Лабораторная работа №10

Вопросы.

Напряжения и тока тиратрона.

Рекомендуемое амплитудное значение напряжения звукового генератора 60В (выход 2; нагрузка: 5000 Ом). Напряжение Uc

Переключатель режима развертки осциллографа в положение " авт". Ре­жим синхронизации "внут". Рекомендуемое значение чувствительности по входу " У"

1 канал- В/дел.

2 канал- В/дел.

Получите на экране осциллографа и постройте на миллиметровой бумаге осциллограммы напряжения и тока тиратрона за один период перемен­ного напряжения.

4. Содержание отчета.

4.1. Паспортные данные и цоколевка исследуемого тиратрона.

4.2. Схемы, используемые в работе, с краткими пояснениями.

4.3. Приложить полученные графики: ВАХ, обе осциллограммы.

5.1. От чего зависит потенциал зажигания разряда в тиратроне?

5.2. Какого вида разряд происходит в тиратроне с накаленным катодом?

5.3. Какова роль положительных ионов в тиратроне?

5.4. От чего зависит ширина пусковой характеристики?

5.5. Начертить основные характеристики тиратрона.

5.6. Рассказать о действии управляющей сетки в тиратроне.

Литература.

1. Батушев В.А. Электронные приборы, §10.7.-М.:Высшая школа,1969.

2. Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы, §19.1.-19.3;20.3-20.5.-

М.;Связьиздат,1960.

Импульсный водородный тиратрон

Управляемые газоразрядные, приборы с накаленным катодом — тира­троны по принципу отпирания можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся тиратроны, отпирание которых происходит при уменьшении отрицательного потенциала сетки, благодаря чему элек­троны, выходящие из катода, получают в пространстве между сеткой и анодом энергию, достаточную для ионизации газа. Характеристикой за­жигания таких тиратронов является зависимость U_a=f(U_c), где U_a — на­пряжение анода, а U_c—напряжение сетки. Их можно назвать тиратро­нами с отрицательной характеристикой зажигания (отпирания) или с «потенциальным» управлением.

В эту группу входят тиратроны, предназначенные для преобразования тока в выпрямительных и инверторных схемах, а также релейные тира­троны. Для них соотношение между максимальным и средним током, отбираемым от тиратронов, не превышает 6-8 (характерное соотношение для вентилей). Поскольку плотности тока в этом случае невелики, обычно не следует опасаться разрушения катода под действием ионной бомбардировки. Приборы наполняются тяжелыми инертными газами (аргон, криптон, ксенон) и ртутью. Выбор газа объясняется, в значитель­ной мере, низким потенциалом ионизации, благодаря чему удается полу­чить сравнительно низкое падение напряжения на тиратроне.

Ко второй группе относятся импульсные тиратроны, отпирание которых основано на другом принципе. В этих тиратронах анод столь сильно эк­ранируется сеткой от катода, что независимо от потенциала сетки поле анода к катоду не проникает. Отпирание происходит, когда между като­дом и сеткой возбуждается вспомогательный разряд и плотность плазмы в области сетки, в которую проникает поле анода, достаточна для распро­странения проводимости на весь тиратрон. Эти приборы можно назвать тиратронами с положительной характеристикой отпирания или с «токо­вым» управлением.

В импульсные тиратронах отношение амплитуды тока к его среднему значению обычно больше ста и может достигать нескольких тысяч. Дли­тельность импульса находится в пределах от долей микросекунды до сотни микросекунд. Длительность фронта импульса тока составляет доли микросекунды. Так как газовый разряд в импульсном тиратроне развива­ется за время 10^-7—10^-8 с, процесс развития разряда мало влияет на форму импульса тока. Восстановление электрической прочности в им­пульсных тиратронах происходит в течение нескольких единиц.
или десятков микросекунд, благодаря чему частота следования импуль­сов тока может достигать нескольких тысяч в секунду. Импульсные тира­троны обладают высокой электрической прочностью. Существуют тира­троны, работающие при напряжении анода 50—100 кВ.

Принцип действия и особенности конструкции импульсных тира­тронов. На рис. 10-1 приведено схематическое изображение импульсного тиратрона. Анод 2 окружен экраном 9, имеющим потенциал сетки. Диск сетки 3 с отверстиями для прохождения тока расположен под анодом. Экранирующий диск сетки 4, препятствует проникновению поля анода в катодную область, благодаря чему создается высокая электрическая прочность тиратрона. Экранирующий диск как бы делит тиратрон на две области: катодную и анодно-сеточную.

Отпирание тиратрона происходит после возбуждения вспомогательного разряда между катодом и сеткой, ко­торый создает определенную плот­ность заряженных частиц в щели сетки а-б. Все то время, пока раз­вива­ется разряд между катодом и сеткой,.тиратрон не проводит ток. Предва­рительная ионизация значительной части разрядного пространства спо­собствует уско­рению времени ком­мутации—длительности перехода ти­ра­трона из непроводящего состоя­ния в состояние горения разряда с вы­сокой проводимостью. Раз­деле­ние разрядного пространства ти­ра­трона на анодно-сеточную и ка­тодную области способствует ускорению восстановления элек­трической проч­ности тиратрона после про­хождения импульса тока.

Изменение тока и напряжения на ти­ратроне в течение одного им­пульс­ного цикла приведено на рис.10-2. Цикл разделен на несколько пе­риодов, каждый из которых имеет собст­венный масштаб времени.

В предразрядный непроводящий период все анодное напряжение прило­жено между сеткой и анодом тиратрона. Промежуток анод — сетка («анодная камера») тиратрона должен обладать в этот период высокой электрической прочностью. Появление проводимости между сеткой и анодом может привести к нарушению нормального импульсного режима, так как потенциал сетки относительно катода повышается, что может вызвать ионизацию пространства катод—сетка и в ряде
случаев преждевременное отпирание тиратрона. Появление проводимо­сти между анодом и сеткой до прихода поджигающего импульса недо­пустимо также из-за роста тепловых потерь и разрушения электродов.

Период сеточного запуска (период разряда в промежутке катод—сетка) начинается с момента приложения к сетке импульса напряжения. После того, как проводимость пространства между сеткой и катодом достигнет критической величины, появляется анодный ток и начинается период коммутации. Запаздывание момента, возникновения анодного тока по отношению к началу сеточного импульса должно характеризоваться вы­сокой стабильностью во времени от импульса к импульсу, так как ею определяется синхронизация импульсных процессов, связывающих все устройство, в которое включен тиратрон.

В период коммутации тиратрон переходит из непроводящего состояния в состояние горения разряда с высокой проводимостью. В это время анод­ное напряжение падает до величины напряжения горения дугового раз­ряда, а ток в анодной цепи растет. Напряжение на сетке тиратрона сна­чала резко возрастает, затем уменьшается

Рис. 10-2. Изменение тока и напряжения на сетке и аноде тиратрона в течение импульсного цикла.

одновременно с падением напряжения анода. Ток сетки при этом меняет направление. Время коммутации должно быть минимальным, так как в противном случае искажается форма тока во внешней цепи и растут по­тери в тиратроне.

В период проводимости ток и падение напряжения на тиратроне сохра­няют постоянное значение. В это время главную роль играют величина эмиссии катода, а также перепады потенциала в сужениях разрядного пути.
В период восстановления электрической прочности, наступающий после кончания периода проводимости происходит деионизация разрядного промежутка, когда распадается плазма разряда. Длительность этого про­цесса определяет наибольшую частоту, с которой может работать тира­трон.

Выбор газа для наполнения импульсных тиратронов.

Специально разработанные для импульсного режима тиратроны напол­няются водородом или его изотопом - дейтерием. Преимуществом водо­рода как наиболее легкого газа является большая подвижность положи­тельных ионов, что приводит к малому времени деионизации и восста­новления электрической прочности разрядного промежутка. Интенсивное поглощение водорода в импульсном разряде может быть компенсировано с помощью генератора водорода, помещаемого в прибор.

Существенным достоинством водорода является также высокий порог разрушения активного покрытия катода ионами водорода. Это преиму­щество водорода перед другими газами особенно важно для работы ка­тода в импульсном режиме. При прохождении каждого импульса тока в период развития разряда существует повышенное катодное падение на­пряжения. В том случае, если разрушающий потенциал для ионов приме­няемого газа ниже катодного падения, катоды быстро теряют эмиссию.

Тиратрон ТГИ 1-50/5 относится к импульсным тиратронам средней мощности с оксидным катодом косвенного накала и водородным напол­нением, предназначенным для работы в импульсном режиме в устройст­вах широкого применения.

1. Основные технические данные, термины и обозначения.

Напряжение накала (~ или -)	6.3 В
Ток накала катода	3.2-4.1 А
Импульсное падение напряжения между анодом и катодом	160 В
Наименьшее время разогрева катода	3 мин.

Дата добавления: 2015-05-06