán dẫn tiết kiệm hơn điốt chân không và tỏa nhiệt ít hơn trong quá trình hoạt động, điều này tạo ra sự phát nhiệt có hại cho các bộ phận khác nằm gần đó. Ngoài ra, điốt bán dẫn có tuổi thọ rất cao. Nhưng nhược điểm của chúng là điện áp ngược giới hạn tương đối thấp không quá hàng trăm vôn, trong khi đối với kenotron điện áp cao có thể lên đến hàng chục kilôvôn. Điốt bán dẫn có thể được sử dụng trong bất kỳ mạch chỉnh lưu nào. Nếu bộ lọc làm mịn bộ chỉnh lưu bắt đầu với một tụ điện lớn, thì khi bật điện áp xoay chiều, một xung dòng điện xảy ra để sạc tụ điện, thường vượt quá dòng điện thuận cho phép của diode này. Do đó, để giảm dòng điện này, đôi khi một điện trở giới hạn có điện trở theo đơn vị hoặc hàng chục ôm đôi khi được mắc nối tiếp với diode. Trong các điốt bán dẫn hoạt động ở chế độ chỉnh lưu, có thể quan sát thấy các xung dòng điện ngược đáng kể khi đảo cực điện áp. Những xung động này phát sinh vì hai lý do. Đầu tiên, dưới tác động của điện áp ngược, một xung dòng điện thu được để nạp điện dung rào cản của điểm tiếp giáp pn. Điện dung này càng lớn thì động lượng này càng lớn. Thứ hai, dưới điện áp ngược, các hạt tải điện thiểu số tích lũy trong vùng n và vùng p bị tiêu tán. Trong thực tế, do sự khác biệt về nồng độ tạp chất ở các vùng này, vai trò chính là do điện tích lớn hơn được tích lũy ở một trong các vùng. 16. THÔNG TIN CHUNG VỀ TRANSISTORS Trong số các thiết bị bán dẫn chuyển đổi điện, tức là các thiết bị được sử dụng để chuyển đổi các đại lượng điện, một vị trí quan trọng được chiếm bởi Linh kiện bán dẫn. Chúng là các thiết bị bán dẫn thích hợp để khuếch đại công suất và có ba đầu cuối trở lên. Các bóng bán dẫn có thể có số lần chuyển đổi khác nhau giữa các vùng có độ dẫn điện khác nhau. Các bóng bán dẫn phổ biến nhất với hai quá trình chuyển đổi pn. Các bóng bán dẫn này được gọi là lưỡng cực, vì công việc của họ dựa trên việc sử dụng các tàu sân bay của cả hai dấu hiệu. Các bóng bán dẫn đầu tiên là loại điểm, nhưng chúng không đủ ổn định. Hiện được sản xuất và sử dụng độc quyền mặt phẳng Linh kiện bán dẫn. Bóng bán dẫn lưỡng cực phẳng là một tấm gecmani hoặc một chất bán dẫn khác, trong đó ba vùng có độ dẫn điện khác nhau được tạo ra. Vùng giữa của bóng bán dẫn được gọi là cơ sở, một vùng cực là bộ phát, vùng còn lại là bộ thu. Do đó, bóng bán dẫn có hai điểm nối pn - điểm nối bộ phát giữa bộ phát và đế và điểm nối cực thu giữa đế và bộ thu. Khoảng cách giữa chúng phải rất nhỏ, không quá vài micron, tức là vùng đế phải rất mỏng. Đây là điều kiện quan trọng nhất để bóng bán dẫn hoạt động tốt. Ngoài ra, thông thường nồng độ tạp chất trong đế ít hơn nhiều so với trong bộ thu và bộ phát. Với sự trợ giúp của các điện cực kim loại từ đế, bộ phát và bộ thu, các kết luận được rút ra. ( Một bóng bán dẫn có thể hoạt động ở ba chế độ, tùy thuộc vào điện áp tại các điểm nối của nó. Hoạt động ở chế độ hoạt động có được nếu điện áp trực tiếp tại điểm nối bộ phát và ngược lại tại điểm nối bộ thu. Chế độ cắt hoặc chặn đạt được bằng cách áp dụng điện áp ngược cho cả hai quá trình chuyển đổi. Nếu điện áp trực tiếp ở cả hai điểm nối, thì bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ bão hòa. Chế độ hoạt động là chế độ chính. Đặc biệt, nó được sử dụng trong hầu hết các bộ khuếch đại và bộ tạo dao động. Trong các mạch thực tế với bóng bán dẫn, hai mạch thường được hình thành. Đầu vào, hoặc mạch điều khiển, được sử dụng để điều khiển hoạt động của bóng bán dẫn. Trong mạch đầu ra, hoặc được điều khiển, thu được các dao động nâng cao. Nguồn của dao động khuếch đại được đưa vào mạch đầu vào, và tải được đưa vào mạch đầu ra. Sự phụ thuộc giữa dòng điện và điện áp trong bóng bán dẫn được biểu thị bằng các đặc tính tĩnh của chúng, tức là các đặc tính lấy ở dòng điện một chiều và khi không có tải trong mạch đầu ra. Đặc tính đầu vào và đầu ra của bóng bán dẫn liên quan chặt chẽ với đặc tính dòng điện-điện áp của điốt bán dẫn. Các thông số kỹ thuật đầu vào đề cập đến một điểm nối bộ phát hoạt động ở điện áp chuyển tiếp. Do đó, chúng tương tự như đặc tính dòng ngược của diode. Các đặc tính đầu ra tương tự như đặc tính dòng điện ngược của diode ở chỗ chúng phản ánh các đặc tính của một điểm nối cực thu hoạt động ở điện áp ngược. Ngoài ra còn có các đặc tính phản hồi cho thấy điện áp ở đầu vào của bóng bán dẫn thay đổi như thế nào dưới ảnh hưởng của sự thay đổi điện áp đầu ra, với điều kiện là dòng điện đầu vào không đổi. 17. CÁC QUÁ TRÌNH VẬT LÝ TRONG TRANSISTOR Xem xét cách bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ tĩnh không tải, khi chỉ bật các nguồn có điện áp cung cấp không đổi. Phân cực của chúng sao cho điện áp ở điểm nối bộ phát là trực tiếp và ở điểm nối bộ thu thì ngược lại. Do đó, điện trở của đường giao nhau bộ phát nhỏ và một nguồn có điện áp cỡ một phần mười vôn là đủ để có được dòng điện bình thường trong đường giao nhau này. Điện trở của mối nối cực thu cao và điện áp thường là đơn vị hoặc hàng chục vôn. Nguyên lý hoạt động của bóng bán dẫn là điện áp chuyển tiếp của điểm nối bộ phát ảnh hưởng đáng kể đến dòng điện thu: điện áp càng cao, dòng điện cực phát và cực thu càng lớn. Trong trường hợp này, sự thay đổi trong dòng thu chỉ nhỏ hơn một chút so với sự thay đổi trong dòng phát. Do đó, điện áp đầu vào điều khiển dòng điện thu. Việc khuếch đại dao động điện với sự trợ giúp của bóng bán dẫn chính xác dựa trên hiện tượng này. Các quá trình vật lý trong bóng bán dẫn xảy ra như sau. Với sự gia tăng điện áp đầu vào trực tiếp, hàng rào tiềm năng trong đường giao nhau của bộ phát giảm và theo đó, dòng điện qua đường giao nhau này tăng lên - dòng điện của bộ phát. Các electron của dòng điện này được đưa từ bộ phát vào đế và do hiện tượng khuếch tán, xuyên qua đế vào vùng tiếp giáp của bộ thu, làm tăng dòng điện của bộ thu. Vì đường giao nhau của bộ thu hoạt động ở điện áp ngược, nên các điện tích không gian thu được trong khu vực của đường giao nhau này. Giữa chúng có một điện trường. Nó thúc đẩy sự di chuyển của các điện tử đến đây từ bộ phát qua đường giao nhau của bộ thu, tức là, nó hút các điện tử vào khu vực của đường giao nhau của bộ thu. Nếu độ dày của đế đủ nhỏ và nồng độ của các lỗ trống trong đó thấp, thì phần lớn các điện tử, đã đi qua đế, không có thời gian để tái kết hợp với các lỗ cơ sở và đến tiếp giáp thu. Chỉ một phần nhỏ electron tái kết hợp với các lỗ trống trong đế. Kết quả của sự kết hợp lại này, có một dòng điện cơ bản chạy trong dây dẫn cơ sở. Kết quả của sự tái tổ hợp, một số lỗ trống nhất định biến mất mỗi giây, nhưng cùng một số lỗ trống mới xuất hiện mỗi giây do cùng một số lượng điện tử rời khỏi đế hướng về cực nguồn. Không thể có sự tích tụ của bất kỳ số lượng lớn điện tử nào trong cơ sở. Dòng điện cơ bản là vô ích và thậm chí có hại. Điều mong muốn là dòng điện cơ bản càng nhỏ càng tốt. Để làm được điều này, đế được làm rất mỏng và nồng độ tạp chất trong đó, yếu tố quyết định nồng độ của lỗ, được giảm xuống. Trong những điều kiện này, một số lượng nhỏ hơn các điện tử sẽ tái kết hợp trong cơ sở với các lỗ trống. Tên "emitter" được đặt cho một trong các điện cực nhấn mạnh rằng các electron, như nó vốn có, phát ra từ điện cực này đến đế. Trên thực tế, nó không phải là sự phát xạ, mà là sự phun các electron từ thiết bị phát vào đế. Việc sử dụng thuật ngữ này là cần thiết để phân biệt hiện tượng này với hiện tượng phát xạ điện tử, dẫn đến việc tạo ra các điện tử trong chân không hoặc khí hiếm. Bộ phát nên được gọi là vùng của bóng bán dẫn, mục đích của nó là đưa các hạt tải điện vào đế. Bộ thu là một khu vực có mục đích là lấy các vật mang điện tích từ cơ sở. Và cơ sở là khu vực mà bộ phát mang điện tích nhỏ cho khu vực này được tiêm vào. Bộ phát và bộ thu có thể được thay thế cho nhau. Nhưng trong các bóng bán dẫn, như một quy luật, điểm nối cực thu được làm với diện tích lớn hơn nhiều so với điểm tiếp giáp bộ phát, vì công suất tiêu tán trong điểm nối bộ thu lớn hơn nhiều so với điểm nối bộ phát. 18. CÁC LỊCH TRÌNH CƠ BẢN VỀ QUAY TRÊN BỘ CHUYỂN GIAO Nộp đơn ba chương trình chính bao gồm các bóng bán dẫn trong bộ khuếch đại hoặc các tầng khác. Trong các mạch này, một trong các điện cực của bóng bán dẫn là điểm vào và ra chung của giai đoạn. Các mạch cơ bản để chuyển mạch bóng bán dẫn lần lượt được gọi là mạch có cực phát chung, cơ sở chung và cực thu chung. Mạch phát chung là phổ biến nhất, vì nó cho mức tăng công suất cao nhất. Độ lợi hiện tại của một giai đoạn như vậy là tỷ số giữa các biên độ của dòng điện xoay chiều đầu ra hoặc đầu vào, tức là, các thành phần biến đổi của bộ thu và dòng điện cơ bản. Vì dòng điện thu lớn hơn dòng điện cơ bản hàng chục lần, độ lợi dòng điện có bậc là hàng chục. Các đặc tính khuếch đại của bóng bán dẫn khi nó được bật theo mạch có bộ phát chung được đặc trưng bởi một trong những tham số chính của nó - mức tăng dòng tĩnh cho mạch có bộ phát chung. Vì nó chỉ nên đặc trưng cho chính bóng bán dẫn, nên nó được xác định ở chế độ không tải, tức là ở điện áp cực thu-phát không đổi. Mức tăng điện áp của tầng bằng tỷ lệ biên độ của điện áp xoay chiều đầu ra và đầu vào. Đầu vào là điện áp bộ phát cơ sở và đầu ra là điện áp xoay chiều trên điện trở tải hoặc giữa bộ thu và bộ phát. Mạch cơ sở chung cho mức tăng công suất ít hơn nhiều và có trở kháng đầu vào thậm chí còn thấp hơn so với mạch phát chung, nhưng nó được sử dụng khá thường xuyên, vì nó tốt hơn nhiều so với mạch phát chung về đặc tính tần số và nhiệt độ của nó. Lợi ích hiện tại của một giai đoạn với một cơ sở chung luôn ít hơn một chút so với sự thống nhất. Điều này xuất phát từ thực tế là dòng thu luôn nhỏ hơn một chút so với dòng phát. Tham số quan trọng nhất của bóng bán dẫn là mức tăng dòng tĩnh cho mạch cơ sở chung. Nó được xác định cho chế độ không tải, tức là ở "bộ thu - đế" có điện áp không đổi. Đối với mạch cơ sở chung, không có sự lệch pha giữa điện áp đầu ra và đầu vào, tức là pha của điện áp không đảo ngược trong quá trình khuếch đại. Đề án với một bộ sưu tập chung. Trong đó, thực sự, bộ thu là một điểm vào và ra phổ biến, vì các nguồn cung cấp năng lượng luôn được nối với các tụ điện lớn và đối với AC có thể được coi là một mạch ngắn. Điểm đặc biệt của mạch này là điện áp đầu vào được chuyển hoàn toàn trở lại đầu vào, tức là có phản hồi âm rất mạnh. Điện áp đầu vào bằng tổng của điện áp xoay chiều bộ phát gốc và điện áp đầu ra. Độ lợi dòng điện của tầng với bộ thu chung gần giống như trong mạch với bộ phát chung, tức là nó có giá trị theo thứ tự hàng chục. Mức tăng điện áp gần với sự thống nhất, nhưng luôn luôn nhỏ hơn nó. Điện áp đầu ra cùng pha với điện áp đầu vào và gần như bằng nó về độ lớn. Đó là, điện áp đầu ra lặp lại đầu vào. 19. TÍNH CHẤT TẦN SỐ CỦA BỘ CHUYỂN GIAO. Khi tần số tăng lên, độ lợi được cung cấp bởi các bóng bán dẫn giảm. Có hai lý do chính dẫn đến hiện tượng này. Đầu tiên, ở tần số cao hơn, nó gây bất lợi cho tụ điện dung tụ. Ở tần số thấp, điện trở điện dung rất lớn, điện trở cực thu cũng rất lớn, có thể coi toàn bộ dòng điện đi đến điện trở tải. Nhưng ở một tần số cao nhất định, điện trở của điện dung trở nên tương đối nhỏ và một phần đáng chú ý của dòng điện tạo ra bởi máy phát rẽ nhánh vào nó, và dòng điện trong điện trở giảm tương ứng. Do đó, điện áp đầu ra và công suất đầu ra bị giảm. Điện dung của điểm nối bộ phát cũng làm giảm điện trở của nó khi tần số tăng lên, nhưng nó luôn bị tắt bởi điện trở thấp của điểm nối bộ phát và do đó tác hại của nó chỉ có thể xuất hiện ở tần số rất cao. Trong thực tế, ở các tần số thấp hơn, điện dung, bị cắt bởi điện trở tiếp giáp cực thu rất lớn, đã có tác động mạnh đến mức hoạt động của bóng bán dẫn có thể bị ảnh hưởng bởi điện dung trở nên không thực tế. Do đó, ảnh hưởng của điện dung trong hầu hết các trường hợp có thể được bỏ qua. Lý do thứ hai cho việc giảm độ lợi ở tần số cao hơn là Độ trễ pha AC bộ thu từ một máy phát dòng điện xoay chiều. Nó được gây ra bởi quán tính của quá trình di chuyển các hạt tải điện qua đế từ tiếp giáp cực phát đến tiếp giáp thu, cũng như quán tính của các quá trình tích tụ và tiêu tán điện tích trong đế. Các hạt mang, chẳng hạn như các electron trong bóng bán dẫn loại npn, thực hiện chuyển động khuếch tán trong đế và do đó tốc độ của chúng không cao lắm. Thời gian vận chuyển của các hạt tải điện qua đế trong các bóng bán dẫn thông thường theo thứ tự 10-7 s, tức là 0,1 μs hoặc ít hơn. Tất nhiên, thời gian này là rất ngắn, nhưng ở tần số của đơn vị và hàng chục megahertz và cao hơn, nó gây ra sự lệch pha đáng chú ý giữa dòng thu và dòng phát. Do sự dịch pha này ở tần số cao, dòng điện xoay chiều cơ bản tăng lên, và điều này làm giảm độ lợi dòng điện. Chúng ta hãy biểu thị độ lợi dòng điện đối với đoạn mạch có cực phát chung và độ tăng dòng điện đối với đoạn mạch có bộ phát chung b. Khi tần số tăng lên, v giảm nhiều hơn b. Hệ số b giảm do ảnh hưởng của điện dung, và giá trị của c cũng bị ảnh hưởng bởi sự lệch pha giữa dòng thu và dòng phát do thời gian di chuyển của các hạt tải điện qua đế. Mạch phát chung, so với mạch cơ sở chung, có đặc tính tần số kém hơn đáng kể. Thông thường, xem xét mức giảm tối đa cho phép của giá trị b và c là 30% so với giá trị của chúng ở tần số thấp. Các tần số mà tại đó thu được sự giảm độ lợi như vậy được gọi là tần số biên hoặc giới hạn độ lợi đối với các mạch có một cơ sở chung và một bộ phát chung. Ngoài các tần số khuếch đại giới hạn, bóng bán dẫn còn được đặc trưng bởi tần số tạo cực đại, tại đó độ lợi công suất tầng giảm xuống 1. Ở tần số cao, không chỉ các giá trị \ uXNUMXb \ uXNUMXbof và c thay đổi. Do ảnh hưởng của điện dung tiếp giáp và thời gian vận chuyển sóng mang qua đế, cũng như các quá trình tích tụ và tiêu tán điện tích trong đế, các thông số nội tại của bóng bán dẫn ở tần số cao thay đổi giá trị của chúng và không còn là điện trở hoạt động thuần túy nữa. Tất cả các thông số khác cũng thay đổi. Các tần số cắt cao hơn có thể thu được bằng cách sử dụng chất bán dẫn có tính linh động sóng mang cao hơn. 20. CHẾ ĐỘ XUNG ĐỘT CỦA BỘ CHUYỂN GIAO Bóng bán dẫn, giống như điốt bán dẫn, được sử dụng trong các thiết bị tạo xung khác nhau. Hoạt động của bóng bán dẫn ở chế độ xung, còn được gọi là chế độ phím hoặc chế độ chuyển mạch, có một số tính năng. Hãy xem xét chế độ xung bóng bán dẫn sử dụng đặc tính đầu ra của nó cho một mạch phát chung. Cho một điện trở tải được bao gồm trong mạch thu. Thông thường, trước khi đầu vào của bóng bán dẫn nhận được xung của dòng điện đầu vào hoặc điện áp đầu vào, bóng bán dẫn ở trạng thái tắt. Một dòng điện nhỏ chạy trong mạch góp, và do đó, mạch này có thể được coi là hở. Điện áp nguồn hầu như được áp dụng hoàn toàn cho bóng bán dẫn. Nếu một xung hiện tại có giá trị cực đại được đưa vào đầu vào, thì bóng bán dẫn sẽ đi vào vùng bão hòa. Nó chỉ ra một xung dòng điện cực thu với giá trị lớn nhất. Nó đôi khi được gọi là dòng điện bão hòa. Trong chế độ này, bóng bán dẫn hoạt động như một khóa đóng và hầu như tất cả điện áp nguồn giảm trên điện trở, và bóng bán dẫn chỉ có một điện áp dư rất nhỏ có bậc bằng mười phần vôn, thường được gọi là điện áp bão hòa. Nếu xung dòng điện đầu vào nhỏ hơn giá trị lớn nhất, thì xung dòng điện cực góp cũng sẽ giảm. Nhưng mặt khác, xung dòng cơ bản tăng lên trên giá trị lớn nhất không còn làm tăng xung dòng điện đầu ra. Chế độ xung cũng được đặc trưng bởi độ lợi hiện tại, không giống như trong được xác định không thông qua sự gia tăng của dòng điện, mà là tỷ lệ của dòng điện tương ứng với chế độ bão hòa. Nói cách khác, β là một tham số đặc trưng cho sự khuếch đại của các tín hiệu nhỏ, và độ lợi dòng điện đề cập đến sự khuếch đại của các tín hiệu lớn, cụ thể là các xung, và hơi khác với β về độ lớn. Tham số của chế độ xung của bóng bán dẫn cũng là điện trở bão hòa của nó. Giá trị của điện trở bão hòa đối với bóng bán dẫn dành cho hoạt động xung thường theo thứ tự đơn vị, đôi khi hàng chục ôm. Tương tự như mạch đã xét có cực phát chung, mạch có cực chung cũng hoạt động ở chế độ xung. Nếu khoảng thời gian của xung đầu vào dài hơn nhiều lần so với thời gian của quá trình tích lũy và tiêu tán điện tích trong đế của bóng bán dẫn, thì xung dòng điện đầu ra sẽ có thời lượng và hình dạng gần như tương tự như xung đầu vào. Nhưng với các xung ngắn, có thể quan sát thấy sự biến dạng đáng kể của hình dạng xung dòng điện đầu ra và sự gia tăng thời gian của nó. Dòng điện tăng dần đều gắn liền với quá trình tích tụ các hạt tải điện trong đế. Ngoài ra, các hạt tải điện được tiêm vào đế khi bắt đầu xung dòng điện đầu vào có tốc độ chuyển động khuếch tán khác nhau và không phải tất cả đều đến được bộ thu cùng một lúc. Sau khi kết thúc xung đầu vào do quá trình tiêu tán điện tích tích lũy trong đế, dòng điện tiếp tục trong một thời gian, và sau đó giảm dần trong thời gian phân rã. Do đó, quá trình đóng mở mạch góp bị chậm lại, thời gian mạch ở trạng thái đóng bị trễ. Nói cách khác, do quán tính của các quá trình tích tụ và tiêu tán điện tích trong đế, bóng bán dẫn không thể thực hiện bật và tắt đủ nhanh, tức là nó không cung cấp đủ tốc độ cho chế độ chuyển mạch. 21. CÁC LOẠI BỘ CHUYỂN GIAO CHÍNH Các loại bóng bán dẫn hiện có được phân loại theo phương pháp sản xuất, vật liệu sử dụng, tính năng hoạt động, mục đích, công suất, dải tần hoạt động và các tính năng khác. Các bóng bán dẫn điểm, về mặt lịch sử là bóng bán dẫn đầu tiên, không còn được sử dụng nữa. Xem xét bóng bán dẫn phẳng. Là chất bán dẫn cho bóng bán dẫn được sản xuất bởi công nghiệp, gecmani và silicon được sử dụng. Theo công suất tối đa được giải phóng trong điểm nối bộ thu, có các bóng bán dẫn có công suất thấp, trung bình và cao. Tùy thuộc vào tần số hoạt động giới hạn, các bóng bán dẫn có tần số thấp (lên đến 3 MHz), tần số trung bình (từ 3 đến 30 MHz) và tần số cao (trên 30 MHz). Đối với đại đa số các bóng bán dẫn, quá trình vật lý chính là tiêm hạt tải điện, nhưng có một nhóm bóng bán dẫn hoạt động mà không cần tiêm. Đặc biệt, chúng bao gồm bóng bán dẫn trường (kênh). Các bóng bán dẫn tiêm có thể có một số điểm nối pn khác nhau. Đặc biệt phổ biến là các bóng bán dẫn lưỡng cực với hai điểm tiếp giáp pn. Có hai loại bóng bán dẫn như vậy: trôi, trong đó việc chuyển các hạt mang điện tích nhỏ qua đế được thực hiện chủ yếu bằng cách trôi, tức là dưới tác dụng của điện trường gia tốc và không trôi, trong đó sự chuyển dịch đó được thực hiện chủ yếu. bằng cách khuếch tán. Các bóng bán dẫn không trôi có cùng nồng độ tạp chất trong toàn bộ thể tích cơ bản. Kết quả là, không có điện trường nào phát sinh trong đế và các hạt tải điện trong đó thực hiện chuyển động khuếch tán từ bộ phát đến bộ thu. Tốc độ của chuyển động như vậy nhỏ hơn tốc độ trôi của hạt tải điện trong trường gia tốc. Do đó, các bóng bán dẫn không trôi được thiết kế cho các tần số thấp hơn các bóng bán dẫn trôi dạt. Trong bóng bán dẫn trôi, điện trường trong đế tăng tốc các hạt tải điện thiểu số khi chúng di chuyển về phía bộ thu. Do đó, tần số giới hạn và mức tăng hiện tại tăng lên. Thông thường, điện trường trong đế được tạo ra do nồng độ tạp chất trong thể tích của đế không bằng nhau, điều này có thể đạt được bằng phương pháp khuếch tán chế tạo các mối nối pn. Các bóng bán dẫn được làm theo cách này được gọi là khuếch tán. Bóng bán dẫn không trôi hầu hết có các điểm nối hợp kim thu được bằng công nghệ tương tự như điốt. Các bóng bán dẫn này được gọi là bóng bán dẫn hợp kim. Các tạp chất được hợp nhất vào tấm bán dẫn chính từ cả hai phía, tạo thành vùng cực phát và vùng thu. Vì điểm nối bộ thu tiêu tán nhiều điện năng hơn, nên nó thường lớn hơn nhiều so với điểm tiếp giáp bộ phát. Tuy nhiên, các bóng bán dẫn hợp kim đối xứng cũng có thể được chế tạo trong đó cả hai điểm nối đều giống nhau. Các bóng bán dẫn trôi dạt được tạo ra ở tần số giới hạn cao hơn mười lần so với các bóng bán dẫn hợp kim. Dưới tác dụng của trường gia tốc, các tàu sân bay chuyển động nhanh hơn nhiều trong cơ sở. Trong sản xuất bóng bán dẫn trôi, một phương pháp khuếch tán được sử dụng, trong đó đế có thể được làm rất mỏng. Quá trình chuyển đổi bộ thu hóa ra diễn ra suôn sẻ và sau đó công suất của nó nhỏ hơn nhiều so với quá trình chuyển đổi hợp kim. Do độ dày của đế nhỏ, lợi ích b và c cao hơn nhiều so với các bóng bán dẫn hợp kim. Phương pháp khuếch tán cho phép sản xuất bóng bán dẫn chính xác hơn, với sự trải rộng các thông số và đặc tính nhỏ hơn. 22. THÔNG TIN CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ VÀ NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI CHÚNG Các thiết bị hút chân không được sử dụng rộng rãi. Với sự trợ giúp của các thiết bị này, có thể chuyển đổi năng lượng điện của một loại thành năng lượng điện của loại khác, khác nhau về hình dạng, cường độ và tần số của dòng điện hoặc điện áp, cũng như năng lượng bức xạ thành năng lượng điện và ngược lại. Bằng phương tiện thiết bị điện chân không có thể thực hiện điều chỉnh các lượng điện, ánh sáng và các đại lượng khác một cách trơn tru hoặc theo từng bước, ở tốc độ cao hoặc thấp và với chi phí năng lượng thấp cho chính quá trình điều chỉnh, tức là mà không làm giảm đáng kể hiệu quả, đặc trưng của nhiều phương pháp khác quy định và kiểm soát. Những ưu điểm này của các thiết bị điện chân không đã dẫn đến việc chúng được sử dụng để chỉnh lưu, khuếch đại, tạo và chuyển đổi tần số của các dòng điện khác nhau, đo dao động của các hiện tượng điện và phi điện, điều khiển và điều chỉnh tự động, truyền và nhận hình ảnh truyền hình, các phép đo khác nhau và các quá trình khác. Thiết bị chân không điện là thiết bị trong đó không gian làm việc, được cách ly bởi lớp vỏ kín khí, có mức độ hiếm cao hoặc chứa đầy môi chất đặc biệt (hơi hoặc khí) và hoạt động dựa trên việc sử dụng các hiện tượng điện trong chân không. hoặc khí đốt. Các thiết bị điện tử được chia thành các thiết bị điện tử, trong đó một dòng điện hoàn toàn chạy trong chân không, và các thiết bị ion (phóng điện khí), được đặc trưng bởi sự phóng điện trong khí hoặc hơi. Trong các thiết bị điện tử, thực tế không có hiện tượng ion hóa, và nếu quan sát ở mức độ nhỏ, nó không có ảnh hưởng đáng chú ý đến hoạt động của các thiết bị này. Sự hiếm khí trong các thiết bị này được ước tính bằng áp suất của khí dư nhỏ hơn 10-6 mm Hg. Nghệ thuật, đặc tính của chân không cao. Trong các thiết bị ion, áp suất của khí dư là 10-3 mm Hg. Mỹ thuật. và cao hơn. Ở áp suất như vậy, một phần đáng kể của các electron chuyển động va chạm với các phân tử khí, dẫn đến sự ion hóa, và do đó, trong các thiết bị này, các quá trình là electron-ion. Hoạt động của các thiết bị điện chân không dẫn điện (không phóng điện) dựa trên việc sử dụng các hiện tượng liên quan đến dòng điện trong các vật dẫn rắn hoặc lỏng trong khí hiếm. Trong các thiết bị này, không có sự phóng điện trong chất khí hoặc trong chân không. Các thiết bị hút chân không được phân chia theo nhiều tiêu chí khác nhau. Một nhóm đặc biệt được tạo thành từ các ống chân không, tức là các thiết bị điện tử được thiết kế để chuyển đổi các đại lượng điện khác nhau. Theo mục đích của chúng, các loại đèn này là máy phát, khuếch đại, chỉnh lưu, biến tần, dò, đo, ... Hầu hết chúng được thiết kế để hoạt động ở chế độ liên tục, nhưng chúng cũng sản xuất đèn cho chế độ xung. Chúng tạo ra các xung điện, tức là dòng điện ngắn hạn, với điều kiện là thời gian của các xung này nhỏ hơn nhiều so với khoảng thời gian giữa các xung. Thiết bị chân không điện cũng được phân loại theo nhiều tiêu chí khác: theo loại cực âm (nóng hoặc lạnh), theo thiết kế của hình trụ (thủy tinh, kim loại, gốm hoặc kết hợp), theo kiểu làm mát (tự nhiên, tức là bức xạ, cưỡng bức. không khí, nước). 23. THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH CỦA DIODE Mục đích chính của đèn hai điện cực, được gọi là diode, là Chỉnh lưu AC. Đi-ốt có hai điện cực kim loại đựng trong bình chân không bằng thủy tinh, kim loại hoặc gốm. Một điện cực là cực âm được nung nóng dùng để phát ra các electron. Điện cực còn lại, cực dương, dùng để hút các electron phát ra từ cực âm và tạo ra dòng electron tự do. Cực âm và cực dương của điốt chân không tương tự như cực phát và cực âm của điốt bán dẫn. Cực dương thu hút các electron nếu nó có điện thế dương so với cực âm. Trong không gian giữa cực dương và cực âm, một điện trường được hình thành, ở thế cực dương dương, điện trường này đang tăng tốc cho các electron do cực âm phát ra. Các êlectron phát ra từ cực âm chuyển động về phía cực dương dưới tác dụng của điện trường. Trong trường hợp đơn giản nhất, cực âm được làm dưới dạng một dây kim loại, được dòng điện đốt nóng. Các electron được phát ra từ bề mặt của nó. Những cực âm như vậy được gọi là cực âm của quá trình đốt nóng trực tiếp và trực tiếp. Cũng được sử dụng rộng rãi cực âm của hệ thống sưởi gián tiếp, hay được gọi là sưởi ấm. Loại catốt này có hình trụ kim loại mà bề mặt được phủ một lớp hoạt động phát ra các êlectron. Bên trong hình trụ có một lò sưởi dạng dây dẫn được dòng điện đốt nóng. Giữa cực dương và cực âm, các điện tử tạo thành một điện tích âm phân bố trong không gian, được gọi là thể tích hoặc không gian, và ngăn cản sự chuyển động của các điện tử đến cực dương. Nếu điện thế dương của anốt không đủ lớn, không phải tất cả các điện tử đều có thể vượt qua tác dụng hãm của điện tích không gian và một số chúng quay trở lại catốt. Điện thế ở anot càng cao, càng có nhiều electron vượt qua điện tích không gian và đi đến anot, tức là dòng catot càng lớn. Trong một diode, các điện tử rời khỏi catốt được chuyển đến anốt. Dòng các êlectron bay trong đèn từ catôt sang anôt và rơi xuống anôt được gọi là dòng điện cực dương. Dòng anode là dòng điện chính của ống điện tử. Các electron của dòng điện cực dương di chuyển bên trong đèn từ cực âm sang cực dương và bên ngoài đèn - từ cực dương đến cực dương của nguồn cực dương, bên trong cực dương - từ cực dương sang cực âm và sau đó từ cực dương của nguồn sang cực dương. cực âm của đèn. Khi điện thế dương của cực dương thay đổi, dòng điện cực âm và dòng điện cực dương bằng với nó thay đổi. Đây là nguyên tắc tĩnh điện của điều khiển dòng anode. Nếu điện thế của cực dương âm so với cực âm, thì trường giữa cực dương và cực âm sẽ chậm lại đối với các electron phát ra từ cực âm. Các electron này bị giảm tốc dưới tác dụng của trường và quay trở lại cực âm. Trong trường hợp này, dòng điện cực âm và cực dương bằng không. Do đó, đặc tính chính của diode là khả năng dẫn dòng điện theo một hướng. Điốt có tính dẫn một chiều. Điốt dò công suất thấp được sản xuất với cực âm được nung nóng gián tiếp. Chúng có các điện cực nhỏ, được thiết kế cho dòng điện cực dương nhỏ, công suất giới hạn thấp được giải phóng ở cực dương và điện áp ngược thấp. Điốt dò cho tần số cao và siêu cao được chế tạo với điện dung nhỏ nhất có thể. Điốt (kenotron) mạnh hơn để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều của nguồn điện lưới được sản xuất với cực âm của cả hệ thống sưởi trực tiếp và gián tiếp, và được thiết kế để có điện áp ngược cao hơn. Điốt kép được sử dụng rộng rãi, tức là hai điốt trong một trụ. 24. TRIODE VÀ CÁC MẠCH CỦA NÓ Không giống như điốt, điốt có điện cực thứ ba - lưới điều khiển, thường được gọi là lưới điện đơn giản và nằm giữa cực dương và cực âm. Nó phục vụ cho việc kiểm soát tĩnh điện của dòng điện cực dương. Nếu bạn thay đổi điện thế của lưới điện so với catốt, thì điện trường sẽ thay đổi và kết quả là dòng điện qua catốt của bóng đèn sẽ thay đổi. Đây là hành động điều khiển của lưới. Cực âm và cực dương của triot cũng giống như của điốt. Lưới trong hầu hết các loại đèn được làm bằng dây bao quanh cực âm. Cực âm, lưới và cực dương của điốt chân không tương tự như cực phát, đế và cực thu của bóng bán dẫn lưỡng cực, hoặc nguồn, cổng và cống của bóng bán dẫn hiệu ứng trường, tương ứng. Mọi thứ liên quan đến lưới được ký hiệu bằng chữ "c". Triode có các mạch điện dây tóc và anốt tương tự như mạch điện của diode và mạch điện lưới. Trong các mạch thực tế, điện trở và các bộ phận khác được bao gồm trong mạch lưới. Hiệu điện thế giữa lưới và catốt là điện áp lưới (điện áp lưới) và được ký hiệu là Uc. Đối với bóng đèn có catốt dây tóc trực tiếp, điện áp lưới được xác định so với đầu catốt nối với cực âm của nguồn anốt. Với điện áp lưới dương, một phần của các điện tử do catốt phát ra chạm vào lưới điện và dòng điện lưới (dòng điện lưới), ký hiệu là ic, được hình thành trong mạch của nó. Phần của triode, bao gồm cathode, lưới và không gian giữa chúng, có tính chất tương tự như diode, và mạch lưới tương tự như mạch anode của diode. Vai trò của cực dương trong điốt này được thực hiện bởi lưới điện. Dòng điện chính và hữu ích trong triode là dòng điện cực dương. Nó tương tự như dòng thu của bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc dòng tiêu của bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Dòng điện lưới, tương tự như dòng điện cơ bản của bóng bán dẫn, nói chung là vô dụng và thậm chí có hại. Thông thường nó nhỏ hơn nhiều so với dòng điện cực dương. Trong nhiều trường hợp, họ cố gắng đảm bảo rằng không có dòng điện lưới nào cả. Muốn vậy, điện áp lưới phải âm. Sau đó, lưới điện đẩy các electron và dòng điện trên thực tế không có. Có những trường hợp khi điốt hoạt động ở điện áp lưới dương tương đối lớn, và khi đó dòng điện lưới là đáng kể. Khả năng hoạt động của triode chân không mà không có tác động điện lưới có hại phân biệt đáng kể nó với bóng bán dẫn lưỡng cực, không thể hoạt động mà không có dòng điện cơ bản. Trong dây catốt, dòng điện ở anốt và điện lưới cùng chạy. Tổng dòng điện ở đây là dòng điện cực âm hay còn gọi là dòng điện cực âm và được ký hiệu là ik; ic = ia + ic. Dòng điện cực âm tương tự như dòng điện phát ra của bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc dòng điện nguồn của bóng bán dẫn hiệu ứng trường và được xác định bằng tổng dòng của các điện tử di chuyển từ catốt về phía lưới điện. Trong một diode, dòng điện catốt luôn bằng dòng điện anốt và trong một triode, các dòng điện này chỉ bằng nhau khi Uc <0, vì trong trường hợp này ic = 0. Trong một triode có catốt đốt nóng trực tiếp trong mạch dây tóc, dòng điện catốt phân nhánh thành hai phần, được cộng đại số với cường độ dòng điện trong dây tóc. Để đo dòng điện catốt trong trường hợp này, bạn phải bật milimét. Giống như điốt, triode có tính dẫn điện một chiều và có thể được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. Nhưng đối với điều này, thật vô nghĩa khi sử dụng chúng, vì điốt có thiết kế đơn giản hơn và rẻ hơn. Khả năng kiểm soát dòng điện cực dương bằng cách sử dụng lưới xác định mục đích chính của các bộ ba cực - khuếch đại các dao động điện. Triodes cũng được sử dụng để tạo ra các dao động điện ở các tần số khác nhau. Công việc của các triode trong máy phát điện và trong nhiều mạch đặc biệt khác trong hầu hết các trường hợp được giảm xuống thành các dao động khuếch đại. 25. DANH MỤC ĐƠN GIẢN VÀ LINH HOẠT cực âm đơn giản, tức là cực âm bằng kim loại nguyên chất, hầu như chỉ được làm bằng vonfram (hiếm khi là tantali) và được đốt nóng trực tiếp. Ưu điểm chính của cathode vonfram là tính ổn định của sự phát xạ của nó. Tại một sợi đốt không đổi, sự phát xạ chỉ giảm dần trong suốt thời gian tồn tại của catốt. Và trong khoảng thời gian ngắn, thực tế không có thay đổi nào về lượng khí thải. Sau một thời gian quá nóng tạm thời, không lâu lắm, sự phát xạ không giảm. Quá nóng rất nguy hiểm, vì cực âm có thể bị nóng chảy. Quá nhiệt kéo dài làm giảm đáng kể độ bền của cực âm vonfram. Chỉ tăng điện áp dây tóc 5% thì tuổi thọ dây tóc sẽ giảm đi 2 lần, dây tóc giảm 5%, ngược lại, tăng gấp đôi tuổi thọ. Cực âm vonfram không bị phá hủy và không làm giảm lượng khí thải do tác động của ion. Khả năng chống lại sự bắn phá ion của cực âm vonfram làm cho nó đặc biệt phù hợp với các loại đèn công suất cao hoạt động ở điện áp cực dương cao. Catốt vonfram cũng được sử dụng trong các đèn đo điện đặc biệt, trong đó sự không đổi của phát xạ là rất quan trọng. Trong đèn có cực âm vonfram, các hạt vonfram bay hơi tạo thành một lớp trên bề mặt xi lanh hấp thụ khí và cải thiện độ chân không. Nhược điểm chính của cực âm vonfram là hiệu quả thấp. Trong tất cả các cực âm, nó là ít kinh tế nhất. Phát thải của nó là tương đối nhỏ. Nhưng do nhiệt độ cao, các tia nhiệt và ánh sáng phát ra mạnh, khiến hầu hết năng lượng sưởi ấm bị tiêu tốn một cách vô ích. Đây là động lực để tạo ra các cực âm phức hợp kinh tế hơn. Cực âm phức tạp có thể có một thiết bị khác, trong. Trong nhiều loại catốt, một lớp hoạt hóa được lắng đọng trên bề mặt của kim loại nguyên chất, làm giảm chức năng làm việc và làm cho nó có thể thu được phát xạ cao ở nhiệt độ tương đối thấp. Ưu điểm chính của catốt phức tạp là hiệu quả của chúng. Nhiệt độ hoạt động đối với một số loại catốt là 1000 K. Độ bền lên tới hàng nghìn, thậm chí hàng chục nghìn giờ. Vào cuối giai đoạn này, có sự giảm phát thải do giảm lượng tạp chất hoạt hóa, ví dụ, do sự bay hơi của chúng. Một số loại catốt phức tạp cho phát xạ cực cao ở chế độ xung, tức là trong khoảng thời gian ngắn cách xa nhau bằng các khoảng dừng dài hơn nhiều. Nhược điểm chính của catốt phức tạp là độ ổn định của phát xạ thấp. Những cực âm này làm giảm độ phát xạ trong quá trình gia nhiệt tạm thời, điều này được giải thích là do sự bay hơi của các chất hoạt hóa ở nhiệt độ cao. Để giảm khả năng ion hóa trong đèn có cực âm phức tạp, điều quan trọng là phải duy trì chân không rất cao. Điều này đạt được bằng cách sử dụng một chất hấp thụ khí đặc biệt. Catốt phức tạp có thể là phim và chất bán dẫn. Các loại cực âm mới được sử dụng: bari-vonfram-ram, thori-oxit và một số loại khác. Catot bari-vonfram làm nóng gián tiếp. Một màng hoạt tính xốp của bari và stronti được hình thành trên bề mặt của vonfram xốp. Màng, bay hơi, được bổ sung do sự khuếch tán của các nguyên tử bari và stronti qua vonfram từ một viên oxit của các kim loại này. Ưu điểm của chúng là khả năng chống bắn phá electron và ion. Trong cái gọi là cực âm thiêu kết, oxit được lắng đọng trên một miếng bọt biển hoặc lưới niken. Điện trở của một catốt như vậy giảm đáng kể, và nó ít bị biến dạng và xuất hiện các điểm nóng hơn nhiều. 26. CÁC LOẠI SƯỞI NHIỆT TRỰC TIẾP VÀ ẤN ĐỘ Catốt bị đốt nóng trực tiếp là dây dẫn có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật. Độ dày của nó thay đổi từ 0,01 mm đối với đèn công suất thấp nhất đến 1-2 mm đối với đèn mạnh. Cực âm ngắn được làm thẳng. Những cái dài hơn được uốn cong dưới dạng một đường đứt đoạn. Trong các thiết bị ion, cực âm thường ở dạng điện từ. Các cực âm mạnh mẽ của các thiết bị này được làm từ một cuộn băng được uốn cong theo kiểu "đàn accordion" hoặc dọc theo đường xoắn ốc. Ưu điểm của catốt được đốt nóng trực tiếp là sự đơn giản của thiết bị và khả năng sản xuất chúng cho các loại đèn có công suất thấp nhất ở dạng dây tóc mỏng cho dòng điện dây tóc nhỏ. Các catốt được đốt nóng trực tiếp được sử dụng trong đèn máy phát điện công suất cao cho các đài phát thanh di động và di động công suất thấp chạy bằng pin hoặc ắc quy khô, vì trong những trường hợp này, điều quan trọng là phải tiết kiệm năng lượng từ các nguồn hiện tại. Cực âm ở dạng dây tóc mỏng sẽ nóng lên nhanh chóng sau khi bật nhiệt, rất tiện lợi. Nhưng nhược điểm lớn của các cực âm này là xung ký sinh của dòng điện cực dương khi sưởi ấm được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều. Chúng tạo ra nhiều nhiễu, bóp méo và làm mất đi các tín hiệu hữu ích. Với khả năng tiếp nhận thính giác, các xung này thể hiện dưới dạng một tiếng vo ve đặc trưng - "nền dòng điện xoay chiều". Nhược điểm của catốt mỏng được đốt nóng trực tiếp là hiệu ứng micrô. Nó bao gồm thực tế là dòng điện cực dương xung trong quá trình lắc cơ học của đèn. Các chấn động bên ngoài tạo ra dao động ở cực âm. Khoảng cách giữa catốt và các điện cực khác thay đổi. Điều này dẫn đến sự gợn sóng của dòng điện cực dương. Catốt được đốt nóng gián tiếp được sử dụng rộng rãi. Thông thường, một catốt được đốt nóng gián tiếp có một ống niken với một lớp oxit, bên trong có gắn một bộ đốt nóng vonfram, cuộn thành một vòng. Để cách nhiệt khỏi cực âm, lò sưởi được bao phủ bởi một khối lượng nhôm nung, được gọi là alundum. Với chiều dài đáng kể, lò sưởi được uốn cong nhiều lần hoặc xoắn theo đường xoắn ốc. Trong một số loại đèn, cực âm được chế tạo dưới dạng hình trụ thấp với đế phía trên được phủ một lớp oxit. Bên trong hình trụ có một lò sưởi với lớp cách nhiệt bằng alundum, có hình dạng của một vòng lặp, cuộn lại thành một hình xoắn ốc. Catốt bị nung nóng gián tiếp thường là oxit. Ưu điểm chính của catốt được làm nóng gián tiếp là sự loại bỏ gần như hoàn toàn các gợn sóng có hại khi chạy bằng dòng điện xoay chiều. Thực tế không có sự dao động nhiệt độ, vì khối lượng và do đó nhiệt dung của các catốt này lớn hơn nhiều so với các catốt được đốt nóng trực tiếp. Catốt bị đốt nóng gián tiếp có quán tính nhiệt lớn. Thời gian hàng chục giây trôi qua kể từ lúc bật dòng điện dây tóc đến khi đốt nóng hoàn toàn catốt. Khoảng thời gian tương tự là cần thiết để cực âm nguội đi. Cực âm của đốt nóng gián tiếp là đẳng thế. Dọc theo nó không có điện áp giảm từ dòng điện dây tóc. Điện áp anốt cho tất cả các điểm trên bề mặt của nó là như nhau. Nó không phát xung khi điện áp dây tóc dao động. Ưu điểm của catốt được đốt nóng gián tiếp là hiệu ứng micro nhẹ. Khối lượng của catốt tương đối lớn, khó đưa nó về trạng thái dao động. Các catốt được đốt nóng gián tiếp có một số nhược điểm. Chúng phức tạp hơn trong thiết kế và có hiệu suất thấp hơn một chút. Cực âm dây tóc gián tiếp khó thiết kế cho dòng điện rất thấp và do đó ít phù hợp hơn với đèn chạy bằng pin tiết kiệm, công suất thấp. 27. ĐỊNH LUẬT CÔNG SUẤT BA GIÂY ĐỐI VỚI DIODE. Đối với một diode hoạt động ở chế độ tích điện không gian, dòng điện anốt và điện áp anốt được kết nối theo mối quan hệ phi tuyến, dựa trên các tính toán lý thuyết, được biểu thị gần đúng bằng cái gọi là công suất của định luật ba giây: / a = dia3 / 2 , trong đó hệ số phụ thuộc vào kích thước hình học và hình dạng của điện cực, cũng như từ các đơn vị đã chọn. Dòng điện ở anôt tỷ lệ với điện áp ở anôt với công suất 3/2, và không theo công suất thứ nhất, như trong định luật Ôm. Ví dụ, nếu điện áp ở anot tăng gấp đôi, sau đó dòng điện ở anot tăng khoảng 2,8 lần, tức là nó sẽ trở nên nhiều hơn 40% so với quy luật Ohm. Như vậy, dòng điện ở anot phát triển nhanh hơn hiệu điện thế ở anot. Về mặt hình ảnh, định luật độ ba giây được biểu diễn bằng một đường cong được gọi là parabol bán nguyệt. Công suất của định luật ba giây có giá trị đối với điện áp cực dương, nhỏ hơn điện áp bão hòa. Nếu chúng ta giải mã hệ số q trong định luật lũy thừa ba giây, thì định luật này đối với một điốt có điện cực phẳng sẽ được viết như sau: ia \ u2,33d 10 6-2 (Qa / d3a. k) Ua2 / XNUMX, trong đó Qa là diện tích của cực dương, da. k - khoảng cách "cực dương - cực âm". Đối với các điốt có điện cực có hình dạng khác, một số hiệu chỉnh được đưa vào hệ số không đổi và Qa là bề mặt hoạt động của cực dương, tức là bề mặt tiếp nhận dòng điện tử chính. Trong công thức này, dòng điện thu được tính bằng ampe nếu điện áp được tính bằng vôn và Qa và d2ak được biểu thị bằng bất kỳ đơn vị giống hệt nhau nào, ví dụ: tính bằng milimét vuông. Cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách anode-cathode. Việc giảm khoảng cách này làm tăng đáng kể dòng điện cực dương này. Định luật lũy thừa ba giây, mặc dù không chính xác, nhưng rất hữu ích, vì nó tính đến các tính chất phi tuyến tính của ống điện tử ở dạng đơn giản nhất của nó. Hãy xem xét sự dẫn xuất của công thức cho định luật lũy thừa ba giây đối với một điốt có điện cực phẳng. Chúng ta sẽ giả sử rằng điện tích không gian q, bao gồm tất cả các electron bay đến cực dương, nằm gần cực âm đến mức khoảng cách giữa điện tích này và "cực dương" có thể lấy bằng khoảng cách cực dương-cực da.k . Nếu thời gian bay của êlectron trên quãng đường da.k. bằng t thì giá trị cường độ dòng điện anốt là: ia, = q/ t. Điện tích q có thể được biểu thị bằng hiệu điện thế ở anot và điện dung anot-catot Saq: q = Sak. Ua. Đồng thời, đối với dung lượng Ca.k. ta có công thức: Sa.k. \u0d ?0Qa / da.k., trong đó ?8,86 \u10d 16 2-XNUMXF / m là hằng số điện môi chân không và Qa là diện tích cực dương. Thời gian bay t được xác định thông qua tốc độ trung bình: t= da. k. / ?av, nhưng ?av = v/XNUMX, trong đó v là vận tốc cuối cùng. Trên thực tế, do tính không đồng nhất của trường, vận tốc trung bình có phần nhỏ hơn được xác định bởi các công thức trên. Do tính gần đúng của đạo hàm, hệ số hằng số trong biểu thức này có phần được đánh giá quá cao. Một dẫn xuất chặt chẽ hơn cho một giá trị chính xác hơn cho hệ số không đổi, nhưng dẫn xuất này cũng dựa trên các giả định không tương ứng với thực tế. Đặc biệt, vận tốc ban đầu của electron được giả định bằng XNUMX và sự phân bố thế năng được giả định giống như trong chế độ bão hòa, mặc dù định luật lũy thừa ba giây chỉ áp dụng cho chế độ điện tích không gian. 28. CÁC QUÁ TRÌNH VẬT LÝ TRONG MỘT TAM GIÁC Cực âm và cực dương hoạt động trong một triode giống như trong một diode. Trong chế độ điện tích không gian, một rào cản tiềm năng được hình thành gần cực âm. Như trong một diode, cường độ của dòng điện catốt phụ thuộc vào chiều cao của rào cản này. Hành động điều khiển của lưới trong triode tương tự như hoạt động của một cực dương trong một diode. Nếu bạn thay đổi điện áp lưới, thì cường độ trường do lưới điện tạo ra sẽ thay đổi. Dưới ảnh hưởng của điều này, chiều cao của rào cản thế năng gần catốt thay đổi. Do đó, số lượng electron vượt qua rào cản này, tức là giá trị của dòng điện cản, sẽ thay đổi. Khi điện áp lưới thay đổi về phía dương, hàng rào thế năng giảm, nhiều êlectron phát ra vượt qua nó, ít trở lại catốt hơn và cường độ dòng điện qua catốt tăng lên. Và khi điện áp lưới thay đổi theo chiều âm, rào thế ở cực âm tăng lên. Sau đó, nó sẽ có thể vượt qua một số lượng nhỏ hơn các electron. Số êlectron quay trở lại catốt sẽ tăng lên và cường độ dòng điện qua catốt sẽ giảm. Lưới tác dụng lên catôt dòng điện mạnh hơn nhiều so với anôt, vì nó nằm gần catôt hơn so với anôt và là màn chắn cho điện trường ở anôt. Tỷ lệ hiệu ứng của lưới và cực dương trên dòng điện cực dương đặc trưng cho tham số quan trọng nhất của triode - mức tăng. Độ khuếch đại là một con số trừu tượng cho biết điện áp lưới tác động lên dòng điện anode mạnh hơn điện áp anode bao nhiêu lần. Một điện áp lưới âm tương đối nhỏ có thể làm giảm đáng kể dòng điện cực dương và thậm chí dừng hoàn toàn. Điện áp lưới của lưới điện tăng lên kèm theo sự tăng lên của cực dương và dòng điện lưới. Ở điện áp lưới cực dương lớn, dòng điện lưới tăng lên rất nhiều nên dòng điện ở cực dương có thể giảm xuống. Cái gọi là hiệu ứng đảo. Do cấu trúc không đồng nhất của lưới, trường do lưới tạo ra cũng không đồng nhất, và nó ảnh hưởng đến rào cản tiềm năng gần catốt ở các phần khác nhau của nó một cách khác nhau. Lưới điện, theo trường của nó, có tác động mạnh hơn đến rào cản tiềm năng gần những phần của catốt gần với các dây dẫn của lưới điện hơn. Các đặc tính của triode khi hoạt động trên dòng điện một chiều và không tải được gọi là tĩnh. Có các đặc tính lý thuyết và thực tế của triodes. Các đặc trưng lý thuyết có thể được xây dựng trên cơ sở quy luật ba giây và không chính xác. Các đặc tính thực tế được loại bỏ bằng thực nghiệm. Chúng chính xác hơn. Lý do cho sự sai lệch của các đặc tính thực tế so với các đặc tính lý thuyết đối với triode cũng giống như đối với diode. Sự khác biệt về nhiệt độ tại các điểm khác nhau của catốt, tính không đẳng thế của catốt và việc đốt nóng thêm catốt bởi dòng điện anốt có ảnh hưởng đáng kể. Các khu vực đặc trưng cho dòng anốt nhỏ bị ảnh hưởng mạnh bởi vận tốc electron ban đầu, hiệu điện thế tiếp xúc và nhiệt EMF. Trong một triode, các yếu tố này ảnh hưởng mạnh hơn trong một diode, vì tác động của chúng không chỉ kéo dài đến mạch cực dương mà còn đến mạch lưới. 29. ĐIỆN ÁP HOẠT ĐỘNG VÀ ĐỊNH LUẬT CÔNG SUẤT BA GIÂY ĐỐI VỚI TAM GIÁC. Điện áp triode hiệu dụng cho phép bạn tính toán dòng điện cực âm của triode bằng cách thay thế triode bằng một diode tương đương. Sự thay thế này như sau. Nếu trong một triode, một anốt được đặt thay cho lưới, có cùng bề mặt với lưới chiếm, thì trong điốt này, tại một số điện áp anốt của nó, dòng điện anốt bằng dòng điện catốt trong triode. Điện áp đặt vào anốt của một diode tương đương và tạo ra dòng điện ở anốt bằng dòng điện catốt của một diode thực được gọi là điện áp hiệu dụng id. Hoạt động của nó tương đương với hoạt động kết hợp của điện áp lưới và điện áp cực dương. Có nghĩa là, điện áp hoạt động phải tạo ra cùng một cường độ trường gần cathode của diode tương đương như được tạo ra gần cathode của triode. Độ lớn của điện áp hiệu dụng được xác định gần đúng theo công thức Ud ~ Uc + Dia = Uc + Ua /?. Điện áp lưới hoạt động theo trường của nó mà không bị suy yếu và trường được tạo bởi điện áp cực dương trong không gian "lưới - cực âm" bị suy yếu do hoạt động che chắn của lưới. Sự suy yếu của hoạt động cực dương được đặc trưng bởi độ thấm D hay hệ số khuếch đại?. Do đó, giá trị của Uа không thể được thêm vào Uс, mà trước tiên bạn phải nhân nó với D hoặc chia cho ? (? và D chỉ nghịch đảo khi ic = 0). Công thức gần đúng cho Ud là gần đúng, vì nó không tính đến trường gần catốt có thể không đồng nhất. Công thức này được sử dụng trong trường hợp lưới không quá thưa (đối với D <0,1 hoặc?> 10). Điện tích hiệu dụng qd phải bằng tổng điện tích q1 tạo ra trên catốt do tác dụng của trường lưới và điện tích q2 tạo bởi trường xuyên qua lưới từ anôt. Hãy biểu diễn các điện tích này theo hiệu điện thế và điện dung: q1 = Csk, Uc và q2 = Cac Ua. Điện tích q2 trên catốt bằng một phần nhỏ đó trong tổng điện tích anốt, từ đó các đường sức truyền qua lưới đến catốt. Thay qD bằng tổng q1 + q2, ta được: ud = (q1 + q2) / Cs.c. \ uXNUMXd (CC.c. uc + Ca.c. ua) / Cc.c. = uс + uаСа.к. / Ssk. Hãy ký hiệu D = Sak. / Ssk. Sau đó, cuối cùng chúng ta nhận được: ud = uc + DUa, Trong một diode tương đương, dòng điện ở anot bằng dòng điện catot của triode, và điện áp hiệu dụng đóng vai trò của điện áp anot. Do đó, định luật bậc ba giây cho một triode có thể được viết như sau: ik = dd3 / 2= g (là + Duа) 3/2. Coi rằng trong một diode tương đương, cực dương nằm ở vị trí lưới của một triode thực, hệ số g đối với một triode có điện cực phẳng bằng: g = 2,33 10-6 (Qа / d2s.k.). Bề mặt anốt của diode tương đương trong trường hợp này bằng bề mặt của anốt thực. Định luật lũy thừa ba giây đối với triodes là rất gần đúng. Việc xác định điện áp hiệu dụng không chính xác là rất cần thiết. Tuy nhiên, định luật lũy thừa ba giây rất hữu ích trong việc xem xét lý thuyết về hoạt động của triode và trong thiết kế đèn. 30. GRID HIỆN TẠI TRONG MỘT TRIODE Do vận tốc ban đầu của các điện tử phát ra từ catốt, hiệu điện thế tiếp xúc và nhiệt EMF tác dụng trong mạch lưới, đặc tính dòng điện lưới bắt đầu trong vùng nhỏ điện áp lưới âm. Mặc dù dòng điện lưới trong vùng này rất nhỏ, và đối với đèn khuếch đại thu, nó chỉ là một phần nhỏ của miliamp, trong nhiều trường hợp, nó phải được tính đến. Đặc tính dòng điện lưới bắt đầu trong vùng có điện áp lưới dương ít phổ biến hơn. Chúng thu được khi hiệu điện thế tiếp xúc tạo ra điện áp âm trên lưới và tác dụng mạnh hơn vận tốc ban đầu của các electron. Trong các bóng đèn hoạt động ở điện áp dương đáng kể trên lưới, chẳng hạn như máy phát điện, với sự gia tăng điện áp lưới dương, trước tiên dòng điện lưới tăng và đạt cực đại, đôi khi nằm trong vùng giá trị dòng điện âm. Khi điện áp lưới tăng thêm thì dòng điện lại tăng. Hiện tượng này được giải thích là do sự phát xạ thứ cấp của lưới điện. Dưới tác động của các điện tử sơ cấp ở điện áp lưới dương, các điện tử thứ cấp bị đánh bật ra khỏi nó. Khi điện áp lưới tăng lên, hệ số phát xạ thứ cấp tăng và thông lượng của các điện tử sơ cấp bắn phá lưới điện tăng lên. Kết quả là số lượng các electron thứ cấp tăng lên. Dòng chảy của chúng được hướng đến cực dương, nơi có điện thế dương cao hơn. Trong mạch lưới xuất hiện dòng điện gồm các êlectron thứ cấp có chiều ngược với chiều dòng điện của các êlectron sơ cấp. Dòng điện lưới tạo thành giảm và thậm chí có thể đảo ngược nếu hệ số phát xạ thứ cấp lớn hơn 1. Trong trường hợp này, dòng điện ở anôt tăng lên, vì dòng điện của các điện tử thứ cấp được thêm vào dòng điện của các điện tử sơ cấp bay ra từ catốt. Hiện tượng xuất hiện dòng electron thứ cấp gọi là hiệu ứng dinatron. Khi điện áp lưới vượt quá điện áp anốt, trường giữa anốt và lưới điện sẽ trở nên hãm đối với các điện tử thứ cấp của lưới và chúng sẽ quay trở lại lưới điện. Nhưng mặt khác, các điện tử thứ cấp văng ra khỏi cực dương sẽ bị trường này tăng tốc và bay đến lưới, tức là hiệu ứng dynatron phát sinh từ phía cực dương. Trong trường hợp này, dòng điện lưới tăng thêm do dòng điện của các điện tử thứ cấp, và dòng điện ở anốt giảm đi phần nào. Với điện áp lưới âm, dòng điện lưới rất ít. Gọi là dòng điện ngược bởi vì chiều của nó ngược với chiều của dòng điện lưới khi điện áp lưới là dương (các êlectron dòng ngược ở các dây ngoài của mạch điện chuyển động về phía lưới điện). Dòng điện lưới ngược có một số thành phần: dòng điện ion, dòng điện tercoil và dòng điện rò. Khi điện áp âm của lưới điện giảm, dòng điện ở anot tăng và quá trình ion hóa tăng. Một số lượng lớn hơn các ion tiếp cận lưới điện, và dòng ion tăng lên. Với điện áp lưới dương, dòng điện tử tăng mạnh và do đó dòng điện ion chiếm ưu thế hơn so với dòng điện ion mà dòng điện sau này thực tế không đóng vai trò gì. Nếu lưới điện có nhiệt độ cao thì có thể xảy ra dòng phát xạ nhiệt (dòng nhiệt) của lưới điện. Để giảm dòng điện này, các lưới được làm bằng kim loại có chức năng làm việc cao và hệ số phát xạ thứ cấp thấp. 31. ĐẶC ĐIỂM HIỆU SUẤT CỦA TRIODE Đặc tính lưới cực dương gọi là đồ thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện anốt vào điện áp lưới ở các giá trị không đổi của hiệu điện thế nguồn anốt và điện trở tải. Ngược lại với các đặc tính tĩnh, đặc tính hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện không đổi của điện áp anốt, vì nó thay đổi trong chế độ hoạt động. Hình dạng của đặc tính vận hành và vị trí của nó phụ thuộc vào độ lớn và bản chất của điện trở tải anốt. Để xây dựng đặc tính vận hành lưới anốt, phải quy định họ đặc tính tĩnh lưới anốt, điện áp nguồn anốt và điện trở tải. Nếu điện áp nguồn anốt bằng điện áp nguồn anốt và cường độ dòng điện bằng XNUMX thì đèn tắt, vì chỉ trong trường hợp này không có sụt áp trên điện trở tải. Đặc tính lưới anốt làm việc có độ dốc thấp hơn đặc tính tĩnh. Dòng điện qua anot càng lớn thì điện áp anot càng giảm. Do đó, đường biểu diễn luôn đi ngang qua các đường cong tĩnh. Độ dốc của đặc tính vận hành phụ thuộc vào khả năng chịu tải. Khi điện trở tải tăng lên, dòng anốt giảm và đường biểu diễn trở nên phẳng hơn. Khi điện trở tải không đổi, đường biểu diễn dịch chuyển sang phải nếu điện áp nguồn anôt giảm hoặc sang trái nếu điện áp anôt tăng. Sử dụng đặc tính vận hành, có thể tính toán sự thay đổi của dòng điện anốt với sự thay đổi của điện áp lưới. Điện áp anốt cũng có thể được xác định, cho rằng mỗi điểm của đặc tính hoạt động tương ứng với một số điện áp anốt. Để xây dựng một đặc tính hoạt động của anốt, phải xác định họ các đặc tính của anốt tĩnh, cũng như điện áp anốt và điện trở tải. Đặc tính vận hành là dòng tải. Sử dụng dòng tải, bạn có thể xác định dòng điện cực dương và điện áp cực dương ở bất kỳ điện áp lưới nào. Dòng tải cho phép bạn giải quyết các vấn đề khác. Ví dụ, có thể tìm được dòng điện anốt có giá trị mong muốn ở điện áp lưới nào. Đặc tính anốt làm việc so với đặc tính anốt-lưới có một số ưu điểm. Vì nó là một đường thẳng, nó được xây dựng trên hai điểm và chính xác hơn. Với sự trợ giúp của nó, việc xác định điện áp cực dương sẽ thuận tiện hơn vì nó được vẽ dọc theo trục abscissa. Đối với các tính toán thực tế, đặc tính anốt làm việc thường được sử dụng hơn, mặc dù trong một số trường hợp, đặc tính anốt-lưới hóa ra lại thuận tiện hơn. Độ dốc của đặc tính đang xét phụ thuộc vào khả năng chịu tải. Khả năng chịu tải càng lớn thì đường tải càng phẳng. Nếu khả năng chịu tải bằng không, thì đường tải trọng trở thành đường thẳng thẳng đứng. Khi điện áp tải bằng vô cùng, đường tải trùng với trục abscissa. Trong trường hợp này, ở bất kỳ điện áp nào, dòng anốt bằng không. Trong một số trường hợp, cần phải xây dựng đường biểu diễn lưới anốt nếu chỉ có các đặc tính tĩnh của anốt. 32. THIẾT BỊ VÀ VẬN HÀNH TETRODE Đèn bốn điện cực, hoặc tetrodes, có một lưới thứ hai, được gọi là sàng lọc, hoặc màn hình, và nằm giữa lưới điều khiển và cực dương. Mục đích của lưới che chắn là tăng hệ số khuếch đại và nội trở và giảm điện dung thông lượng. Nếu lưới che chắn được nối với cực âm thì nó sẽ che chắn cho cực âm và lưới điều khiển khỏi tác động của cực dương. Lưới chắn chắn hầu hết điện trường của anốt. Có thể nói rằng chỉ một phần nhỏ đường sức điện xuất hiện từ anot xuyên qua lưới sàng. Sự suy yếu của trường cực dương của lưới sàng lọc được tính đến bằng giá trị độ từ thẩm của lưới này. Điện trường xuyên qua lưới che chắn sau đó bị chặn bởi lưới điều khiển, qua đó một phần nhỏ các đường sức cũng xuyên qua. Sự suy yếu của trường cực dương bởi lưới điều khiển phụ thuộc vào độ từ thẩm của nó. Xuyên qua cả hai lưới điện từ cực dương đến hàng rào điện thế gần cực âm, một phần không đáng kể của tổng số đường trường xuyên qua, được đặc trưng bởi tích số thấm của lưới. Độ thấm kết quả của cả hai lưới này được gọi là độ thấm của tetrode. Độ từ thẩm của tetrode đặc trưng cho tỷ số giữa ảnh hưởng của anốt và lưới điều khiển đối với dòng điện catốt. Nó cho thấy ảnh hưởng của điện áp lưới điều khiển đối với dòng điện catốt là ảnh hưởng của điện áp anốt theo tỷ lệ nào. Với sự trợ giúp của hai lưới không quá dày đặc, đạt được độ lợi cao và nội trở cao. Trong trường hợp này, nếu một điện áp dương đáng kể được đặt vào lưới sàng lọc, thì các đặc tính lưới anốt của tetrode là "trái", tức là tetrode có thể hoạt động bình thường trong vùng có điện áp lưới âm. Dòng điện catốt trong tetrode là tổng các dòng điện của lưới anốt, tấm chắn và lưới điều khiển. Lưới che chắn được cung cấp điện áp dương không đổi, bằng 20-50% điện áp cực dương. Nó được tạo ra trong phần "cực âm - lưới sàng lọc - trường gia tốc", hạ thấp hàng rào thế năng ở cực âm. Điều này là cần thiết cho sự chuyển động của các electron đến cực dương. Cực dương thông qua hai lưới có ảnh hưởng rất yếu đến hàng rào tiềm năng gần cực âm. Nếu điện áp lưới che chắn bằng không, thì trường giảm tốc được tạo bởi điện áp lưới điều khiển âm mạnh hơn nhiều so với trường gia tốc yếu thâm nhập từ cực dương. Trường kết quả trong phần "lưới điều khiển - cực âm" bị chậm lại. Nói cách khác, điện áp hoạt động trong trường hợp này là âm và hàng rào tiềm năng ở cực âm cao đến mức các electron không thể vượt qua nó. Do đó, đèn bị khóa và dòng anode bằng không. Điện dung giữa các điện cực của đèn giảm xấp xỉ bao nhiêu lần khi độ lợi tăng lên. Lưới sàng càng dày thì tính thấm của nó càng thấp, khả năng thông lượng càng giảm. Nếu lưới sàng là rắn, thì điện dung xuyên qua sẽ giảm xuống XNUMX, nhưng lưới sẽ ngừng truyền các electron đến anốt. 33. HIỆU ỨNG DYNATRONE TRONG TETRODE Một nhược điểm đáng kể của tetrode là hiệu ứng dinatron của cực dương. Các êlectron đập vào cực dương làm bật các êlectron thứ cấp ra khỏi nó. Phát xạ thứ cấp từ cực dương tồn tại trong tất cả các bóng đèn, nhưng trong điốt và điốt, nó không gây ra hậu quả và vẫn không thể nhận thấy được. Trong các đèn này, các điện tử thứ cấp bay ra khỏi anôt đều quay trở lại nó, vì anôt có điện thế dương cao nhất so với điện thế của các điện cực khác. Do đó, không có dòng điện nào phát sinh các êlectron thứ cấp. Trong tetrode, phát xạ thứ cấp từ anốt không tự biểu hiện nếu điện áp lưới sàng lọc nhỏ hơn điện áp anốt. Trong điều kiện này, các điện tử thứ cấp quay trở lại anôt. Nếu tetrode hoạt động ở chế độ có tải, khi dòng điện anốt tăng lên, điện áp giảm trên tải tăng lên và điện áp anốt tại một số khoảng thời gian có thể nhỏ hơn điện áp không đổi của lưới sàng lọc. Sau đó, các điện tử thứ cấp bay ra khỏi cực dương không quay trở lại nó mà bị hút vào lưới sàng lọc, có điện thế dương cao hơn. Có dòng điện của các êlectron thứ cấp ngược chiều với dòng của các êlectron sơ cấp. Tổng dòng điện cực dương giảm và dòng điện lưới sàng lọc tăng lên. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng dinatron cực dương. Hiệu ứng dinatron ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cực dương của tetrode. Ở điện áp anôt bằng không, có một dòng điện anôt ban đầu rất nhỏ thường có thể bị bỏ qua. Dòng điện lưới sàng lọc là cao nhất. Cũng giống như ở chế độ quay trở lại trong triode, trong trường hợp này, các điện tử bay qua lưới sàng tham gia vào việc tạo ra dòng điện của nó cùng với các điện tử bị lưới này chặn lại. Thay đổi điện áp cực dương thay đổi ichiều cao của rào cản này, do đó sự phân bố của thông lượng điện tử giữa cực dương và lưới sàng lọc thay đổi mạnh. Bốn khu vực có thể được lưu ý trong các đặc điểm cực dương của tetrode. Vùng đầu tiên tương ứng với điện áp cực dương thấp, lên đến khoảng 10–20 V. Vẫn không có phát xạ thứ cấp từ cực dương, vì tốc độ của các điện tử sơ cấp không đủ để đánh bật các điện tử thứ cấp. Khi điện áp anốt tăng lên, dòng điện anốt tăng mạnh và dòng điện lưới sàng lọc giảm, đó là điển hình cho chế độ quay trở lại. Hiệu điện thế ở anot ít ảnh hưởng đến dòng điện catot, vì từ trường ở anot tác dụng lên hàng rào điện thế ở catot qua hai lưới. Do đó, dòng điện catốt ít thay đổi và đặc tính của nó tăng nhẹ. Nếu điện áp cực dương vượt quá 10–20 V, thì phát xạ thứ cấp xuất hiện và hiệu ứng dynatron xảy ra. Khi điện áp anôt tăng lên thì công suất phát xạ thứ cấp của anôt tăng lên, dòng điện anôt giảm và dòng điện lưới sàng tăng. Dòng điện cực dương tối thiểu thu được với hiệu ứng dynatron rõ rệt nhất. Trong chế độ như vậy, dòng điện của các electron thứ cấp là lớn nhất. Dòng điện này phụ thuộc vào độ lớn của phát xạ thứ cấp và điện áp của lưới sàng lọc-anốt, tạo ra trường gia tốc cho các điện tử thứ cấp. Khi điện áp anôt cao hơn điện áp lưới màn hình thì dòng điện anốt tăng nhẹ và cường độ dòng điện lưới màn hình giảm nhẹ. Phát xạ thứ cấp từ cực dương tồn tại trong vùng này, nhưng các điện tử thứ cấp đều quay trở lại cực dương, tức là không có hiệu ứng dynatron từ cực dương. Mặt khác, các điện tử thứ cấp văng ra khỏi lưới sàng đập vào anôt, do đó dòng điện ở anôt phần nào tăng lên, và dòng điện của lưới sàng giảm. Để ngăn ngừa hiệu ứng dynatron xảy ra, điện áp lưới sàng lọc phải luôn nhỏ hơn điện áp anốt. 34. THIẾT BỊ VÀ VẬN HÀNH PENTOD Hạn chế chính của tetrode - hiệu ứng dynatron - đã dẫn đến sự phát triển và sử dụng rộng rãi đèn năm điện cực gọi là đèn năm cực. Trong đó, tất cả các tính chất tích cực của tetrode thậm chí còn rõ ràng hơn và đồng thời, hiệu ứng dynatron bị loại bỏ. Trong pentode, để loại bỏ hiệu ứng dynatron, có một lưới nữa nằm giữa cực dương và lưới sàng lọc. Nó được gọi là lưới bảo vệ, vì nó bảo vệ đèn khỏi sự xuất hiện của hiệu ứng dynatron. Ngoài ra còn có các tên khác cho lưới này: antidynatron, antidynatron, pentode, thứ ba. Lưới bảo vệ thường được nối với cực âm, tức là nó có điện thế bằng XNUMX so với cực âm và âm so với cực dương. Trong một số trường hợp, một điện áp một chiều nhỏ được đưa vào lưới bảo vệ. Ví dụ, để tăng công suất hữu ích, máy phát điện áp suất hoạt động ở điện áp dương trên lưới bảo vệ và để điều biến dao động bằng cách thay đổi điện áp của lưới bảo vệ, một phân cực âm được đặt trên đó. Tuy nhiên, ngay cả trong những trường hợp này, điện thế lưới bảo vệ thường vẫn thấp hơn nhiều so với điện thế anốt, và hiệu ứng antidynatron của lưới điện này xấp xỉ bằng với điện thế XNUMX. Trong nhiều pentode, lưới bảo vệ được nối với cực âm bên trong đèn, và khi đó điện áp trên lưới này luôn bằng không. Nếu có một đầu ra lưới bảo vệ, thì kết nối của nó với cực âm được thực hiện trong quá trình lắp đặt mạch. Vai trò của lưới bảo vệ là một điện trường được tạo ra giữa nó và cực dương, điện trường chậm lại, dừng lại và quay trở lại anốt các điện tử thứ cấp bị đánh bật ra khỏi anốt. Chúng không thể xuyên qua lưới che chắn, ngay cả khi điện áp của nó cao hơn cực dương, và hiệu ứng dynatron bị loại bỏ hoàn toàn. Trong khu vực giữa lưới chắn và lưới bảo vệ cho các điện tử bay ra khỏi catốt, một trường giảm tốc được tạo ra và có vẻ như điều này sẽ làm giảm dòng điện qua anốt. Tuy nhiên, các điện tử, đã nhận được tốc độ cao dưới tác dụng của trường gia tốc của lưới sàng lọc và bay qua nó, chạm tới lưới bảo vệ và không bị mất hoàn toàn tốc độ của chúng, vì trong không gian giữa các lượt của lưới này có thế năng không phải là số không, mà là số dương. Điện thế bằng XNUMX có sẵn trên các dây dẫn của lưới bảo vệ và trong khoảng thời gian giữa chúng, điện thế trên XNUMX, nhưng thấp hơn ở cực dương. Trong khoảng trống giữa cực dương và lưới sàng lọc, một rào cản tiềm năng thứ cấp được tạo ra, rào cản này không thể vượt qua được bằng các điện tử thứ cấp bị bật ra khỏi cực dương. Rào cản này ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phân phối hiện tại trong pentode. Pentode khác với tetrode ở mức tăng cao hơn, đạt tới vài nghìn đối với một số pentode. Điều này là do thực tế là lưới bảo vệ hoạt động như một lưới sàng lọc bổ sung. Do đó, trong pentode, hoạt động của cực dương thậm chí còn yếu hơn trong tetrode so với hoạt động của lưới điều khiển. Theo đó, điện trở bên trong cũng tăng lên, đối với một số pentode lên đến hàng triệu ohms. Điện dung xuyên qua thậm chí còn nhỏ hơn điện dung của tetrode. Độ dốc của các pentode có cùng thứ tự với độ dốc của triodes và tetrode, tức là trong khoảng 1-50 mA / V. Penode có thể được giảm xuống thành một diode tương đương theo cách tương tự như đã được thực hiện đối với tetrode. Độ thấm của pentode là một giá trị rất nhỏ. Do đó, mức tăng của pentode có thể rất lớn. 35. CÁC THÔNG SỐ CỦA TETRODES VÀ PENTODES Tham số tĩnh của tetrodes và pentode được xác định tương tự như các tham số của triode. Đối với việc xác định thực tế các tham số, tỷ lệ của các gia số hữu hạn được lấy. Lưới điều khiển trong tetrode và pentode được đặt so với cathode theo cách tương tự như trong triodes. Do đó, độ dốc của tetrode và pentode có cùng thứ tự với độ dốc của triodes, tức là e. là đơn vị hoặc hàng chục miliampe trên vôn, mặc dù độ dốc giảm đi một số do thực tế là dòng điện ở anốt luôn nhỏ hơn dòng điện từ catốt. Do hoạt động của điện áp cực dương trong tetrode hoặc pentode bị suy yếu nhiều lần nên điện trở bên trong lớn hơn điện trở của tetrode hàng chục và hàng trăm lần và lên tới hàng trăm kilo-ohms. Nội trở phụ thuộc mạnh mẽ vào quá trình phân phối dòng điện, vì khi điện áp anốt thay đổi, dòng điện anốt thay đổi do quá trình này. Chúng ta có thể giả định rằng nội trở của pentode bao gồm hai điện trở được kết nối song song. Một trong số chúng được xác định bởi tác động của trường anốt qua ba lưới trên hàng rào điện thế ở catốt, do đó dòng điện ở anốt có sự thay đổi rất nhỏ. Lưới càng dày thì điện trở này càng lớn. Điện trở thứ hai được xác định bởi sự thay đổi của dòng điện cực dương do quá trình phân phối dòng điện và thường nhỏ hơn nhiều so với điện trở thứ nhất. Hệ số khuếch đại có thể lớn hơn hàng chục và hàng trăm nghìn lần so với hệ số khuếch đại, tức là giá trị của nó lên tới hàng trăm và hàng nghìn. Trong tetrode và pentode, dòng điện cực âm luôn lớn hơn dòng điện cực dương, vì dòng điện lưới sàng lọc luôn tồn tại cùng với dòng điện cực dương. Do các đặc tính phi tuyến tính đáng kể của tetrode và pentode, các tham số thay đổi khá mạnh khi chế độ thay đổi. Với sự gia tăng điện áp âm của lưới điều khiển, tức là khi dòng điện anốt giảm, độ dốc giảm, và điện trở bên trong và độ lợi tăng lên. Một đặc điểm của tetrode và pentode so với triodes là sự phụ thuộc mạnh mẽ của độ lợi vào chế độ. Nếu các đặc tính đan xen trong chế độ trả về, thì độ dốc và độ lợi có thể có các giá trị bằng không và nhỏ hơn không. Với sự gia tăng điện áp âm của lưới điều khiển, các đặc tính anốt trong vùng làm việc sẽ phẳng hơn và gần nhau hơn, điều này tương ứng với sự gia tăng nội trở và giảm độ dốc. Trong một số mạch, tetrode hoặc pentode được sử dụng để phần triode của nó, bao gồm cathode, lưới điều khiển và lưới màn hình, hoạt động trong một giai đoạn và toàn bộ đèn là một phần của giai đoạn khác. Độ dốc và độ lợi của lưới sàng lọc thường không được quan tâm, vì theo quy luật, lưới sàng lọc không được sử dụng làm lưới điều khiển và điện áp trên đó là không đổi. Ngoài các thông số được xem xét, có những thông số khác tương tự như những thông số được chỉ định cho triode. Khi tính toán các chế độ hoạt động và ứng dụng thực tế của tetrode và pentode, cần phải tính đến các giá trị giới hạn của dòng điện, điện áp và công suất, đặc biệt, công suất giới hạn giải phóng trên lưới sàng lọc là rất quan trọng. 36. THIẾT BỊ VÀ VẬN HÀNH CỦA BEAM TETRODE Sau này các pentode được phát triển và sinh sôi nảy nở chùm tetrodes. Trong đó, hiệu ứng dynatron được loại bỏ bằng cách tạo ra một rào cản tiềm năng không thể vượt qua đối với các điện tử thứ cấp bị đánh bật ra khỏi cực dương, nằm giữa lưới sàng lọc và cực dương. Tia tetrode so với tetrode thông thường có các đặc điểm thiết kế sau. Khoảng cách giữa lưới che chắn và cực dương đã được tăng lên. Lưới điều khiển và lưới che chắn có cùng số lượt và các lượt của chúng nằm hoàn toàn đối diện nhau. Trong không gian giữa các lưới, các dòng điện tử được tập trung. Do đó, các electron bay từ cực âm sang cực dương thành các chùm dày đặc hơn - "chùm". Để ngăn các electron bay về phía các giá đỡ lưới, có các tấm chắn đặc biệt hoặc các tấm tạo chùm tia được nối với cực âm. Ngoài ra, các phần của bề mặt cực âm đối diện với các giá đỡ lưới không được phủ một lớp oxit và do đó không làm phát sinh khí thải. Trong một bốn cực chùm, thu được các dòng điện tử dày đặc hơn so với trong một bốn cực thông thường. Mật độ dòng điện tăng sẽ làm tăng mật độ điện tích. Ngược lại, điều này gây ra sự giảm điện thế trong không gian giữa cực dương và lưới sàng lọc. Nếu điện áp cực dương thấp hơn điện áp của lưới sàng lọc, thì hiệu ứng dynatron được quan sát thấy ở cực cực dương thông thường, nhưng nó sẽ không xảy ra ở cực cực của chùm tia, vì một rào cản tiềm năng đối với các electron thứ cấp được hình thành trong "lưới sàng lọc - cực dương " khoảng cách. Các điện tử thứ cấp, có vận tốc ban đầu tương đối thấp, không thể vượt qua rào cản thế năng và đến được lưới sàng lọc, mặc dù điện áp trên cực dương cao hơn trên cực dương. Các điện cực sơ cấp, có tốc độ cao thu được do điện áp của lưới sàng lọc, vượt qua rào cản tiềm năng và rơi vào anốt. Trong các tetrode thông thường, lưới sàng lọc "phá vỡ" các dòng điện tử và chặn nhiều điện tử. Người giữ lưới cũng có tác dụng tương tự. Do đó, trong các tetrode thông thường, không thu được dòng điện tử đủ dày đặc và không tạo ra hàng rào thế năng cần thiết cho các điện tử thứ cấp. Việc hình thành một rào cản tiềm năng được tạo điều kiện thuận lợi bởi khoảng cách giữa lưới sàng lọc và cực dương tăng lên. Khoảng cách này càng lớn thì càng có nhiều electron bị cản trở với vận tốc thấp nằm ở đây. Chính những electron này làm tăng điện tích âm thể tích và sự giảm điện thế trở nên đáng kể hơn. Ưu điểm của tetrode chùm so với tetrode thông thường cũng là dòng điện lưới sàng lọc thấp hơn đáng kể. Nó là vô ích và sự giảm thiểu của nó là rất mong muốn. Trong các tetrode chùm, các điện tử bay qua các khoảng trống của lưới sàng lọc và hầu như không bị chặn bởi nó. Do đó, dòng điện lưới sàng lọc không lớn hơn 5-7% dòng điện cực dương. Các đặc tính lưới anốt của tetrode chùm cũng giống như các đặc tính của tetrode hoặc pentode thông thường. Trong các giai đoạn khuếch đại tần số cao và thấp mạnh mẽ, các tetrode chùm thay thế thành công các pentode. Để có được hiệu suất được cải thiện, các pentode chùm được sản xuất. Lưới của chúng tương tự như lưới của tetrode chùm, và các electron bay đến anode theo chùm qua các khoảng trống trong lưới bảo vệ. Do đó, đối với pentode chùm, dòng điện lưới sàng lọc ít hơn nhiều so với pentode thông thường. 37. NGUYÊN TẮC CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ Chuyển đổi tần số là bất kỳ thay đổi nào về tần số. Ví dụ, khi chỉnh lưu dòng điện xoay chiều có tần số thì nó biến thành dòng điện một chiều, trong đó tần số bằng không. Trong máy phát điện, năng lượng dòng điện một chiều có tần số bằng XNUMX được biến đổi thành năng lượng dòng điện xoay chiều có tần số mong muốn. Điện áp phụ nhận được từ một máy phát điện công suất thấp được gọi là dị vật. Tại đầu ra của bộ biến đổi, một dao động thu được với một tần số được chuyển đổi mới, tần số này được gọi là tần số trung gian. Một thiết bị phi tuyến tính hoặc thiết bị tham số phải được sử dụng như một bộ biến tần. Nếu bộ biến tần là một thiết bị tuyến tính, thì nó chỉ cần thêm hai dao động. Ví dụ: thêm hai dao động có tần số gần nhau, nhưng không nhiều, sẽ dẫn đến nhịp, tức là một dao động phức tạp trong đó tần số sẽ thay đổi trong giới hạn nhất định xung quanh giá trị trung bình và biên độ sẽ thay đổi với tần số bằng tần số Sự khác biệt. Nhịp như vậy không chứa dao động thành phần với tần số mới. Nhưng nếu các nhịp được phát hiện (chỉnh lưu), thì do tính phi tuyến của quá trình này, một thành phần có tần số trung gian sẽ xuất hiện. Tại đầu ra của bộ biến tần, một dao động phức tạp thu được, trong đó có các thành phần của nhiều tần số. Tất cả các tần số mới, là sự kết hợp của các tần số và sóng hài của chúng, được gọi là tần số kết hợp. Bằng cách chọn một tần số phụ phù hợp, một tần số mới có thể thu được.! Trong số các tần số mới có các sóng hài của dao động ban đầu với tần số cao hơn tần số ban đầu vài lần. Nhưng chúng có thể thu được dễ dàng hơn với sự biến dạng phi tuyến của một trong các điện áp đầu vào. Sự hiện diện của hai điện áp đối với sự xuất hiện của sóng hài là không cần thiết. Theo quy luật, biên độ của dao động tổng hợp (và sóng hài) càng nhỏ thì giá trị tần số càng cao. Do đó, trong hầu hết các trường hợp, dao động của tần số chênh lệch, và đôi khi là tần số tổng, được sử dụng làm dao động của một tần số trung gian mới. Các tần số kết hợp của một bậc cao hơn hiếm khi được sử dụng. Việc chuyển đổi tần số trong máy thu vô tuyến trong hầu hết các trường hợp được thực hiện theo cách mà khi nhận tín hiệu từ các đài vô tuyến khác nhau hoạt động ở các tần số khác nhau, các dao động của cùng một tần số trung gian được tạo ra. Điều này làm cho nó có thể thu được độ lợi cao và độ chọn lọc cao, và chúng hầu như không đổi trên toàn bộ dải tần của tín hiệu nhận được. Ngoài ra, ở tần số trung gian không đổi, hoạt động ổn định hơn của các tầng khuếch đại thu được và chúng được thiết kế đơn giản hơn nhiều so với các tầng được thiết kế cho một dải tần. Trong máy thu thanh và thiết bị đo vô tuyến, tần số chênh lệch thường được sử dụng làm tần số trung gian và tần số phụ thường cao hơn tần số tín hiệu được chuyển đổi. Mối quan hệ giữa các tần số này là cần thiết nếu tần số trung gian phải cao hơn tần số tín hiệu. 38. ĐÈN CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ Nhiều thiết bị phi tuyến tính hoặc tham số khác nhau được sử dụng để chuyển đổi tần số. Ví dụ, trong máy thu cho sóng decimet và centimet, điốt chân không hoặc bán dẫn hoạt động trong bộ chuyển đổi tần số. Triodes được sử dụng để chuyển đổi tần số trong dải sóng decimeter và mét. Chuyển đổi được thực hiện như sau. Đặt vào đèn một hiệu điện thế có tần số của tín hiệu và tần số phụ. Khi đó dòng điện qua anốt của đèn xung đồng thời với các tần số này. Do đèn là một thiết bị phi tuyến tính, hoặc thiết bị tham số, các thành phần có tần số kết hợp xuất hiện trong dòng điện anốt của nó. Một mạch dao động anốt được điều chỉnh theo một trong số chúng, thường là sự khác biệt. Nó chỉ có điện trở cao đối với dòng điện tần số cộng hưởng và nó chỉ tạo ra điện áp khuếch đại với tần số trung gian. Như vậy, mạch làm nổi bật các dao động của tần số trung gian. Trong các mạch biến tần, cần loại bỏ mối liên hệ giữa các mạch tín hiệu đến và các mạch dao động cục bộ, nếu có thể. Thông thường trong cả hai đều có mạch dao động. Nếu có mối liên hệ giữa chúng, thì có ảnh hưởng của mạch này đến mạch khác, vi phạm điều chỉnh chính xác của chúng, suy giảm tính ổn định của tần số dao động cục bộ và, trong trường hợp không có bộ khuếch đại tần số cao, bức xạ giả của dao động cục bộ dao động và trong trường hợp không có bộ khuếch đại cao tần, bức xạ ký sinh của dao động cục bộ qua ăng ten máy thu. Khi sử dụng triode, tín hiệu và điện áp LO được đưa vào mạch lưới và điều này dẫn đến sự kết hợp đáng kể giữa tín hiệu và mạch LO. Một phương pháp chuyển đổi tần số tương tự được gọi là lưới đơn. Sự suy yếu của khớp nối giữa tín hiệu và mạch dao động cục bộ đạt được bằng cách chuyển đổi tần số lưới kép, có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một pentode nếu được sử dụng làm ống điều khiển kép. Trong trường hợp này, việc bổ sung tín hiệu và dao động cục bộ xảy ra trong dòng điện tử bên trong đèn do thực tế là các dao động được áp dụng cho các lưới khác nhau. Điện áp tín hiệu được cung cấp cho lưới điều khiển và điện áp dao động cục bộ được đưa vào lưới bảo vệ, được sử dụng làm lưới điều khiển thứ hai. Nếu điện áp của lưới này thấp hơn nhiều so với điện áp cực dương tối thiểu, thì nó vẫn hoạt động như một lưới bảo vệ. Lưới che chắn gần như loại bỏ hoàn toàn sự ghép điện dung ký sinh giữa tín hiệu và mạch dao động cục bộ. Đèn trong đó thực hiện chuyển đổi tần số đôi khi được gọi là trộn, vì hai dao động với các tần số khác nhau được thêm vào trong nó và dòng thác mà đèn này hoạt động được gọi là máy trộn. Như vậy, bộ chuyển đổi tần số bao gồm bộ trộn và bộ dao động cục bộ, mỗi bộ phải có đèn riêng. Đèn đa điện cực được điều khiển kép để chuyển đổi tần số - heptodes - có hai lưới điều khiển và hoạt động đồng thời trong bộ trộn và bộ tạo dao động cục bộ, nghĩa là chúng thay thế hai đèn, chúng được sử dụng trong máy thu sóng trung và sóng ngắn, nhưng chúng hoạt động kém trên VHF. Heptode có năm lưới. Ưu điểm của heptodes là sự hiện diện của lưới bảo vệ, do đó điện trở bên trong của đèn tăng lên. Khi các heptode hoạt động ở bước sóng ngắn hơn 20 m, sự ổn định của tần số bộ dao động cục bộ trở nên không đủ và cần phải sử dụng bộ dao động cục bộ với đèn riêng, tức là chỉ sử dụng heptode làm bộ trộn chứ không phải bộ chuyển đổi đèn ngủ. Trên các sóng này, pentode và triodes cho kết quả tốt nhất trong bộ chuyển đổi tần số. 39. ĐẶC ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ CỦA ĐÈN ĐIỀU KHIỂN KÉP tất cả đèn đa lưới điều khiển kép có lưới sàng lọc và tương tự như ngũ cực hoặc tứ cực, trong đó nhiều lưới hơn được thêm vào, tạo thành một phần triode (heterodyne). Về đặc điểm và thông số, các loại đèn này tương tự như pentode và tetrodes, còn về đặc điểm và thông số của phần triode, chúng tương tự như triode thông thường. Ngoài ra, đèn điều khiển kép có các đặc điểm và thông số bổ sung do có hai lưới điều khiển. Dòng điện ở anốt tăng khi hiệu điện thế của cả hai lưới điện thay đổi theo chiều dương. Độ dốc dọc theo lưới thứ nhất càng lớn thì điện áp lưới càng cao. Nếu hiệu điện thế thay đổi theo chiều dương thì hàng rào thế năng ở cực âm giảm và ngày càng có nhiều điện cực vượt qua hàng rào này. Tương ứng, dòng điện cực âm, dòng điện cực dương và dòng điện lưới sàng lọc tăng lên. Khi điện áp thay đổi, sự phân bố dòng điện giữa cực dương và lưới điện thay đổi, tương tự như điều được quan sát thấy trong mạch năm cực khi điện áp của lưới bảo vệ của nó thay đổi. Điều khiển kép của dòng anode được giảm xuống thực tế là sự thay đổi điện áp của một lưới điều khiển sẽ làm thay đổi độ dốc của đặc tính đối với lưới điều khiển kia. Do sự thay đổi về độ dốc - tham số chính đặc trưng cho hoạt động điều khiển của lưới điện, dưới tác động của điện áp của lưới điều khiển khác, đèn là một thiết bị tham số phù hợp để chuyển đổi tần số. Quá trình chuyển đổi tần số trong đèn điều khiển kép có thể được giải thích bằng cách sử dụng họ heptode. Vì mạch dao động anốt được điều chỉnh đến tần số trung gian và có điện trở thấp ở tần số tín hiệu và tần số dao động cục bộ, nên thực tế đèn hoạt động ở chế độ không tải đối với các dao động của các tần số này và sự thay đổi của dòng điện anốt được xác định từ các đặc tính tĩnh. Thông số quan trọng nhất đặc trưng cho đèn chuyển đổi tần số là độ dốc chuyển đổi. Nó biểu diễn tỷ số giữa biên độ của sóng hài đầu tiên của thành phần biến thiên của tần số trung gian, thu được trong dòng điện anốt, với biên độ của điện áp tín hiệu. Trong trường hợp này, điện áp trên lưới che chắn và lưới bảo vệ và cực dương là không đổi. Độ dốc của chuyển đổi tăng lên khi biên độ tăng của điện áp dao động cục bộ. Nhiều ống chuyển đổi tần số có đặc tính kéo dài để kiểm soát độ lợi tự động của giai đoạn chuyển đổi. Nhưng sau đó, khi nhận được tín hiệu mạnh, tức là khi điểm hoạt động bị dịch chuyển đến các phần phi tuyến tính thấp hơn của đặc tính, biên độ của dao động kết hợp tăng mạnh, có thể gây nhiễu cho máy thu. Trong thiết bị hiện đại, đèn kết hợp được sử dụng, có hai, và đôi khi ba hoặc bốn hệ thống điện cực riêng biệt trong một xi lanh. Việc sử dụng các loại đèn này làm giảm kích thước của thiết bị và đơn giản hóa việc lắp đặt. Trong các biểu diễn sơ đồ của đèn kết hợp, để đơn giản, chỉ có một lò sưởi và một catốt thường được hiển thị. Trong nhiều loại đèn, đặc biệt là những loại đèn được thiết kế cho tần số cao, các tấm chắn được lắp đặt để loại bỏ hiện tượng ghép điện dung ký sinh giữa các hệ thống điện cực riêng lẻ. Thiết kế của các điện cực của đèn kết hợp là khác nhau. Thường có các hệ thống điện cực riêng biệt với màn hình. Trong một số bóng đèn, một cực âm chung được tạo ra, và các dòng điện tử đến từ các phần khác nhau trên bề mặt của nó được sử dụng trong mỗi hệ thống điện cực riêng của chúng. Có thể lắp đặt hệ thống điện cực có màn ngăn cách dọc theo cực âm chung. 40. CÁC LOẠI ĐÈN THU VÀ BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐẶC BIỆT Tăng độ dốc đạt được bằng cách giảm khoảng cách "cực âm lưới" xuống vài chục micron. Nhưng việc sản xuất đèn với khoảng cách nhỏ "lưới - cực âm" rất khó và không đủ tin cậy, vì có nguy cơ đóng lưới với bề mặt không bằng phẳng của cực âm oxit. Một phương pháp khác để tăng độ dốc là sử dụng lưới cực âm nằm giữa lưới điều khiển và cực âm và có một số điện thế dương. Các electron do cực âm phát ra được gia tốc bởi lưới cực âm, bay vào các khoảng trống của nó và tạo ra một vùng có mật độ điện tích không gian tăng lên và một rào thế thứ hai ở một khoảng cách rất nhỏ so với lưới điều khiển. Điện áp của lưới khống chế ảnh hưởng rất mạnh đến độ cao của nó. Kết quả là lưới điều khiển có thể điều khiển dòng điện tử rất hiệu quả. Độ dốc tăng đáng kể đạt được ở đèn phát xạ thứ cấp. Nghiên cứu về việc sử dụng phát xạ thứ cấp trong đèn đã được thực hiện từ lâu, nhưng trong một thời gian dài, người ta không thể thiết kế những loại đèn hoạt động ổn định và không tạo ra quá nhiều tiếng ồn bên trong. Nguyên nhân của những tiếng ồn này là do quá trình phát xạ thứ cấp không đồng đều. Các hợp kim mới của kim loại nặng với kim loại nhẹ, chẳng hạn như đồng với berili, đã được tìm thấy, tạo ra bức xạ thứ cấp cao và ổn định. Khi sử dụng chúng, tiếng ồn giảm đi, mặc dù chúng vẫn lớn hơn so với các loại đèn thông thường. Đèn phát xạ thứ cấp có thêm một điện cực - một cực âm phát xạ thứ cấp (dynode). Một điện thế dương được áp dụng cho nó, ít hơn cho cực dương. Các electron sơ cấp bay từ catốt va vào catot phát xạ thứ cấp và đánh bật các electron thứ cấp ra khỏi nó, bay đến anot có điện thế dương cao hơn. Dòng của các êlectron thứ cấp lớn hơn dòng của các êlectron thứ cấp mấy lần. Đó là lý do tại sao độ dốc của đèn cao. Dòng điện qua catốt phát xạ thứ cấp nhỏ hơn dòng điện anốt một chút và ở phần ngoài đoạn mạch có chiều ngược với dòng điện qua anôt. Độ dốc của đèn về dòng điện của catốt phát xạ thứ cấp thường nhỏ hơn một chút so với độ dốc của dòng điện qua anốt. Các êlectron của dòng điện ở anôt chuyển động dọc theo dây dẫn của phần ngoài của mạch ra khỏi anôt và các êlectron của dòng điện của catôt phát xạ thứ cấp ở mạch ngoài chuyển động về phía catôt này, vì bên trong đèn có nhiều êlectron thứ cấp rời ra. nó hơn những người chính đến với nó. Khi đặt vào lưới điện một điện áp xoay chiều, do các dòng điện của anôt và catốt phát xạ thứ cấp ngược chiều nhau, nên các điện trở tải trong mạch của các điện cực này nhận được điện áp xoay chiều được khuếch đại trong phản xạ. Giai đoạn khuếch đại bình thường đảo ngược pha của điện áp. Và trong đoạn mạch của catốt phát xạ thứ cấp thu được một hiệu điện thế khuếch đại trùng pha với hiệu điện thế xoay chiều của lưới điện. Đặc tính này giúp dễ dàng thực hiện phản hồi tích cực giữa các mạch của catốt phát xạ thứ cấp và lưới điều khiển để tạo ra các dao động có hình dạng khác nhau, tăng độ lợi, giảm băng thông của dao động truyền và cho các mục đích khác. Bộ triodes và tetrode kim loại-gốm khuếch đại thu nhận tiểu phần được tạo ra, được gọi là vũ khí hạt nhân. Chúng được thiết kế để khuếch đại, tạo ra và chuyển đổi tần số. Họ có một hình trụ kim loại gốm thu nhỏ. 41. CÁC LOẠI ĐIỆN TÍCH TRONG CHẤT KHÍ. Phân biệt sự phóng điện độc lập và phóng điện không tự duy trì trong chất khí. tự xả chỉ được hỗ trợ bởi điện áp. Phóng điện không tự có thể tồn tại với điều kiện ngoài hiệu điện thế còn có một số yếu tố ion hóa bên ngoài khác. Chúng có thể là tia sáng, bức xạ phóng xạ, sự phát xạ nhiệt của điện cực bị nung nóng, vv Chúng ta hãy xem xét các dạng phóng điện chính gặp trong các thiết bị ion. Sự phóng điện tối (hoặc yên tĩnh) không tự duy trì. Nó được đặc trưng bởi mật độ dòng điện theo bậc của microampe trên một cm vuông và mật độ điện tích thể tích rất thấp. Trường tạo bởi điện áp đặt vào thực tế không thay đổi trong quá trình phóng điện tối do các điện tích không gian, tức là ảnh hưởng của chúng có thể bị bỏ qua. Không có khí phát sáng. Trong các thiết bị ion dùng cho điện tử vô tuyến, phóng điện tối không được sử dụng, nhưng nó có trước sự khởi đầu của các loại phóng điện khác. Phóng điện phát sáng đề cập đến độc lập. Nó được đặc trưng bởi sự phát sáng của khí, gợi nhớ đến sự phát sáng của một cơ thể đang cháy âm ỉ. Mật độ dòng điện trong quá trình phóng điện này đạt đến đơn vị và hàng chục miliampe trên một cm vuông và thu được các điện tích không gian ảnh hưởng đáng kể đến điện trường giữa các điện cực. Điện áp cần thiết để phóng điện phát sáng là hàng chục hoặc hàng trăm vôn. Sự phóng điện được duy trì do sự phát xạ điện tử của catốt dưới tác động của các ion. Các thiết bị phóng điện phát sáng chính là điốt zener - bộ ổn định điện áp ion, đèn khí gas, thyratron phóng điện phát sáng, đèn báo kỹ thuật số và dekatron - máy đếm ion. Phóng điện hồ quang thu được ở mật độ dòng điện cao hơn nhiều so với phóng điện phát sáng. Các thiết bị phóng điện hồ quang không tự duy trì bao gồm dạ dày và các thyratron catốt nóng; trong van thủy ngân (exitron) và ignitron có cực âm thủy ngân lỏng, cũng như trong bộ phóng điện khí, xảy ra phóng điện hồ quang độc lập. Phóng điện hồ quang có thể không chỉ ở mức giảm, mà còn ở áp suất khí quyển bình thường hoặc tăng lên. Phóng tia lửa điện tương tự như phóng điện hồ quang. Nó là sự phóng điện (xung) ngắn hạn ở áp suất khí tương đối cao, ví dụ, ở áp suất khí quyển bình thường. Thông thường, một loạt phóng điện xung nối tiếp nhau được quan sát thấy trong một tia lửa. Phóng điện tần số cao có thể xảy ra trong chất khí dưới tác dụng của trường điện từ xoay chiều ngay cả khi không có điện cực mang dòng điện (phóng điện không điện). Corona phóng điện là độc lập và được sử dụng trong các thiết bị ion để ổn định điện áp. Nó được quan sát thấy ở áp suất khí tương đối cao trong trường hợp ít nhất một trong các điện cực có bán kính cong rất nhỏ. Khi đó trường giữa các điện cực trở nên không đồng nhất và gần điện cực nhọn, được gọi là hào quang, cường độ trường tăng mạnh. Phóng điện corona xảy ra ở điện áp hàng trăm hoặc hàng nghìn vôn và được đặc trưng bởi dòng điện thấp. 42. GIẢI PHÓNG GLOW Xét sự phóng điện phát sáng giữa các điện cực phẳng. Trong trường hợp không có phóng điện, khi không có phóng điện tích, trường đều và điện thế giữa các điện cực phân bố theo quy luật tuyến tính. Trong một thiết bị điện tử (chân không), khi có sự phát xạ, có một điện tích âm tạo ra một rào cản thế năng gần catốt. Rào cản này ngăn không cho một dòng điện cực dương lớn được tạo ra. Trong một thiết bị phóng điện phát sáng ion, một số lượng lớn các ion dương tạo ra điện tích không gian dương. Nó gây ra sự biến đổi điện thế trong không gian “cực dương - cực âm” theo chiều dương. Trong thiết bị ion, sự phân bố điện thế sao cho hầu như tất cả điện áp ở anot giảm trong một lớp khí mỏng gần catot. Khu vực này được gọi là phần catốt của khe phóng điện. Độ dày của nó không phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điện cực. Một trường gia tốc mạnh được tạo ra gần catốt. Cực dương, như cũ, tiếp cận với cực âm. Vai trò của cực dương được thực hiện bởi một đám mây ion mang điện tích dương "treo" trên cực âm. Kết quả là, ảnh hưởng của điện tích không gian âm được bù đắp và không có rào cản tiềm năng nào gần catốt. Phần thứ hai của khe hở phóng điện được đặc trưng bởi sự sụt giảm điện áp nhỏ. Cường độ trường trong đó là nhỏ. Nó được gọi là vùng khí, hay electron-ion, plasma. Một phần tiếp giáp với cực dương và gây ra bởi phần cực dương của khe hở phóng điện, hoặc khu vực giảm thế anốt, được cách ly khỏi nó. Khu vực giữa phần cực âm và cực dương được gọi là cột phóng điện. Phần cực dương không quan trọng, người ta có thể coi cột phóng điện và phần cực dương là một vùng plasma. Huyết tương là chất khí có độ ion hóa cao, trong đó số electron và số ion gần như bằng nhau. Trong plasma, chuyển động ngẫu nhiên của các hạt chiếm ưu thế so với chuyển động có hướng của chúng. Tuy nhiên, các electron vẫn di chuyển về phía cực dương và các ion - về phía cực âm. Lực trường tác dụng lên các electron và ion giống nhau và chỉ ngược hướng, vì điện tích của các hạt này bằng nhau, nhưng ngược dấu. Nhưng khối lượng của một ion lớn hơn khối lượng của một electron hàng nghìn lần. Do đó, các ion nhận được gia tốc tương ứng nhỏ hơn và có vận tốc tương đối thấp. So với electron, các ion gần như bất động. Do đó, dòng điện trong các thiết bị ion thực chất là sự chuyển động của các electron. Phần dòng ion rất nhỏ và có thể được bỏ qua. Các ion thực hiện công việc của chúng. Chúng tạo ra điện tích không gian dương, vượt xa điện tích âm và phá hủy rào cản tiềm năng gần catốt. Vùng điện áp catốt đóng một vai trò quan trọng. Các ion đã thâm nhập vào vùng này từ plasma được tăng tốc tại đây. Đánh vào catốt ở tốc độ cao, các ion đánh bật các electron ra khỏi nó. Quá trình này là cần thiết để duy trì sự phóng điện. Nếu tốc độ của các ion không đủ, thì sự phát xạ điện tử sẽ không hoạt động và sự phóng điện sẽ dừng lại. Các electron thoát ra khỏi catốt cũng được tăng tốc trong khu vực rơi catốt và bay vào plasma với tốc độ cao hơn nhiều so với mức cần thiết cho quá trình ion hóa các nguyên tử khí. Các electron va chạm với các nguyên tử khí trong các phần khác nhau của plasma. Do đó, quá trình ion hóa diễn ra trong toàn bộ khối lượng. Sự tái tổ hợp cũng xảy ra trong huyết tương. Chỉ một phần nhỏ các ion đã phát sinh trong plasma tham gia vào việc tạo ra sự phát xạ điện tử của catốt. Hầu hết các ion tái kết hợp với các electron và không đến được catốt. 43. ỔN ĐỊNH Các thiết bị phóng điện phát sáng hoặc hào quang là điốt zener. Điốt zener phóng điện phát sáng được sử dụng rộng rãi nhất hoạt động ở chế độ điện áp catốt bình thường. Vì phóng điện tối trước phóng điện phát sáng không được sử dụng, không được quan tâm, nó không được hiển thị trên đặc tính vôn-ampe của điốt zener. Điểm phóng điện được thể hiện trên trục tung. Trong thực tế, trường hợp này xảy ra, vì một milimét để đo dòng phóng điện phát sáng sẽ không hiển thị dòng phóng điện tối không đáng kể. Vùng rơi của catốt bình thường thích hợp cho việc ổn định bị giới hạn bởi dòng điện cực đại và tối thiểu. Ở dòng điện nhỏ hơn mức tối thiểu, quá trình phóng điện có thể dừng lại. Dòng điện tối đa hoặc tương ứng với sự bắt đầu của chế độ rơi catốt bất thường, hoặc tại nó đạt đến sự gia nhiệt giới hạn của các điện cực. Dòng điện tăng khi xảy ra phóng điện có thể khác nhau tùy thuộc vào điện trở của điện trở. Nếu nó lớn, thì một dòng điện tương đối nhỏ xuất hiện, và nếu chúng ta lấy một dòng điện nhỏ, thì một dòng điện lớn xuất hiện. Đối với ổn áp, điều này là bất lợi, vì diện tích ổn áp bị giảm. Với điện trở thấp, hiện tượng nhảy dòng thậm chí có thể xảy ra trong vùng có sự cố catốt bất thường và tính năng ổn định sẽ hoàn toàn không hoạt động. Vì vậy, một điện trở giới hạn có đủ điện trở là cần thiết vì hai lý do: để không xảy ra hiện tượng tăng quá mức (ngắn mạch) và để có thể tồn tại chế độ ổn định điện áp. Diện tích catốt càng lớn, vùng ổn định thu được càng rộng, vì dòng điện cực tiểu không đổi, và dòng điện cực đại tăng tương ứng với diện tích catốt. Do đó, điốt zener được đặc trưng bởi một cực âm có bề mặt lớn. Cực dương được làm với kích thước nhỏ, nhưng nó không được quá nóng so với dòng điện cực đại. Điốt zener phóng điện phát sáng hai điện cực phổ biến nhất với cực âm hình trụ làm bằng niken hoặc thép. Cực dương là một dây dẫn có đường kính 1-1,5 mm. Khí cầu chứa đầy hỗn hợp khí trơ (neon, argon, heli) ở áp suất hàng chục mm thủy ngân. Các thông số của diode zener là: điện áp hoạt động bình thường hoặc điện áp ổn định tương ứng với điểm giữa của vùng ổn định, điện áp khởi tạo phóng điện, dòng điện tối thiểu và tối đa, sự thay đổi điện áp ổn định và nội trở đối với dòng điện xoay chiều. Sử dụng các hỗn hợp khí khác nhau, giá trị mong muốn của điện áp ổn định được chọn. Điốt zener phóng điện corona được đặc trưng bởi điện áp cao và dòng điện thấp. Trong các điốt zener như vậy, các điện cực hình trụ được làm bằng niken. Xi lanh chứa đầy hydro và điện áp ổn định phụ thuộc vào áp suất khí. Dòng hoạt động nằm trong khoảng 3-100 μA. Điện trở AC bên trong của các điốt zener này là hàng trăm kilo-ohms. Quá trình phóng điện của điốt zener phóng điện hào quang kéo dài 15-30 s. Điốt Zener thường hoạt động ở chế độ mà điện trở tải không đổi và điện áp nguồn không ổn định. Để ổn định điện áp cao hơn, điốt zener được mắc nối tiếp, thường không quá hai hoặc ba. Chúng có thể cho các điện áp khác nhau, nhưng cho cùng một dòng điện tối thiểu và tối đa. 44. CÂY KHÍ Gasotron - Đây là những điốt ion có phóng điện hồ quang không tự duy trì, được duy trì bằng sự phát xạ nhiệt của catốt. Mục đích của dạ dày là để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. Hiện nay, người ta sử dụng dạ dày với khí trơ ở dạng argon hoặc hỗn hợp xenon-krypton ở áp suất khoảng vài mm thủy ngân. Hầu hết các dạ dày đều có cực âm oxit của hệ thống sưởi trực tiếp hoặc gián tiếp. Trong các loại dạ dày mạnh hơn, nó có diện tích bề mặt đáng kể. Cực dương có dạng đĩa, bán cầu hoặc hình trụ có kích thước tương đối nhỏ. Gasotron được đặc trưng bởi điện áp dây tóc thấp, không quá 5 V. Nếu đặt điện áp cao hơn, có thể xảy ra phóng điện hồ quang giữa các đầu của lò sưởi, điều này sẽ làm lãng phí năng lượng của nguồn dây tóc. Ở điện áp làm nóng thấp, các cực âm của dạ dày mạnh phải được cấp dòng điện lớn. Ưu điểm của dạ dày so với kenotron nằm ở điện áp thấp trên bản thân dạ dày. Nó xấp xỉ 15-20 V và hầu như không phụ thuộc vào dòng điện cực dương. Do đó, hiệu suất của bộ chỉnh lưu gastron cao hơn so với bộ chỉnh lưu kenotron, và nó càng lớn thì điện áp chỉnh lưu càng cao. Trong bộ chỉnh lưu điện áp cao trên dạ dày, hiệu suất có thể lên đến 90% hoặc hơn. Trước khi sự phóng điện xảy ra, một dòng điện tử được quan sát thấy trong gastron, dòng điện này tăng lên khi tăng điện áp giống như trong một diode chân không. Dòng điện này rất nhỏ và không có ý nghĩa thực tế. Sự xuất hiện của phóng điện hồ quang nhận được ở một hiệu điện thế lớn hơn một chút so với điện thế ion hóa. Vì gastron nhất thiết phải được bật thông qua một điện trở giới hạn, sau khi bắt đầu phóng điện, điện áp trên điện trở sẽ xuất hiện và điện áp trên gastron giảm nhẹ. Với sự gia tăng điện áp nguồn, dòng điện trong gastron tăng và điện áp giảm trên nó thay đổi một chút, mặc dù nó không không đổi, như trong điốt zener. Việc sử dụng gastron để ổn định là không có câu hỏi, vì nó là không có lợi nếu có được một điện áp thấp với mức tiêu hao năng lượng đáng kể để làm nóng gastron. Điện áp hoạt động trên gastron có cùng thứ tự với điện thế ion hóa, tức là 15-25 V. Hằng số tương đối của điện áp trên dạ dày thu được không phải do chế độ điện áp catốt, đặc trưng của các thiết bị phóng điện phát sáng. Trong dạ dày, diện tích của cực âm không thay đổi, nhưng khi dòng điện tăng, điện trở của thiết bị đối với dòng điện một chiều giảm, do quá trình ion hóa và theo đó, số lượng electron và ion trên một đơn vị thể tích tăng lên. Ngoài ra, điện tích không gian dương của các ion tiến đến cực âm, tương đương với việc giảm khoảng cách "cực dương-cực âm". Trong một dạ dày, sự phân bố điện thế trong không gian "anốt-catốt" gần giống như trong các thiết bị phóng điện phát sáng, nhưng điện thế ở anot thấp hơn và có một hàng rào điện thế gần catốt, như trong các ống điện tử. Cực âm trong gastron hoạt động trong những điều kiện khó khăn do nó bị bắn phá với các ion dương. Có khối lượng tương đối lớn, các ion sẽ phá hủy lớp oxit nếu tốc độ của chúng vượt quá giá trị cho phép. 45. ARC KHAI THÁC THYRATRONS Thyratron cathode nóng, hoạt động giống như dạ dày ở chế độ phóng điện hồ quang, chúng được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều và làm rơle trong tự động hóa, điều khiển từ xa, công nghệ xung, radar và các lĩnh vực khác. Về nhiều đặc tính và thiết kế, thyratron tương tự như dạ dày, nhưng lưới điện cho phép bạn kiểm soát độ lớn của điện áp bắt đầu phóng điện. Lưới trong thyratron phải sao cho phóng điện chỉ đi qua nó, và không theo đường vòng. Do đó, bản thân lưới điện hoặc kết hợp với màn chắn nhiệt sẽ bao phủ cực âm từ hầu hết các phía. Phần làm việc của lưới được tạo ra với một số lỗ, và phần còn lại của nó là màn hình. Trong một số thyratron công suất thấp, thiết kế điện cực gần giống như thiết kế của ống chân không. Cực âm và cực dương trong thyratron hoạt động giống như trong gastron. Các tính năng hoạt động và quy luật hoạt động của dạ dày hoàn toàn áp dụng cho các thyratron. Vai trò của lưới trong thyratron là giữ cho thyratron ở trạng thái khóa với điện áp cực dương dương bằng cách sử dụng điện áp lưới âm. Và với việc giảm điện áp này hoặc tăng điện áp cực dương, hiện tượng phóng điện xảy ra, tức là mở khóa thyratron. Điện áp âm của lưới điện càng lớn thì điện áp cực dương xảy ra phóng điện càng cao. Điều này được giải thích là do, ở điện áp lưới âm, một rào cản tiềm năng cao được tạo ra trong khoảng cách "cực âm lưới" đối với các điện tử phát ra từ cực âm. Các electron sẽ không thể vượt qua rào cản này và bay đến cực dương. Giảm điện thế âm của lưới điện hoặc tăng điện áp cực dương sẽ hạ thấp hàng rào điện thế. Khi các electron bắt đầu vượt qua nó, chúng di chuyển về phía cực dương, tăng tốc độ cần thiết cho quá trình ion hóa, quá trình ion hóa phát triển như tuyết lở và xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang. Mối quan hệ giữa điện áp anốt của sự xuất hiện phóng điện và điện áp lưới cho thấy đặc tính khởi động hoặc đặc tính đánh lửa. Nó được loại bỏ bằng cách sử dụng mạch tương tự như đối với nghiên cứu về triode chân không, nhưng với một điện trở giới hạn trong mạch anốt. Nó dễ dàng hơn để cởi nó ra. Đối với mỗi điểm, điện áp anốt đầu tiên được đặt bằng XNUMX và một số điện áp lưới âm. Sau đó, điện áp anốt được tăng lên và giá trị của nó được ghi nhận khi xảy ra phóng điện. Tiếp theo, điện áp cực dương được hạ xuống XNUMX, điểm tiếp theo được loại bỏ, v.v. Đặc tính khởi động cho thấy khi điện áp âm của lưới điện tăng lên thì điện áp anôt tăng lên, điều này cần thiết để xảy ra phóng điện. Các đặc tính khởi động trong quá trình hoạt động của thyratron với điện áp xoay chiều có phần khác với các đặc tính khởi động tĩnh lấy ở dòng điện một chiều. Điều này là do thực tế là ở điện áp xoay chiều, dòng điện lưới phóng điện trước (trước khi khởi động) ảnh hưởng. Nó phát sinh do thực tế là trong nửa chu kỳ âm, khi thyratron bị khóa, sự tái kết hợp không xảy ra ngay lập tức và có các điện tử và ion giữa các điện cực. Điều này làm cho dòng điện ngược cực dương xảy ra. Đồng thời, các ion dương bị hút vào lưới điện tích âm, tạo thành dòng phóng điện trước trong mạch của nó. Sự phát xạ nhiệt của lưới điện cũng có thể đóng một vai trò trong việc hình thành dòng phóng điện trước. Dòng điện cực dương càng lớn và tần số càng cao thì dòng phóng điện trước càng mạnh. Sự hiện diện của một dòng điện như vậy tạo điều kiện kích hoạt thyratron. 46. ỐNG RAY CATHOTRON Thiết bị tia âm cực bao gồm ống tia âm cực để đo dao động, thu hình ảnh truyền hình và thiết bị chỉ thị ra đa, để truyền hình ảnh truyền hình, ống bộ nhớ cho máy tính điện tử, công tắc chùm tia âm cực và các thiết bị khác. Tất cả các thiết bị này tạo ra một chùm electron (chùm) mỏng được điều khiển bởi điện trường hoặc từ trường, hoặc cả hai trường. Các ống này có thể tập trung chùm tia điện tử bằng điện trường hoặc từ trường và với độ lệch điện hoặc từ của chùm tia. Tùy thuộc vào màu sắc của hình ảnh trên màn hình phát quang, có các ống phát sáng màu xanh lá cây, cam hoặc vàng cam - để quan sát trực quan, màu xanh lam - để chụp ảnh dao động, màu trắng hoặc ba màu - để nhận hình ảnh truyền hình. Ống tia âm cực được điều khiển tĩnh điện, tức là với sự hội tụ và làm lệch chùm tia bởi điện trường, được gọi tắt là ống tĩnh điện, đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong máy hiện sóng. Ống bóng bay có dạng hình trụ với phần mở rộng ở dạng hình nón, và đôi khi ở dạng hình trụ. Một màn hình phát quang được áp dụng cho bề mặt bên trong của đế của phần mở rộng - một lớp chất có khả năng phát sáng dưới tác động của các electron. Bên trong ống là các điện cực có dây dẫn đến các chân đế. Cực âm thường là oxit được nung nóng gián tiếp ở dạng hình trụ có lò sưởi. Đầu cuối cực âm đôi khi được kết hợp với một đầu cuối bộ gia nhiệt. Lớp oxit được lắng xuống đáy catot. Xung quanh catốt là một điện cực điều khiển, được gọi là bộ điều biến, có dạng hình trụ với một lỗ ở đáy. Cực âm này dùng để kiểm soát mật độ của chùm tia điện tử và tập trung trước nó. Một điện áp âm được áp dụng cho bộ điều chế. Khi hiệu điện thế này tăng lên, ngày càng có nhiều electron quay trở lại catốt. Ở một số điện áp bộ điều biến âm, ống bị khóa. Các điện cực sau đây, cũng có hình trụ, là cực dương. Trong trường hợp đơn giản nhất, chỉ có hai. Trên anôt thứ hai có hiệu điện thế từ 500 V đến vài kilôgam, ở anôt thứ nhất hiệu điện thế nhỏ hơn mấy lần. Bên trong các cực dương thường có các vách ngăn có lỗ (màng ngăn). Dưới tác dụng của trường gia tốc của các cực dương, các điện tử thu được một tốc độ đáng kể. Sự tập trung cuối cùng của dòng điện tử được thực hiện bằng cách sử dụng điện trường không đều trong không gian giữa các cực dương, cũng như do các màng ngăn. Hệ thống lấy nét phức tạp hơn bao gồm nhiều xi lanh hơn. Một hệ thống bao gồm cực âm, bộ điều biến và các cực dương được gọi là đèn rọi điện tử (súng bắn điện tử) và dùng để tạo ra chùm điện tử, tức là một dòng điện tử mỏng bay với tốc độ cao từ cực dương thứ hai đến màn phát quang. Độ lệch của chùm tia điện tử và điểm sáng trên màn tỉ lệ với hiệu điện thế trên các bản lệch. Hệ số tỉ lệ trong sự phụ thuộc này được gọi là độ nhạy của ống. 47. TÍNH NĂNG VẬN HÀNH ĐÈN Ở TẦN SỐ SIÊU CAO Đèn cho sóng trung bình và sóng ngắn hoạt động không đạt yêu cầu trên lò vi sóng, được giải thích bởi những lý do sau đây. Ảnh hưởng của điện dung điện cực và điện cảm chì. Điện dung và điện cảm ảnh hưởng rất nhiều đến hoạt động của đèn trong phạm vi vi sóng. Chúng thay đổi các thông số của hệ thống dao động được kết nối với đèn. Kết quả là, tần số tự nhiên của hệ dao động giảm và không thể điều chỉnh chúng đến một tần số trên một giới hạn nhất định. Mỗi bóng đèn được đặc trưng bởi một tần số giới hạn nhất định, tần số này tương ứng với tần số cộng hưởng của mạch dao động do ngắn mạch các dây dẫn từ các điện cực của đèn. Khi đưa vào một số mạch đèn nhất định, điện cảm chì và điện dung điện cực có thể tạo ra phản hồi tích cực hoặc tiêu cực không mong muốn và dịch pha làm suy giảm hoạt động của mạch. Điện cảm của cực âm cực bị ảnh hưởng đặc biệt. Nó đi vào đồng thời vào cực dương và mạch lưới và tạo ra một phản hồi đáng kể, kết quả là chế độ hoạt động thay đổi và trở kháng đầu vào của đèn giảm, trên đó nguồn điện áp xoay chiều được khuếch đại được tải. Các tụ điện của điện cực cũng giúp giảm điện trở đầu vào của đèn. Ngoài ra, những điện dung này, có rất ít điện trở ở tần số vi sóng, có thể gây ra sự xuất hiện của dòng điện dung đáng kể trong các bóng đèn mạnh hơn, làm nóng dây dẫn từ các điện cực và tạo ra tổn thất năng lượng bổ sung. Ảnh hưởng của quán tính electron. Do thực tế là các electron có khối lượng, chúng không thể thay đổi tốc độ tức thời và làm bay ngay khoảng cách giữa các điện cực. Đèn không còn là thiết bị không có quán tính hoặc có quán tính thấp. Quán tính của các electron được biểu hiện trong lò vi sóng. Quán tính của các quá trình điện tử trong đèn tạo ra sự lệch pha có hại, làm biến dạng hình dạng của các xung dòng điện cực dương và gây ra dòng điện lưới đáng kể. Kết quả là điện trở đầu vào của đèn giảm mạnh, tăng tổn thất năng lượng trong đèn cũng như giảm công suất hữu ích. Khi xem xét hoạt động của đèn, để đơn giản, người ta coi dòng điện trong mạch của điện cực được hình thành do dòng các electron bay bên trong đèn lên điện cực này. Dòng electron này được gọi là dòng đối lưu. Dòng điện ở mạch ngoài của điện cực đèn nào cũng là dòng điện cảm ứng (cảm ứng). Trong các ống điện tử, vai trò của một điện tích cảm ứng chuyển động được thực hiện bởi dòng các điện tử bay từ điện cực này sang điện cực khác, tức là dòng đối lưu. Dòng điện đối lưu bên trong đèn luôn kích thích dòng điện cảm ứng ở các dây bên ngoài nối với các điện cực của đèn. Dòng điện cảm ứng tăng khi tăng số lượng và tốc độ của các electron bay, cũng như khi giảm khoảng cách giữa chúng và điện cực này. Với sự trợ giúp của dòng điện cảm ứng, người ta có thể hiểu rõ hơn về sự chuyển đổi năng lượng xảy ra khi các electron chuyển động trong điện trường. Dòng electron bay bên trong đèn tạo ra dòng điện cảm ứng trong mạch pin, chiều của dòng điện này trùng với chiều của dòng điện đối lưu. Trong trường hợp có trường gia tốc, dòng điện cảm ứng đi qua pin sẽ là dòng phóng cho nó. Pin bị phóng điện, tức là nó tiêu thụ năng lượng của nó, được chuyển cho các electron bay với sự trợ giúp của điện trường và làm tăng động năng của chúng. Trong một trường giảm tốc, các electron chuyển động do năng lượng ban đầu của chúng. Trong trường hợp này, ngược lại, dòng điện cảm ứng sẽ là dòng điện nạp cho pin, tức là các electron trong trường hãm từ bỏ năng lượng của chúng, được tích lũy trong pin. 48. KHÁNG NGUỒN ĐẦU VÀO VÀ MẤT ĐIỆN TRONG ĐÈN Giai đoạn khuếch đại được đặc trưng bởi mức tăng công suất K, cho biết công suất được khuếch đại bao nhiêu lần: K \uXNUMXd Pout / Pin, trong đó Pout là công suất hữu ích của đèn và Pin là công suất được cung cấp cho đầu vào của đèn. Với một giá trị nhỏ của điện trở đầu vào, công suất có thể tăng nhiều đến mức hệ số trở nên bằng một hoặc thậm chí nhỏ hơn. Rõ ràng, việc sử dụng các bộ khuếch đại cung cấp độ khuếch đại công suất nhỏ hơn 2-3 lần là không phù hợp. Với việc chuyển đổi sang lò vi sóng, trở kháng đầu vào của đèn thông thường giảm mạnh và mức tăng công suất nhỏ hoặc thậm chí không có. Sự giảm điện trở đầu vào của đèn vi ba được giải thích là do xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện lưới. Tùy thuộc vào tỷ lệ giữa thời gian bay và chu kỳ dao động, tỷ lệ khoảng cách của các phần "cực âm - lưới" và "lưới - cực dương", độ lớn của điện áp trên các điện cực, các quá trình trong triode có thể xảy ra khác nhau, nhưng trong mọi trường hợp, do biểu hiện quán tính của các electron trong lò vi sóng, dòng điện cảm ứng lớn trong mạch lưới, dẫn đến điện trở đầu vào giảm mạnh. Hệ quả khó chịu nhất của quán tính của các quá trình điện tử là sự xuất hiện của một thành phần tích cực của dòng điện lưới. Nó làm cho đèn có điện trở hoạt động đầu vào, giảm khi tần số tăng và giảm công suất. Điện trở vào hoạt động của đèn đặc trưng cho sự hao phí năng lượng của nguồn dao động có trong mạch điện lưới. Trong trường hợp này, năng lượng này được chuyển bởi thành phần tích cực của dòng điện cảm ứng từ nguồn dao động sang điện trường và chuyển cho các electron, làm tăng động năng của chúng và chi để đốt nóng anot. Nếu 1 đèn hoạt động ở tần số thấp hơn và thời gian bay có thể bị bỏ qua, khi đó ở điện áp lưới, các dòng điện sẽ có cùng hình dạng hình chữ nhật và thời lượng như điện áp, và chúng sẽ không bị dịch chuyển theo thời gian so với nhau. Vì các dòng điện này bằng nhau và ngược chiều nên tổng dòng điện lưới bằng không. Do đó, không có tiêu hao năng lượng từ nguồn dao động trong trường hợp này. Với điện áp xoay chiều hình sin thì mọi quá trình phức tạp hơn nhưng ở lò vi sóng nhất thiết sẽ xảy ra dòng điện cảm ứng hoạt động trong mạch lưới, quá trình tạo ra sẽ tiêu tốn năng lượng của nguồn dao động. Năng lượng này cuối cùng bị mất đi khi làm nóng thêm cực dương và cực âm bởi dòng đối lưu. Thật vậy, nửa chu kỳ dương của điện áp lưới, gia tốc các điện tử bay ra khỏi catốt, cung cấp cho chúng năng lượng bổ sung, và trong nửa chu kỳ âm của lưới, nó đẩy các điện tử di chuyển về phía cực dương, và chúng cũng nhận thêm năng lượng. Kết quả là, các điện tử bắn phá cực dương với lực lớn hơn, làm nóng thêm. Ngoài ra, các điện tử không bay qua lưới điện mà quay trở lại catốt cũng bị lưới điện đẩy lùi trong nửa chu kỳ âm và nhận thêm năng lượng. Các electron này bắn phá catốt bổ sung và khiến nó nóng lên thêm. Do đó, trong toàn bộ chu kỳ, nguồn dao động cung cấp năng lượng cho các electron và chúng dành năng lượng để bắn phá anốt và catốt. Sự thất thoát năng lượng trong đèn vi sóng xảy ra không chỉ do quán tính của các điện tử, mà còn do một số lý do khác. Do hiệu ứng bề mặt, điện trở hoạt động của các điện cực và vật dẫn của chúng tăng lên. Dòng điện đáng kể đi dọc theo bề mặt của dây dẫn kim loại, tạo ra sự đốt nóng vô ích. Trong lò vi sóng, tổn thất tăng lên ở tất cả các chất điện môi rắn chịu ảnh hưởng của điện trường xoay chiều. 49. BAY KLYSTER Đối với sóng centimet, đã áp dụng thành công klystrons, mà công việc của nó dựa trên sự thay đổi tốc độ của dòng electron. Trong các thiết bị này, thời gian bay của electron đáng kể không có hại, nhưng cần thiết cho hoạt động bình thường của thiết bị. Klystrons là kéo dài (bộ cộng hưởng hai và bộ cộng hưởng đa) thích hợp để tạo và khuếch đại dao động, và phản chiếu (bộ cộng hưởng đơn), chỉ hoạt động như máy phát điện. Dòng electron từ cực âm đến cực dương đi qua hai cặp lưới, là các phần của thành của hai hộp cộng hưởng. Bộ cộng hưởng đầu tiên đóng vai trò là mạch đầu vào. Các dao động khuếch đại có tần số được cung cấp cho nó với sự trợ giúp của một đường dây đồng trục và một cuộn dây liên lạc. Các lưới của nó tạo thành một bộ điều biến trong đó vận tốc electron được điều chỉnh. Bộ cộng hưởng thứ hai đóng vai trò như một mạch đầu ra để khuếch đại dao động. Năng lượng của chúng được lấy với sự trợ giúp của một cuộn dây liên lạc và một đường dây đồng trục. Một điện áp dương được đặt vào cả bộ cộng hưởng và cực dương, tạo ra một trường gia tốc giữa lưới điện và catốt, dưới tác động của nó, các điện tử bay vào bộ điều biến với tốc độ ban đầu đáng kể. Nếu các dao động được đưa vào bộ cộng hưởng thứ nhất, thì giữa các lưới sẽ tồn tại một điện trường xoay chiều, điện trường này tác động lên dòng electron và làm thay đổi (điều biến) tốc độ của nó. Trong nửa chu kỳ đó, khi có điện thế dương trên lưới thứ hai và điện thế âm trên lưới thứ nhất, trường giữa các lưới sẽ tăng tốc và các electron đi qua bộ điều chế sẽ nhận thêm một tốc độ. Các electron có tốc độ cao đuổi kịp các electron chuyển động ở tốc độ thấp hơn, do đó dòng electron được chia thành các nhóm electron riêng biệt, dày đặc hơn - chùm electron. Nghĩa là, do sự biến điệu của dòng điện tử về vận tốc trong không gian nhóm, nên thu được sự biến điệu của dòng này về mật độ. Chỉ các electron bay qua bộ điều biến trong một nửa chu kỳ mới được nhóm lại. Việc phân nhóm tốt chỉ có thể thực hiện được nếu sự thay đổi vận tốc của electron dưới tác dụng của trường xoay chiều biến thiên là không đáng kể so với vận tốc mà chúng nhận được từ hiệu điện thế gia tốc không đổi. Do đó, điện áp xoay chiều giữa các lưới cộng hưởng phải nhỏ hơn nhiều so với điện áp một chiều. Việc nhóm các electron thành một nhóm được lặp lại trong một nửa chu kỳ. Sau điểm có nồng độ lớn nhất của dòng điện tử, các điện tử lại phân kỳ. Các chùm êlectron bay qua bộ cộng hưởng thứ hai khi điện trường trong nó hãm. Các electron bay qua bộ cộng hưởng thứ hai đập vào anot và làm nó nóng lên. Một số electron cũng va vào lưới cộng hưởng. Nếu dòng electron không được điều chế, thì nó không thể duy trì dao động trong bộ cộng hưởng thứ hai. Các klystron hai bộ cộng hưởng được sử dụng làm bộ khuếch đại trong các máy phát vi sóng và công suất hữu ích của chúng ở chế độ hoạt động liên tục có thể lên tới hàng chục kilowatt và ở chế độ xung - lên tới hàng chục megawatt. Khi bước sóng bị rút ngắn thì công suất của các máy phát giảm đi. Để khuếch đại tín hiệu yếu trong máy thu, klystron ít được sử dụng, vì chúng tạo ra tiếng ồn nội tại lớn. 50. ĐÈN SÓNG LƯU LẠI VÀ PHỤC HỒI. Nhược điểm vốn có trong klystron, được loại bỏ trong đèn sóng du lịch (TWT). Mức tăng và hiệu quả trong TWT có thể cao hơn nhiều so với trong klystron. Điều này được giải thích là do dòng điện tử trong TWT tương tác với điện trường xoay chiều trên một phần lớn đường đi của nó và nhường một phần năng lượng đáng kể của nó để tạo ra dao động nâng cao. Dòng electron trong TWT yếu hơn nhiều so với trong klystron, và do đó mức độ nhiễu tương đối thấp. Dải tần số có thể rất lớn, vì không có hệ thống dao động trong TWT. Băng thông không bị giới hạn bởi bản thân bóng đèn, mà bởi các thiết bị bổ sung khác nhau phục vụ để kết nối bóng đèn với các mạch bên ngoài và phối hợp các phần tử riêng lẻ của các thiết bị bổ sung này với nhau. Đèn sóng du lịch cho tần số hàng nghìn megahertz có dải tần số dao động truyền có hàng trăm megahertz, khá đủ cho radar và tất cả các loại thông tin vô tuyến hiện đại. LBV được sắp xếp như thế này. Ở phần bên trái của hình trụ thon dài, người ta đặt một đèn rọi điện tử, có một cực âm bị nung nóng, một điện cực hội tụ và một cực dương. Chùm tia điện tử do máy chiếu điện tử tạo ra sẽ truyền sâu hơn vào bên trong vòng xoắn dây, đóng vai trò của dây bên trong của đường dây đồng trục. Dây bên ngoài của đường dây này là một ống kim loại. Vòng xoắn được cố định trên các chất cách điện đặc biệt. Một cuộn dây hội tụ được cung cấp bởi dòng điện một chiều dùng để nén chùm tia điện tử dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Thay vì cuộn dây hội tụ, nam châm vĩnh cửu cũng có thể được sử dụng. Vì các hệ thống hội tụ từ tính rất cồng kềnh, nên các phương pháp tĩnh điện đã được phát triển để hội tụ chùm điện tử trong TWT, tức là hội tụ bằng cách sử dụng điện trường. Trong TWT đối với các bước sóng cm ngắn hơn, hệ thống xoắn được thay thế bằng các loại hệ thống điều tiết khác, vì rất khó để tạo ra một chuỗi xoắn rất nhỏ. Các hệ thống làm chậm này là các ống dẫn sóng có thiết kế ngoằn ngoèo phức tạp hoặc có các bức tường giống như chiếc lược. Dọc theo các ống dẫn sóng như vậy, chùm điện tử truyền theo đường thẳng và sóng điện từ truyền với tốc độ giảm. Các hệ thống sóng chậm tương tự cũng được sử dụng trong các TWT công suất cao, vì vòng xoắn không thể chịu được sự tiêu tán công suất cao trong đó. Các nguyên tắc hoạt động của TWT là cơ sở để tạo ra một ống sóng ngược (BWO), đôi khi còn được gọi là carcinotron. Đèn này, không giống như TWT, chỉ nhằm mục đích tạo ra các sóng cm và ngắn hơn. Trong BWO, hệ thống sóng chậm ống dẫn sóng cũng được sử dụng, như trong TWT, nhưng sóng và chùm điện tử di chuyển về phía nhau. Các dao động yếu ban đầu trong BWO thu được từ sự dao động của chùm điện tử, sau đó chúng được khuếch đại và xảy ra hiện tượng sinh ra. Bằng cách thay đổi hiệu điện thế không đổi tạo ra chùm điện tử, có thể thực hiện điều chỉnh điện tử của BWO trong một dải tần số rất rộng. BWT công suất thấp đã được tạo ra cho tần số hàng chục nghìn megahertz, với công suất hữu ích của các dao động được tạo ra lên đến hàng chục phần nhỏ của watt với hiệu suất theo bậc vài phần trăm. Đối với tần số lên đến 10 MHz, BWO đã được phát triển với công suất hữu ích hàng chục kilowatt khi hoạt động liên tục và hàng trăm kilowatt trong hoạt động xung. Các BWO của máy phát điện có công suất thấp và trung bình với chùm tia điện tử tuyến tính được gọi là các carcinotron loại 0. Đối với các BWO công suất cao, người ta sử dụng các BWO, được gọi là các carcinotron loại M, trong đó chùm electron chuyển động theo hình tròn dưới tác dụng của từ trường. Hệ thống hãm trong các đèn này được đặt xung quanh chu vi, và từ trường ngang được tạo ra bởi một nam châm vĩnh cửu theo cách tương tự như trong magnetron. 51. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỆN TÍCH VÀ LÝ THUYẾT ĐIỆN TÍCH. Từ lâu đã có ý kiến cho rằng nguyên tử là bộ phận cơ bản, không thể phân hủy và không thay đổi của mọi cơ thể của tự nhiên, do đó có tên là "nguyên tử", trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "không thể phân chia". Vào cuối thế kỷ thứ IX, khi cho dòng điện cao áp đi qua một ống chứa khí rất hiếm, các nhà vật lý nhận thấy thủy tinh của ống này phát sáng màu lục do tác động của các tia không nhìn thấy được. Điểm sáng nằm đối diện với điện cực nối với cực âm của nguồn dòng điện (cực âm). Do đó, các tia được gọi là cực âm. Dưới tác dụng của từ trường, điểm phát sáng dịch chuyển sang một bên. Các tia âm cực hoạt động giống như một dây dẫn mang dòng điện trong từ trường. Sự dịch chuyển của điểm màu xanh lục cũng xảy ra dưới tác động của điện trường và cơ thể tích điện dương thu hút các tia, cơ thể tích điện âm đẩy lùi chúng. Điều này gợi ý rằng bản thân các tia âm cực là một dòng các hạt âm - electron. Vật lý cổ điển nhận thấy sự khác biệt giữa chất điện môi và chất dẫn điện trong thực tế là trong chất điện môi, tất cả các electron được giữ chặt chẽ gần hạt nhân của nguyên tử. Ngược lại, ở chất dẫn điện, liên kết giữa các êlectron và hạt nhân nguyên tử bền chặt và có nhiều êlectron tự do, chuyển động có trật tự sẽ gây ra dòng điện. Vật lý cổ điển cho phép bất kỳ giá trị nào của năng lượng nguyên tử, và coi sự thay đổi năng lượng của nguyên tử xảy ra liên tục theo những phần nhỏ tùy ý. Tuy nhiên, việc nghiên cứu quang phổ của các nguyên tố và hiện tượng liên quan đến tương tác của nguyên tử với electron chỉ ra bản chất liên tục của nội năng của nguyên tử. Vật lý nguyên tử và phân tử chứng minh rằng năng lượng của một nguyên tử không thể là bất kỳ và chỉ nhận những giá trị khá nhất định đặc trưng cho mỗi nguyên tử. Các giá trị có thể có của nội năng của nguyên tử được gọi là mức năng lượng hoặc lượng tử. Mức năng lượng mà nguyên tử không thể sở hữu được gọi là mức cấm. Có một số hạt cơ bản: proton và neutron, meson dương và âm, electron, positron, neutrino và phản proton. Hiện tượng điện đã được con người biết đến từ rất lâu (cọ xát hổ phách với vải). Các vật có khả năng dẫn điện được gọi là vật dẫn điện. Các chất dẫn điện rất kém được gọi là chất không dẫn điện, chất cách điện hoặc chất điện môi. Người ta đã quan sát thấy rằng các vật nhiễm điện bị hút vào nhau hoặc đẩy vật này khỏi vật kia. Kết quả của việc điện khí hóa các cơ thể khác nhau, thu được hai loại điện. Thông thường, một loại điện được gọi là dương và loại kia là âm. Do đó, các vật được tích điện cùng dấu thì đẩy nhau, nhiễm điện trái dấu thì hút nhau. Điện là một tính chất của vật chất (một dạng chuyển động đặc biệt của vật chất), có tính chất kép và được bộc lộ trong các hạt cơ bản của vật chất (điện dương - trong proton, positron và meson, điện âm - trong electron, phản proton hoặc meson) . 52. ĐỊNH LUẬT COULOMB. LĨNH VỰC ĐIỆN Hai vật nhiễm điện tác dụng lên nhau một lực tỷ lệ với điện tích hoặc điện lượng trên các vật này và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các vật, nếu kích thước thích hợp của các vật này nhỏ so với khoảng cách giữa họ. Sự phụ thuộc này của lực tương tác vào độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng được thiết lập theo kinh nghiệm bởi một nhà vật lý mặt dây chuyền. Các nghiên cứu sau đó đã chỉ ra rằng cường độ tương tác giữa các điện tích cũng phụ thuộc vào môi trường mà các điện tích đó nằm trong đó. Các thí nghiệm đã dẫn Coulomb thiết lập định luật sau: hai điện tích điểm vật lý q1 và q2, nằm trong một môi trường đồng chất có độ từ thẩm tương đối e cách nhau một khoảng r, tác dụng lên nhau một lực F tỉ lệ với tích của các điện tích này và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Các điện tích điểm vật lý được gọi là nếu kích thước của chúng nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. Công thức của Coulomb có dạng: F =(q1q2)/(4?? ?0r 2), trong đó ?0=8,85 10-12F/m là độ thẩm thấu điện của khoảng trống. ? - độ thấm điện tương đối. Nó cho thấy lực tương tác của hai điện tích trong bất kỳ môi trường nào nhỏ hơn trong chân không bao nhiêu lần, khi các điều kiện khác không đổi. Độ thấm điện tương đối là một đại lượng không thứ nguyên. Cường độ của điện trường được ước tính từ các lực cơ học mà trường tác dụng lên các vật mang điện. Vì, theo định luật Coulomb, lực tương tác giữa các điện tích trong một môi trường nhất định phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng, sau đó lực cơ học mà trường tại một thời điểm nhất định của không gian tác dụng lên một đơn vị dương. Điện tích đặt tại điểm này được coi là thước đo định lượng của trường. Giá trị này được gọi là cường độ điện trường và được ký hiệu là E. Theo định nghĩa của E = F / q. Cân bằng một trong các điện tích trong công thức Coulomb thành thống nhất, chúng ta thu được biểu thức cho cường độ trường E tại một điểm ở xa cách điện tích điểm vật lý một khoảng r: E = q / (4 ??? 0r2), và đối với trống rỗng, trong đó độ từ thẩm điện tương đối bằng một: Е = q / (4 ?? 0r 2). Đơn vị đo lực căng dây là V / m. Một điện trường có cường độ tại các điểm khác nhau trong không gian như nhau về độ lớn và hướng được gọi là lĩnh vực đồng nhất. Khi nghiên cứu các hiện tượng vật lý khác nhau, người ta phải giải quyết các đại lượng vô hướng và vectơ. Một điện tích dương được đưa vào trường của một vật thể hình cầu tích điện dương, cách xa các điện tích khác, sẽ bị đẩy theo một đường thẳng, đó là sự tiếp nối bán kính của vật thể tích điện. Bằng cách đặt một điện tích tại các điểm khác nhau trong trường của một quả cầu tích điện và ghi nhận quỹ đạo của điện tích dưới tác dụng của lực điện của nó, chúng ta thu được một loạt các đường thẳng gốc phân kỳ theo mọi hướng. Những đường tưởng tượng này mà điện tích dương, không quán tính được đưa vào điện trường có xu hướng chuyển động được gọi là đường sức điện. Có thể vẽ bất kỳ số đường sức nào trong điện trường. Với sự trợ giúp của các đường đồ họa, có thể mô tả bằng đồ thị không chỉ hướng, mà còn cả cường độ của điện trường tại một điểm nhất định. Điện lượng trên một đơn vị bề mặt của vật mang điện được gọi là mật độ bề mặt của điện tích. Nó phụ thuộc vào lượng điện trên cơ thể, cũng như hình dạng bề mặt của vật dẫn. 53. DÂY DẪN VÀ DÒNG ĐIỆN TRONG LĨNH VỰC ĐIỆN Nếu đặt một vật dẫn cách điện chưa tích điện vào trong điện trường thì do tác dụng của lực điện trường trong vật dẫn, các điện tích tách ra. Các êlectron tự do của vật dẫn sẽ chuyển động ngược chiều điện trường. Kết quả là ở đầu dây dẫn đối diện với quả cầu tích điện sẽ thừa êlectron gây ra điện tích âm đầu này, đầu dây dẫn kia thiếu êlectron gây ra dương. điện tích của phần này của vật dẫn. Sự phân tách các điện tích trên một dây dẫn dưới tác dụng của một vật tích điện được gọi là điện khí hóa thông qua ảnh hưởng, hay cảm ứng tĩnh điện, và các điện tích trên dây dẫn được gọi là điện tích cảm ứng. Khi vật dẫn tiến lại gần quả cầu tích điện thì số điện tích cảm ứng trên vật dẫn tăng lên. Điện trường của một quả cầu tích điện thay đổi ngay khi đặt trong đó một vật dẫn. Các đường sức điện của quả bóng, trước đây phân kỳ đều và triệt để, giờ uốn cong về phía dây dẫn. Vì điểm đầu và điểm cuối của các đường sức điện là các điện tích nằm trên bề mặt vật dẫn, nên bắt đầu từ bề mặt mang điện tích dương, đường sức kết thúc ở bề mặt mang điện tích âm. Điện trường không thể tồn tại bên trong vật dẫn. Nếu không, sẽ có sự chênh lệch điện thế giữa các điểm riêng lẻ của dây dẫn, sự chuyển động của các điện tích (dòng điện dẫn) sẽ xảy ra trong dây dẫn cho đến khi, do sự phân bố lại điện tích, điện thế của tất cả các điểm của dây dẫn sẽ không bằng nhau . Điều này được sử dụng khi họ muốn bảo vệ dây dẫn khỏi ảnh hưởng của điện trường bên ngoài. Để làm điều này, dây dẫn được bao quanh bởi một dây dẫn khác, được làm ở dạng bề mặt kim loại rắn hoặc lưới thép có các lỗ nhỏ. Các điện tích cảm ứng hình thành trên vật dẫn do ảnh hưởng của trường tích điện lên nó có thể tách ra khỏi nhau bằng cách làm đứt dây dẫn làm đôi. Chất điện môi khác với chất dẫn điện bởi sự vắng mặt của các êlectron tự do. Các electron của nguyên tử điện môi liên kết chắc chắn với hạt nhân nguyên tử. Chất điện môi được đưa vào điện trường, giống như chất dẫn điện, bị nhiễm điện do ảnh hưởng. Tuy nhiên, có một sự khác biệt đáng kể giữa sự nhiễm điện của chất dẫn điện và chất điện môi. Nếu trong chất dẫn điện, dưới tác dụng của lực điện trường, các êlectron tự do chuyển động trong toàn bộ thể tích của vật dẫn thì trong chất điện môi không thể xảy ra chuyển động tự do của các điện tích. Nhưng trong một phân tử điện môi, một điện tích dương dịch chuyển theo hướng của điện trường và một điện tích âm theo hướng ngược lại. Do tác động của vật tích điện, các điện tích sẽ phát sinh trên bề mặt của chất điện môi. Hiện tượng này được gọi là sự phân cực điện môi. Có hai loại chất điện môi. 1. Một phân tử ở trạng thái trung hòa có điện tích dương và điện tích âm gần nhau nên tác dụng của chúng bù trừ cho nhau. Dưới tác dụng của điện trường, các điện tích âm và dương trong phân tử hơi dịch chuyển so với nhau, tạo thành lưỡng cực. 2. Phân tử và trong trường hợp không có điện trường tạo thành lưỡng cực. Các chất điện môi như vậy được gọi là cực. Sự cần thiết phải lựa chọn chính xác độ lớn cường độ điện trường trong chất điện môi đã dẫn đến sự ra đời của lý thuyết cường độ điện, lý thuyết này rất quan trọng đối với công nghệ điện áp cao hiện đại. 54. VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT ĐIỆN CHÍNH. Amiăng - một khoáng chất có cấu trúc dạng sợi. Chiều dài của sợi là từ mười phần trăm mm đến vài cm. Amiăng được sử dụng để làm sợi, băng keo, vải, giấy, bìa cứng, vv Một chất lượng có giá trị là khả năng chịu nhiệt cao. Gia nhiệt lên đến 300-400 ° không làm thay đổi các đặc tính của amiăng. Do tính dẫn nhiệt thấp nên amiăng được dùng làm vật liệu cách nhiệt ở nhiệt độ cao. Amiăng có tính hút ẩm, giảm khi nó được ngâm tẩm với nhựa, bitum, ... Đặc tính cách điện của amiăng thấp. Do đó, nó không được áp dụng ở điện áp cao. Nhựa thông - Chất nhựa dễ vỡ có màu vàng nhạt hoặc nâu, thu được bằng cách chế biến nhựa của cây lá kim. Nhựa thông hòa tan trong dầu mỏ, hydrocacbon lỏng, dầu thực vật, rượu, nhựa thông. Điểm hóa mềm của nhựa thông là 50-70 ° C. Được sử dụng để chuẩn bị tẩm và làm đầy khối lượng. Parafin - một chất sáp có nguồn gốc từ dầu mỏ. Parafin được tinh chế tốt là một chất kết tinh màu trắng. Nó được sử dụng để ngâm tẩm gỗ, giấy, chất xơ, để làm đầy các cuộn dây tần số cao và máy biến áp, để chuẩn bị các chế phẩm cách điện. Mica - một khoáng chất có cấu trúc tinh thể. Do cấu trúc của nó, nó dễ dàng tách thành các lá riêng lẻ. Nó có độ bền điện cao, khả năng chịu nhiệt cao, chống ẩm, độ bền cơ học và tính linh hoạt. Hai loại mica được sử dụng là muscovite và phlogopite, chúng khác nhau về thành phần, màu sắc và tính chất. Mica tốt nhất là muscovite. Các tấm hình chữ nhật làm tụ điện, vòng đệm các thiết bị điện,… được dập từ các lá mica. Textolite - chất dẻo, là loại vải nhiều lớp được ngâm tẩm với nhựa cộng hưởng và được ép dưới áp suất cao ở 150 ". Chất lượng tích cực: độ giòn thấp, chất lượng cơ học cao, chịu mài mòn. Chất lượng tiêu cực: tính chất điện kém, độ bền ẩm thấp, đắt tiền hơn. Chất xơ làm bằng giấy xốp được xử lý bằng dung dịch kẽm clorua. Tốt cho gia công cơ khí. Nhược điểm lớn là tính hút ẩm của nó. xơ bị ăn mòn bởi axit và kiềm. Các bộ phận nhỏ, vòng đệm, khung cuộn được làm từ nó. Sợi mỏng được gọi là leteroid. Ceresin thu được bằng cách tinh chế một khoáng chất dạng sáp - ozocerit hoặc petrolatum. Nó có nhiệt độ nóng chảy tăng lên (65-80 °) và tăng khả năng chống oxy hóa. Được sử dụng để ngâm tẩm của tụ giấy, điều chế các hợp chất cách điện, v.v. Shellac - nhựa tự nhiên của cây nhiệt đới, điểm nóng chảy của nó là 100-200 °. Nó có dạng vảy màu vàng hoặc nâu, dễ tan trong rượu. Nó được sử dụng để điều chế các hợp chất điền đầy, vecni cách điện và chất kết dính, ngâm tẩm băng cách điện. Đá phiến - đá phiến sét, có cấu trúc phân lớp. Không hút ẩm, dễ dàng gia công. Nó được sử dụng để sản xuất bảng điều khiển, bộ phận bảo vệ cho công tắc dao, v.v. Ebonite (cao su cứng) thu được từ cao su bằng cách thêm 20-50% lưu huỳnh vào nó. Được sản xuất dưới dạng tấm (bảng), que và ống, nó có lợi cho việc gia công. Nó được sử dụng trong kỹ thuật dòng điện yếu, dây được kéo vào ống ebonit khi đi qua tường và với hệ thống dây điện ẩn. 55. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN NĂNG HIỆN NAY. ĐỊNH LUẬT OHM Chuyển động của êlectron qua vật dẫn được gọi là dòng điện. Trong kỹ thuật điện, người ta thường coi hướng của dòng điện là ngược với hướng chuyển động của các electron trong vật dẫn. Nói cách khác, chiều của dòng điện được coi là trùng với chiều chuyển động của các điện tích dương. Các êlectron không di chuyển hết chiều dài của vật dẫn trong chuyển động của chúng. Ngược lại, chúng di chuyển những quãng đường rất ngắn trước khi va chạm với các electron, nguyên tử hoặc phân tử khác. Khoảng cách này được gọi là đường đi tự do trung bình của các electron. Điện không thể quan sát trực tiếp. Dòng điện chạy qua chỉ có thể được đánh giá bằng các hành động mà nó tạo ra. Các dấu hiệu để dễ dàng đánh giá sự hiện diện của dòng điện: 1) dòng điện, đi qua các dung dịch muối, kiềm, axit, cũng như qua các muối nóng chảy, phân hủy chúng thành các phần cấu tạo của chúng; 2) dây dẫn mà dòng điện đi qua bị đốt nóng; 3) Dòng điện đi qua vật dẫn, tạo ra từ trường xung quanh nó. Việc lắp đặt điện đơn giản nhất bao gồm một nguồn (tế bào điện, pin, máy phát điện, v.v.), người tiêu thụ hoặc người nhận năng lượng điện (đèn sợi đốt, lò sưởi điện, động cơ điện, v.v.) và kết nối dây nối các kẹp của nguồn điện áp với kẹp của người tiêu dùng. Dòng điện không thay đổi về độ lớn hoặc chiều được gọi là dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều chỉ có thể chạy qua mạch điện kín. Một mạch hở ở bất kỳ đâu làm cho dòng điện dừng lại. Dòng điện một chiều được cung cấp bởi tế bào điện, pin, máy phát điện một chiều, nếu điều kiện hoạt động của mạch điện không thay đổi. Một điện tích đi qua tiết diện của vật dẫn trong một thời gian nhất định. Cường độ dòng điện đi qua tiết diện của dây dẫn theo thời gian là: I = q / t. Tỉ số của cường độ dòng điện I với diện tích tiết diện của dây dẫn Z được gọi là mật độ dòng điện và được ký hiệu là?. ? = I / S; mật độ dòng điện được đo bằng A / m2. Khi một mạch điện được đóng lại, trên các đầu cực của chúng có hiệu điện thế, dòng điện phát sinh. Các êlectron tự do dưới tác dụng của lực điện trường chuyển động dọc theo vật dẫn. Trong chuyển động của chúng, các electron va chạm với các nguyên tử của vật dẫn và tạo cho chúng một động năng dự trữ. Tốc độ của các electron liên tục thay đổi: khi các electron va chạm với nguyên tử, phân tử và các electron khác, nó giảm đi, sau đó tăng lên dưới tác dụng của điện trường và lại giảm khi có va chạm mới. Kết quả là, một dòng electron đồng đều được thiết lập trong dây dẫn với tốc độ vài phần cm trên giây. Do đó, các electron đi qua một vật dẫn luôn gặp phải lực cản từ mặt bên của nó đối với chuyển động của chúng. Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì vật dẫn đó nóng lên. Điện trở R của vật dẫn là đặc tính của vật hoặc phương tiện để biến năng lượng điện thành nhiệt năng khi có dòng điện chạy qua nó. R =? L / S, trong đó? Là điện trở riêng của dây dẫn, l là chiều dài của dây dẫn. Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế trong đoạn mạch đó và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó. Sự phụ thuộc này được gọi là định luật Ôm và được biểu thị bằng công thức: I = U / R. Dòng điện không chỉ chạy qua phần bên ngoài của mạch mà còn chạy qua bên trong. EMF (E) của nguồn dùng để che các tổn thất điện áp bên trong và bên ngoài trong mạch. Định luật Ôm cho toàn mạch: I = E / (R + r), trong đó R là điện trở của phần ngoài đoạn mạch, r là điện trở của phần trong của mạch. 56. SỰ KẾT NỐI CỦA CÁC DÂY DẪN GIỮA CHÚNG. LUẬT ĐẦU TIÊN CỦA KIRCHHOFF Các dây dẫn riêng của một mạch điện có thể mắc nối tiếp, song song và hỗn hợp. kết nối nối tiếp dây dẫn là mối nối như vậy khi đầu dây dẫn thứ nhất nối với đầu dây thứ hai, đầu dây dẫn thứ hai nối với đầu dây thứ ba, v.v ... Tổng điện trở của đoạn mạch, gồm một số nối tiếp- các dây dẫn được nối, bằng tổng điện trở của các dây dẫn riêng lẻ: R \ u1d R2 + R3 + R1 +. + R ||. Cường độ dòng điện trong các đoạn riêng rẽ của đoạn mạch nối tiếp như nhau: I2 = I3 = I1 = I. Điện áp rơi tỉ lệ với điện trở của một tiết diện nhất định. Tổng hiệu điện thế của đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế giảm ở các đoạn riêng rẽ của đoạn mạch: u \ u2d u3 + UXNUMX + UXNUMX. Kết nối song song các dây dẫn, điện trở như vậy được gọi là khi các đầu của tất cả các dây dẫn được nối tại một điểm và các đầu của dây dẫn ở một điểm khác. Đầu đoạn mạch nối với một cực của nguồn điện, cuối đoạn mạch nối với cực kia. Với kết nối song song của các dây dẫn để dòng điện chạy qua, có một số cách. Dòng điện đến điểm nhánh lan ra xa hơn theo ba điện trở và bằng tổng các dòng điện ra khỏi điểm này: I = I1 + I2 + I3. Nếu các dòng điện đến điểm phân nhánh được coi là dương và các dòng điện đi ra là âm, thì đối với điểm phân nhánh, bạn có thể viết: bằng không. Mối quan hệ này, liên quan đến các dòng điện tại bất kỳ điểm phân nhánh nào của mạch điện, được gọi là định luật đầu tiên của Kirchhoff. Thông thường, khi tính toán các mạch điện, hướng của dòng điện trong các nhánh được nối với bất kỳ điểm phân nhánh nào là không xác định. Do đó, để có thể ghi lại phương trình của định luật Kirchhoff đầu tiên, cần phải tùy ý chọn cái gọi là hướng dương của dòng điện trong tất cả các nhánh của nó trước khi bắt đầu tính toán mạch và chỉ định chúng bằng các mũi tên trong sơ đồ . Sử dụng định luật Ohm, bạn có thể rút ra công thức tính tổng điện trở khi người tiêu dùng được kết nối song song. Tổng dòng điện tới điểm là: I = U / R. Dòng điện trong mỗi nhánh là: I1 = U1 / R1; I2 = U2 / R2; I3 = U3 / R3. Theo định luật thứ nhất Kirchhoff, I = I1 + I2 + I3 hoặc U / R = U / R1 + U / R2 + U / R3. Lấy U ở vế phải của đẳng thức ra ngoài dấu ngoặc, ta được: U / R = U (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3). Giảm cả hai vế của phương trình đi U, ta được công thức tính độ dẫn điện toàn phần: 1 / R = 1 / R1 + 1 / r2 + 1 / R3. Vì vậy, với một kết nối song song, nó không phải là điện trở tăng, mà là độ dẫn điện. Khi tính toán tổng trở phân nhánh, nó luôn nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất có trong phân nhánh. Nếu các điện trở mắc song song bằng nhau thì tổng trở R bằng điện trở của một nhánh R1 chia cho số nhánh n: R \ u1d RXNUMX / n. Kết nối hỗn hợp của các dây dẫn là kết nối trong đó có cả kết nối nối tiếp và song song của các dây dẫn riêng lẻ. 57. ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF THỨ HAI. PHƯƠNG PHÁP QUÁ TRÌNH Khi tính toán mạch điện, người ta thường gặp các mạch điện tạo thành các vòng khép kín. Thành phần của các mạch như vậy, ngoài điện trở, còn có thể bao gồm các suất điện động. Hãy xem xét một phần của một mạch điện phức tạp. Cực tính của tất cả các EMF được đưa ra.  Chúng ta tùy ý chọn các chiều dương của các dòng điện. Chúng ta đi xung quanh đường bao từ điểm A theo một hướng tùy ý, ví dụ, theo chiều kim đồng hồ. Xét đoạn AB. Trong khu vực này, điện thế sẽ xảy ra (dòng điện chạy từ điểm có điện thế cao hơn đến điểm có điện thế thấp hơn). Trong đoạn AB:? A + E1 - I1R1 =? B. Trên trang web BV:? B - E2 - I2R2 =? C. Trên đoạn VG:? B = I3R3 + E3 =? G. Trên trang web HA:? G - I4R4 = ?NHƯNG. Cộng từng số hạng vào bốn phương trình trên, ta được: ?A + E1- I1R1 + ?B - E2 - I2R2 + ?C - I3R3 + E3 + ?G- I4R4 - ?B + ?C + ?G + ?A hoặc E1 - I1R1 - E2 - I2R2 - I3R3 + E3 - I4R4=0. Chuyển IR tích sang vế phải, ta được: Ё1 - Ё2 + Ё3 = I1R1 + I2R2 + I3R3 + I4R4. Biểu thức này là biểu thức thứ hai Định luật Kirchhoff. Công thức chỉ ra rằng trong bất kỳ mạch kín nào, tổng đại số của các suất điện động bằng tổng đại số của các điện áp giảm. Phương pháp lớp phủ được sử dụng để tính toán các mạch điện có một số EMF. Bản chất của phương pháp chồng chất là dòng điện trong bất kỳ phần nào của mạch có thể được coi là bao gồm một loạt các dòng điện từng phần do từng EMF riêng lẻ gây ra, với phần còn lại của EMF được lấy bằng không. Trong các vấn đề, có những chuỗi chỉ có hai điểm nút. Một số nhánh tùy ý có thể được bao gồm giữa các điểm nút. Việc tính toán các mạch như vậy được đơn giản hóa rất nhiều bằng cách sử dụng phương pháp điện áp nút. và \ u1d (E1d2 + E2d3 + E3d1) / (d2 + d3 + d4 + dXNUMX). Tử số của công thức điện áp nút biểu thị tổng đại số của các tích EMF của các nhánh. Trong mẫu số của công thức, tổng độ dẫn điện của tất cả các nhánh được đưa ra. Nếu EMF của bất kỳ nhánh nào có hướng ngược lại với hướng được chỉ ra trong sơ đồ, thì nó được đưa vào công thức tính điện áp nút với dấu trừ. Phương pháp dòng điện vòng được sử dụng để tính toán các mạch điện phức tạp có nhiều hơn hai dòng điện nút. Bản chất của phương pháp nằm ở chỗ giả định rằng mỗi mạch có dòng điện riêng. Sau đó, trong các khu vực chung nằm trên biên giới của hai mạch liền kề, một dòng điện sẽ chạy bằng tổng đại số của các dòng điện của các mạch này. 58. ĐIỆN TỬ. LUẬT FARADAY ĐẦU TIÊN VÀ THỨ HAI Dòng điện, đi qua các chất dẫn lỏng, phân hủy chúng thành các bộ phận thành phần của chúng. Do đó, chất dẫn lỏng được gọi là chất điện giải. Sự phân huỷ các chất điện li dưới tác dụng của dòng điện gọi là sự điện phân. Quá trình điện phân được thực hiện trong bể mạ điện. phòng tắm galvanic là một bình chứa chất lỏng được đổ - chất điện phân, bị phân hủy bởi dòng điện. Hai tấm (ví dụ, carbon) được hạ xuống một bình chứa chất điện phân, đó sẽ là các điện cực. Chúng tôi kết nối cực âm của nguồn DC với một điện cực (cực âm) và cực dương với điện cực kia (cực dương) và đóng mạch. Hiện tượng điện phân sẽ kèm theo sự giải phóng một chất trên các điện cực. Trong quá trình điện phân luôn giải phóng hiđro và kim loại ở cực âm. Từ đó suy ra nguồn gốc của dòng điện qua chất dẫn lỏng có liên quan đến chuyển động của các nguyên tử của chất đó. Một phân tử trung tính của một chất, khi rơi vào dung môi, sẽ phân tách (tách rời) thành các phần - các ion mang điện tích bằng nhau và trái dấu. Điều này được giải thích là do lực tương tác giữa các điện tích đặt trong môi trường có độ thẩm điện e giảm đi một lần so với e. Do đó, các lực liên kết phân tử của một chất nằm trong dung môi có tính thấm điện cao yếu đi và va chạm nhiệt của các phân tử đủ để chúng bắt đầu phân chia thành các ion, tức là e. để phân ly. Cùng với sự phân ly của các phân tử trong dung dịch, quá trình ngược lại xảy ra - sự tái hợp của các ion thành các phân tử trung tính (mo hoá). Axit phân ly thành các ion hydro mang điện tích dương và các ion mang điện tích âm của dư lượng axit. Các chất kiềm phân ly thành các ion kim loại và các ion cặn trong nước. Các muối phân ly thành các ion kim loại và các ion dư lượng axit. Nếu một hiệu điện thế không đổi được đặt vào các điện cực, thì một điện trường được hình thành giữa các điện cực. Các ion mang điện tích dương sẽ di chuyển về phía cực âm, các ion mang điện tích âm - về phía cực dương. Tiếp cận các điện cực, các ion được trung hòa. Hiện tượng điện phân được Faraday nghiên cứu từ khía cạnh định lượng và định tính. Ông phát hiện ra rằng lượng chất được giải phóng trong quá trình điện phân trên các điện cực tỷ lệ thuận với dòng điện và thời gian di chuyển của nó, hay nói cách khác, với lượng chất đã chảy qua chất điện phân. Đây là định luật Faraday đầu tiên. Cùng một dòng điện, đi qua cùng một thời gian qua các chất điện phân khác nhau, giải phóng các lượng chất khác nhau trên các điện cực. Lượng một chất tính bằng miligam phóng ra ở điện cực với cường độ dòng điện 1A trong 1s được gọi là đương lượng điện hóa và được ký hiệu là b. Định luật đầu tiên của Faraday được biểu thị bằng công thức: m = a / t. Đương lượng hóa học (m) của một chất là tỉ lệ giữa khối lượng nguyên tử (A) và hóa trị (n): m = A / n. Định luật thứ hai của Faraday chỉ ra những tính chất nào của một chất mà giá trị đương lượng điện hóa của nó phụ thuộc. Điện phân đã được tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật. 1. Phủ kim loại với một lớp kim loại khác bằng phương pháp điện phân (mạ điện). 2. Lấy bản sao từ vật bằng phương pháp điện phân (mạ điện). 3. Tinh chế (tinh chế) kim loại. 59. CHIẾN BINH Để cấp nguồn cho mạch điều khiển, thiết bị bảo vệ, tín hiệu, tự động hóa, chiếu sáng khẩn cấp, truyền động và cuộn giữ của công tắc tốc độ cao, các cơ cấu phụ trợ tại trạm điện và trạm biến áp, phải có nguồn năng lượng điện đó, hoạt động của chúng sẽ không phụ thuộc về trạng thái của các tổ máy chính của nhà máy điện hoặc trạm biến áp. Nguồn năng lượng này phải đảm bảo hoạt động liên tục và chính xác của các mạch này cả trong quá trình hoạt động bình thường của quá trình lắp đặt và trong trường hợp xảy ra tai nạn. Nguồn năng lượng như vậy trong các nhà máy điện và trạm biến áp là ắc quy. Pin được sạc kịp thời với dung lượng lớn có thể cung cấp năng lượng cho các chú chó trong suốt thời gian xảy ra tai nạn. Pin cũng được sử dụng để chiếu sáng ô tô, toa xe lửa, chuyển động của ô tô điện và tàu ngầm, để cung cấp năng lượng cho các thiết bị vô tuyến và các thiết bị khác nhau, trong phòng thí nghiệm và cho các mục đích khác. Pin là một nguồn điện áp thứ cấp, vì không giống như các tế bào điện, nó chỉ có thể cung cấp năng lượng sau một lần sạc trước. Pin được sạc bằng cách kết nối với nguồn điện áp không đổi. Kết quả của quá trình điện phân, trạng thái hóa học của các tấm pin thay đổi và một sự chênh lệch điện thế nhất định được thiết lập giữa chúng. Pin có thể sạc lại được hoàn thiện từ một số ắc quy axit-chì hoặc kiềm. Một pin axit-chì bao gồm một số bản cực dương và bản cực âm được ngâm trong một bình chứa chất điện phân. Chất điện phân là dung dịch axit sunfuric trong nước cất. Các tấm pin là bề ngoài và đồ sộ. Các tấm bề mặt được làm từ chì nguyên chất. Để tăng diện tích bề mặt của các tấm, chúng được tạo gân. Các tấm khối là một lưới chì, trong đó các ôxít chì được bôi vào các tế bào. Để khối lượng không rơi ra khỏi các tế bào, cả hai mặt của tấm được phủ bằng các tấm chì có lỗ. Thông thường, tấm dương của pin được làm bề mặt và tấm âm là khối lượng. Các bản cực dương riêng biệt cũng như các bản cực âm được hàn thành hai khối cách ly với nhau. Để các tấm dương hoạt động trên cả hai mặt, chúng được lấy nhiều hơn một tấm so với các tấm âm. Có hai loại pin kiềm: cadmium-niken và sắt-niken. Các tấm pin kiềm là khung thép mạ niken với các ô trong đó đặt các túi bằng thép đục lỗ mạ niken mỏng. Khối lượng hoạt động được ép vào các túi. Bình ắc quy kiềm là một hộp hàn bằng thép, trên nắp có ba lỗ: hai lỗ để rút kẹp và một lỗ để nạp chất điện phân và khí thoát ra. Ưu điểm: chì thiếu không bị tiêu hao; có độ bền và độ bền cơ học lớn; nếu phơi nhiễm kéo dài, chúng chịu tổn thất nhỏ khi tự thải ra ngoài và không xấu đi; thải ra ít khí và khói độc hại hơn; có trọng lượng ít hơn. Nhược điểm: EMF thấp hơn; hiệu quả thấp hơn; giá cao hơn. 60. ĐÈN NGUỒN ĐIỆN Đèn sợi đốt được phát minh bởi một nhà khoa học người Nga MỘT. Lodygin và được trình chiếu lần đầu tiên vào năm 1873. Nguyên lý hoạt động của đèn sợi đốt dựa trên sự đốt nóng mạnh của dây dẫn (dây tóc) khi có dòng điện chạy qua nó. Trong trường hợp này, vật dẫn bắt đầu phát ra, ngoài nhiệt năng, còn có năng lượng ánh sáng. Để dây tóc không bị cháy hết, phải chuyển nó vào một bình thủy tinh để từ đó không khí được bơm ra ngoài. Đây là cách mà cái gọi là đèn rỗng được sắp xếp. Ban đầu, sợi carbon, thu được bằng cách nung sợi thực vật, được sử dụng làm dây tóc. Đèn có dây tóc như vậy phát ra ánh sáng yếu, hơi vàng, tiêu tốn điện năng. Dây tóc carbon, bị nung nóng đến nhiệt độ 1700 °, dần dần bị đốt cháy, dẫn đến đèn chết tương đối nhanh. Đèn dây tóc carbon hiện đã hết sử dụng. Giờ đây, trong đèn sợi đốt, thay vì dây tóc carbon, người ta sử dụng dây tóc làm từ kim loại chịu lửa osmium hoặc vonfram. Một dây tóc bằng vonfram, được đốt nóng đến 2200 ° trong đèn rỗng, phát ra ánh sáng sáng hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn dây tóc cacbon. Sự cháy của dây tóc sẽ giảm nếu bóng đèn thủy tinh (hình trụ) của đèn chứa đầy khí không hỗ trợ quá trình đốt cháy, chẳng hạn như nitơ hoặc argon. Đèn như vậy được gọi là đầy khí. Nhiệt độ của dây tóc trong quá trình hoạt động của đèn như vậy đạt 2800 °. Ngành công nghiệp của chúng tôi sản xuất đèn chiếu sáng bằng sợi đốt cho điện áp 36, 110, 127 và 220 V. Đối với các mục đích đặc biệt, đèn cũng được sản xuất cho các điện áp khác. Đèn sợi đốt có hiệu suất rất thấp. Trong đó, chỉ có khoảng 4-5% tổng năng lượng điện mà đèn tiêu thụ được chuyển hóa thành năng lượng ánh sáng; phần năng lượng còn lại được chuyển hóa thành nhiệt năng. Hiện nay, đèn chiếu sáng bằng khí gas được sử dụng rộng rãi. Chúng sử dụng đặc tính của khí hiếm để phát sáng khi có dòng điện chạy qua chúng. Ánh sáng do đèn khí phát ra phụ thuộc vào bản chất của khí. Neon cho ánh sáng đỏ cam, argon - xanh tím, heli - vàng hồng. Đèn gaslight được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều điện áp cao thu được bằng cách sử dụng máy biến áp. Những loại đèn này đã tìm thấy ứng dụng cho biển hiệu, quảng cáo và chiếu sáng. Ngành công nghiệp của chúng tôi cũng sản xuất đèn có chứa hơi thủy ngân hiếm trong ống thủy tinh của chúng. Bằng cách cho dòng điện chạy qua chúng, hơi có thể phát sáng mờ. Bề mặt bên trong của ống đèn được phủ một hợp chất đặc biệt - một loại phosphor có thể phát sáng dưới tác dụng phát sáng của hơi thủy ngân. Những loại đèn này được gọi là đèn huỳnh quang. Hiện nay, ba loại đèn huỳnh quang đang được sản xuất: đèn huỳnh quang dùng để chiếu sáng những nơi cần phân biệt màu sắc - ngành in, công nghiệp bông vải, v.v ...; đèn ánh sáng trắng chiếu sáng khu công nghiệp, văn phòng và khu dân cư; đèn trắng ấm để chiếu sáng bảo tàng, nhà hát và phòng trưng bày nghệ thuật. Đèn huỳnh quang có hiệu suất cao hơn bốn lần so với đèn sợi đốt thông thường. 61. HÀN ĐIỆN Có hai loại hàn điện: 1) vòng cung; 2) hàn điện trở. Hàn hồ quang điện được phát minh bởi một kỹ sư người Nga N.N. Benardos năm 1882 Hàn hồ quang sử dụng nhiệt do hồ quang điện tạo ra. Khi hàn theo phương pháp Benardos, một cực của nguồn điện áp được nối với thanh carbon và cực còn lại với các bộ phận cần hàn. Một thanh kim loại mỏng được đưa vào ngọn lửa của hồ quang điện, nó nóng chảy và những giọt kim loại nóng chảy chảy xuống các bộ phận và đông đặc lại, tạo thành một đường hàn. Năm 1891 một kỹ sư người Nga N.G. Slavyanov đề xuất một phương pháp hàn hồ quang điện khác, được sử dụng rộng rãi nhất. Hàn điện theo phương pháp Slavyanov như sau. Thanh cacbon được thay thế bằng một điện cực kim loại. Bản thân điện cực nóng chảy, và kim loại nóng chảy, đông đặc lại, kết nối các bộ phận cần hàn. Sau khi sử dụng điện cực, nó được thay thế bằng một điện cực mới. Trước khi hàn chi tiết phải được làm sạch hoàn toàn rỉ sét, cáu cặn, dầu nhớt, bụi bẩn bằng đục, giũa, giấy nhám. Để tạo ra một hồ quang ổn định và có được một đường nối chắc chắn, các điện cực kim loại được phủ bằng các hợp chất đặc biệt. Lớp phủ như vậy cũng nóng chảy trong quá trình điện cực nóng chảy và đổ lên bề mặt được nung nóng mạnh của các bộ phận được hàn, không cho phép chúng bị ôxy hóa. Điện trở hàn. Nếu đặt hai miếng kim loại lại gần nhau và cho dòng điện mạnh chạy qua thì do sự toả nhiệt ở chỗ tiếp xúc của hai miếng (do có điện trở quá độ lớn) nên miếng sau bị nung nóng đến nhiệt độ cao. và hàn. Hiện nay, hàn điện, cả hồ quang và điện trở, đã đi vào ngành công nghiệp một cách vững chắc và trở nên rất phổ biến. Họ hàn thép tấm và thép góc, dầm và đường ray, cột buồm và đường ống, giàn và nồi hơi, tàu thủy, ... Hàn được sử dụng để chế tạo mới và sửa chữa các bộ phận cũ bằng thép, gang và kim loại màu. Các phương pháp mới để sử dụng hàn điện đã được phát triển: hàn điện dưới nước; hàn tự động; hàn bằng dòng điện xoay chiều (thiết bị có một bộ phận đặc biệt - bộ tạo dao động, mục đích là tạo ra dòng điện xoay chiều có điện áp cao và tần số rất cao, đảm bảo đốt cháy hồ quang ổn định khi hàn các bộ phận kim loại mỏng và dày). Khi đóng và mở mạch điện bằng công tắc dao hoặc công tắc, cũng như đóng và mở các tiếp điểm của các thiết bị và máy móc, tia lửa điện xuất hiện giữa các tiếp điểm, và thường là hồ quang điện theo sau nó, làm nóng chảy kim loại, và tiếp điểm bị cháy hoặc hàn, làm gián đoạn hoạt động của cài đặt. Hiện tượng này được gọi là xói mòn điện. Tia lửa khi xuất hiện, như nó vốn có, "gặm nhấm" kim loại. Để chống lại tia lửa điện, đôi khi một tụ điện có công suất nhất định được bao gồm giữa các tiếp điểm song song với khe hở tia lửa điện. Kỹ sư B.R. Lazarenko và I.N. Lazarenko đã sử dụng đặc tính của tia lửa điện để "gặm nhấm kim loại" trong một hệ thống lắp đặt ăn mòn điện do họ thiết kế. Hoạt động của cài đặt về cơ bản như sau. Một dây dẫn từ nguồn hiệu điện thế được nối với thanh kim loại. Dây còn lại được nối với phôi đang trong dầu. Một thanh kim loại được tạo ra để dao động. Tia lửa điện xảy ra giữa thanh và bộ phận "gặm" bộ phận, tạo ra một lỗ trên đó giống như hình dạng của bộ phận thanh (lục giác, vuông, tam giác, v.v.). 62. ĐIỆN TỪ Từ trường là một trong hai mặt của trường điện từ, được kích thích bởi điện tích của các hạt chuyển động và sự thay đổi trong điện trường và được đặc trưng bởi tác dụng lực lên các hạt mang điện chuyển động, và do đó, đối với dòng điện. Chiều của các đường cảm ứng từ thay đổi theo chiều của dòng điện trong dây dẫn. Đường cảm ứng từ xung quanh vật dẫn có các tính chất sau: 1) các đường cảm ứng từ của một dây dẫn thẳng có dạng các đường tròn đồng tâm; 2) càng gần vật dẫn, các đường cảm ứng từ càng dày đặc; 3) cảm ứng từ (cường độ trường) phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong vật dẫn; 4) chiều của các đường cảm ứng từ phụ thuộc vào chiều của dòng điện trong dây dẫn. Hướng của các đường cảm ứng từ xung quanh một dây dẫn có dòng điện có thể được xác định bằng "quy tắc của gimlet". Nếu một gimlet (vặn nút chai) có ren bên phải chuyển động tịnh tiến theo chiều dòng điện thì chiều quay của tay cầm sẽ trùng với hướng của các đường cảm ứng từ xung quanh dây dẫn. Từ trường được đặc trưng bởi một vectơ cảm ứng từ, có độ lớn và hướng xác định trong không gian. Đường tiếp tuyến của mỗi điểm trùng với phương của vectơ cảm ứng từ được gọi là đường sức cảm ứng từ, hay đường cảm ứng từ. Tích của cảm ứng từ nhân với độ lớn của diện tích vuông góc với phương của trường (vectơ cảm ứng từ) được gọi là từ thông của vectơ cảm ứng từ hay đơn giản là từ thông và được ký hiệu bằng chữ Ф: Ф = BS.Đơn vị của phép đo là weber (Wb). điện từ Một cuộn dây dẫn được gọi là một dây dẫn có dòng điện chạy qua. Để xác định các cực của bộ điện từ, họ sử dụng "quy tắc của gimlet", áp dụng nó như sau: nếu bạn đặt gimlet dọc theo trục của bộ điện từ và xoay nó theo hướng của dòng điện trong các lượt của bộ điện từ, thì chuyển động tịnh tiến của gimlet sẽ cho biết hướng của từ trường. Một điện từ có lõi thép (sắt) bên trong được gọi là nam châm điện. Từ trường của nam châm điện mạnh hơn từ trường của điện từ vì miếng thép nhúng trong điện từ bị nhiễm từ và từ trường tạo ra được khuếch đại. Các cực của một nam châm điện có thể được xác định, giống như một điện từ, theo "quy tắc của gimlet". Từ thông của một điện từ (nam châm điện) tăng khi tăng số vòng dây và dòng điện trong nó. Lực từ hóa phụ thuộc vào tích của dòng điện và số vòng dây. Bạn có thể tăng từ thông của điện từ theo các cách sau: 1) đặt một lõi thép vào điện từ, biến nó thành một nam châm điện; 2) tăng tiết diện của lõi thép của nam châm điện (vì với cường độ dòng điện, từ trường cho trước, và do đó, cảm ứng từ, sự tăng tiết diện dẫn đến tăng từ thông); 3) giảm khe hở không khí của nam châm điện (vì giảm đường sức từ trong không khí thì sức cản từ giảm). 63. CẤU TRÚC ĐIỆN TỪ. Hiện tượng EMF trong mạch khi nó bị từ trường cắt ngang được gọi là cảm ứng điện từ và được phát hiện bởi một nhà vật lý người Anh M. Faradeem năm 1831 Vật dẫn mang dòng điện được bao quanh bởi từ trường. Nếu bạn thay đổi độ lớn hoặc hướng của dòng điện trong vật dẫn, hoặc đóng mở mạch điện cung cấp dòng điện cho vật dẫn, thì từ trường xung quanh vật dẫn sẽ thay đổi. Thay đổi, từ trường của vật dẫn đi qua cùng một vật dẫn và tạo ra EMF trong đó. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng tự cảm ứng. Bản thân emf cảm ứng được gọi là emf tự cảm ứng. EMF cảm ứng xảy ra trong các trường hợp sau. 1. Khi một vật dẫn chuyển động vượt qua một từ trường cố định hoặc ngược lại, một từ trường chuyển động vượt qua một vật dẫn cố định; hoặc khi một vật dẫn và một từ trường, chuyển động trong không gian, chuyển động so với vật khác. 2. Khi từ trường xoay chiều của một vật dẫn, tác dụng lên vật dẫn khác, tạo ra EMF trong đó. 3. Khi từ trường thay đổi của vật dẫn cảm ứng trong nó một EMF (hiện tượng tự cảm ứng). Để xác định EMF cảm ứng trong dây dẫn, "quy tắc bàn tay phải" được sử dụng: nếu bạn đặt bàn tay phải của mình trong một từ trường dọc theo dây dẫn sao cho các đường sức từ đi ra từ cực bắc đi vào lòng bàn tay và ngón tay cái. bị cong trùng với chiều chuyển động của vật dẫn, khi đó bốn ngón tay duỗi ra sẽ chỉ hướng của lực cảm ứng trong vật dẫn. Giá trị của emf cảm ứng trong vật dẫn phụ thuộc vào: 1) về độ lớn của cảm ứng từ trường, vì các đường cảm ứng từ càng dày đặc thì số lượng của chúng sẽ qua dây dẫn trong một đơn vị thời gian càng lớn; 2) về tốc độ của dây dẫn trong từ trường, vì ở tốc độ chuyển động cao, dây dẫn có thể vượt qua nhiều đường cảm ứng hơn trong một đơn vị thời gian; 3) tính từ chiều dài làm việc (nằm trong từ trường) của dây dẫn, vì dây dẫn dài có thể vượt qua nhiều đường cảm ứng hơn trên một đơn vị thời gian; 4) về giá trị của sin của góc giữa hướng chuyển động của vật dẫn và hướng của từ trường. Năm 1834, một viện sĩ người Nga E.Kh. Lenz đã đưa ra một quy tắc chung để xác định hướng của emf cảm ứng trong một vật dẫn. Quy tắc này, được gọi là quy tắc Lenz, được xây dựng như sau: hướng của emf cảm ứng luôn giống nhau, rằng dòng điện do nó gây ra và từ trường của nó có hướng sao cho chúng có xu hướng cản trở nguyên nhân tạo ra điều này. cảm ứng emf. Các dòng điện tạo ra trong các vật thể kim loại khi chúng bị các đường sức từ vượt qua được gọi là dòng điện xoáy, hoặc dòng điện Foucault. Để giảm tổn thất dòng điện xoáy, phần bọc của máy phát điện, động cơ điện và lõi máy biến áp được lắp ráp từ các tấm thép nhẹ có dấu (0,35-0,5 mm) mỏng riêng biệt, nằm theo hướng của đường từ thông và được cách điện với nhau bằng vecni hoặc giấy mỏng. Điều này được thực hiện để giảm độ lớn của từ thông truyền qua nó do tiết diện nhỏ của mỗi tấm thép, và do đó, để giảm EMF và dòng điện gây ra trong nó. Dòng điện xoáy rất hữu ích. Các dòng điện này được sử dụng để làm cứng các sản phẩm thép có dòng điện tần số cao trong hoạt động của các dụng cụ đo điện cảm ứng, đồng hồ đo và rơ le AC. 64. NHẬN AC HIỆN TẠI Để có một từ trường đều được hình thành giữa các cực của một nam châm điện. Bên trong mơi trường, dưới tác dụng của ngoại lực, một dây dẫn thẳng bằng kim loại quay tròn theo chiều chuyển động của kim đồng hồ. Sự giao nhau của các dây dẫn của các đường sức từ sẽ dẫn đến sự xuất hiện của một emf cảm ứng trong dây dẫn. Giá trị của EMF này phụ thuộc vào độ lớn của cảm ứng từ, chiều dài hoạt động của dây dẫn, tốc độ của dây dẫn qua các đường sức từ và sin của góc giữa hướng của dây dẫn và hướng của từ trường. ? = Bl? Tội ?. Chúng tôi phân chia tốc độ ngoại vi thành hai thành phần - pháp tuyến và tiếp tuyến đối với hướng của cảm ứng từ. Thành phần pháp tuyến của vận tốc xác định EMF gây ra của cảm ứng và bằng: ? n =? sin? Thành phần vận tốc tiếp tuyến không tham gia vào quá trình tạo EMF cảm ứng và bằng: Khi di chuyển, dây dẫn sẽ chiếm nhiều vị trí khác nhau. Đối với một vòng quay hoàn toàn của dây dẫn, EMF trong đó trước tiên tăng từ XNUMX đến giá trị lớn nhất, sau đó giảm xuống XNUMX và thay đổi hướng của nó, lại tăng đến giá trị lớn nhất và lại giảm xuống XNUMX. Với chuyển động sâu hơn của dây dẫn, các thay đổi trong EMF sẽ được lặp lại. Dòng điện có cường độ và chiều thay đổi sẽ chạy trong mạch ngoài. Dòng điện này được gọi là biến trái ngược với dài hạn, cung cấp cho các tế bào điện và pin. EMF biến đổi và dòng điện xoay chiều thay đổi định kỳ hướng và độ lớn của chúng. Giá trị của một biến (dòng điện, điện áp và EMF) tại một thời điểm nhất định được gọi là giá trị tức thời. Giá trị lớn nhất trong số các giá trị tức thời của một biến được gọi là giá trị cực đại hoặc biên độ của nó và được ký hiệu là Im, Um. Khoảng thời gian mà sau đó các thay đổi của biến số được lặp lại được gọi là chu kỳ T (tính bằng giây). Số chu kỳ trên một đơn vị thời gian được gọi là tần số của dòng điện xoay chiều và được ký hiệu là v (đo bằng hertz). Trong kỹ thuật, dòng điện có tần số khác nhau được sử dụng. Tần số công nghiệp tiêu chuẩn ở Nga là -50 Hz. EMF trong vật dẫn được cảm ứng theo định luật sin. EMF này được gọi là hình sin. Dòng điện xoay chiều hình sin trong khoảng thời gian có giá trị tức thời khác nhau. Các hoạt động của dòng điện không được xác định bởi biên độ hoặc giá trị tức thời. Để đánh giá tác dụng do dòng điện xoay chiều tạo ra, ta so sánh với tác dụng nhiệt của dòng điện một chiều. Nguồn điện một chiều đi qua điện trở sẽ là C = I2R. Mối quan hệ giữa giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều có dạng: Im = I? 2, Um = U? 2. Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng khi dòng điện một chiều đi qua cùng một điện trở của dòng điện xoay chiều thì đồng thời giải phóng một lượng năng lượng như nhau. 65. MẠCH AC. Xét một đoạn mạch gồm điện trở R. Để đơn giản, chúng ta bỏ qua ảnh hưởng của độ tự cảm và điện dung. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp hình sin u = Umsin? T. Theo định luật Ôm, giá trị tức thời của dòng điện sẽ là: i \ uXNUMXd u / r =(Ừm / r) sin? T = Im sin? T. Công thức công suất của đoạn mạch xoay chiều có điện trở hoạt động giống với công thức về công suất của đoạn mạch điện một chiều: P \ u2d IXNUMXR Tất cả các dây dẫn đều có điện trở hoạt động. Trong mạch điện xoay chiều, các dây tóc của đèn sợi đốt, các vòng xoắn của lò sưởi điện và bộ lưu biến, đèn hồ quang và các dây dẫn thẳng dài thực tế chỉ có một điện trở hoạt động. Xét đoạn mạch xoay chiều chứa cuộn dây có độ tự cảm L không có lõi thép. Để đơn giản, chúng ta sẽ giả định rằng điện trở hoạt động của cuộn dây là rất nhỏ và có thể được bỏ qua. Dòng điện thay đổi với tốc độ lớn nhất gần giá trị XNUMX của nó. Gần giá trị lớn nhất, tốc độ thay đổi của dòng điện giảm đi và ở giá trị lớn nhất của dòng điện, mức tăng của nó bằng không. Do đó, dòng điện xoay chiều không chỉ thay đổi về độ lớn và hướng, mà còn về tốc độ thay đổi của nó. Dòng điện xoay chiều chạy qua các vòng của cuộn dây sẽ tạo ra từ trường xoay chiều. Các đường sức từ của trường này, cắt qua các vòng của cuộn dây riêng của chúng, tạo ra cảm ứng tự lực EMF trong chúng. Vì độ tự cảm của cuộn dây trong trường hợp của chúng ta không thay đổi, nên EMF của hiện tượng tự cảm ứng sẽ chỉ phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của dòng điện. Tỷ lệ thay đổi dòng điện cao nhất xảy ra gần giá trị dòng điện bằng không. Do đó, EMF của tự cảm ứng có giá trị lớn nhất tại các thời điểm giống nhau. Tại thời điểm ban đầu, dòng điện tăng nhanh và mạnh từ XNUMX, và do đó có giá trị cực đại âm. Vì dòng điện tăng nên EMF của hiện tượng tự cảm ứng, theo quy tắc Lenz, sẽ ngăn dòng điện thay đổi. Do đó, EMF của hiện tượng tự cảm ứng với dòng điện tăng dần sẽ có hướng ngược chiều với dòng điện. Tốc độ thay đổi dòng điện giảm dần khi nó đạt đến mức tối đa. Do đó, EMF của hiện tượng tự cảm ứng cũng giảm, cho đến khi, cuối cùng, ở dòng điện cực đại, khi các thay đổi của nó bằng không, thì nó trở thành bằng không. Dòng điện xoay chiều, đã đạt đến cực đại, bắt đầu giảm. Theo quy tắc của Lenz, EMF của tự cảm ứng sẽ ngăn dòng điện giảm và, đã được định hướng theo hướng của dòng điện, sẽ hỗ trợ nó. Với một sự thay đổi nữa, dòng điện xoay chiều nhanh chóng giảm xuống không. Dòng điện trong cuộn dây giảm mạnh cũng sẽ kéo theo từ trường giảm nhanh và do sự giao nhau của các đường sức từ của các vòng dây, nên EMF lớn nhất của hiện tượng tự cảm ứng sẽ được tạo ra trong chúng. . Vì EMF tự cảm ứng trong mạch điện xoay chiều liên tục chống lại sự thay đổi của dòng điện, để cho phép dòng điện chạy qua các vòng của cuộn dây, điện áp nguồn phải cân bằng EMF tự cảm ứng. Tức là điện áp của mạng tại mỗi thời điểm phải bằng và ngược chiều với EMF của hiện tượng tự cảm ứng. Giá trị XL =? L được gọi là điện kháng quy nạp, đó là một loại chướng ngại vật mà mạch phải thay đổi dòng điện trong nó. Giá trị XC = 1 / (? C) được gọi là kháng điện dung, mà, giống như điện kháng cảm ứng, phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều. 66. MẠCH OSCILLATORY Xét trường hợp thu được dòng điện xoay chiều bằng cách phóng tụ điện vào cuộn dây. Một tụ điện tích điện có một kho năng lượng điện. Khi ngắn mạch vào cuộn dây, nó sẽ bắt đầu phóng điện và việc cung cấp năng lượng điện trong nó sẽ giảm xuống. Dòng phóng điện của tụ điện, đi qua các vòng của cuộn dây, tạo ra từ trường. Do đó, cuộn dây sẽ bắt đầu tích trữ năng lượng từ trường. Khi tụ điện được phóng điện hoàn toàn, năng lượng điện của nó sẽ trở thành không. Lúc này, cuộn dây sẽ được cung cấp năng lượng từ trường cực đại. Bây giờ bản thân cuộn dây trở thành máy phát dòng điện và bắt đầu nạp điện cho tụ điện. Hiện tượng tự cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây trong thời gian từ trường sinh ra đã cản trở cường độ dòng điện. Bây giờ, khi từ trường của cuộn dây sẽ giảm, EMF của hiện tượng tự cảm ứng có xu hướng duy trì dòng điện theo cùng một hướng. Tại thời điểm năng lượng từ trường của cuộn dây bằng không thì các bản tụ điện sẽ được tích điện ngược chiều với lúc ban đầu chúng được tích điện và nếu điện trở của đoạn mạch bằng không thì tụ điện sẽ nhận được nguồn cung cấp ban đầu là năng lượng điện. Khi đó tụ điện sẽ nhận được nguồn cung cấp năng lượng điện ban đầu. Sau đó, tụ điện sẽ bắt đầu phóng điện trở lại, tạo ra dòng điện ngược trong mạch và quá trình này sẽ được lặp lại. Sự biến đổi luân phiên của năng lượng điện thành năng lượng từ trường và ngược lại là cơ sở của quá trình dao động điện từ. Đoạn mạch gồm tụ điện và cuộn cảm trong đó có quá trình dao động điện từ xảy ra gọi là mạch dao động. Dao động năng lượng tuần hoàn xảy ra trong mạch dao động có thể tiếp tục vô hạn dưới dạng dao động không dấu nếu bản thân mạch dao động không có tổn thất nào. Tuy nhiên, sự hiện diện của điện trở hoạt động dẫn đến thực tế là năng lượng dự trữ của mạch giảm theo từng thời kỳ do tổn thất nhiệt trong điện trở hoạt động, kết quả là dao động chết đi. Chu kỳ dao động điện từ xảy ra trong mạch dao động không có điện trở được xác định theo công thức Thomson. Có hai cách để thay đổi thời gian của chu kỳ dao động của mạch - bằng cách thay đổi độ tự cảm của cuộn dây hoặc điện dung của tụ điện. Cả hai phương pháp đều được sử dụng cho mục đích này trong kỹ thuật vô tuyến. Mạch dao động là phụ kiện cần thiết cho mọi máy thu thanh, phát sóng vô tuyến điện. Nguyên tắc truyền sóng vô tuyến như sau. Dao động điện từ được tạo ra trong ăng-ten của đài phát sóng với sự trợ giúp của máy phát điện ống. Biên độ dao động phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm cả lượng dòng điện chạy trong mạch micrô, nơi nhận dao động âm thanh do lời nói hoặc âm nhạc. Những thay đổi trong dao động tần số cao với sự trợ giúp của rung động âm thanh được gọi là điều chế. Thông tin liên lạc vô tuyến lần đầu tiên được thực hiện bởi một nhà khoa học xuất sắc của Nga BẰNG. Popov (1859-1905). 67. AC BA PHA Hệ thống polyphase được gọi là một tập hợp các EMF biến đổi có cùng tần số và dịch chuyển cùng pha so với phương khác một góc bất kỳ. Mỗi EMF có thể hoạt động trong mạch riêng của nó và không được liên kết với EMF khác. Một hệ thống như vậy được gọi là không liên quan. Nhược điểm của hệ thống nhiều pha không đấu nối là số lượng dây lớn, bằng 2m, ví dụ, cần có sáu dây để truyền tải điện qua hệ thống ba pha. Hệ thống nhiều pha trong đó các pha riêng lẻ được kết nối điện với nhau được gọi là hệ thống nhiều pha ghép nối. Dòng điện polyphase có những ưu điểm quan trọng: 1) khi truyền tải cùng một công suất bằng dòng điện nhiều pha, tiết diện dây dẫn nhỏ hơn so với dòng điện một pha; 2) với sự trợ giúp của các cuộn dây hoặc cuộn dây cố định, nó tạo ra một từ trường quay được sử dụng trong hoạt động của động cơ và các thiết bị xoay chiều khác nhau. Trong số các hệ thống dòng điện nhiều pha, dòng điện xoay chiều ba pha được ứng dụng thực tế nhiều nhất. Nó thành ra như sau. Nếu ba vòng dây được đặt trong từ trường đều của các cực, mỗi vòng nằm ở góc 120 ° so với các cực và các vòng quay được quay với vận tốc góc không đổi, thì một EMF sẽ được cảm ứng trong các lượt, cũng sẽ được dịch chuyển cùng pha một góc 120 °. Trong thực tế, để có được dòng điện ba pha, người ta thực hiện ba cuộn dây trên stato của máy phát điện xoay chiều, dịch chuyển này so với cuộn kia một góc 120 °. Chúng được gọi là cuộn dây pha hoặc đơn giản là pha máy phát điện. Hệ thống dòng điện ba pha không ghép đôi không được sử dụng trong thực tế. Các cuộn dây pha của máy phát và người tiêu dùng dòng điện ba pha được nối theo sơ đồ hình sao hoặc hình tam giác. Nếu các cuộn dây pha của máy phát hoặc máy tiêu dùng được nối sao cho các đầu của cuộn dây được đóng vào một điểm chung và các đầu của cuộn dây được nối với dây tuyến tính, thì cách kết nối như vậy được gọi là ngôi sao. Trong mắc nối tiếp hình sao, điện áp đường dây gấp V3 lần điện áp pha. Với tải không đều, điện áp pha của người tiêu dùng có độ lớn khác nhau và độ lớn của điện áp pha tỷ lệ thuận với điện trở pha. Sự dịch chuyển của điểm không của người tiêu dùng, xảy ra do tải không đồng đều, dẫn đến hiện tượng không mong muốn trong mạng chiếu sáng. Số lượng và công suất của các bóng đèn trong pha càng lớn thì điện trở của chúng càng giảm, điện áp pha của chúng càng thấp, chúng sẽ cháy càng yếu. Ngoài kết nối hình sao, máy phát điện hoặc người tiêu dùng dòng điện ba pha có thể được bật Tam giác. Với tải tam giác đều, dòng điện đường dây gấp V3 lần dòng điện pha. Trong động cơ và các thiết bị tiêu thụ dòng điện ba pha khác, trong hầu hết các trường hợp, tất cả sáu đầu của ba cuộn dây đều là đầu ra, nếu muốn, có thể được kết nối với hình sao hoặc hình tam giác. Thông thường, một bảng vật liệu cách điện (bảng đấu dây) được gắn vào máy điện ba pha, mà cả sáu đầu đều được đưa ra ngoài. Công suất của hệ thống ba pha có thể được tính theo công thức: P =? 3 IUcos ?. 68. MÁY BIẾN ÁP Năm 1876 SỐ PI. Yablochkov đề nghị sử dụng một máy biến áp để cung cấp năng lượng cho nến. Trong tương lai, thiết kế máy biến áp được phát triển bởi một nhà phát minh người Nga khác, một người thợ cơ khí NẾU. Usagin, người đã đề xuất sử dụng máy biến áp để cung cấp năng lượng không chỉ cho nến Yablochkov mà còn cho những người tiêu dùng năng lượng điện khác. Máy biến áp là một thiết bị điện dựa trên hiện tượng cảm ứng lẫn nhau và được thiết kế để biến đổi dòng điện xoay chiều có hiệu điện thế thành dòng điện xoay chiều có hiệu điện thế khác nhưng cùng tần số. Máy biến áp đơn giản nhất có lõi thép và hai cuộn dây cách điện với lõi và với nhau. Cuộn dây của máy biến áp được nối với nguồn điện áp gọi là cuộn sơ cấp, và cuộn dây mà người tiêu dùng được kết nối hoặc đường dây dẫn đến người tiêu dùng được gọi là cuộn thứ cấp. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn sơ cấp tạo ra từ thông xoay chiều, từ thông này đan xen với các vòng của cuộn thứ cấp và tạo ra một emf trong chúng. Vì từ thông biến thiên nên EMF cảm ứng trong cuộn thứ cấp của máy biến áp cũng thay đổi được và tần số của nó bằng tần số của dòng điện trong cuộn sơ cấp. Từ thông biến thiên đi qua lõi của máy biến áp không chỉ băng qua cuộn thứ cấp mà còn băng qua cuộn sơ cấp của máy biến áp. Do đó, một EMF cũng sẽ được tạo ra trong cuộn sơ cấp. Độ lớn của EMF gây ra trong các cuộn dây của máy biến áp phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, số vòng dây của mỗi cuộn dây và độ lớn của từ thông trong lõi. Ở một tần số nhất định và từ thông không đổi, giá trị của EMF của mỗi cuộn dây chỉ phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây này. Mối quan hệ này giữa các giá trị EMF và số vòng dây của cuộn dây máy biến áp có thể được biểu thị bằng công thức: Sự khác biệt giữa EMF và hiệu điện thế rất nhỏ nên mối quan hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây của cả hai cuộn dây có thể được biểu thị bằng công thức: U1 / U2 = N1 / N2. Sự khác biệt giữa EMF và điện áp trong cuộn sơ cấp của máy biến áp trở nên đặc biệt nhỏ khi cuộn thứ cấp mở và dòng điện trong đó bằng XNUMX (không tải), và chỉ có một dòng điện nhỏ chạy trong cuộn sơ cấp, được gọi là dòng không tải . Trong trường hợp này, điện áp ở các đầu của cuộn thứ cấp bằng EMF cảm ứng trong nó. Số cho biết điện áp ở cuộn sơ cấp lớn hơn (hoặc nhỏ hơn) bao nhiêu lần điện áp ở cuộn thứ cấp được gọi là tỉ số biến đổi và được ký hiệu bằng chữ k. k = U1 / U2? N1 / N2. Điện áp danh định của cuộn dây điện áp cao và thấp, được ghi trên nhãn của máy biến áp, đề cập đến chế độ chạy không tải. Máy biến áp dùng để tăng điện áp được gọi là tăng áp; tỷ lệ biến đổi của chúng nhỏ hơn một. Bậc thang máy biến áp hạ bậc điện áp; tỷ số biến đổi của chúng lớn hơn một. Chế độ trong đó cuộn thứ cấp của máy biến áp để hở và đặt điện áp xoay chiều vào các đầu nối của cuộn sơ cấp được gọi là chế độ làm việc không tải hoặc không tải của máy biến áp. 69. THIẾT BỊ VÀ CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP Lõi (mạch từ) của máy biến áp tạo thành một mạch kín cho từ thông và được làm bằng thép tấm (máy biến áp) có độ dày 0,5 và 0,35 mm. Thép điện là thép có chứa 4-4,8% silic tính theo trọng lượng. Sự hiện diện của silicon cải thiện tính chất từ tính của thép và tăng điện trở suất của nó đối với dòng điện xoáy. Các tấm thép riêng biệt được phủ một lớp dầu bóng để cách ly chúng với nhau, sau đó chúng được siết chặt bằng các bu lông được lắp trong ống lót cách điện. Một thiết bị như vậy được sử dụng để giảm dòng điện xoáy gây ra trong thép bằng từ thông xoay chiều. Các bộ phận của mạch từ mà cuộn dây được đặt trên đó được gọi là thanh. Các thanh được nối với nhau bằng các nan trên và dưới. Theo thiết kế của mạch từ, hai loại máy biến áp được phân biệt: thanh và bọc thép. Trong máy biến áp kiểu thanh, các cuộn dây bọc ngoài các thanh của mạch từ; trong máy biến áp bọc thép, mạch từ, ngược lại, được coi là "áo giáp", bao bọc các cuộn dây. Trong trường hợp xảy ra sự cố trong cuộn dây của máy biến áp bọc thép, việc kiểm tra và sửa chữa rất khó khăn. Do đó, phổ biến nhất là máy biến áp kiểu thanh. Dây quấn của máy biến áp được làm bằng đồng cách điện hình tròn hoặc hình chữ nhật. Đầu tiên người ta đặt một hình trụ cách điện (thường là bìa cứng tẩm dầu bóng bakelite) vào lõi của mạch từ, trên đó đặt một cuộn dây điện áp thấp. Vị trí của cuộn dây điện áp thấp gần thanh thép hơn được giải thích là do nó dễ cách ly khỏi thanh thép hơn so với cuộn dây điện áp cao. Một trụ cách điện khác được đặt trên cuộn dây điện áp thấp đặt chồng lên nhau, trên đó đặt cuộn dây điện áp cao. Máy biến áp như vậy được gọi là hai cuộn dây. Có những máy biến áp có một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp trên mỗi pha. Cuộn sơ cấp là cuộn có điện áp cao hơn. Các cuộn dây thứ cấp, tùy thuộc vào độ lớn của điện áp ở các cực của chúng, được gọi là: một là cuộn dây trung thế và cuộn kia là cuộn hạ thế. Máy biến áp như vậy được gọi là ba cuộn dây. Để biến đổi dòng điện ba pha, bạn có thể sử dụng máy biến áp một pha. Nếu chúng ta kết hợp thép của ba lõi thành một lõi chung, chúng ta sẽ có được lõi của máy biến áp ba pha. Giá thành của thép biến áp cho máy biến áp ba pha thấp hơn nhiều so với việc lắp đặt ba máy biến áp một pha. Nếu công suất cần thiết để biến đổi lớn hơn công suất của một máy biến áp, thì trong trường hợp này, một số máy biến áp được bật để làm việc song song. Để cho phép vận hành song song máy biến áp một pha, phải đáp ứng các điều kiện sau. 1. Điện áp của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp mắc song song phải bằng nhau. Trong trường hợp này, tỷ số biến đổi của các máy biến áp cũng sẽ bằng nhau. 2. Bằng nhau của các hiệu điện thế ngắn mạch. 3. Bật theo các pha giống nhau từ phía của điện áp cao hơn và thấp hơn. Máy biến áp tự động là máy biến áp chỉ có một cuộn dây trên lõi của nó. Cả mạch sơ cấp và mạch thứ cấp đều được nối với các điểm khác nhau của cuộn dây này. Từ thông của máy biến áp tự ngẫu tạo ra lực điện trong cuộn dây. Suất điện động này gần như bằng hiệu điện thế đặt vào. 70. ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỦ YẾU máy không đồng bộ gọi là máy điện xoay chiều, trong đó tốc độ quay của rôto nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường stato và phụ thuộc vào tải. Máy điện không đồng bộ, giống như các máy điện khác, có đặc tính thuận nghịch, tức là nó có thể hoạt động ở cả chế độ động cơ và chế độ máy phát. Động cơ cảm ứng ba pha được phát minh bởi kỹ sư người Nga M.O. Dolivo-Dobrovolsky vào năm 1890 và kể từ đó, trải qua nhiều cải tiến, đã có vị trí vững chắc trong ngành công nghiệp và trở nên phổ biến ở tất cả các quốc gia trên thế giới. Một động cơ cảm ứng có hai phần chính: stato và rôto. Stato là bộ phận cố định của máy. Các rãnh được tạo ở mặt trong của stato, nơi đặt cuộn dây ba pha, được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều ba pha. Phần quay của máy được gọi là rôto, dây quấn cũng được đặt trong các rãnh của nó. Stato và rôto được lắp ráp từ các tấm thép điện được dập riêng biệt có độ dày 0,35 và 0,5 mm. Các tấm thép riêng lẻ được cách ly với nhau bằng một lớp véc ni. Khe hở không khí giữa stato và rôto càng nhỏ càng tốt. Tùy thuộc vào thiết kế của rôto, động cơ không đồng bộ có rôto lồng sóc và rôto pha. Động cơ không đồng bộ được chia thành động cơ không chổi than và động cơ góp. Động cơ không chổi than được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng được sử dụng khi yêu cầu tốc độ quay xấp xỉ không đổi và không cần điều chỉnh. Động cơ không chổi than được thiết kế đơn giản, vận hành không gặp sự cố và có hiệu suất cao. Nếu bạn kết nối quá trình xử lý của stato với mạng điện xoay chiều ba pha, thì một từ trường quay sẽ phát sinh bên trong stato. Các đường sức từ trường sẽ xuyên qua cuộn dây của dòng điện cố định của rôto và tạo ra EMF trong đó. Rôto trong quá trình quay của nó không thể bắt kịp từ trường quay của stato. Nếu chúng ta giả sử rằng rôto sẽ có cùng tốc độ quay với từ trường stato, thì dòng điện trong cuộn dây rôto sẽ biến mất. Với sự biến mất của dòng điện trong cuộn dây rôto, tương tác của chúng với trường stato sẽ dừng lại và rôto sẽ bắt đầu quay chậm hơn trường quay stato. Tuy nhiên, trong trường hợp này, cuộn dây rôto sẽ lại bắt đầu bị trường quay của stato cắt ngang và mômen quay lại tác động lên rôto. Do đó, trong quá trình quay của nó, rôto luôn phải trễ hơn tốc độ quay của từ trường stato, tức là quay không đồng bộ (không theo thời gian với từ trường), đó là lý do tại sao những động cơ này được đặt tên là không đồng bộ. Động cơ cảm ứng lồng sóc là loại động cơ điện phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp. Thiết bị của động cơ không đồng bộ như sau. Một cuộn dây ba pha được đặt trên phần tĩnh của động cơ - stato, được cung cấp bởi dòng điện ba pha. Sự khởi đầu của ba giai đoạn của cuộn dây này được hiển thị trên một tấm chắn chung, được gắn ở bên ngoài vỏ động cơ. Vì dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn dây stato, từ thông xoay chiều sẽ đi qua thép stato. Để giảm dòng điện xoáy xảy ra trong stato, nó được chế tạo từ các tấm thép hợp kim được dập riêng biệt có độ dày 0,35 và 0,5 mm. Nhược điểm: khó điều chỉnh tốc độ quay và dòng khởi động cao. Do đó, cùng với chúng, động cơ không đồng bộ có rôto pha cũng được sử dụng. Thiết bị của stato của động cơ như vậy và dây quấn của nó không khác thiết bị của stato của động cơ có rôto lồng sóc. Sự khác biệt giữa hai động cơ này nằm ở thiết kế của cánh quạt. Động cơ điện một pha có một rôto, trên đó, giống như trên stato, người ta đặt ba cuộn dây pha, nối với nhau bằng một ngôi sao. 71. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Máy đồng bộ một máy được gọi là máy, tốc độ quay của nó không đổi và được xác định ở tần số nhất định của dòng điện xoay chiều bằng số cặp cực p: v \ u60d XNUMX · n / p.Theo nguyên tắc thuận nghịch, được phát hiện bởi E .Kh. Lenz, một máy điện đồng bộ có thể hoạt động như một máy phát điện và một động cơ. Hoạt động của máy phát điện đồng bộ dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Vì về cơ bản không quan tâm đến việc liệu một dây dẫn chuyển động có vượt qua một từ trường cố định hay không, hay ngược lại, một trường chuyển động đi qua một dây dẫn cố định, nên máy phát điện đồng bộ về mặt cấu trúc có thể được chế tạo theo hai loại. Trong phần đầu của chúng, các cực từ có thể được đặt trên stato và nuôi cuộn dây của chúng bằng dòng điện một chiều, và các dây dẫn có thể được đặt trên rôto và tháo ra khỏi chúng bằng cách sử dụng các vòng và chổi điện với dòng điện xoay chiều. Thông thường, bộ phận đó của máy tạo ra từ trường được gọi là cuộn cảm và bộ phận của máy đặt cuộn dây, trong đó EMF được cảm ứng, được gọi là phần ứng. Do đó, trong loại máy phát điện thứ nhất, cuộn cảm đứng yên và phần ứng quay. Stato của máy phát điện đồng bộ, giống như các máy điện xoay chiều khác, bao gồm một lõi làm bằng các tấm thép điện, trong các rãnh đặt cuộn dây xoay chiều và một khung - vỏ bằng gang hoặc hàn từ thép tấm. Cuộn dây stato được đặt trong các rãnh được dập trên bề mặt bên trong của lõi. Việc cách điện của cuộn dây được thực hiện hết sức cẩn thận, vì máy thường phải làm việc ở điện áp cao. Băng micanite và micanite được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt. Rôto của máy điện đồng bộ được chia thành hai loại theo thiết kế: 1) các cực rõ ràng (tức là, với các cực được phát âm); 2) cực ngầm định (tức là với các cực được biểu thị ngầm định). Rôto cực nổi bật là thép rèn. Các cực được gắn vào vành rôto, trên đó đặt các cuộn dây kích từ, mắc nối tiếp với nhau. Hai đầu của dây quấn kích từ được nối với hai vòng lắp trên trục rôto. Chổi được đặt chồng lên các vòng, được nối với nguồn điện áp không đổi. Thông thường, một máy phát điện một chiều, nằm trên cùng một trục với rôto và được gọi là máy kích từ, tạo ra dòng điện một chiều để kích thích rôto. Công suất máy kích thích bằng 0,25-1% công suất danh định của máy phát điện đồng bộ. Điện áp định mức của máy kích thích 60-350 V. Máy phát điện đồng bộ tự kích thích cũng có sẵn. Dòng điện một chiều để kích thích rôto thu được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu selen được nối với cuộn dây stato của máy phát. Tại thời điểm đầu tiên, từ trường dư của rôto quay gây ra EMF biến thiên nhỏ trong cuộn dây stato. Bộ chỉnh lưu Selenium được kết nối với điện áp xoay chiều tạo ra dòng điện một chiều, làm tăng cường trường của rôto và điện áp của máy phát điện tăng lên. Khi thiết kế máy điện và máy biến áp, người thiết kế rất chú trọng đến việc thông gió cho máy. Đối với máy phát điện đồng bộ, làm mát bằng không khí và hydro được sử dụng. 72. THIẾT BỊ PHÁT ĐIỆN DC Máy phát điện một chiều là máy điện biến đổi cơ năng của động cơ sơ cấp quay nó thành năng lượng điện một chiều mà máy cung cấp cho người tiêu dùng. Máy phát điện một chiều hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng điện từ. Do đó, các bộ phận chính của máy phát điện là một phần ứng với một cuộn dây nằm trên nó và các nam châm điện tạo ra từ trường. Mỏ neo có dạng hình trụ và được đúc từ các tấm thép điện dày 0,5 mm được dập riêng biệt. Các tấm được cách ly với nhau bằng một lớp véc-ni hoặc giấy mỏng. Các vết lõm, được dập xung quanh chu vi của mỗi tấm, tạo thành các rãnh khi lắp ráp phần ứng và nén các tấm, nơi đặt các ruột dẫn cách điện của cuộn dây phần ứng. Một bộ góp được cố định trên trục phần ứng, gồm các tấm đồng riêng biệt được hàn vào những vị trí nhất định của dây quấn phần ứng. Các tấm thu được cách ly với nhau bằng micanite. Bộ thu đóng vai trò chỉnh lưu dòng điện và chuyển hướng dòng điện với sự trợ giúp của các chổi cố định với mạng bên ngoài. Nam châm điện của máy phát điện một chiều bao gồm các lõi cực thép được bắt vít vào khung. Khung máy phát điện được đúc từ thép. Đối với máy công suất rất thấp, khung được đúc cùng với các lõi cực. Trong các trường hợp khác, lõi của các cột được tuyển từ các tấm thép điện riêng biệt. Các cuộn dây làm bằng dây đồng cách điện được đưa vào các lõi. Dòng điện một chiều chạy qua dây quấn kích từ tạo ra từ thông các cực. Để phân bố tốt hơn từ thông trong khe hở không khí, các cực có đầu được gắn vào chạc, lắp rápitừ các tấm thép riêng lẻ. Khi phần ứng quay trong từ trường cộng, một EMF được cảm ứng trong dây dẫn của cuộn dây của nó, độ lớn và hướng thay đổi. Nếu hàn hai đầu của một vòng dây vào hai vòng đồng, các chổi nối với mạng ngoài được đặt vào các vòng, thì khi vòng quay đó quay trong từ trường đều có dòng điện xoay chiều chạy trong mạch kín. Đây là cơ sở cho hoạt động của người thay thế. Nếu hai đầu của cuộn dây được mắc vào hai nửa vòng đồng chất, cách ly với nhau và gọi là tấm góp và đặt chổi quét vào chúng, thì khi cuộn dây quay trong từ trường, một EMF xoay chiều vẫn cảm ứng trong xôn xao. Tuy nhiên, ở mạch ngoài, một dòng điện có hướng không đổi có cường độ thay đổi (dòng điện xung) sẽ chạy qua. Đường trung tính hay còn gọi là trung tính hình học là đường đi qua tâm của phần ứng và vuông góc với trục của các cực. Mặt tích cực của cuộn dây ở vị trí này trượt dọc theo các đường sức từ mà không cắt qua chúng. Do đó, không có EMF nào được cảm ứng trong cuộn dây và cường độ dòng điện trong mạch bằng không. Chiều rộng của chổi than lớn hơn chiều rộng của bộ phận góp tạo bởi tấm và khe hở cách điện, và cuộn dây, nằm trên đường trung tính, bị ngắn mạch tại thời điểm này của chổi than. Đối với máy phát điện hoạt động với tải thay đổi nhanh chóng (cần trục, máy cán), đôi khi sử dụng cuộn dây bù, được đặt trong các rãnh được chế tạo đặc biệt trên các miếng cực. Chiều của dòng điện trong dây quấn bù phải ngược chiều với chiều dòng điện trong các ruột dẫn của dây quấn phần ứng. Trên hồ quang được bọc bởi miếng cực, từ trường của dây quấn bù sẽ cân bằng với trường phản ứng phần ứng, tránh cho trường máy bị méo. Cuộn dây bù, cũng như cuộn dây của các cực bổ sung, được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. 73. CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN DC Tùy thuộc vào phương pháp tạo ra từ trường, máy phát điện một chiều được chia thành ba nhóm: 1) máy phát điện có nam châm vĩnh cửu, hoặc từ trường; 2) máy phát điện với kích từ độc lập; 3) máy phát điện tự kích thích. Máy phát điện từ bao gồm một hoặc nhiều nam châm vĩnh cửu, trong đó một phần ứng có cuộn dây quay. Do công suất tạo ra rất thấp, máy phát điện loại này không được sử dụng cho mục đích công nghiệp. Trong máy phát điện có kích từ độc lập, các cuộn dây cực được cấp điện bởi nguồn điện áp không đổi bên ngoài độc lập với máy phát điện (máy phát điện một chiều, bộ chỉnh lưu, v.v.). Cuộn dây kích từ của các cực máy phát điện tự kích được cấp từ chổi than phần ứng của chính máy điện. Nguyên tắc tự kích thích như sau. Trong trường hợp không có dòng điện trong dây quấn kích thích, phần ứng của máy phát điện quay trong từ trường yếu có từ dư của các cực. EMF độc lập gây ra trong cuộn dây phần ứng tại thời điểm này gửi một dòng điện nhỏ vào cuộn dây cực. Từ trường của các cực tăng, làm cho EMF trong dây dẫn phần ứng cũng tăng, do đó sẽ làm tăng dòng điện kích từ. Điều này sẽ tiếp tục cho đến khi dòng điện được thiết lập trong cuộn dây kích từ tương ứng với giá trị điện trở của mạch kích thích. Hiện tượng tự kích của máy chỉ có thể xảy ra nếu dòng điện chạy qua cuộn dây của các cực sẽ tạo ra từ trường tăng cường từ trường dư, và nếu ngoài ra, điện trở của mạch kích từ không vượt quá một mức nào đó. giá trị. Máy phát điện tự kích thích, tùy thuộc vào phương pháp nối dây quấn trường với dây quấn phần ứng, được chia thành ba loại. 1. Một máy phát điện kích từ song song (shunt), trong đó dây quấn kích từ của các cực được nối song song với dây quấn phần ứng. 2. Máy phát điện kích từ nối tiếp (nối tiếp), trong đó dây quấn kích từ các cực mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng. 3. Máy phát điện kích từ hỗn hợp (hỗn hợp), trên các cực có hai cuộn dây: một cuộn dây nối song song với cuộn dây phần ứng, cuộn kia nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Điện áp của máy phát điện kích từ độc lập thay đổi theo tải vì hai lý do: 1) do sụt điện áp trong cuộn dây phần ứng và tiếp điểm chuyển tiếp của chổi than; 2) tác động của phản ứng phần ứng, dẫn đến giảm từ thông và EMF của máy điện. Đối với máy phát điện kích từ song song, điện áp có tải thay đổi do ba nguyên nhân: 1) do sụt điện áp ở cuộn dây phần ứng và do tiếp điểm chuyển tiếp của các chổi than; 2) do giảm từ thông gây ra bởi tác dụng của phản ứng phần ứng; 3) dưới ảnh hưởng của hai lý do đầu tiên, điện áp của máy phát (hoặc điện áp của chổi than phần ứng) giảm theo tải. Máy phát kích từ nối tiếp khác với máy phát kích từ song song, vì điện áp của máy thứ nhất tăng khi tải tăng, trong khi điện áp của máy sau giảm. Máy phát điện kích từ hỗn hợp kết hợp các đặc tính của máy phát điện kích từ song song và nối tiếp. 74. ĐỘNG CƠ ĐIỆN Nếu một máy điện một chiều được kết nối với nguồn điện áp, thì nó sẽ hoạt động với động cơ điện, tức là chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng. Tính chất này của máy điện hoạt động vừa như một máy phát điện vừa như một động cơ được gọi là khả năng đảo ngược. Động cơ điện được phát minh vào năm 1834 bởi một viện sĩ người Nga B.S. Jacobi. Thiết bị của động cơ điện cũng giống như máy phát điện. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều dựa trên sự tương tác của dòng điện chạy trong dây quấn phần ứng và từ trường tạo bởi các cực của nam châm điện. Công suất tiêu thụ của động cơ từ mạng lớn hơn công suất trên trục bằng lượng tổn thất ma sát trong ổ trục, chổi than trên bộ góp, cánh tay đòn trên không khí, tổn thất thép do từ trễ và dòng điện xoáy, tổn thất điện năng để sưởi ấm cuộn dây động cơ và bộ lưu biến. Hiệu suất của động cơ điện thay đổi theo tải. Ở công suất định mức, hiệu suất của động cơ dao động từ 70 đến 93%, tùy thuộc vào công suất, tốc độ quay và thiết kế của động cơ. Tùy thuộc vào cách kết nối của dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ, động cơ điện một chiều được chia thành động cơ kích từ song song, nối tiếp và hỗn hợp. Các dây dẫn của cuộn dây phần ứng mà dòng điện chạy qua, nằm trong từ trường tạo bởi các cực, chịu tác dụng của một lực đẩy chúng ra khỏi từ trường. Để phần ứng của động cơ quay theo bất kỳ hướng cụ thể nào, thì chiều của dòng điện trong dây dẫn phải thay đổi theo chiều ngược lại, ngay khi dây dẫn rời khỏi vùng phủ của một cực, đi qua trung tính. và đi vào vùng phủ sóng của \ uXNUMXb \ uXNUMXba lân cận, cực đối diện. Để định hướng dòng điện trong các ruột dẫn của cuộn dây phần ứng của động cơ tại thời điểm khi các dây dẫn đi qua đường trung tính, người ta sử dụng một bộ góp. Trong động cơ điện kích từ song song, cuộn kích từ mắc song song với mạng, có điện trở mạch kích từ và điện áp mạng không đổi thì từ thông của động cơ phải không đổi. Khi tải động cơ tăng, phản ứng phần ứng làm suy yếu từ thông, dẫn đến một số tăng tốc độ. Trong thực tế, điện áp rơi trong cuộn dây phần ứng được chọn sao cho ảnh hưởng của nó lên tốc độ động cơ gần như được bù bằng phản ứng phần ứng. Tính chất đặc trưng của động cơ kích từ song song là tốc độ quay gần như không đổi khi tải trên trục của nó thay đổi. Đối với động cơ kích từ nối tiếp, cuộn dây phần ứng và kích từ mắc nối tiếp. Do đó, dòng điện chạy qua cả hai cuộn dây của động cơ sẽ giống nhau. Ở độ bão hòa thấp của thép của mạch từ động cơ, từ thông tỷ lệ với dòng điện phần ứng. Trong động cơ điện có kích từ hỗn hợp, sự hiện diện của hai cuộn dây trên các cực của động cơ cho phép bạn sử dụng các ưu điểm của động cơ kích từ song song và hỗn hợp. Những ưu điểm này là tốc độ không đổi và mô-men xoắn khởi động cao. Việc điều khiển tốc độ của động cơ có kích từ hỗn hợp được thực hiện bằng bộ biến trở điều chỉnh có trong mạch của cuộn dây kích từ song song. 75. NGƯỜI CHỈNH SỬA Máy phát động cơ ít được sử dụng và thường sử dụng các thiết bị đặc biệt chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và được gọi là bộ chỉnh lưu. Trong kỹ thuật, hai loại chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi nhất: 1) bộ chỉnh lưu rắn; 2) bộ chỉnh lưu thủy ngân. Bộ chỉnh lưu rắn được gọi là bộ chỉnh lưu trong đó các bộ phận riêng lẻ được làm bằng vật rắn. Từ bộ chỉnh lưu rắn, đồng-oxit (cuprox), selen, silicon và germani đã trở nên phổ biến trong công nghệ. Bộ chỉnh lưu thủy ngân là: 1) kính; 2) kim loại. Ngoài chỉnh lưu rắn và thủy ngân, còn có chỉnh lưu: cơ, kenotron, dạ dày, điện phân. Kenotron (chỉnh lưu ống) được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật vô tuyến, chúng được tìm thấy trong hầu hết các máy thu vô tuyến hiện đại được cung cấp bởi mạng AC, v.v. Bộ chỉnh lưu oxit đồng (cuprox) bao gồm ba lớp: 1) kim loại có các electron tự do ở nồng độ cao; 2) cách điện (khóa), không có điện tử tự do; 3) một chất bán dẫn có một số lượng nhỏ các electron tự do. Nếu có sự khác biệt về điện thế trên các lớp nhỏ, một điện trường mạnh sẽ phát sinh trong lớp chặn, điều này góp phần đẩy các electron tự do ra khỏi các lớp bên cạnh nó. Trong bộ chỉnh lưu selen, một điện cực là vòng đệm bằng sắt mạ niken được phủ một lớp selen mỏng. Điện cực thứ hai là một lớp hợp kim đặc biệt, dẫn điện cao của bitmut, thiếc và cadmium lắng đọng trên selen. Một vòng đệm bằng đồng thau tiếp xúc được ép vào lớp này. Để bao gồm phần tử trong mạch, các tấm chạm vào cả hai điện cực được sử dụng. Một lớp chắn xuất hiện ở ranh giới giữa lớp phủ và lớp selen. Hoạt động của bộ chỉnh lưu thủy ngân dựa trên cái gọi là khả năng van (một phía) của hồ quang điện phát sinh trong một bình được hút chân không và chứa đầy thủy ngân để dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Van là một thiết bị có điện trở thấp đối với dòng điện thuận và điện trở cao đối với dòng điện ngược. Đối với dòng điện trên 500 A, người ta sử dụng bộ chỉnh lưu thủy ngân kim loại. Vỏ kim loại của bộ chỉnh lưu được làm mát bằng nước. Cốc catốt, được cách ly với cơ thể, chứa đầy thủy ngân. Các cực dương chính được đi qua các ống bọc cực dương, bảo vệ các cực dương khỏi thủy ngân ngưng tụ từ hơi của nó. Cực dương đánh lửa và cực dương kích thích độc lập được đặt bên trong bộ chỉnh lưu. Đầu trên của cực dương đánh lửa được gắn với lõi thép đặt trong điện từ. Nếu bạn đóng mạch dòng điện cấp điện từ, thì lõi sẽ được rút vào và hạ cực dương đánh lửa, được nhúng trong thủy ngân một thời gian ngắn rồi trở lại vị trí cũ dưới tác động của lò xo. Hồ quang phát sinh giữa cực dương đánh lửa và thủy ngân được chuyển đến các cực dương kích thích, hỗ trợ cho hồ quang, ngăn không cho nó dập tắt. Việc điều chỉnh điện áp chỉnh lưu tại bộ chỉnh lưu được thực hiện bằng máy biến áp phân đoạn hoặc máy biến áp tự ngẫu, có một số nhánh từ các cuộn dây của nó. Bằng cách thay đổi giá trị của điện áp xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu, giá trị của điện áp chỉnh lưu được thay đổi. 76. DỤNG CỤ ĐIỆN Để đo các đại lượng điện, người ta sử dụng các dụng cụ đo điện đặc biệt. Dụng cụ đo điện đã được ứng dụng rộng rãi trong việc vận hành, điều khiển và bảo vệ hợp lý các công trình điện trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Trong các dụng cụ đo điện có các bộ phận di động và cố định của dụng cụ. Biểu hiện của dòng điện, ví dụ, các hiệu ứng nhiệt, từ tính và cơ học của nó, là cơ sở cho sự tương tác của các bộ phận chuyển động và đứng yên của thiết bị. Mômen xoắn kết quả làm quay bộ phận chuyển động của thiết bị cùng với con trỏ (mũi tên). Dưới tác dụng của momen lực, hệ chuyển động quay qua một góc càng lớn thì giá trị đo càng lớn. Ngược lại với mômen, phải tạo ra mômen ngược chiều bằng nhau và ngược chiều, vì nếu không, với bất kỳ giá trị nào của giá trị đo được (trừ giá trị XNUMX), mũi tên sẽ lệch về cuối thang cho đến khi nó dừng lại. Thông thường, mô-men xoắn của bộ đếm được tạo ra bằng cách sử dụng lò xo xoắn bằng đồng phốt-pho. Ma sát, như bạn biết, luôn luôn hướng ngược lại chuyển động. Do đó, khi bộ phận chuyển động của thiết bị di chuyển, ma sát sẽ cản trở điều này và làm sai lệch kết quả đọc của thiết bị. Để giảm ma sát, bộ phận chuyển động trong một số thiết kế được gắn trên lõi trong vòng bi lực đẩy làm bằng đá cứng cao (ruby, sapphire, mã não). Để bảo vệ lõi và ổ đỡ lực đẩy khỏi bị phá hủy trong quá trình vận chuyển hoặc vận chuyển, một số thiết bị có một thiết bị được gọi là lồng, nâng bộ phận chuyển động lên và cố định nó bất động. Dưới ảnh hưởng của một số lý do nhất định, mô men phản lực của thiết bị thay đổi. Ví dụ, ở các nhiệt độ khác nhau, lò xo cuộn có độ đàn hồi không bằng nhau. Trong trường hợp này, mũi tên của thiết bị sẽ di chuyển khỏi vạch chia XNUMX. Để đặt mũi tên về vị trí XNUMX, một thiết bị được gọi là bộ chỉnh sửa được sử dụng. Cơ chế đo của thiết bị được bao bọc trong một vỏ bảo vệ nó khỏi các tác động cơ học và sự xâm nhập của bụi, nước, khí. Một trong những điều kiện đối với thiết bị là làm dịu nhanh bộ phận chuyển động của nó, đạt được bằng cách lắp đặt các bộ giảm chấn sử dụng lực cản cơ học của môi chất (không khí, dầu) hoặc phanh cảm ứng từ. Dụng cụ đo điện được phân biệt bởi các đặc điểm sau: 1) theo bản chất của giá trị đo; 2) theo loại dòng điện; 3) theo mức độ chính xác; 4) theo nguyên tắc hành động; 5) theo phương pháp thu được kết quả đọc; 6) theo bản chất của ứng dụng. Ngoài các tính năng này, các dụng cụ đo điện cũng có thể được phân biệt: 1) bằng phương pháp lắp; 2) phương pháp bảo vệ chống lại từ trường hoặc điện trường bên ngoài; 3) sức bền liên quan đến quá tải; 4) tính phù hợp để sử dụng ở các nhiệt độ khác nhau; 5) kích thước tổng thể và các tính năng khác. Theo loại dòng điện, các thiết bị được chia thành thiết bị dòng điện một chiều, thiết bị xoay chiều và thiết bị một chiều và xoay chiều. Theo nguyên lý hoạt động, các thiết bị được chia thành điện từ, điện từ, điện động (ferrodynamic), cảm ứng, nhiệt, rung, nhiệt điện, máy dò, v.v. 77. THIẾT BỊ DỤNG CỤ ĐO LƯỜNG Các thiết bị của hệ thống điện từ hoạt động trên nguyên tắc tương tác của cuộn dây với dòng điện và trường của nam châm vĩnh cửu. Một nam châm hình móng ngựa vĩnh cửu mạnh được làm bằng thép coban, vonfram hoặc niken-nhôm tạo ra từ trường. Ở hai đầu của nam châm là các miếng cực làm bằng thép nhẹ có rãnh hình trụ. Một trụ thép được cố định giữa các miếng cực, có tác dụng làm giảm điện trở của mạch từ. Các đường sức từ rời khỏi các miếng cực và do tính từ thẩm của thép lớn hơn nhiều so với không khí nên chúng xâm nhập xuyên tâm vào hình trụ, tạo thành một từ trường gần như đều trong khe hở không khí. Trường tương tự được tạo ra khi các đường sức từ thoát ra khỏi hình trụ. Hình trụ được bao bọc bởi khung nhôm nhẹ, trên đó có cuộn dây (cuộn dây) quấn bằng dây đồng cách điện. Khung nằm trên một trục nằm trong ổ đỡ lực đẩy. Một mũi tên bằng nhôm cũng được gắn vào trục. Mômen ngược được tạo ra bởi hai lò xo cuộn phẳng, đồng thời làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho cuộn dây của thiết bị. Các thiết bị điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác giữa dòng điện cuộn dây và từ trường của một lõi chuyển động làm bằng vật liệu sắt từ. Theo thiết kế, các thiết bị điện từ được chia thành hai loại: thiết bị có cuộn dây phẳng và thiết bị có cuộn dây tròn. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện động lực học dựa trên sự tương tác của từ trường của hai cuộn dây: một cuộn dây cố định và cuộn dây kia nằm trên một trục và quay. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị nhiệt dựa trên sự giãn ra của sợi kim loại khi được dòng điện đốt nóng, sau đó chuyển động quay của bộ phận chuyển động của thiết bị. Dụng cụ đo cảm ứng được đặc trưng bởi việc sử dụng một số cuộn dây cố định, được nuôi bằng dòng điện xoay chiều và tạo ra từ trường quay hoặc chạy, tạo ra dòng điện trong bộ phận chuyển động của dụng cụ và làm cho nó chuyển động. Các thiết bị cảm ứng chỉ được sử dụng với dòng điện xoay chiều như oát kế và đồng hồ đo điện. Nguyên tắc hoạt động của các thiết bị thuộc hệ thống nhiệt điện dựa trên việc sử dụng suất điện động phát sinh trong mạch gồm các dây dẫn khác nhau, nếu chỗ nối của các dây dẫn này có nhiệt độ khác với nhiệt độ của phần còn lại của mạch. Các thiết bị của hệ thống máy dò là sự kết hợp của một thiết bị đo từ trường và một hoặc nhiều bộ chỉnh lưu bán dẫn (máy dò) được kết nối với nhau trong một mạch. Bộ chỉnh lưu đồng-oxit thường được sử dụng làm bộ chỉnh lưu. Các thiết bị hệ thống rung có đặc điểm là sử dụng một số đĩa điều chỉnh có các chu kỳ dao động tự nhiên khác nhau và cho phép đo tần số do sự cộng hưởng của tần số của đĩa dao động với tần số đo được. Thiết bị rung chỉ được chế tạo dưới dạng máy đo tần số. 78. BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG CỤ Trong mạng điện xoay chiều, máy biến áp dụng cụ điện áp và dòng điện được sử dụng để tách dụng cụ đo lường vì lý do an toàn khỏi dây điện áp cao, cũng như để mở rộng phạm vi đo lường của dụng cụ. Để đảm bảo độ chính xác của phép đo cao, máy biến điện áp (dòng điện) không được thay đổi tỷ số biến đổi của chúng và có góc không đổi 180 giữa vectơ điện áp (dòng điện) sơ cấp và thứ cấp. Điều kiện cuối cùng là cần thiết khi bật các thiết bị như vậy qua máy biến điện áp (dòng điện), các giá trị này phụ thuộc vào góc dịch chuyển giữa điện áp và dòng điện của lưới điện. Tuy nhiên, trong thực tế, máy biến điện áp (dòng điện) có cái gọi là sai số tỷ lệ biến đổi và sai số góc. Sai số tương đối trong tỷ số biến đổi là hiệu giữa điện áp thứ cấp (dòng điện) nhân với tỷ số biến đổi và giá trị thực của điện áp (dòng điện) sơ cấp. Sai số góc của máy biến áp đo lường điện áp (dòng điện) là góc giữa vectơ điện áp (dòng điện) sơ cấp và vectơ điện áp (dòng điện) thứ cấp quay bằng 180. Sai số tỷ lệ biến đổi và sai số góc tăng theo tải. Do đó, máy biến áp không thể được tải vượt quá công suất danh định (ghi trên hộ chiếu). Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến điện áp đo lường được làm bằng dây đồng cách điện và đặt trên lõi kín được ghép từ các tấm thép máy biến áp riêng biệt. Máy biến điện áp được chế tạo một pha và ba pha. Để bảo vệ máy biến áp khỏi quá tải và ngắn mạch trong mạch dụng cụ đo lường, một cầu chì hạ áp được bao gồm trong cuộn thứ cấp. Trong trường hợp có sự cố cách điện của cuộn dây cao áp, lõi và cuộn thứ cấp có thể nhận điện thế lớn. Để tránh điều này, cuộn dây thứ cấp và các bộ phận kim loại của máy biến áp được nối đất. Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ. Hai cuộn dây được quấn trên lõi, được ghép từ các tấm thép máy biến áp riêng biệt: cuộn sơ cấp gồm một số vòng nhỏ, mắc nối tiếp với mạch mà dòng điện đo được chạy qua và cuộn thứ cấp gồm một số lượng lớn rẽ, mà các dụng cụ đo lường được kết nối. Khi đo dòng điện trong mạng điện áp cao, các dụng cụ đo được tách riêng và cách điện với dây điện cao thế. Cuộn thứ cấp của máy biến dòng thường được thực hiện cho dòng điện 5 A (đôi khi 10 A), dòng điện định mức sơ cấp có thể từ 5 đến 15 A. Tỷ lệ giữa dòng điện sơ cấp và thứ cấp, xấp xỉ bằng tỷ lệ nghịch của số vòng dây của cuộn dây, được gọi là tỷ lệ biến đổi dòng điện. Tỷ lệ biến đổi danh nghĩa được chỉ định trên hộ chiếu của máy biến áp ở dạng phân số, ở tử số chỉ định dòng điện sơ cấp định mức và ở mẫu số - dòng điện thứ cấp định mức. 79. RHEOSTATS Trong thực hành điện, cũng như trong hoạt động của máy điện, các bộ lưu biến khác nhau được sử dụng. Biến trở là một thiết bị có một số điện trở, có thể thay đổi được, do đó làm thay đổi dòng điện và điện áp của mạch. Bộ ổn áp có sẵn với tiếp điểm trượt, đòn bẩy, chất lỏng, đèn và phích cắm. Rheostat với tiếp điểm trượt. Một dây trần được quấn trên một ống sứ. Là kết quả của quá trình xử lý đặc biệt, bề mặt của dây được bao phủ bởi một lớp màng oxit mỏng không dẫn dòng điện. Một thanh trượt trượt dọc theo thanh kim loại, ép vào dây biến trở. Vì một phần điện trở của biến trở mắc nối tiếp với đèn điện nên dòng điện chạy qua dây tóc đèn sẽ giảm và đèn sẽ ít cháy hơn trong trường hợp này. Bằng cách di chuyển thanh trượt sang phải, chúng ta sẽ giảm điện trở của bộ lưu biến, và cường độ ánh sáng của đèn sẽ tăng lên. Bộ lưu biến tiếp xúc trượt được sử dụng khi dòng điện trong mạch được yêu cầu thay đổi chậm, mượt mà. Đòn bẩy biến trở. Dây xoắn được căng trên khung bằng vật liệu cách điện. Các hình xoắn ốc được kết nối thành chuỗi. Các nhánh đến các địa chỉ liên hệ được thực hiện từ đầu, cuối và các điểm nối của các đường xoắn ốc riêng lẻ. Bằng cách đặt cần gạt lên một điểm tiếp xúc nhất định của bộ lưu biến, chúng ta có thể thay đổi điện trở và cùng với nó là dòng điện trong mạch. Tuy nhiên, những thay đổi này không diễn ra suôn sẻ mà đột ngột. Các vật liệu phổ biến nhất cho dây chảy là sắt, niken, hằng số, manganin và nichrome. Máy lưu biến chất lỏng. Một bình lưu biến là một bình kim loại đựng dung dịch sôđa. Một đòn bẩy được cố định trên bản lề, trên đó có một con dao bằng sắt hoặc đồng. Cần có một con dao được cách ly với hộp kim loại bằng một miếng đệm. Nâng hoặc hạ dao vào dung dịch sôđa, ta có thể thay đổi dòng điện trong mạch. Bằng cách hạ thấp dao vào dung dịch, chúng ta tăng diện tích tiếp xúc giữa dao và dung dịch và tăng dòng điện đi qua bộ lưu biến. Khi ngâm dao tiếp tục, phần tiếp xúc của tay cầm sẽ đi vào kẹp trên vỏ kim loại và bộ lưu biến sẽ bị đoản mạch, tức là bị ngắt khỏi hoạt động. Chất lưu biến chất lỏng được sử dụng trong các mạch ở dòng điện cao. Bộ lưu biến đèn. Đại diện cho một tập hợp một số đèn điện được kết nối song song. Được biết, nếu một đèn sợi đốt có điện trở 150 ôm, thì hai đèn giống nhau sẽ có tổng điện trở chỉ 75 ôm, ba đèn - 50 ôm, v.v. Do đó, tổng điện trở của một số bóng đèn giống nhau được mắc song song sẽ bằng điện trở của một bóng đèn chia cho số bóng đèn được kết nối. Cắm bộ lưu biến. Thường được gọi là hộp điện trở, chúng đại diện cho một tập hợp các điện trở được tinh chỉnh cụ thể. Hai đầu cuộn dây điện trở được gắn vào một thanh đồng đã cắt. Khi cắm một phích cắm bằng đồng vào các phần cắt của thanh, nó sẽ kết nối hai phần liền kề của thanh. Bằng cách này, điện trở, được nối bằng các đầu của nó với các phần lân cận của thanh, bị tắt khỏi mạch hoặc như người ta nói, bị đoản mạch (đoản mạch). Phích cắm bị rút ra gây ra dòng điện chạy qua cuộn dây điện trở. Hộp điện trở giúp dễ dàng bao gồm điện trở có giá trị xác định chính xác trong mạch và được sử dụng trong các phép đo điện. 80. ĐO CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỘNG D.C. Từ công thức công suất dòng điện một chiều P = UI, có thể thấy rằng việc xác định công suất có thể được thực hiện bằng cách nhân số chỉ của ampe kế và vôn kế. Tuy nhiên, trong thực tế, phép đo công suất thường được thực hiện bằng các dụng cụ đặc biệt - oát kế. Oát kế gồm hai cuộn dây: cuộn dây cố định gồm một số ít vòng dây dày và cuộn dây có thể dịch chuyển được, gồm nhiều vòng dây mảnh. Khi bật oát kế, dòng điện chạy qua cuộn dây cố định mắc nối tiếp trong mạch, cuộn dây chuyển động được mắc song song với vật tiêu thụ. Để giảm công suất tiêu thụ ở cuộn dây song song và giảm khối lượng của cuộn dây chuyển động, người ta mắc thêm một điện trở manganin mắc nối tiếp với nó. Là kết quả của sự tương tác của từ trường của các cuộn dây chuyển động và cố định, một mômen xoắn xảy ra tỷ lệ với dòng điện của cả hai cuộn dây. Mômen của thiết bị tỷ lệ thuận với công suất tiêu thụ trong mạch. Để mũi tên của thiết bị lệch từ XNUMX sang phải thì cần cho dòng điện qua cuộn dây theo một chiều xác định. Ngoài oát kế điện động, oát kế của hệ thống nhiệt động lực học cũng được dùng để đo công suất trong mạch điện một chiều. Dòng điện xoay chiều một pha. Khi một oát kế điện động được nối với mạch điện xoay chiều, từ trường của cuộn dây chuyển động và cuộn dây cố định, tương tác với nhau, sẽ làm cho cuộn dây chuyển động quay. Mômen quay tức thời của phần chuyển động của thiết bị tỷ lệ với tích của các giá trị tức thời của dòng điện trong cả hai cuộn dây của thiết bị. Nhưng do dòng điện thay đổi nhanh chóng, hệ chuyển động sẽ không thể tuân theo những thay đổi này và mômen quay của thiết bị sẽ tỷ lệ với công suất trung bình hoặc công suất tác dụng P = U I cos ?. Để đo công suất của dòng điện xoay chiều, người ta cũng sử dụng oát kế của hệ thống cảm ứng. Khi đo công suất bằng oát kế trong mạng điện áp thấp có dòng điện cao, người ta sử dụng máy biến dòng. Để giảm hiệu điện thế giữa các cuộn dây của oát kế thì mạch sơ cấp và thứ cấp của máy biến dòng có điểm chung. Cuộn thứ cấp của máy biến áp không được nối đất, vì điều này có nghĩa là nối đất cho một dây của mạng. Để xác định công suất của mạng trong trường hợp này, bạn cần nhân số đọc của watt kế với tỷ số biến đổi của máy biến áp. Dòng điện xoay chiều ba pha. Với tải thống nhất của hệ thống ba pha, một oát kế một pha được sử dụng để đo công suất. Trong trường hợp này, dòng điện pha chạy qua cuộn dây nối tiếp của oát kế và cuộn dây song song được nối với điện áp pha. Do đó, oát kế sẽ hiển thị công suất của một pha. Để có được công suất của hệ thống ba pha, bạn cần nhân số đọc của oát kế một pha với ba. Trong mạng điện áp cao, một watt kế ba pha được bật bằng cách sử dụng máy biến áp đo dòng điện và điện áp. 81. ĐO NĂNG LƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG D.C. Để đo năng lượng tiêu thụ ở dòng điện một chiều, người ta sử dụng đồng hồ đo gồm ba hệ thống: điện động lực, điện từ và điện phân. Các quầy phổ biến nhất của hệ thống điện động lực. Các cuộn dây dòng điện cố định, bao gồm một số ít vòng dây dày, được mắc nối tiếp vào mạng. Một cuộn dây chuyển động có dạng hình cầu, được gọi là phần ứng, được gắn trên một trục có thể quay trong ổ đỡ lực đẩy. Dây quấn phần ứng được làm bằng nhiều vòng dây mảnh và được chia thành nhiều đoạn. Các đầu của các phần được hàn vào các tấm thu nhiệt, được chạm vào bằng bàn chải phẳng bằng kim loại. Điện áp nguồn được cung cấp cho cuộn dây phần ứng thông qua một điện trở bổ sung. Trong quá trình hoạt động của đồng hồ, do tương tác của dòng điện trong cuộn dây phần ứng và từ thông của dòng điện cố định của cuộn dây, nó tạo ra mômen xoắn, dưới tác động của nó, phần ứng sẽ bắt đầu quay. Lượng năng lượng tiêu thụ trong mạng có thể được đánh giá bằng số vòng quay của phần ứng (đĩa). Năng lượng trên mỗi vòng quay của phần ứng được gọi là hằng số mét. Số vòng quay của phần ứng trên một đơn vị năng lượng điện ghi được gọi là tỷ số truyền. Dòng điện xoay chiều một pha. Để đo năng lượng hoạt động trong mạch dòng điện xoay chiều một pha, người ta sử dụng đồng hồ đo hệ thống cảm ứng. Dụng cụ của đồng hồ đo cảm ứng cũng gần giống như dụng cụ của oát kế cảm ứng. Điểm khác biệt là đồng hồ không có lò xo tạo mômen ngược, giúp đĩa đồng hồ quay tự do. Mũi tên và thang đo của oát kế được thay thế trong bộ đếm bằng một cơ cấu đếm. Nam châm vĩnh cửu, phục vụ trong wattmeter để làm dịu, tạo ra mô-men xoắn hãm trong đồng hồ. Dòng điện xoay chiều ba pha. Năng lượng hoạt động của dòng điện xoay chiều ba pha có thể được đo bằng cách sử dụng hai công tơ một pha có trong mạch theo một mạch tương tự như của hai oát kế. Sẽ thuận tiện hơn khi đo năng lượng bằng đồng hồ đo năng lượng hoạt động ba pha, kết hợp hoạt động của hai công tơ một pha trong một thiết bị. Mạch chuyển đổi của đồng hồ đo năng lượng hoạt động ba pha hai phần tử giống như mạch của oát kế tương ứng. Trong mạng dòng điện ba pha bốn dây, một mạch tương tự như ba oát kế được sử dụng để đo năng lượng hoạt động hoặc sử dụng công tơ ba pha ba phần tử. Trong mạng điện áp cao, công tơ được bật bằng máy biến áp đo điện áp và dòng điện. Năng lượng phản kháng của dòng điện một pha có thể được xác định bằng cách đọc ampe kế, vôn kế, đồng hồ đo pha và đồng hồ bấm giờ. Để tính năng lượng phản kháng trong mạng dòng điện ba pha, có thể sử dụng đồng hồ đo năng lượng hoạt động thông thường và đồng hồ đo năng lượng phản kháng đặc biệt. Hãy xem xét thiết bị của một đồng hồ đo năng lượng phản kháng ba pha đặc biệt. Dụng cụ đo của loại này giống như thiết bị của oát kế ba pha hai phần tử. Các cuộn dây song song của hai phần tử được nối với mạng. Không phải hai mà là bốn cuộn dây nối tiếp được xếp chồng lên nhau trên lõi hình chữ U. Hơn nữa, một cuộn dây nối tiếp được quấn trên một trong các nhánh của lõi hình chữ U của phần tử thứ nhất. Cuộn dòng thứ hai được đặt trên nhánh thứ hai của lõi của hệ thống thứ nhất và cuộn dòng thứ ba được đặt trên nhánh thứ nhất của hệ thống thứ hai. Cuộn dòng thứ tư được đặt trên nhánh thứ hai của lõi hình chữ U của phần tử thứ hai. 82. Ổ ĐIỆN Động cơ và bộ truyền động dẫn động cơ cấu chấp hành. Do đó, hai bộ phận này của máy được gọi là lái xe. Nếu dùng động cơ điện để truyền động cho máy công tác thì bộ truyền động như vậy được gọi là truyền động điện hay gọi tắt là truyền động điện. Ứng dụng thực tế đầu tiên của truyền động điện nên được một viện sĩ coi là việc sử dụng nó trên thuyền B.S. Jacobi vào năm 1838. Trên thuyền được lắp một động cơ điện, chạy bằng pin điện. Truyền động điện được sử dụng trong sản xuất có thể được chia thành ba loại chính: nhóm, động cơ đơn và động cơ nhiều máy. Bộ truyền động điện nhóm bao gồm một động cơ điện, thông qua bộ truyền động và bộ truyền động bộ đếm, đặt một số bộ truyền động chuyển động. Bộ đếm ngược là một trục ngắn nằm trong các ổ trục. Một ròng rọc bước, một ròng rọc làm việc (nối với trục) và một ròng rọc không tải (nằm lỏng trên trục) nằm trên trục. Bộ điều khiển ngược giúp có thể thay đổi tốc độ quay của máy (sử dụng ròng rọc bước), dừng và khởi động máy (sử dụng ròng rọc làm việc hoặc không tải). Dừng động cơ truyền động dẫn đến ngừng hoạt động của tất cả các thiết bị truyền động nhận năng lượng cơ học từ nó. Khi chỉ một bộ phận của cơ cấu truyền động hoạt động thì truyền động nhóm có hiệu suất thấp. Một thiết bị truyền động điện bao gồm một động cơ điện dẫn động một thiết bị truyền động riêng biệt. Máy khoan một trục chính, máy tiện công suất thấp ... được trang bị một bộ truyền động, ban đầu, việc truyền chuyển động từ động cơ sang máy được thực hiện thông qua bộ truyền động ngược chiều. Sau đó, bản thân động cơ điện đã phải chịu những thay đổi về thiết kế và bắt đầu được tích hợp với thiết bị truyền động. Một ổ đĩa đơn như vậy được gọi là cá nhân. Bộ truyền động nhiều động cơ bao gồm một số động cơ điện, mỗi động cơ được sử dụng để truyền động các phần tử riêng lẻ của bộ truyền động. Bộ truyền động nhiều động cơ được sử dụng cho các máy gia công kim loại công suất cao phức tạp, máy cán, máy giấy, cần trục và các máy móc và cơ cấu khác. Theo loại dòng điện, ổ điện được chia thành ổ điện một chiều và ổ điện xoay chiều. Tùy thuộc vào phương pháp nối dây quấn phần ứng và kích từ, động cơ điện một chiều được phân biệt với kích từ song song, nối tiếp và hỗn hợp. Khi xác định công suất của máy, ba chế độ hoạt động được phân biệt. 1. Chế độ làm việc liên tục được đặc trưng bởi hoạt động trong đó thời gian hoạt động dài đến mức độ nóng của máy đạt trạng thái ổn định. 2. Hoạt động trong thời gian ngắn có đặc điểm là trong thời gian hoạt động, nhiệt độ động cơ không có thời gian để đạt trạng thái ổn định. 3. Chế độ vận hành gián đoạn được đặc trưng bởi sự luân phiên của các giai đoạn làm việc và các thời gian tạm dừng. Thời gian của một giai đoạn làm việc và một lần tạm dừng không được quá 10 phút. Phương thức làm việc gián đoạn được xác định bằng độ dài tương đối của thời gian làm việc. 83. CÁCH NHIỆT, THIẾT KẾ VÀ LÀM MÁT MÁY ĐIỆN Công suất động cơ được xác định bởi độ nóng của nó. Sự phát nóng cho phép của máy bị giới hạn bởi khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách nhiệt, cũng như bởi hệ thống làm mát động cơ. Vật liệu cách điện dùng trong máy điện được chia thành năm loại. Lớp cách nhiệt A. Nó bao gồm vải bông, lụa, sợi, giấy và các vật liệu hữu cơ khác được ngâm tẩm với các loại dầu khác nhau, cũng như tráng men và vecni. Lớp cách nhiệt B. Điều này bao gồm các sản phẩm được làm từ mica, amiăng và các vật liệu vô cơ khác có chứa chất kết dính hữu cơ. Lớp cách nhiệt BC. Gồm mica, sợi thủy tinh và amiăng phủ trên vecni chịu nhiệt. Lớp cách nhiệt CB. Được cấu tạo từ vật liệu vô cơ trên vecni chịu nhiệt mà không sử dụng vật liệu cách nhiệt lớp A. Lớp cách nhiệt C. Bao gồm mica, sứ, thủy tinh, thạch anh và các vật liệu vô cơ khác không có chất kết dính. Nhiệt độ sưởi ấm cao nhất cho phép đối với vật liệu cách nhiệt hạng A-105o, cho hạng B-120o, cho hạng máy bay -135o, cho Lớp St cao hơn một chút, tùy thuộc vào khả năng chịu nhiệt của vecni được sử dụng, để lớp C nhiệt độ không được thiết lập. Theo phương pháp bảo vệ khỏi ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, các hình thức thực hiện của máy điện được phân biệt sau đây. 1. Mở máy điện. Các bộ phận quay và bộ phận mang dòng điện của máy trong phiên bản này không được bảo vệ khỏi sự tiếp xúc và xâm nhập vô tình của các vật thể lạ lên chúng. 2. Máy điện được bảo vệ. Các bộ phận quay và bộ phận mang dòng điện của một máy như vậy được bảo vệ khỏi chạm và các vật thể lạ. 3. Máy điện chống nhỏ giọt. Các bộ phận bên trong của máy như vậy được bảo vệ khỏi sự xâm nhập của những giọt nước rơi theo phương thẳng đứng. 4. Máy điện chống bắn tung tóe. Các bộ phận bên trong của máy được bảo vệ khỏi các tia nước rơi xuống một góc 45 so với phương thẳng đứng từ bất kỳ phía nào. 5. Máy điện kín. Các bộ phận bên trong máy của thiết kế này được ngăn cách với môi trường bên ngoài, nhưng không quá chặt chẽ đến mức có thể coi là kín. Máy này được sử dụng trong môi trường bụi bẩn và có thể được lắp đặt ngoài trời. 6. Máy điện chống thấm. Không gian bên trong của máy được bảo vệ khỏi sự xâm nhập của nước vào bên trong khi đổ từ vòi qua máy. Được sử dụng trong việc lắp đặt tàu. 7. Máy điện chống cháy nổ. Một máy kín được thiết kế sao cho nó có thể chịu được sự nổ bên trong của những khí chứa ở môi trường bên ngoài. 8 ... Máy kín. Máy đóng hoàn toàn, trong đó tất cả các lỗ được đóng chặt đến mức, ở một áp suất bên ngoài nhất định, mọi thông tin liên lạc giữa bên trong máy với môi trường khí và chất lỏng bao quanh máy từ bên ngoài đều bị loại trừ. Theo phương pháp làm mát, máy được chia thành các loại sau. 1. Máy làm mát tự do không có quạt chuyên dụng. Sự lưu thông của không khí làm mát được thực hiện do hoạt động thông gió của các bộ phận quay của máy móc và hiện tượng đối lưu. 2. Máy có hệ thống thải nhân tạo hoặc thông gió cưỡng bức, trong đó tăng cường sự lưu thông của khí làm mát các bộ phận được đốt nóng bằng quạt đặc biệt, bao gồm: máy tự thông gió có quạt trên trục (được bảo vệ hoặc đóng); máy có hệ thống thông gió độc lập, quạt được điều khiển bởi động cơ bên ngoài (máy kín). 84. BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Để tránh làm hỏng cách điện của động cơ và làm hỏng tính toàn vẹn của cuộn dây và các kết nối điện, động cơ phải có thiết bị bảo vệ đảm bảo ngắt kết nối kịp thời khỏi mạng. Các nguyên nhân phổ biến nhất khiến động cơ hoạt động không bình thường là quá tải, đoản mạch, điện áp thấp hoặc mất điện áp. Quá tải được gọi là sự gia tăng dòng điện của động cơ vượt quá giá trị định mức. Quá tải có thể nhỏ và ngắn hạn. Quá tải có thể quá mức và kéo dài - chúng gây nguy hiểm cho cuộn dây của động cơ, vì một lượng nhiệt lớn do dòng điện tạo ra có thể làm cháy lớp cách điện và đốt cháy cuộn dây. Ngắn mạch có thể xảy ra trong cuộn dây của nó cũng nguy hiểm cho động cơ. Bảo vệ động cơ chống lại quá tải và ngắn mạch được gọi là bảo vệ quá dòng. Bảo vệ tối đa được cung cấp bởi cầu chì, rơ le dòng điện, rơ le nhiệt. Việc lựa chọn các thiết bị bảo vệ nhất định phụ thuộc vào công suất, loại và mục đích của động cơ, điều kiện khởi động và bản chất của quá tải. Cầu chì là thiết bị có dây nóng chảy thấp làm bằng đồng, kẽm hoặc chì và được gắn trên đế cách điện. Mục đích của cầu chì là ngắt kết nối người tiêu dùng khỏi mạng trong trường hợp quá tải lớn hoặc ngắn mạch không thể chấp nhận được. Cầu chì có công suất tương đối nhỏ mà cầu chì hoặc một số loại thiết bị ngắt kết nối có thể cắt mà không có nguy cơ bị hỏng hoặc phá hủy, được gọi là công suất đứt cuối cùng. Cầu chì có dạng nút chai, dạng tấm và dạng ống. Cầu chì gương được chế tạo cho điện áp đến 500 V và dòng điện từ 2 đến 60 A và được sử dụng để bảo vệ mạng lưới chiếu sáng và động cơ điện công suất thấp. Cầu chì lamellar, có những nhược điểm lớn (văng kim loại chèn trong quá trình đốt cháy, khó thay thế chúng), hiện đang được cố gắng không sử dụng. Cầu chì điện áp thấp hình ống được sản xuất cho điện áp đến 500 V và dòng điện từ 6 đến 1000 A. Về cấu tạo, cầu chì hình ống có thể được chế tạo với một ống sứ hở và bằng một ống thủy tinh, sợi hoặc sứ kín. Các ống có liên kết nóng chảy đi qua chúng thường được phủ bằng cát thạch anh. Tại thời điểm cầu chì thổi, cát phá vỡ hồ quang điện thành một loạt vòng cung nhỏ, làm nguội hồ quang tốt và nó nhanh chóng tắt. Trong các mạch điện của dòng điện một chiều và xoay chiều có điện áp đến 500 V, các công tắc không khí tự động hoặc đơn giản là máy tự động được sử dụng. Mục đích của máy là mở các mạch điện trong trường hợp quá tải hoặc ngắn mạch. Bộ phận chính của rơ le nhiệt là một tấm lưỡng kim. Dưới tác dụng của nhiệt của bộ phận đốt nóng, tấm lưỡng kim bị biến dạng, khi uốn cong sẽ giải phóng chốt. Dưới tác dụng của lò xo, chốt sẽ quay quanh trục và với sự trợ giúp của thanh, các tiếp điểm thường đóng của mạch phụ của rơ le. Chốt được trả về vị trí ban đầu bằng nút quay lại. Phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt được chọn theo dòng điện định mức của động cơ. 85. NGƯỜI LIÊN HỆ VÀ KIỂM SOÁT Để điều khiển từ xa và tự động động cơ điện, công tắc tơ. Tùy thuộc vào loại dòng điện, công tắc tơ là dòng điện một chiều và xoay chiều. Trong công tắc tơ một chiều, mạch nguồn do công tắc tơ đóng đi qua các tiếp điểm được gắn trên đế cách điện, các tiếp điểm của chính công tắc tơ và kết nối mang dòng linh hoạt. Công tắc tơ được đóng bằng nam châm điện, cuộn dây được cấp điện bởi mạch điều khiển phụ. Khi đóng mạch điều khiển, nam châm điện hút phần ứng làm đóng các tiếp điểm của công tắc tơ. Công tắc tơ được giữ ở vị trí bật miễn là đóng mạch cuộn dây nam châm điện. Công tắc tơ DC KP được chế tạo với một, hai và ba tiếp điểm chính hoạt động trong mạch điện một chiều có điện áp 220, 440 và 600 V. Dòng điện danh định mà các tiếp điểm chính được thiết kế là từ 20 đến 250 A. Cuộn nam châm điện của KP. công tắc tơ được thiết kế cho điện áp 48, 110 và 220 V. Ngoài các tiếp điểm chính dùng để đóng mở mạch nguồn, các tiếp điểm được trang bị thêm các tiếp điểm phụ dùng cho mạch báo hiệu và các mục đích khác. Bộ tiếp điểm KP cho phép lên đến 240-1200 lần chuyển mạch mỗi giờ. Các cuộn dây chuyển mạch của công tắc tơ xoay chiều được sản xuất cho điện áp 127, 220, 380 và 500 V ở tần số 50 Hz. Các bộ tiếp điểm này cho phép lên đến 120 lần chuyển mạch mỗi giờ. Để khởi động động cơ, thay đổi hướng quay, điều khiển tốc độ và dừng động cơ, các thiết bị được gọi là bộ điều khiển. Theo loại bộ điều khiển hiện tại là DC và AC. Bộ điều khiển có các tiếp điểm được bao gồm trong mạch điện của động cơ điện được gọi là bộ điều khiển công suất. Có những bộ điều khiển đóng các mạch điều khiển của các thiết bị điện từ, và chúng lần lượt đóng và mở các mạch nguồn của động cơ điện. Những bộ điều khiển như vậy được gọi là bộ điều khiển. Tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống tiếp điểm, bộ điều khiển có thể là trống và cam. Trục của bộ điều khiển trống được quay bằng tay quay. Các tấm đồng ở dạng phân đoạn và là các tiếp điểm chuyển động được cố định trên trục cách ly với nó. Các đoạn có thể có độ dài khác nhau và lệch một góc so với đoạn kia. Một số đoạn được kết nối điện với nhau. Khi trục bộ điều khiển quay, các đoạn của nó được nối với các tiếp điểm cố định gắn trên thanh cách điện. Các địa chỉ liên lạc cố định kiểu ngón tay kết thúc bằng "bánh quy giòn" có thể thay thế dễ dàng. Kết quả của việc kết nối các tiếp điểm chuyển động với các tiếp điểm cố định, các chuyển mạch cần thiết được thực hiện trong mạch điều khiển. Bộ điều khiển cam bao gồm một tập hợp các phần tử công tắc tơ đóng và mở với sự trợ giúp của vòng đệm cam nằm trên trục bộ điều khiển. Để dập tắt hồ quang tốt hơn, mỗi phần tử tiếp xúc của bộ điều khiển được trang bị một thiết bị dập tắt hồ quang riêng. Các tiếp điểm của bộ điều khiển cam có khả năng ngắt cao hơn so với các tiếp điểm của bộ điều khiển trống và cho phép số lần chuyển mạch lớn hơn (lên đến 600 lần chuyển mạch mỗi giờ). 86. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ Động cơ không đồng bộ có thể được khởi động ở điện áp đầy đủ (khởi động trực tiếp) và ở điện áp giảm. Khởi động trực tiếp được thực hiện bằng cách sử dụng công tắc dao, công tắc, công tắc lô, khởi động từ, công tắc tơ và bộ điều khiển. Trong quá trình khởi động trực tiếp, điện áp nguồn đầy đủ được cấp cho động cơ. Nhược điểm của phương pháp khởi động này là dòng khởi động lớn, lớn gấp 27 lần dòng định mức của động cơ. Đơn giản nhất là khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Khởi động và dừng các động cơ như vậy được thực hiện bằng cách bật hoặc tắt công tắc dao, v.v ... Việc khởi động động cơ không đồng bộ có rôto pha được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh khởi động nối với cuộn dây rôto thông qua các vòng và chổi than. Trước khi khởi động động cơ, bạn có thể đảm bảo rằng điện trở của bộ chỉnh dòng khởi động đã được nhập đầy đủ. Khi kết thúc quá trình khởi động, bộ lưu biến được tháo rời và đoản mạch một cách trơn tru. Sự hiện diện của điện trở hoạt động trong mạch rôto khi khởi động dẫn đến giảm dòng khởi động và tăng mômen khởi động. Để giảm dòng khởi động của động cơ không đồng bộ, người ta giảm điện áp cung cấp cho cuộn dây stato của động cơ. Bạn cũng có thể giảm điện áp cung cấp cho động cơ, đồng thời giảm dòng khởi động của động cơ bằng cách sử dụng bộ biến áp tự động. Khi khởi động, máy biến áp tự động giảm điện áp từ 50-80%. Một trong những nhược điểm chính của động cơ đồng bộ là khó khởi động chúng. Khởi động động cơ đồng bộ có thể được thực hiện bằng động cơ khởi động phụ hoặc bằng khởi động không đồng bộ. Nếu rôto của động cơ đồng bộ có các cực kích thích được quay bởi một động cơ phụ khác với tốc độ quay của trường stato, thì các cực từ của stato tương tác với các cực của rôto sẽ làm rôto quay độc lập hơn. mà không cần sự trợ giúp từ bên ngoài, trong thời gian với trường stator, tức là đồng bộ. Để khởi động, số cặp cực của động cơ cảm ứng phải ít hơn số cặp cực của động cơ đồng bộ, vì trong điều kiện này, động cơ không đồng bộ phụ có thể làm quay rôto của động cơ đồng bộ đến tốc độ đồng bộ. Sự phức tạp của việc khởi động và sự cần thiết của động cơ phụ là những nhược điểm đáng kể của phương pháp khởi động động cơ đồng bộ này. Do đó, hiện nay nó ít được sử dụng. Để thực hiện khởi động không đồng bộ của động cơ đồng bộ, người ta đặt thêm một cuộn dây nối ngắn mạch vào các cực của các cực rôto. Vì EMF lớn được tạo ra trong cuộn dây kích từ của động cơ trong quá trình khởi động, vì lý do an toàn, nó được đóng bằng dao chuyển đổi thành điện trở. Khi bật điện áp của mạng ba pha trong cuộn dây stato của động cơ đồng bộ, từ trường quay sẽ sinh ra từ trường quay, từ trường này xuyên qua cuộn dây bị ngắn mạch nhúng trong các cực của rôto, tạo ra dòng điện trong đó. Các dòng điện này, tương tác với trường quay của stato, sẽ làm cho rôto quay. Khi rôto đạt đến số vòng quay cao hơn, công tắc chuyển mạch để cuộn dây rôto được nối với mạng điện áp một chiều. Nhược điểm của khởi động không đồng bộ là dòng khởi động lớn (gấp 5-7 lần dòng hoạt động). 87. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ XOAY CHIỀU CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Tốc độ quay của động cơ điện một chiều có thể được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho động cơ, hoặc bằng cách thay đổi độ lớn của từ thông động cơ. Thay đổi độ lớn của điện áp cung cấp cho phần ứng của động cơ có thể được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp một điện trở điều khiển thay đổi được với phần ứng của động cơ hoặc bằng cách nối các cuộn dây của phần ứng của một số động cơ mắc nối tiếp và song song. Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để điều khiển tốc độ là thay đổi độ lớn của từ thông động cơ. Với mục đích này, một bộ lưu biến được bao gồm trong mạch cuộn dây kích thích động cơ, giúp điều chỉnh tốc độ động cơ một cách rộng rãi và trơn tru. Tốc độ quay của động cơ không đồng bộ được điều khiển bằng một trong các phương pháp sau. 1. Thay đổi số cực động cơ. Để có thể thay đổi số cặp cực của động cơ, stato được chế tạo với hai cuộn dây độc lập hoặc với một cuộn dây có thể nối lại với số cực khác nhau. Việc kết nối lại các cuộn dây stato được thực hiện bằng một thiết bị đặc biệt - bộ điều khiển. Với phương pháp này, việc điều chỉnh tốc độ động cơ được thực hiện theo bước nhảy. Việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số cực chỉ thực hiện được với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Rôto ngắn mạch có thể làm việc với bất kỳ số cực nào của stato. Ngược lại, rôto của động cơ có dây quấn một pha chỉ có thể làm việc bình thường với một số cực stato nhất định. Nếu không, cuộn dây rôto cũng sẽ phải được chuyển đổi, điều này sẽ gây ra các biến chứng lớn cho mạch động cơ. 2. Thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều. Với phương pháp này, tần số của dòng điện xoay chiều cung cấp cho cuộn dây stato của động cơ được thay đổi bằng cách sử dụng một máy phát điện đặc biệt. Sẽ có lợi khi điều chỉnh sự thay đổi tần số hiện tại khi có một nhóm lớn động cơ yêu cầu điều khiển tốc độ nhịp nhàng chung. 3. Giới thiệu điện trở vào mạch rôto. Trong quá trình hoạt động của động cơ, điện trở của bộ biến đổi điều chỉnh được đưa vào mạch cuộn dây rôto. Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ có rôto pha. 4. Kiểm soát với cuộn cảm bão hòa. Cuộn cảm bão hòa một pha có hai cuộn dây: một cuộn được nối với mạch xoay chiều, cuộn còn lại, được gọi là cuộn điều khiển hoặc cuộn phân cực, được nối với nguồn điện áp một chiều (bộ chỉnh lưu). Với sự gia tăng dòng điện trong cuộn dây điều khiển, hệ thống từ tính của cuộn cảm bão hòa và điện trở cảm ứng của cuộn dây xoay chiều giảm. Bằng cách bao gồm cuộn cảm trong mỗi pha của động cơ không đồng bộ và thay đổi dòng điện của cuộn dây điều khiển, có thể thay đổi điện trở trong mạch stato động cơ và do đó, tốc độ quay của chính động cơ. Để khởi động động cơ DC công suất cao, cũng như điều chỉnh rộng rãi tốc độ quay của động cơ, người ta sử dụng sơ đồ "máy phát - động cơ", viết tắt là G - D. Hệ thống G - D cho phép khởi động mềm khởi động và điều chỉnh rộng tốc độ động cơ. 88. CÁC LOẠI PIN Những cục pin có thể tự nạp lại được trang bị pin axit-chì hoặc kiềm, trong đó pin trước đây được sử dụng rộng rãi nhất. Pin của ắc quy axit-chì tĩnh tại bao gồm pin loại C (tĩnh cho các chế độ phóng điện dài) hoặc SC (tĩnh cho các chế độ phóng điện ngắn). Pin SK khác với pin loại C có các cực kết nối được gia cố. Các con số sau ký hiệu chữ cái của các loại pin này đặc trưng cho dung lượng, dòng điện phóng và sạc của chúng. Pin loại C được thiết kế để xả trong 3 đến 10 giờ; dòng xả tối đa cho phép trong 3 giờ là 9 A. Pin SC có thể được xả trong thời gian ngắn hơn - tối đa 1 giờ; dòng xả tối đa cho phép trong một giờ là 18,5 A. Dòng phóng ngắn hạn (không quá 5 s) không được vượt quá 250% dòng phóng trong ba giờ đối với pin loại C và 250% dòng phóng trong một giờ đối với pin loại SK. Trong quá trình sạc, dòng điện sạc tối đa được phép: 9 A đối với pin loại C và 11 A đối với pin loại CK. Giá trị dung lượng được chỉ định cho từng loại pin rất khác nhau tùy thuộc vào độ lớn của dòng điện phóng và chế độ phóng điện. Đối với ắc quy dự trữ cố định, ắc quy axit-chì loại bọc thép SP và SPK (bọc thép tĩnh) được sử dụng. Đối với pin di động, pin axit-chì loại ST (bộ khởi động) được sử dụng. Pin kiềm được trang bị pin sắt-niken kiểu ZhN hoặc TGN. Số pin tương ứng với dung lượng danh định của nó tính bằng ampe-giờ. Pin được sạc với dòng điện ở chế độ sạc bình thường trong 6-7 giờ. Cho phép sạc nhanh ở chế độ sau: đầu tiên trong 2,5 giờ với dòng điện gấp đôi giá trị bình thường, sau đó trong 2 giờ với dòng điện bình thường giá trị. Đối với pin di động, pin sắt-niken 10 ZhN có điện áp 12,5 V được sử dụng; 4 ZhN-5 V; 5 ZhN-6,5 V. Trong quá trình hoạt động của pin, điện áp của mỗi tế bào giảm xuống. Nếu bạn không thực hiện các biện pháp đặc biệt, điện áp bus của pin cũng sẽ giảm. Về vấn đề này, khi pin đã cạn, ngoài pin còn hoạt động phải kết nối các phần tử mới. Do đó, pin bao gồm một số ô hoạt động liên tục và một số ô được bật và tắt khi cần thiết. Bộ máy thay đổi số lượng ô pin hoạt động được gọi là công tắc nguyên tố. Tại các trạm điện và trạm biến áp, có các loại tải điện một chiều sau: 1) tải không đổi - đèn tín hiệu và điều khiển trên bảng điều khiển, một số rơ le bảo vệ và tự động hóa, v.v.; 2) tải tạm thời - xảy ra trong trường hợp mất điện trạm biến áp có dòng điện ba pha xoay chiều; bao gồm đèn chiếu sáng khẩn cấp và động cơ DC; 3) tải ngắn hạn - các cơ chế đóng ngắt các thiết bị truyền động điện của công tắc, một phần của rơ le bảo vệ và tự động hóa. 89. CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH PIN Có hai chế độ hoạt động của pin: sạc-xả и nạp tiền liên tục. Chế độ sạc-xả được đặc trưng bởi thực tế là sau khi pin được sạc, bộ sạc sẽ tắt và pin cung cấp tải không đổi (đèn báo động, thiết bị điều khiển), tải ngắn hạn định kỳ (bộ ngắt mạch điện từ) và một tải khẩn cấp. Pin, được phóng điện đến một điện áp nhất định, được kết nối lại với bộ sạc, trong khi sạc pin, đồng thời cấp nguồn cho tải. Đối với pin hoạt động theo phương pháp sạc-xả, việc sạc cân bằng (sạc lại) được thực hiện ba tháng một lần. Chế độ sạc không đổi như sau. Pin liên tục được sạc lại bằng bộ sạc phụ, và do đó pin luôn ở trạng thái sạc đầy bất kỳ lúc nào. Các tải xung kích xảy ra trong mạng DC được nhận biết bởi pin. Mỗi tháng một lần, pin hoạt động ở chế độ sạc nhỏ giọt phải được sạc từ bộ sạc. Để thực hiện chế độ sạc-xả, một mạch pin có công tắc phần tử kép được sử dụng. Một động cơ-máy phát điện được sử dụng như một bộ sạc. Máy phát điện được nối với vỏ xe thông qua cầu chì, bộ ngắt mạch quá dòng với rơ le dòng ngược, ampe kế và công tắc hai vị trí. Máy tối đa bảo vệ máy phát điện không bị quá tải. Rơle dòng điện ngược sẽ tắt máy phát điện nếu EMF của nó trở nên nhỏ hơn điện áp trên các thanh góp pin. Điều này có thể xảy ra khi tốc độ máy phát giảm, mất điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ và vì những lý do khác. Nếu máy phát điện không được tắt vào lúc này, thì nó, bằng cách chuyển sang chế độ động cơ, sẽ trở thành tải cho pin. Tổng số pin được kết nối với pin phải sao cho ngay cả các tế bào phóng điện đến điện áp tối thiểu cũng phải cung cấp điện áp danh định trên các thanh góp của pin. Nếu tải mạng không đáng kể, thiết bị có thể cung cấp dòng điện cho mạng và đồng thời sạc pin. Tuy nhiên, khi kết thúc quá trình sạc, máy phát điện sẽ cung cấp điện áp lớn hơn điện áp mà mạng thường hoạt động. Nếu bạn bao gồm một bộ lưu biến trong mạng, thì do điện áp giảm trong đó, bạn có thể giảm điện áp. Nhưng điều này là không kinh tế. Một giải pháp đơn giản cho vấn đề hoạt động đồng thời của máy phát điện trên mạng và trên điện tích là sử dụng một công tắc hai phần tử trong mạch. Loại thứ hai giúp có thể sử dụng sự chênh lệch giữa điện áp máy phát và điện áp nguồn để sạc một nhóm pin được kết nối với công tắc. Ắc quy được đặt trong một căn phòng đặc biệt ở tầng hầm hoặc tầng một của nhà máy điện hoặc tòa nhà trạm biến áp. Phòng phải khô ráo, không bị thay đổi nhiệt độ đột ngột, rung lắc. Lối vào phòng được làm bằng tiền đình. Nhiệt độ của phòng ở mức của bộ tích điện không được thấp hơn 10o. Phòng ắc quy phải có nguồn cung cấp và thông gió thải. 90. AN TOÀN TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN Công việc lắp đặt điện hoàn toàn an toàn nếu nhân viên vận hành tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc vận hành kỹ thuật và quy tắc an toàn. Để làm được điều này, những người đã nghiên cứu các quy tắc an toàn và nhận được chứng chỉ kiểm tra kiến thức với sự phân công của một nhóm trình độ được phép làm việc về lắp đặt điện. Thiết bị bảo hộ cơ bản Các thiết bị được gọi là cách điện chịu được điện áp làm việc của hệ thống lắp đặt một cách đáng tin cậy và được phép chạm vào các bộ phận mang điện dưới điện áp. Thiết bị bảo vệ cách điện chính khi lắp đặt ở bất kỳ điện áp nào bao gồm các thanh cách điện để đóng cắt hoạt động, để thực hiện các phép đo, để nối đất và các mục đích khác, kẹp cách điện cho cầu chì và trong lắp đặt điện áp thấp, ngoài ra, găng tay và găng tay điện môi và bộ điều chỉnh dụng cụ có tay cầm cách nhiệt. Phương tiện bảo vệ bổ sung là những phương tiện tự thân không thể bảo đảm an toàn chống điện giật, vừa dùng để tăng cường tác dụng của phương tiện bảo vệ chính, vừa dùng để bảo vệ chống điện áp chạm, điện áp bước và bỏng hồ quang điện. Các phương tiện cách điện bảo vệ bổ sung trong lắp đặt điện áp cao bao gồm: găng tay và găng tay điện môi, ủng điện môi, thảm và đường ray cao su, giá đỡ cách điện. Đối với tất cả các hoạt động điện áp cao, thiết bị bảo vệ chính nên được sử dụng cùng với thiết bị bảo vệ thứ cấp. Các thiết bị bảo hộ, cả đang sử dụng và trong kho, phải được đánh số và phải kiểm tra tình trạng của chúng vào những thời điểm nhất định. Công việc sửa chữa và lắp đặt phải được thực hiện khi thiết bị đã tắt. Nếu không thể tắt lắp đặt vì lý do này hay lý do khác, thì khi làm việc dưới điện áp, cần tuân thủ các quy định về an toàn sử dụng các thiết bị bảo hộ (miếng cách điện, găng tay cao su, kính bảo hộ, v.v.). Khi làm việc dưới điện áp cao, phải tuân theo các biện pháp phòng ngừa sau: 1) công việc phải được thực hiện chỉ bởi một nhóm công nhân (ít nhất hai người), để một trong số họ có thể hỗ trợ người khác trong trường hợp xảy ra tai nạn; 2) người lao động phải được cách ly tốt với mặt đất; 3) trong quá trình thực hiện công việc, công nhân không được chạm vào người không được cách ly, cũng như các bộ phận kim loại; 4) trước khi bắt đầu công việc, tất cả các thiết bị bảo hộ phải được chính công nhân kiểm tra cẩn thận. Trước khi bắt đầu công việc lắp đặt và thiết bị có điện áp cao, cần phải đảm bảo rằng, sử dụng các dụng cụ thích hợp, không có điện áp trong phần lắp đặt mà công việc sẽ được thực hiện. Sau đó, bạn cần xả lốp thu, dây cáp của máy biến áp, kiểm tra xem chúng có bị đoản mạch không, đóng lại và nối đất chắc chắn. Tác giả: Kosareva O.A.
▪ Kinh tế học vi mô. Giường cũi ▪ Cơ bản về xã hội học và khoa học chính trị. Giường cũi ▪ Hệ sinh thái. Ghi chú bài giảng
Máy tỉa hoa trong vườn
02.05.2024 Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến
02.05.2024 Bẫy không khí cho côn trùng
01.05.2024
▪ phần trang web Thiết bị đo lường. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo tiếng Nga. Giường cũi ▪ bài viết Hàng đổi hàng là gì? đáp án chi tiết ▪ bài báo Người hướng dẫn của trung tâm đào tạo. Mô tả công việc ▪ bài viết Bảng mạch in. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Bộ thu VHF từ các khối làm sẵn. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này