일반 전자 및 전기 공학. 치트 시트: 간략하게, 가장 중요한

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차례

전자의 역사
반도체 장치
균일한 전기장에서 전자의 운동
불균일한 전기장에서 전자의 운동
균일한 자기장에서 전자의 운동
고체의 전자
고유 전자 및 정공 전기 전도도
불순물 전기 전도도
반도체에서 전하 캐리어의 확산
외부 전압이 없을 때 전자-정공 전이
순방향 전압의 작용에 따른 전자-정공 전이
역전압에서의 전자-정공 전이
반도체 다이오드의 볼트-암페어 특성
반도체 다이오드 커패시턴스
AC 정류용 반도체 다이오드의 응용
트랜지스터에 대한 일반 정보
트랜지스터의 물리적 프로세스
기본 트랜지스터 스위칭 회로
트랜지스터의 주파수 특성
트랜지스터 펄스 모드
트랜지스터의 주요 유형
전기 진공 장치 및 분류 원칙에 대한 일반 정보
다이오드의 장치 및 작동 원리
XNUMX극관과 그 회로
단순하고 복잡한 음극
직접 및 간접 가열의 음극
다이오드에 대한 XNUMX초 법칙의 거듭제곱
XNUMX극관의 물리적 프로세스
XNUMX극관의 작동 전압과 XNUMX초의 거듭제곱 법칙
XNUMX극관의 그리드 전류
XNUMX극관 성능
tetrode의 장치 및 작동
테트로드의 디나트론 효과
XNUMX극관의 장치 및 작동
tetrodes 및 pentodes의 매개변수
빔 테트로드의 장치 및 작동
주파수 변환의 원리
주파수 변환용 램프
이중 제어 램프의 특성 및 매개변수
특수 유형의 트랜시버 튜브
가스의 방전 유형
글로우 방전
제너 다이오드
가소트론
티라트론 아크 방전
음극선관
초고주파에서 램프 작동의 특징
램프의 입력 임피던스 및 에너지 손실
플라잉 클라이스트론
여행 및 역파 튜브
전기 및 전자 이론의 일반 개념
쿨롱의 법칙. 전기장
전기장의 도체 및 유전체
주요 전기 절연 재료
전류의 개념입니다. 옴의 법칙
도체를 서로 연결합니다. 키르히호프의 제XNUMX법칙
키르히호프의 제XNUMX법칙. 오버레이 방법
전기분해. 패러데이의 제XNUMX법칙과 제XNUMX법칙
배터리
전기 백열등
전기 용접
전자기학
전자기 유도
AC 수신
AC 회로
진동 회로
삼상 교류
변압기
변압기의 장치 및 유형
비동기식 모터
동기 발전기
DC 발전기 장치
DC 발전기의 유형
전동기
정류기
전기 측정기
측정기의 장치
계기용 변압기
가변저항
유효 전력 측정
활성 전기 에너지 측정
전동
전기 기계의 절연, 실행 및 냉각 형태
전기 모터 보호
접촉기 및 컨트롤러
엔진 시동 방법
전기 모터의 속도 제어
충전식 배터리
배터리 모드
전기 장치의 안전

1. 전자의 역사

전자공학의 출현과 발전의 토대는 XNUMX세기와 XNUMX세기 물리학자들의 작업으로 이루어졌습니다. 공기 중 방전에 대한 세계 최초의 연구는 XNUMX세기에 수행되었습니다. 학자에 의해 러시아에서 로모노소프 и 리치만 그리고 그들과 독립적으로 미국 과학자들은 프랭클린. 중요한 사건은 1802년 Academician Petrov에 의한 전기 아크의 발견이었습니다. 희박 가스의 전류 통과에 대한 연구는 영국에서 지난 세기에 수행되었습니다. 크룩스, 톰슨, 타운센드, 애스턴, 독일에서 가이슬러, 기토르프, 플뤼커 1873년 로디진 세계 최초의 전기 진공 장치인 백열 램프를 발명했습니다. 그에 관계없이 조금 후에 미국 발명가가 동일한 램프를 만들고 개선했습니다. 에디슨. 전기 아크는 조명 목적으로 처음 사용되었습니다. 야블로흐코프 1876년. 1887년, 독일의 물리학자 헤르츠 광전효과를 발견했다.

열이온 방출은 1884년 에디슨에 의해 발견되었습니다. 1901년 Richardson은 열이온 방출에 대한 자세한 연구를 수행했습니다. 최초의 냉음극선관은 1897년에 건설되었습니다. 갈색 (독일). 무선 공학에서 전자 장치의 사용은 1904년 영국 과학자가 플레밍 백열 음극이 있는 1907전극 램프를 사용하여 라디오 수신기의 고주파 진동을 수정했습니다. XNUMX년 미국 엔지니어 리 드 포레스트 제어 램프에 그리드를 도입했습니다. 즉, 첫 번째 XNUMX극관을 만들었습니다. 같은 해 상트페테르부르크 공과대학 교수 로잉 텔레비전 영상을 수신하기 위해 음극선관을 사용할 것을 제안했고, 그 후 몇 년 동안 그의 아이디어를 실험적으로 확인했습니다. 1909-191년 러시아에서 코발렌코프 장거리 전화 통신을 증폭하기 위해 최초의 XNUMX극관을 만들었습니다. 가열된 음극의 발명은 매우 중요했습니다. 체르니셰프 1921년 미국의 지옥은 차폐 격자로 램프를 개선했으며 1926년 그는 가장 일반적인 램프 중 하나가 된 1930극관을 제안했습니다. 1930년 쿠베키 Vekshinskiy와 Timofeev가 상당한 기여를 한 설계에서 광전자 증배관을 발명했습니다. 특수 텔레비전 전송 튜브에 대한 첫 번째 제안은 1930-1931년에 독립적으로 이루어졌습니다. 콘스탄티노프와 카타예프. iconoscopes라고 하는 유사한 튜브가 미국에서 제작되었습니다. 즈보리킨.

이러한 튜브의 발명은 텔레비전 발전을 위한 새로운 기회를 열었습니다. 다소 늦은 1933년. 쉬마코프 и 티모페예프 강력한 인공 조명 없이 텔레비전 전송을 수행할 수 있게 하는 새롭고 더 민감한 전송 튜브(수퍼리코스코프 또는 슈퍼 이미터)를 제안했습니다. 러시아 방사선 물리학자 로자노프스키 1932년 그는 전자 흐름의 속도 조절 기능을 갖춘 새로운 장치를 만들 것을 제안했습니다. 그의 아이디어에 따르면, 1939년 Arsen'eva와 Heil은 과도 클라이스트론(transient klystron)이라고 불리는 마이크로파 진동을 증폭하고 생성하는 최초의 장치를 만들었습니다. 1940년 코발렌코 마이크로파 진동을 생성하는 데 널리 사용되는 더 간단한 반사형 클라이스트론을 발명했습니다.

데시미터 파동의 기술에 매우 중요한 것은 다음과 같은 작업이었습니다. Devyatkova, Daniltseva, Khokhlova и 구레비치, 1938-1941년. 평면 디스크 전극이 있는 특수 XNUMX극관을 설계했습니다. 이 원리에 따라 서멧 램프는 독일에서, 비콘 램프는 미국에서 생산되었습니다.

2. 반도체 소자

진공관에 비해 반도체 소자는 장점:

1) 가벼운 무게와 작은 크기;

2) 난방을 위한 에너지 소비 없음;

3) 작동 신뢰성이 높고 수명이 길다(최대 수만 시간).

4) 높은 기계적 강도(흔들림, 충격 및 기타 유형의 기계적 과부하에 대한 내성);

5) 반도체 장치가있는 다양한 장치 (정류기, 증폭기, 발전기)는 장치 자체의 에너지 손실이 미미하기 때문에 효율이 높습니다.

6) 트랜지스터가 있는 저전력 장치는 매우 낮은 공급 전압에서 작동할 수 있습니다.

7) 반도체 장치의 설계 및 작동 원리는 전자 제품 개발에서 중요한 새로운 방향인 반도체 마이크로 전자 공학을 만드는 데 사용됩니다.

동시에, 반도체 장치는 현재 다음을 가지고 있습니다. 단점:

1) 이러한 유형의 장치에 대한 개별 인스턴스의 매개변수 및 특성은 상당한 범위를 가지고 있습니다.

2) 장치의 특성 및 매개변수는 온도에 크게 의존합니다.

3) 시간이 지남에 따라 장치의 속성에 변화가 있습니다(노화).

4) 어떤 경우에는 자체 소음이 전자 장치의 소음보다 큽니다.

5) 대부분의 트랜지스터 유형은 수십 MHz 이상의 주파수에서 작동하기에 적합하지 않습니다.

6) 대부분의 트랜지스터의 입력 저항은 진공관의 입력 저항보다 훨씬 낮습니다.

7) 트랜지스터는 전기 진공 장치와 같은 고전력용으로 아직 제조되지 않았습니다.

8) 대부분의 반도체 소자는 방사능의 영향으로 동작이 급격히 저하된다.

트랜지스터는 증폭기, 수신기, 송신기, 발전기, 텔레비전, 측정기, 펄스 회로, 전자 계산 기계 등에 성공적으로 사용됩니다. 반도체 장치를 사용하면 전원에서 전기 에너지 소비를 크게 절약하고 비용을 줄일 수 있습니다. 장비의 크기는 몇 배 이상입니다.

반도체 소자에 신소재를 사용하여 반도체 소자를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있습니다. 수천 암페어의 전류를 위한 반도체 정류기가 만들어졌습니다. 게르마늄 대신 실리콘을 사용하면 최대 125"C 이상의 온도에서 장치를 작동할 수 있습니다. 트랜지스터는 최대 수백 메가헤르츠 이상의 주파수와 마이크로파 주파수용 새로운 유형의 반도체 장치용으로 만들어졌습니다. 전자 진공관은 많은 무선 공학 장치에서 반도체 장치로 성공적으로 대체되었으며 업계에서는 다양한 유형의 반도체 다이오드 및 트랜지스터를 대량 생산합니다.

3. 균일한 전기장에서 전자의 운동

전기장과 전자의 상호 작용은 전기 진공 및 반도체 장치의 주요 프로세스입니다.

전자는 음전하를 띠는 물질의 입자이며 절대값은 e = 1,610-19C입니다. 움직이지 않는 전자의 질량은 m = 9,110-28g과 같습니다. 이동 속도가 증가하면 전자의 질량이 증가합니다. 이론적으로 c = 3·108m/s와 같은 속도에서 전자의 질량은 무한히 커야 합니다. 기존의 전기 진공 장치에서 전자의 속도는 0,1초를 초과하지 않습니다. 이 조건에서 전자의 질량은 m과 같은 일정한 것으로 간주될 수 있습니다.

전극 사이의 전위차가 U이고 전극 사이의 거리가 d이면 전계 강도는 E \uXNUMXd U / d입니다. 균일한 전기장의 경우 E 값은 일정합니다.

운동 에너지 W0 및 힘의 필드 라인을 따라 지향된 초기 속도 v0를 갖는 전자가 예를 들어 음극에서 더 낮은 전위를 갖는 전극에서 방출된다고 하자. 장은 전자에 작용하여 양극과 같은 더 높은 전위를 가진 전극으로의 이동을 가속화합니다. 즉, 전자는 전위가 높은 전극에 끌린다. 이 경우 필드는 가속.

가속 장에서는 전자를 움직이는 장의 일로 인해 전자의 운동 에너지가 증가합니다. 에너지 보존 법칙에 따라 전자 W-W0의 운동 에너지 증가는 전달 된 전하 e와 전달 된 전위차 U의 곱에 의해 결정되는 필드 작업과 같습니다. : W W! = mv2/2 - mv20/2 = eU. 초기 전자 속도가 0이면 W20 = mv2/0 = 2이고 W=mv2/XNUMX = eU, 즉 전자의 운동 에너지는 전계 작업과 같습니다. 가속 필드에서 전자의 속도는 통과한 전위차에 따라 달라집니다.

전자의 초기 속도 v0의 방향이 자기장의 측면에서 전자에 작용하는 힘 F와 반대라고 하자. 즉, 전자는 더 높은 전위를 가진 전극에서 일정한 초기 속도로 날아간다. 힘 F가 속도 v0을 향하기 때문에 전자는 감속되어 균일하게 느리게 직선으로 이동합니다. 이 경우 필드를 지연이라고 합니다. 따라서 초기 전자 속도의 방향에 따라 일부 전자에 대한 이 필드는 가속되고 다른 전자에 대해서는 감속됩니다. 감속 필드에서 전자는 필드에 에너지를 제공합니다. 반대 방향으로 전자는 가속 필드에서 초기 속도 없이 움직이며 슬로우 모션 중에 손실된 에너지를 전자로 되돌립니다.

전자가 필드 라인의 방향에 직각으로 초기 속도 v0로 날아간다면 필드는 공식 f = eE에 의해 결정되고 더 높은 전위로 향하는 힘 F로 전자에 작용합니다. 힘이 없을 때 Rpotential은 속도 v0의 관성에 의해 등속 운동을 합니다. 그리고 힘 F의 작용에 따라 전자는 v0에 수직인 방향으로 균일한 가속도로 움직여야 합니다. 결과적으로 전자의 운동은 포물선을 따라 발생하고 전자는 양극 쪽으로 편향됩니다. 전자가 이 전극에 떨어지지 않고 필드를 벗어나면 계속해서 관성에 의해 직선으로 균일하게 이동합니다. 전자는 특정 포물선을 따라 이동하여 전극 중 하나에 부딪치거나 필드를 떠납니다.

전기장은 항상 한 방향 또는 다른 방향으로 전자의 운동 에너지와 속도를 변경합니다. 따라서 전자와 전기장 사이에는 항상 에너지 상호 작용, 즉 에너지 교환이 있습니다. 전자의 초기 속도가 힘의 선을 따라 향하지 않고 어느 정도 각도로 향하면 전기장은 전자의 궤적도 구부립니다.

4. 비균질 전기장에서 전자의 운동

에 불균일 전기장 다양하고 종종 복잡한 구조가 특징입니다. 서로 유사하지 않은 이질적인 필드가 많이 있으며, 다양한 법칙에 따라 강도가 점에서 점으로 달라지고 힘의 선은 일반적으로 이런 형태의 곡선입니다. 가장 간단한 것은 원통형 전극 사이에 형성되는 전기 진공 장치에서 흔히 접하게 되는 근본적인 불균일 필드입니다. 내부 전극 표면에서 방출되는 전자의 초기 속도가 힘의 선을 따라 향하면 전자는 직선으로 이동하고 반경을 따라 가속됩니다. 그러나 내부 전극에서 멀어질수록 전자에 작용하는 전계 강도와 힘이 작아지므로 가속도도 감소합니다.

보다 일반적인 경우, 불균일 장은 곡선 형태의 힘선을 갖는다. 이 필드가 가속되면 초기 속도 v0인 전자는 힘의 선과 같은 곡률을 갖는 곡선 궤적을 따라 이동합니다. 힘 F는 전자의 자체 속도 벡터에 대한 각도로 자기장의 측면에서 전자에 작용합니다. 이 힘은 전자의 궤적을 구부리고 속도를 증가시킵니다. 이 경우 전자 궤적은 필드 라인과 일치하지 않습니다. 전자에 질량이 없고 따라서 관성이 없다면 힘의 선을 따라 움직일 것입니다. 그러나 전자는 질량이 있어 이전 이동에서 얻은 속도로 관성에 의해 직선으로 이동하는 경향이 있습니다. 전자에 작용하는 힘은 필드 라인에 접선 방향으로 향하고 곡선 필드 라인의 경우 전자 속도 벡터와 각도를 형성합니다. 따라서 전자의 궤적은 구부러져 있지만 전자의 관성으로 인해 힘의 선에서 이 곡률이 "뒤쳐져" 있습니다.

곡선 필드 라인이 있는 감속하는 비균질 필드의 경우 필드에서 전자에 작용하는 힘도 전자 궤적을 구부리고 속도를 변경합니다. 그러나 궤적의 곡률은 힘선이 구부러지는 방향과 반대 방향, 즉 전자의 궤적이 힘선에서 멀어지는 경향이 있습니다. 이 경우 전자의 속도는 음전위가 더 큰 지점을 지날수록 감소합니다.

단순화를 위해 전자의 상호 작용을 무시하고 불균일한 장에서 전자 흐름의 운동을 고려합시다. 힘의 평균 직선에 대해 대칭인 가속하는 비균질 장에서 전자 흐름을 이동시키십시오. 이 경우 힘의 선은 전자 운동 방향으로 수렴됩니다. 즉, 전계 강도가 증가합니다. 그런 분야를 부르자 수렴.

전자의 흐름이 이 장으로 날아가도록 하고, 그 속도는 평행하게 향합니다. 전자의 궤적은 힘의 선이 구부러진 것과 같은 방향으로 구부러집니다. 그리고 평균 전자만이 평균 힘선을 따라 직선으로 움직입니다. 결과적으로 전자는 서로 접근합니다. 즉, 수렴 렌즈의 도움으로 광속의 초점을 연상시키는 전자 흐름의 초점이 얻어집니다. 또한 전자의 속도가 증가합니다.

힘의 선이 전자 운동 방향으로 발산하면 필드는 일반적으로 다른. 전자의 궤적이 곡률 중에 서로 멀어지기 때문에 전자 흐름이 흩어져 있습니다. 따라서 가속 발산 필드는 전자빔의 발산 렌즈입니다.

필드가 감속하고 수렴하면 초점이 없지만 속도가 감소하면서 전자가 산란됩니다. 그리고 그 반대로, 감속 발산장에서 전자빔의 집속이 얻어진다.

5. 균일한 자기장에서 전자의 운동

일부 전기 진공 장치는 자기장에서 전자의 움직임을 사용합니다.

전자가 자기장 선에 수직인 초기 속도 v0로 균일한 자기장 속으로 날아가는 경우를 생각해 봅시다. 이 경우 움직이는 전자는 벡터 h0 및 자기장 H의 벡터에 수직인 소위 로렌츠 힘 F의 영향을 받습니다. 힘 F의 크기는 다음 식에 의해 결정됩니다. F = ev0H.

v0 = 0에서 힘 P는 XNUMX과 같습니다. 즉, 자기장은 정지 전자에 작용하지 않습니다.

힘 F는 전자 궤적을 원호로 구부립니다. 힘 F는 속도 h0에 직각으로 작용하기 때문에 작동하지 않습니다. 전자의 에너지와 속도는 크기가 변하지 않습니다. 속도 방향의 변화만 있을 뿐입니다. 일정한 속도로 원을 그리며 회전하는 물체의 운동은 중심을 향하는 구심력의 작용으로 인해 얻어지며, 이는 정확히 힘 F인 것으로 알려져 있습니다.

왼손 법칙에 따라 자기장에서 전자의 회전 방향은 다음 규칙에 의해 편리하게 결정됩니다. 자기장 선의 방향을 보면 전자는 시계 방향으로 움직입니다. 다시 말하면, 전자의 회전은 자기장 라인의 방향으로 나사로 조여진 나사의 회전 운동과 일치합니다.

전자가 나타내는 원의 반지름 r을 결정합시다. 이를 위해 역학에서 알려진 구심력에 대한 식을 사용합니다. F = mv20/r. 그것을 힘 F = ev0H: mv20/r = ev0H의 값과 동일시합시다. 이제 이 방정식에서 반지름을 찾을 수 있습니다. r= mv0/(eH).

전자 속도 v0가 클수록 관성에 의해 직선으로 움직이는 경향이 강해지고 궤적의 곡률 반경이 커집니다. 한편, H가 증가함에 따라 힘 F가 증가하고, 궤적의 곡률이 증가하고, 원의 반경이 감소한다.

유도된 공식은 자기장에서 질량과 전하가 있는 입자의 운동에 대해 유효합니다.

m과 e에 대한 r의 의존성을 고려하십시오. 질량 m이 더 큰 하전 입자는 관성에 의해 직선으로 날아가는 경향이 있고 궤적의 곡률이 감소합니다. 즉, 더 커질 것입니다. 그리고 전하 e가 클수록 힘 F가 커지고 궤적이 더 많이 구부러집니다. 즉, 반경이 작아집니다.

자기장을 넘어 전자는 관성에 의해 직선으로 더 멀리 날아갑니다. 궤적의 반경이 작으면 전자는 자기장에서 닫힌 원을 설명할 수 있습니다.

따라서 자기장은 전자 속도의 방향만 변경하고 크기는 변경하지 않습니다. 즉, 전자와 자기장 사이에 에너지 상호 작용이 없습니다. 전기장에 비해 전자에 대한 자기장의 영향은 더 제한적입니다. 이것이 자기장이 전기장보다 훨씬 적은 빈도로 전자에 영향을 미치는 데 사용되는 이유입니다.

6. 고체 상태의 전자

현대 물리학은 신체의 전자가 임의의 에너지를 가질 수 없다는 것을 증명했습니다. 각 전자의 에너지는 다음과 같은 특정 값만 취할 수 있습니다. 에너지 수준 (또는 에너지 수준).

원자핵에 더 가까이 위치한 전자는 에너지가 더 낮습니다. 즉, 에너지 준위가 더 낮습니다. 핵에서 전자를 제거하려면 전자와 핵 사이의 상호 인력을 극복해야 합니다. 이것은 약간의 에너지를 필요로 합니다. 따라서 핵에서 멀리 떨어진 전자는 에너지가 높습니다. 그들은 더 높은 에너지 수준에 있습니다.

전자가 더 높은 에너지 준위에서 더 낮은 에너지 준위로 이동할 때 양자(또는 광자)라고 하는 특정 양의 에너지가 방출됩니다. 원자가 하나의 에너지 양자를 흡수하면 전자는 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 이동합니다. 따라서 전자의 에너지는 양자, 즉 특정 부분에서만 변합니다.

에너지 준위별 전자 분포는 도식적으로 표시됩니다. 전자의 에너지 W는 세로로 표시되고 에너지 준위는 가로선으로 표시됩니다.

소위 고체 상태 영역 이론에 따라 에너지 준위는 별도의 영역으로 결합됩니다. 원자의 외부 껍질의 전자는 원자가 밴드를 구성하는 여러 에너지 준위를 채웁니다. 더 낮은 에너지 준위는 전자로 채워진 다른 밴드의 일부이지만 이러한 밴드는 전기 전도도 현상에서 역할을 하지 않으므로 그림에는 표시되지 않습니다. 금속과 반도체에는 많은 수의 전자가 있습니다. I 더 높은 에너지 수준. 이러한 수준은 전도대를 구성합니다. 전도 전자라고 하는 이 영역의 전자는 신체 내부에서 무작위로 이동하여 한 원자에서 다른 원자로 이동합니다. 금속의 높은 전기 전도성을 제공하는 것은 전도 전자입니다.

전도대에 전자를 제공한 물질의 원자는 양이온으로 간주할 수 있습니다. 그것들은 특정 순서로 배열되어 공간 격자를 형성하며, 이온 또는 결정체라고도 합니다. 이 격자의 상태는 원자 사이의 상호 작용력의 평형과 신체의 모든 입자의 총 에너지의 최소값에 해당합니다. 전도 전자의 무작위 이동은 공간 격자 내부에서 발생합니다.

다른 에너지 구조는 유전체의 특징입니다. 전자가 있을 수 없는 에너지 준위에 해당하는 전도대와 원자가대 사이에 밴드 갭이 있습니다.

상온에서 유전체는 전도대에서 매우 적은 수의 전자만을 가지므로 유전체의 전도도는 무시할 수 있습니다. 그러나 가열되면 추가 에너지를받는 원자가 밴드의 일부 전자가 전도대로 통과 한 다음 유전체가 눈에 띄는 전기 전도성을 얻습니다.

반도체는 저온에서 절연체이며, 상온에서는 상당한 수의 전자가 가전자대에서 전도대로 이동합니다.

현재 반도체 소자의 제조에는 4가의 게르마늄과 실리콘이 가장 널리 사용되고 있으며, 게르마늄이나 실리콘의 공간적 결정 격자는 원자가 전자에 의해 서로 결합된 원자들로 이루어져 있다. 이러한 결합을 공유 또는 쌍전자라고 합니다.

7. 자체 전자 및 구멍 전기 전도도

반도체는 전기 전도성 측면에서 도체와 유전체 사이의 중간 위치를 차지하는 물질입니다.

에 반도체 전기 저항의 음의 온도 계수가 특징입니다. 온도가 상승함에 따라 반도체의 저항은 대부분의 솔리드 도체에서와 같이 증가하기보다는 감소합니다. 또한 반도체의 전기 저항은 불순물의 양과 빛, 전기장, 전리방사선 등과 같은 외부 영향에 크게 좌우됩니다.

반도체에는 두 가지 유형의 전기 전도성이 있습니다. 금속과 마찬가지로 반도체는 전도 전자의 이동으로 인한 전자 전기 전도성을 가지고 있습니다. 일반적인 작동 온도에서 반도체는 항상 원자핵에 매우 약하게 결합되어 결정 격자의 원자 사이에서 임의의 열 이동을 수행하는 전도 전자를 포함합니다. 이러한 전자는 전위차의 작용으로 전류인 특정 방향으로 추가적인 움직임을 받을 수 있습니다.

반도체는 또한 금속에서 관찰되지 않는 정공 전기 전도성을 가지고 있습니다. 반도체에서 결정 격자는 매우 강합니다. 그 이온, 즉 하나의 전자를 빼앗긴 원자는 움직이지 않고 제자리에 남아 있습니다.

원자에 전자가 없는 것을 일반적으로 구멍. 이것은 원자에 하나의 전자가 빠져 있다는 것, 즉 자유 공간이 형성되었음을 강조합니다. 구멍은 기본 양전하처럼 행동합니다.

정공 전기 전도도를 사용하면 전자도 실제로 이동하지만 전자 전기 전도도보다 더 제한적으로 움직입니다. 전자는 이러한 원자에서 인접한 원자로만 전달됩니다. 그 결과 전자의 이동과 반대 방향으로 양전하(정공)가 이동합니다.

이리저리 이동하여 전기 전도성을 생성할 수 있는 전자와 정공을 모바일 충전 캐리어 또는 단순히 전하 캐리어. 열의 작용으로 전하 캐리어 쌍이 생성된다고 말하는 것이 일반적입니다. 즉, 전도 전자-전도 구멍 쌍이 발생합니다.

전도 전자와 정공이 혼돈 열 운동을 하기 때문에 캐리어 쌍 생성의 역 과정이 반드시 발생합니다. 전도 전자는 다시 가전자대에서 자유 위치를 차지합니다. 즉, 그들은 정공과 결합합니다. 이러한 캐리어 쌍의 소멸을 호출합니다. 전하 캐리어의 재결합. 캐리어 쌍의 생성 및 재조합 과정은 항상 동시에 발생합니다.

불순물이 없는 반도체를 진성 반도체라고 합니다. 그것은 전자 및 정공 전기 전도성으로 구성된 자체 전기 전도성을 가지고 있습니다. 이 경우, 진성 반도체에서 전도되는 전자와 정공의 수는 동일함에도 불구하고 전자의 전기 전도성이 우세하며, 이는 정공의 이동도에 비해 전자의 이동도가 더 큰 것으로 설명된다.

8. 불순물 전기 전도도

반도체에 다른 물질의 불순물이 포함되어 있으면 자체 전기 전도도 외에도 불순물 유형에 따라 전자 또는 정공이 될 수 있는 불순물 전기 전도도가 나타납니다. 예를 들어, XNUMX가인 게르마늄은 XNUMX가 안티몬과 비소를 첨가하면 불순물 전자 전도성을 갖는다. 그들의 원자는 XNUMX개의 전자만으로 게르마늄 원자와 상호 작용하고 다섯 번째 전자는 전도대에 주어집니다. 그 결과, 일정량의 추가 전도전자가 얻어진다. 원자가 전자를 제공하는 불순물을 기증자. 기증자 원자는 전자를 잃고 양전하를 띤다.

전자 전기 전도성이 우세한 반도체를 전자 반도체 또는 n형 반도체라고 합니다.

전자를 취하여 불순물 정공 전기 전도성을 생성하는 물질을 수용자. 전자를 포착하는 수용체 원자는 자체적으로 음전하를 띠게 됩니다.

정공 전기 전도성이 우세한 반도체를 정공 반도체 또는 p형 반도체라고 합니다.

반도체 소자는 주로 도너 또는 억셉터 불순물을 포함하는 반도체를 사용하며 불순물이라고 합니다. 이러한 반도체의 정상 작동 온도에서 모든 불순물 원자는 불순물 전기 전도도 생성에 참여합니다. 즉, 각 불순물 원자는 하나의 전자를 제공하거나 포착합니다.

불순물 전기 전도도가 고유 전도도보다 우세하려면 도너 불순물 또는 억셉터 불순물 원자의 농도가 고유 전하 캐리어의 농도를 초과해야 합니다.

주어진 반도체에서 농도가 우세한 전하 캐리어를 주 캐리어라고합니다. n형 반도체에서는 전자이고 p형 반도체에서는 정공입니다. 소수 전하 캐리어를 호출하며, 그 농도는 다수 캐리어의 농도보다 적습니다. 불순물 반도체에서 소수 캐리어의 농도는 다수 캐리어의 농도가 증가하는 만큼 감소합니다.

게르마늄에 특정 수의 전자가 있고 도너 불순물을 추가한 후 전자 농도가 1000배 증가하면 소수 캐리어(정공)의 농도가 1000배 감소합니다. 주요 캐리어의 농도보다 백만 배 적습니다. 이것은 도너 원자로부터 얻은 전도 전자의 농도가 1000배 증가하면 전도대의 낮은 에너지 준위가 점유되는 것으로 밝혀지고 가전자대에서 전자의 전이는 다음으로만 가능하다는 사실에 의해 설명됩니다. 더 높은 수준의 전도대. 그러나 그러한 전이를 위해서는 전자가 높은 에너지를 가져야 하므로 훨씬 적은 수의 전자가 이를 수행할 수 있습니다. 이에 따라 가전자대의 전도 구멍 수가 크게 감소합니다.

따라서 무시해도 될 정도로 적은 양의 불순물은 전기 전도도의 특성과 반도체 전도도의 크기를 크게 변경합니다. 원하는 불순물의 함량이 낮고 엄격하게 함유된 반도체를 얻는 것은 매우 복잡한 과정입니다. 이 경우 불순물이 첨가된 초기 반도체는 매우 순수해야 한다.

9. 반도체에서 전하 캐리어의 확산

반도체에서는 전도 전류 외에 확산 전류도 있을 수 있는데, 그 원인은 전위차가 아니라 캐리어 농도의 차이입니다. 이 흐름의 본질을 알아봅시다.

전하 캐리어의 농도가 반도체에 균일하게 분포되어 있으면 평형입니다. 반도체의 다른 부분에서 외부 영향의 영향으로 농도가 불균등해질 수 있습니다. 즉, 비평형입니다. 예를 들어, 반도체의 일부가 방사선에 노출되면 캐리어 쌍을 생성하는 프로세스가 강화되고 캐리어의 추가 농도가 나타납니다. 불필요한.

운반체는 자체 운동 에너지를 가지고 있기 때문에 항상 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 이동하는 경향이 있습니다. e. 농도를 균등화하는 경향이 있습니다.

확산 현상은 이동 전하 캐리어뿐만 아니라 많은 물질 입자에서 관찰됩니다. 확산은 항상 입자의 불균일한 농도로 인해 발생하며, 확산 자체는 입자의 열 운동 자체 에너지에 의해 수행됩니다.

이동 전하 캐리어(전자와 정공)의 확산 운동은 확산 전류 /입니다. 이 전류는 전도 전류와 마찬가지로 전자 또는 정공일 수 있습니다. 이러한 전류의 밀도는 다음 공식에 의해 결정됩니다. i = eDn ?n /?x 및 ip=- eDp?p /?x, 여기서 양 ?n/?x 및 ?c/?x는 소위 농도 구배, Dn 및 Dp는 확산 계수입니다. 농도 구배는 거리 x를 따라 농도가 얼마나 급격하게 변하는지, 즉 단위 길이당 농도 n 또는 p의 변화를 나타냅니다. 농도차가 없으면 Δn=0 또는 Δp=0이고 확산전류가 발생하지 않는다. 그리고 주어진 거리 Δx에서 농도 Δn 또는 Δp의 변화가 클수록 확산 전류가 커집니다.

확산 계수는 확산 과정의 강도를 나타냅니다. 그것은 캐리어의 이동성에 비례하며 다른 물질에 따라 다르며 온도에 따라 다릅니다. 전자의 확산 계수는 항상 정공보다 큽니다.

정공확산전류밀도 공식의 우변 마이너스 부호는 정공전류가 정공농도가 감소하는 방향으로 흐르기 때문에 설정된다.

어떤 외부 영향으로 인해 반도체의 일부에 과잉 농도의 캐리어가 생성되고 외부 영향이 멈추면 과잉 캐리어가 재결합하여 반도체의 다른 부분으로 확산됩니다.

시간이 지남에 따라 과잉 농도가 감소하는 과정을 특성화하는 값을 비평형 캐리어의 수명이라고 합니다.

비평형 캐리어의 재결합은 대부분의 반도체와 반도체 표면에서 발생하며 불순물과 표면 상태에 따라 크게 달라집니다.

전자와 같은 비평형 캐리어가 반도체를 따라 확산 전파되는 동안 이들의 농도도 재결합으로 인해 거리에 따라 감소합니다.

10. 외부 전압이 없는 상태에서 전자 구멍 접합

전기 전도성이 다른 두 반도체의 경계에 있는 영역을 전자 구멍, 또는 p-p-전환.

전자-정공 전이는 비대칭 전도성, 즉 비선형 저항을 갖는 특성을 가지고 있습니다. 무선 전자 장치에 사용되는 대부분의 반도체 장치의 작동은 하나 이상의 pn 접합 특성을 기반으로 합니다. 이러한 전환의 물리적 프로세스를 고려해 보겠습니다.

접합부 양단에 외부 전압이 없도록 하십시오. 각 반도체의 전하 캐리어는 임의의 열 운동, 즉 고유한 속도를 가지므로 한 반도체에서 다른 반도체로의 확산(침투)이 발생합니다. 운반체는 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 이동합니다. 따라서 전자는 n형 반도체에서 p형 반도체로 확산되고 정공은 p형 반도체에서 n형 반도체로 반대 방향으로 확산된다.

캐리어의 확산으로 인해 전기 전도성이 다른 두 반도체 사이의 계면 양쪽에 서로 다른 부호의 공간 전하가 생성됩니다. n 영역에서는 양의 공간 전하가 발생합니다. 이것은 주로 양전하를 띤 도너 불순물 원자에 의해 형성되며, 이 영역에 들어간 정공에 의해 약간 형성됩니다. 유사하게, 음의 공간 전하는 억셉터 불순물의 음으로 하전된 원자와 여기에 도달한 전자에 의해 부분적으로 형성된 p 영역에서 발생합니다.

형성된 공간 전하 사이에는 소위 접촉 전위차와 전기장이 있습니다.

pn 접합에서 전위 장벽이 발생하여 캐리어의 확산 전이를 방지합니다.

불순물의 농도가 높을수록 주요 캐리어의 농도가 높아지고 경계를 통해 확산되는 양이 많아집니다. 공간 전하의 밀도가 증가하고 접촉 전위차, 즉 전위 장벽의 높이가 증가합니다. 이 경우 pn 접합의 두께가 감소합니다.

경계를 가로지르는 다수 캐리어의 확산 이동과 동시에 접촉 전위차의 전기장의 작용에 따라 캐리어의 역 이동이 발생합니다. 이 필드는 p-영역에서 p-영역으로 정공을 다시 이동시키고 p-영역에서 p-영역으로 전자를 다시 이동시킵니다. 특정 온도에서 pn 접합은 동적 평형 상태에 있습니다. 매초 일정한 수의 전자와 정공이 경계를 통해 반대 방향으로 확산되고, 자기장의 작용으로 같은 수의 전자와 정공이 반대 방향으로 이동합니다.

확산에 의한 캐리어의 이동은 확산 전류이고, 자기장의 작용에 따른 캐리어의 이동은 전도 전류이다. 전이의 동적 평형에서 이러한 전류는 방향이 같고 반대입니다. 따라서 접합부를 통과하는 총 전류는 XNUMX이며 외부 전압이 없는 경우에 해당해야 합니다. 각 전류에는 전자와 정공 성분이 있습니다. 이러한 구성 요소의 값은 캐리어의 농도와 이동성에 따라 다르기 때문에 다릅니다. 포텐셜 장벽의 높이는 항상 평형이 발생하는 정확히 자동으로 설정됩니다. 즉, 확산 전류와 전도 전류는 서로를 보상합니다.

11. 순방향 전압의 작용에 따른 전자 구멍 천이

외부 전압원을 p형 반도체에 양극으로 연결하고 n형 반도체에 음극으로 연결합니다.

직류 전압에 의해 pn 접합에서 생성된 전기장은 접촉 전위차의 필드 쪽으로 작용합니다. 결과 필드가 약해지고 접합의 전위차가 감소합니다. 즉, 전위 장벽의 높이가 감소하고 확산 전류가 증가합니다. 결국, 더 낮은 장벽은 더 많은 캐리어를 극복할 수 있습니다. 전도 전류는 열 속도로 인해 n 및 p 영역의 부피에서 pn 접합 영역으로 들어가는 소수 캐리어의 수에만 주로 의존하기 때문에 거의 변하지 않습니다.

외부 전압이 없는 경우 확산 전류와 전도 전류는 동일하며 서로 보상합니다. 순방향 전압에서 idif> iprov, 따라서 접합부를 통과하는 총 전류, 즉 순방향 전류는 더 이상 0이 아닙니다. ipr \uXNUMXd idif - iprov> XNUMX.

장벽이 현저히 낮아지면 idiff "iprov이고 우리는 ipr ~ idif, 즉 접합부의 순방향 전류가 확산이라고 가정할 수 있습니다.

전하 캐리어가 낮은 전위 장벽을 통해 이러한 캐리어가 작은 영역으로 도입되는 현상을 호출합니다. 전하 캐리어 주입. 반도체 장치에서 캐리어가 주입되는 영역을 이미터 영역 또는 이미터라고 합니다. 그리고 이 영역에 대해 미미한 전하 캐리어가 주입되는 영역을 베이스 영역 또는 베이스라고 합니다. 따라서 전자 주입을 고려하면 p 영역이 이미 터이고 p 영역이 베이스입니다. 반대로 정공 주입의 경우 p 영역이 이미 터 역할을 하고 p 영역이 베이스가 됩니다.

반도체 장치에서 n-영역과 p-영역의 불순물 농도, 따라서 대부분의 캐리어는 일반적으로 매우 다릅니다. 따라서 주 캐리어의 농도가 높은 영역에서 주입이 강력하게 지배적입니다. 따라서 이 지배적인 주입은 이미터와 베이스라는 이름을 부여합니다. 예를 들어, pp "pp이면 p-영역에서 p-영역으로의 전자 주입은 반대 방향의 정공 주입보다 훨씬 더 큽니다. 이 경우 p-영역은 이미미터로 간주되고, p-영역은 구멍 주입을 무시할 수 있기 때문에 기본으로 간주됩니다.

순방향 전압을 사용하면 전위 장벽이 감소할 뿐만 아니라 장벽 층의 두께도 감소합니다. 이것은 배리어층의 저항을 감소시킨다. 순방향으로의 저항은 작습니다.

외부 전압이 없을 때 장벽의 높이는 수십 볼트이므로 장벽을 크게 낮추고 차단층의 저항을 크게 줄이려면 XNUMX/XNUMX의 pn 접합에 순방향 전압을 인가하면 충분합니다 볼트의. 따라서 매우 작은 순방향 전압으로 상당한 순방향 전류를 얻을 수 있습니다.

분명히, 특정 순방향 전압에서 pn 접합의 전위 장벽을 완전히 파괴하는 것이 가능합니다. 그러면 전환 저항, 즉 장벽 층은 XNUMX에 가까워지고 무시할 수 있습니다. 이 경우 순방향 전류는 증가하고 p p 영역의 체적 저항에 따라 달라집니다. 이제 이러한 저항은 회로에 남아 전류의 크기를 결정하기 때문에 무시할 수 없습니다.

12. 역전압에서의 전자-홀 접합

외부 전압 소스를 영역 n에 양극과 연결하고 영역 p에 음극을 연결하십시오. 이러한 역전압의 영향으로 매우 작은 역전류가 통로를 통해 흐르게 되는데 이를 설명하면 다음과 같다. 역전압에 의해 생성된 필드는 접점 전위차 필드에 추가됩니다. 결과 필드가 증폭됩니다. 장벽이 약간 증가하면 캐리어의 고유 속도가 장벽을 극복하기에 불충분하기 때문에 접합을 통한 다수 캐리어의 확산 이동이 중지됩니다. 그리고 전도 전류는 주로 n 영역과 p 영역의 체적에서 p-n 접합 영역으로 들어가는 소수 캐리어의 수에 의해 결정되기 때문에 거의 변하지 않습니다. 외부 전압에 의해 생성된 가속 전기장에 의해 pn 접합을 통해 소수 캐리어가 제거되는 것을 전하 캐리어의 추출.

따라서 역전류는 실질적으로 소수 캐리어의 이동에 의해 형성된 전도 전류입니다. 소수 캐리어가 적고 역 전압에 대한 배리어 층의 저항이 매우 높기 때문에 역 전류는 매우 작은 것으로 판명되었습니다. 실제로 역 전압이 증가하면 전이 영역의 필드가 더 강해지고 이 필드의 작용으로 더 많은 캐리어가 경계층에서 파이로 영역 내부로 "밀어집니다". 따라서 역전압이 증가함에 따라 전위장벽의 높이뿐만 아니라 장벽층의 두께도 증가하게 된다. 이 층은 캐리어가 더욱 고갈되고 저항이 크게 증가합니다.

상대적으로 작은 역전압에서도 역전류는 거의 일정한 값에 도달하는데 이를 포화전류라 할 수 있다. 소수 통신사의 수가 제한되어 있기 때문입니다. 온도가 증가함에 따라 농도가 증가하고 역전류가 증가하고 역 저항이 감소합니다. 역전압을 인가했을 때 역전류가 어떻게 설정되는지 좀 더 자세히 살펴보자. 첫째, 메인 캐리어의 이동과 관련된 일시적인 프로세스가 있습니다. p-영역의 전자는 소스의 양극 쪽으로 이동합니다. 즉, p-p-전이에서 멀어집니다. 그리고 p-영역에서 p-n 접합에서 멀어지면 정공이 이동합니다. 음극에서는 이 전극을 소스의 음극에 연결하는 전선에서 나온 전자와 재결합합니다.

전자가 n 영역을 떠나기 때문에 도너 불순물의 양으로 하전된 원자가 남아 있기 때문에 양으로 하전됩니다. 유사하게, p 영역은 음전하를 띠고 그 정공은 들어오는 전자로 채워지며 음전하를 띤 수용체 불순물 원자가 그 안에 남아 있습니다.

반대 방향으로의 주요 캐리어의 고려된 움직임은 짧은 시간 동안만 지속됩니다. 이 과도 전류는 커패시터의 충전 전류와 유사합니다. pn 접합의 양쪽에서 두 개의 반대 공간 전하가 발생하고 전체 시스템은 누설 전류가 있는 불량 유전체가 있는 충전된 커패시터와 유사해집니다(역전류가 그 역할을 함). 그러나 옴의 법칙에 따라 커패시터의 누설 전류는 인가 전압에 비례하고 pn 접합의 역전류는 전압에 상대적으로 거의 의존하지 않습니다.

13. 반도체 다이오드의 볼트-암페어 특성

모든 전기 장치의 경우 장치를 통과하는 전류와 인가된 전압 간의 관계가 중요합니다. 이 의존성을 알면 주어진 전압에서 전류를 결정하거나 반대로 주어진 전류에 해당하는 전압을 결정할 수 있습니다.

장치의 저항이 전류 또는 전압에 관계없이 일정하면 옴의 법칙으로 표현됩니다. i= u/R 또는 i= Gu.

전류는 전압에 정비례합니다. 비례 계수는 전도도 G = 1/R입니다.

전류와 전압의 관계를 나타내는 그래프를 이 소자의 "전압 특성"이라고 합니다. 옴의 법칙을 따르는 장치의 경우 특성은 원점을 통과하는 직선입니다.

옴의 법칙을 따르고 원점을 통과하는 직선 형태의 전류-전압 특성을 갖는 소자를 선형이라고 합니다.

저항이 일정하지 않고 전압이나 전류에 의존하는 장치도 있습니다. 이러한 장치의 경우 전류와 전압의 관계는 옴의 법칙으로 표현되지 않고 보다 복잡한 방식으로 표현되며 전류-전압 특성은 직선이 아닙니다. 이러한 장치를 비선형.

전자-정공 접합은 본질적으로 반도체 다이오드입니다.

역전류는 처음에 역전압이 증가함에 따라 급격히 증가한다. 이것은 이미 작은 역 전압에서 접합의 전위 장벽이 증가하여 전도 전류로 향하는 확산 전류가 급격히 감소하기 때문입니다. 결과적으로 전체 전류가 급격히 증가합니다. 그러나 역전압이 더 증가하면 전류가 약간 증가합니다. 즉, 포화와 유사한 현상이 발생합니다. 전류의 증가는 전류에 의한 접합부의 가열, 표면의 누설 및 전하 캐리어의 애벌랜치 증식, 즉 충격 이온화의 결과로 전하 캐리어의 수 증가로 인해 발생합니다. .

이 현상은 더 높은 역 전압에서 전자가 더 빠른 속도를 얻고 결정 격자의 원자를 때리면 새로운 전자를 녹아웃시키고 차례로 필드에 의해 가속되고 전자를 녹아웃한다는 사실로 구성됩니다. 원자. 이 프로세스는 전압이 증가함에 따라 강화됩니다.

역 전압의 특정 값에서, 고장 역전류가 급격히 증가하고 장벽층의 저항이 급격히 감소하는 pn 접합. pn 접합의 전기적 파괴와 열적 파괴를 구별할 필요가 있습니다. 이 고장 동안 접합부에 돌이킬 수 없는 변화(물질 구조의 파괴)가 발생하지 않으면 전기적 고장은 가역적입니다. 따라서 전기적 파괴 모드에서 다이오드의 작동이 허용됩니다. 종종 서로 수반되는 두 가지 유형의 전기 고장이있을 수 있습니다. 눈사태 и 터널.

애벌런치 고장은 충돌 이온화로 인한 캐리어 애벌랜치 증가로 설명됩니다. 이러한 파괴는 반도체의 비교적 낮은 농도의 불순물에서 얻어지는 두꺼운 pn 접합에서 일반적입니다. 애벌랜치 항복의 항복 전압은 일반적으로 수십 또는 수백 볼트입니다.

터널링 고장은 터널링 효과라는 매우 흥미로운 현상으로 설명됩니다. 그 본질은 105V / cm 이상의 강도를 가진 충분히 강한 필드에서 작은 두께의 p-g 접합부에서 작용하는 일부 전자가 에너지를 변경하지 않고 접합부를 통해 침투한다는 사실에 있습니다. 높은 불순물 농도에서 터널링 효과가 가능한 얇은 전이가 얻어진다. 터널 항복에 해당하는 항복 전압은 일반적으로 몇 볼트를 초과하지 않습니다.

14. 반도체 다이오드의 용량

역전압에서의 P-n 접합은 유전체에 상당한 누설이 있는 커패시터와 유사합니다. 차단층은 매우 높은 저항을 가지며, 그 양면에는 도너 및 억셉터 불순물의 이온화된 원자에 의해 생성되는 두 개의 반대 공간 전하가 있습니다. 따라서 pn 접합은 두 개의 플레이트가 있는 커패시터와 유사한 정전 용량을 갖습니다. 이 컨테이너는 장벽 용량.

장벽 커패시턴스는 기존 커패시터의 커패시턴스와 마찬가지로 pn 접합의 면적과 반도체 물질의 유전 상수가 증가함에 따라 증가하고 장벽 층의 두께가 감소함에 따라 증가합니다. 배리어 커패시턴스의 특징은 비선형 커패시턴스, 즉 접합부 전압의 변화에 따라 변한다는 것입니다. 역전압이 증가하면 배리어층의 두께가 증가합니다. 그리고 이 층이 유전체의 역할을 하기 때문에 배리어 커패시턴스가 감소합니다.

배리어 커패시턴스는 다이오드를 션트하고 AC 전류가 더 높은 주파수에서 다이오드를 통해 흐르기 때문에 AC 정류에 해롭습니다. 그러나 동시에 배리어 커패시턴스의 유용한 적용도 있습니다. 특수 다이오드 정맥류, 비선형 커패시턴스의 사용을 기반으로하는 일부 회로뿐만 아니라 진동 회로를 조정하기위한 가변 커패시터로 사용됩니다. 커패시턴스의 변화가 기계적으로 발생하는 기존의 가변 커패시터와 달리 varicaps에서는 역 전압의 크기를 조정하여 이러한 변화를 달성합니다. varicaps를 사용하여 진동 회로를 조정하는 방법을 호출합니다. 전자 설정.

순방향 전압이 있는 다이오드는 배리어 커패시턴스 외에도 비선형이며 순방향 전압이 증가함에 따라 증가하는 소위 확산 커패시턴스를 갖습니다. 확산 커패시턴스는 접합부에서 순방향 전압이 존재할 때 n-영역과 p-영역에 모바일 전하 캐리어가 축적되는 것을 특징으로 합니다. 전하 캐리어가 감소된 전위 장벽을 통해 대량으로 확산되고 재결합할 시간 없이 n 및 p 영역에 축적되는 순방향 전압에서만 존재합니다. 그래서 예를 들어 어떤 다이오드에서 p영역이 이미터이고 p영역이 베이스라면 p영역에서 p영역으로 순방향 전압을 가하면 많은 수의 정공이 돌진한다. 접합을 통해 따라서 양전하. 동시에 직접 전압원의 작용으로 외부 회로의 전선에서 전자가 p 영역으로 들어가고이 영역에서 음전하가 발생합니다. n 영역의 정공과 전자는 즉시 재결합할 수 없습니다. 따라서 순방향 전압의 각 값은 접합을 통한 캐리어의 확산으로 인해 n-영역에 축적된 두 개의 동일한 반대 전하의 특정 값에 해당합니다.

확산 커패시턴스는 장벽 커패시턴스보다 훨씬 크지 만 대부분의 경우 다이오드의 동작에 큰 영향을 미치지 않으며 항상 다이오드 자체의 낮은 순방향 저항에 의해 션트되기 때문에 사용할 수 없습니다. . 일반적으로 배리어 커패시턴스 만 실질적으로 중요합니다.

15. AC 정류를 위한 반도체 다이오드의 적용

AC 정류는 무선 전자 장치의 주요 프로세스 중 하나입니다. 정류기에서 AC 에너지는 DC 에너지로 변환됩니다.

반도체 다이오드는 순방향으로 전류를 잘 전도하고 역방향으로 잘 전도하지 않으므로 대부분의 다이오드의 주요 목적은 AC 정류.

전자 장비에 전원을 공급하기 위한 정류기에서 전기 네트워크에 연결된 전력 변압기는 일반적으로 가변 EMF 발생기 역할을 합니다. 변압기 대신 자동 변압기가 사용되는 경우가 있습니다. 어떤 경우에는 정류기에 변압기 전원이 공급됩니다. 실제 회로에서 부하 저항기, 즉 직류 에너지 소비자의 역할은 정류기에 의해 전원이 공급되는 회로 또는 장치에 의해 수행됩니다. 예를 들어 무선 수신기의 검출단에서 고주파 전류를 정류할 때 고주파 변압기 또는 공진 발진 회로가 가변 EMF 발생기 역할을 하며 특별히 포함된 부하 저항은 저항이 큽니다.

커패시터를 사용하면 커패시터가 없을 때의 값에 비해 역 전압이 두 배가 됩니다. 매우 위험한 것은 특히 평활 필터의 커패시터가 고장 났을 때 발생하는 부하의 단락입니다. 그러면 전체 소스 전압이 다이오드에 적용되고 전류는 허용할 수 없게 됩니다. 계속 다이오드의 열 파괴.

진공 다이오드와 비교하여 반도체 다이오드의 장점은 음극 가열이 없을 뿐만 아니라 직류 전류를 사용하는 다이오드 양단의 전압 강하가 작다는 것입니다. 전류의 크기, 즉 반도체 다이오드가 설계된 전력에 관계없이 순방향 전압은 1/1 볼트 또는 XNUMXV보다 약간 높습니다. 따라서 반도체 다이오드가 있는 정류기의 효율은 진공 다이오드로. 더 높은 전압을 정류할 때 효율이 증가합니다. 이 경우 다이오드 자체에서 약 XNUMXV의 전압 손실이 크지 않기 때문입니다.

따라서 반도체 다이오드는 진공 다이오드보다 경제적이며 작동 중 발열이 적어 주변에 있는 다른 부품에 유해한 발열을 유발합니다. 또한 반도체 다이오드는 수명이 매우 깁니다. 그러나 그들의 단점은 수백 볼트 이하의 상대적으로 낮은 제한 역전압이며, 고전압 케노트론의 경우 최대 수십 킬로볼트가 될 수 있습니다.

반도체 다이오드는 모든 정류기 회로에 사용할 수 있습니다. 정류기 평활 필터가 큰 커패시터로 시작되면 AC 전압이 켜지면 전류 펄스가 발생하여 커패시터를 충전하며 종종 이 다이오드의 허용 순방향 전류를 초과합니다. 따라서이 전류를 줄이기 위해 때로는 단위 또는 수십 옴 정도의 저항을 갖는 제한 저항이 다이오드와 직렬로 연결되는 경우가 있습니다.

정류기 모드에서 작동하는 반도체 다이오드에서 전압 극성이 반전될 때 상당한 역전류 펄스가 관찰될 수 있습니다. 이러한 충동은 두 가지 이유로 발생합니다. 첫째, 역전압의 영향으로 pn 접합의 배리어 커패시턴스를 충전하는 전류 펄스가 얻어진다. 이 커패시턴스가 클수록 이 운동량도 커집니다. 둘째, 역전압에서 n 및 p 영역에 축적된 소수 캐리어가 소산됩니다. 실제로 이러한 영역의 불순물 농도 차이로 인해 한 영역에 축적된 더 큰 전하가 주된 역할을 합니다.

16. 트랜지스터에 대한 일반 정보

전기적으로 변환하는 반도체 소자, 즉 전기량을 변환하는 소자 중에서 중요한 위치를 차지하는 것은 다음과 같다. 트랜지스터. 전력 증폭에 적합한 반도체 소자로 XNUMX개 이상의 단자를 갖는다. 트랜지스터는 전기 전도도가 다른 영역 간에 서로 다른 수의 전이를 가질 수 있습니다. 두 개의 pn 전이가 있는 가장 일반적인 트랜지스터. 이러한 트랜지스터를 양극성, 그들의 작업은 두 기호의 전하 캐리어 사용을 기반으로하기 때문입니다. 최초의 트랜지스터는 포인트 타입이었지만 충분히 안정적이지 않았습니다. 현재 독점적으로 제조 및 사용 평면 트랜지스터.

평면 바이폴라 트랜지스터는 전기 전도도가 다른 세 영역이 생성되는 게르마늄 또는 다른 반도체의 판입니다.

트랜지스터의 중간 영역은 베이스(base)라고 하며, 한 쪽 끝 부분은 에미터(emitter), 다른 쪽 끝은 컬렉터(collector)입니다. 따라서 트랜지스터에는 두 개의 pn 접합이 있습니다. 에미터와 베이스 사이의 에미터 접합과 베이스와 컬렉터 사이의 컬렉터 접합입니다. 그들 사이의 거리는 매우 작아야 하며, 몇 미크론을 넘지 않아야 합니다. 이것은 트랜지스터의 좋은 동작을 위한 가장 중요한 조건이다. 또한 일반적으로 베이스의 불순물 농도는 수집기 및 방출기보다 훨씬 적습니다. 베이스, 이미 터 및 컬렉터의 금속 전극을 사용하여 결론을 내립니다. (

트랜지스터는 접합부의 전압에 따라 세 가지 모드로 작동할 수 있습니다. 전압이 이미 터 접합에서 직접이고 컬렉터 접합에서 반전되면 활성 모드에서의 작동이 이루어집니다. 차단 또는 차단 모드는 두 전이에 역 전압을 적용하여 달성됩니다. 전압이 두 접합에서 직접적이면 트랜지스터는 포화 모드에서 작동합니다. 활성 모드가 주요 모드입니다. 특히 대부분의 증폭기 및 발진기에 사용됩니다.

트랜지스터가 있는 실제 회로에서는 일반적으로 두 개의 회로가 형성됩니다. 입력 또는 제어 회로는 트랜지스터의 작동을 제어하는 데 사용됩니다. 출력 또는 제어된 회로에서 향상된 진동이 얻어집니다. 증폭된 발진의 소스는 입력 회로에 포함되고 부하는 출력 회로에 포함됩니다.

트랜지스터의 전류와 전압 사이의 종속성은 정적 특성, 즉 출력 회로에 부하가 없고 직류에서 취해진 특성으로 표현됩니다.

트랜지스터의 입출력 특성은 반도체 다이오드의 전류-전압 특성과 밀접한 관련이 있다. 입력 사양은 순방향 전압에서 작동하는 이미 터 접합을 나타냅니다. 따라서 다이오드의 역전류 특성과 유사합니다. 출력 특성은 역전압에서 동작하는 컬렉터 접합의 특성을 반영한다는 점에서 다이오드의 역전류 특성과 유사합니다.

또한 입력 전류가 일정할 때 출력 전압의 변화에 따라 트랜지스터의 입력 전압이 어떻게 변하는지를 나타내는 피드백 특성도 있습니다.

17. 트랜지스터의 물리적 프로세스

일정한 공급 전압의 소스만 켜질 때 트랜지스터가 부하 없이 정적 모드에서 어떻게 작동하는지 고려하십시오. 그들의 극성은 이미 터 접합의 전압이 직접이고 컬렉터 접합에서 반전되도록합니다. 따라서 에미 터 접합의 저항은 작고 XNUMX/XNUMX 볼트 정도의 전압을 가진 소스는이 접합에서 정상 전류를 얻기에 충분합니다. 컬렉터 접합의 저항은 높고 전압은 일반적으로 단위 또는 수십 볼트입니다.

트랜지스터의 작동 원리 에미터 접합의 순방향 전압은 컬렉터 전류에 상당한 영향을 미칩니다. 전압이 높을수록 에미터 및 컬렉터 전류가 커집니다. 이 경우 컬렉터 전류의 변화는 이미 터 전류의 변화보다 약간 작습니다. 따라서 입력 전압은 컬렉터 전류를 제어합니다. 트랜지스터의 도움으로 전기 진동을 증폭하는 것은 정확히 이 현상을 기반으로 합니다.

트랜지스터의 물리적 프로세스는 다음과 같이 발생합니다. 직접 입력 전압이 증가하면 이미 터 접합의 전위 장벽이 감소하므로이 접합을 통과하는 전류, 즉 이미 터 전류가 증가합니다. 이 전류의 전자는 이미 터에서베이스로 주입되고 확산 현상으로 인해베이스를 통해 컬렉터 접합 영역으로 침투하여 컬렉터 전류를 증가시킵니다. 컬렉터 접합은 역 전압에서 작동하기 때문에 이 접합 영역에서 공간 전하가 얻어집니다. 그들 사이에는 전기장이 있습니다. 그것은 이미 터에서 수집기 접합을 통해 여기로 온 전자의 통과를 촉진합니다. 즉, 전자를 수집기 접합 영역으로 끌어들입니다.

베이스 두께가 충분히 작고 구멍의 농도가 낮으면 베이스를 통과한 대부분의 전자가 베이스 구멍과 재결합하여 컬렉터 접합에 도달할 시간이 없습니다. 소수의 전자만이 염기의 정공과 재결합합니다. 이 재결합의 결과로 베이스 와이어에 베이스 전류가 흐르게 됩니다. 재결합의 결과 매초 일정 수의 정공이 사라지지만 소스 극쪽으로베이스를 떠나는 동일한 수의 전자로 인해 동일한 수의 새로운 정공이 매초마다 나타납니다. 염기에는 많은 수의 전자가 축적될 수 없습니다. 기본 전류는 쓸모없고 심지어 해로울 수도 있습니다. 베이스 전류는 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 이를 위해 베이스를 매우 얇게 만들고 구멍의 농도를 결정하는 불순물의 농도를 줄입니다. 이러한 조건에서 더 적은 수의 전자가 염기에서 정공과 재결합합니다.

전극 중 하나에 주어진 "이미터"라는 이름은 전자가 말하자면 이 전극에서 베이스로 방출된다는 것을 강조합니다. 사실, 그것은 방출이 아니라 이미 터에서베이스로 전자를 주입하는 것입니다. 이 용어의 사용은 이 현상을 전자 방출과 구별하기 위해 필요합니다. 전자 방출은 진공 또는 희박 가스에서 전자를 생성합니다.

이미 터는 트랜지스터 영역이라고해야하며 그 목적은 전하 캐리어를베이스에 주입하는 것입니다. 컬렉터는 베이스에서 전하 캐리어를 추출하는 것이 목적인 영역입니다. 그리고 베이스는 이 영역에 대해 작은 전하 캐리어가 에미터에 의해 주입되는 영역입니다.

에미터와 컬렉터를 교체할 수 있습니다. 그러나 트랜지스터에서는 일반적으로 컬렉터 접합에서 소모되는 전력이 이미 터 접합보다 훨씬 크기 때문에 컬렉터 접합은 이미 터 접합보다 훨씬 더 큰 면적으로 만들어집니다.

18. 트랜지스터 켜기의 기본 구성표

대다 세 가지 주요 계획 증폭 또는 기타 캐스케이드에 트랜지스터 포함. 이 회로에서 트랜지스터 전극 중 하나는 스테이지의 공통 입구 및 출구 지점입니다.

스위칭 트랜지스터의 기본 회로는 각각 공통 이미 터, 공통베이스 및 공통 콜렉터가있는 회로라고합니다.

공통 이미 터 회로는 가장 높은 전력 이득을 제공하므로 가장 일반적입니다.

이러한 단계의 전류 이득은 출력 또는 입력 교류의 진폭, 즉 컬렉터 및 기본 전류의 가변 구성 요소의 비율입니다. 컬렉터 전류가 베이스 전류보다 수십 배 크기 때문에 전류 이득은 수십 배입니다.

공통 이미 터가있는 회로에 따라 트랜지스터가 켜질 때 트랜지스터의 증폭 특성은 주요 매개 변수 중 하나 인 공통 이미 터가있는 회로의 정적 전류 이득으로 특징 지어집니다. 트랜지스터 자체만을 특성화해야 하므로 무부하 모드, 즉 일정한 컬렉터-이미터 전압에서 결정됩니다.

캐스케이드의 전압 이득은 출력 및 입력 교류 전압의 진폭 비율과 같습니다. 입력은 베이스-이미터 전압이고 출력은 부하 저항 양단 또는 컬렉터와 에미터 사이의 AC 전압입니다.

공통베이스 회로는 공통 이미 터 회로보다 훨씬 적은 전력 이득을 제공하고 입력 임피던스도 더 낮지 만 주파수 및 온도 특성면에서 공통 이미 터 회로보다 훨씬 우수하기 때문에 꽤 자주 사용됩니다.

공통 베이스가 있는 스테이지의 현재 이득은 항상 XNUMX보다 약간 작습니다. 이것은 컬렉터 전류가 항상 이미 터 전류보다 약간만 작다는 사실에서 비롯됩니다.

트랜지스터의 가장 중요한 매개변수는 공통 기본 회로의 정적 전류 이득입니다. 무부하 모드, 즉 정전압 "컬렉터-베이스"에서 결정됩니다.

공통 베이스 회로의 경우 출력 전압과 입력 전압 사이에 위상 변이가 없습니다. 즉, 증폭 중에 전압 위상이 반전되지 않습니다.

공통 수집기가있는 계획. 실제로 컬렉터는 전원 공급 장치가 항상 큰 커패시터로 분로되고 AC의 경우 단락으로 간주될 수 있기 때문에 공통 입구 및 출구 지점입니다. 이 회로의 특징은 입력 전압이 입력으로 완전히 다시 전달된다는 것입니다. 즉, 매우 강한 네거티브 피드백이 있습니다. 입력 전압은 베이스 이미 터 AC 전압과 출력 전압의 합과 같습니다.

공통 컬렉터가 있는 캐스케이드의 전류 이득은 공통 이미 터가 있는 회로에서와 거의 동일합니다. 즉, 수십 정도의 값을 갖습니다. 전압 이득은 XNUMX에 가깝지만 항상 그보다 작습니다.

출력 전압은 입력 전압과 위상이 같으며 크기가 거의 같습니다. 즉, 출력 전압은 입력을 반복합니다.

19. 트랜지스터의 주파수 특성

주파수가 증가함에 따라 트랜지스터가 제공하는 이득은 감소합니다. 이 현상에 대한 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 더 높은 주파수에서는 해롭다. 컬렉터 접합 커패시턴스. 저주파에서는 커패시턴스 저항이 매우 크고 컬렉터 저항도 매우 크며 모든 전류가 부하 저항으로 간다고 생각할 수 있습니다. 그러나 일부 고주파에서는 커패시턴스의 저항이 상대적으로 작아지고 발전기에서 생성된 전류의 눈에 띄는 부분이 분기되어 저항의 전류가 그에 따라 감소합니다. 결과적으로 출력 전압과 출력 전력이 감소합니다.

이미 터 접합의 커패시턴스는 주파수가 증가함에 따라 저항도 감소하지만 이미 터 접합의 낮은 저항에 의해 항상 분로되므로 유해한 영향은 매우 높은 주파수에서만 나타날 수 있습니다. 실제로 더 낮은 주파수에서 매우 큰 컬렉터 접합 저항에 의해 분류되는 커패시턴스는 이미 너무 강하게 영향을 받아 커패시턴스의 영향을 받을 수 있는 트랜지스터의 작동이 비실용적이 됩니다. 따라서 대부분의 경우 커패시턴스의 영향을 무시할 수 있습니다.

더 높은 주파수에서 이득이 감소하는 두 번째 이유는 AC 위상 지연 교류 이미 터에서 수집기. 이것은 이미 터 접합에서 컬렉터 접합으로베이스를 통해 캐리어를 이동시키는 과정의 관성과베이스에서 전하 축적 및 소산 과정의 관성으로 인해 발생합니다. npn형 트랜지스터의 전자와 같은 캐리어는 베이스에서 확산 운동을 하므로 속도가 그다지 빠르지 않습니다. 기존 트랜지스터에서 베이스를 통한 캐리어의 이동 시간은 대략 10-7초, 즉 0,1μs 이하입니다. 물론 이 시간은 매우 짧지만 단위 및 수십 메가헤르츠 이상의 주파수에서는 컬렉터와 에미터 전류 사이에 눈에 띄는 위상 변이가 발생합니다. 고주파에서 이러한 위상 변이로 인해 기본 교류 전류가 증가하고 이로 인해 전류 이득이 감소합니다.

공통 이미 터가있는 회로의 전류 이득과 공통베이스 b가있는 회로의 전류 이득을 나타냅니다.

주파수가 증가함에 따라 v는 b보다 훨씬 많이 감소합니다. 계수 b는 커패시턴스의 영향으로 감소하고 c 값은 캐리어가 베이스를 통과하는 시간으로 인한 컬렉터 전류와 이미 터 전류 사이의 위상 변이에도 영향을 받습니다. 공통 에미터 회로는 공통 베이스 회로에 비해 주파수 특성이 훨씬 더 나쁩니다.

저주파에서의 값과 비교하여 b 및 c 값의 최대 허용 감소를 30%로 고려하는 것이 일반적입니다.

이러한 이득 감소가 얻어지는 주파수를 공통 베이스와 공통 이미 터가 있는 회로의 경계 또는 제한 이득 주파수라고 합니다.

증폭 주파수를 제한하는 것 외에도 트랜지스터는 캐스케이드 전력 이득이 1로 감소하는 최대 생성 주파수가 특징입니다.

고주파수에서는 및 c의 값뿐만 아니라 변경됩니다. 베이스를 통한 접합 커패시턴스 및 캐리어 통과 시간의 영향과 베이스에서 전하의 축적 및 소산 프로세스로 인해 고주파수에서 트랜지스터의 고유 매개변수는 값을 변경하고 더 이상 순수한 활성 저항이 아닙니다. 다른 모든 매개변수도 변경됩니다.

캐리어 이동도가 더 높은 반도체를 사용하면 더 높은 차단 주파수를 얻을 수 있습니다.

20. 트랜지스터의 펄스 모드

반도체 다이오드와 같은 트랜지스터는 다양한 펄스 장치에 사용됩니다. 펄스 모드에서 트랜지스터의 작동(키 또는 스위칭 모드라고도 함)에는 여러 가지 기능이 있습니다.

고려 펄스 모드 공통 이미 터 회로에 대한 출력 특성을 사용하는 트랜지스터. 컬렉터 회로에 부하 저항을 포함시키십시오. 일반적으로 트랜지스터의 입력이 입력 전류 또는 입력 전압의 펄스를 수신하기 전에 트랜지스터는 오프 상태입니다. 컬렉터 회로에는 작은 전류가 흐르므로 이 회로는 대략 개방된 것으로 간주할 수 있습니다. 소스 전압은 거의 모두 트랜지스터에 완전히 인가됩니다.

최대 값의 전류 펄스가 입력에 적용되면 트랜지스터는 포화 영역으로 들어갑니다. 최대 값의 컬렉터 전류 펄스가 나타납니다. 때때로 포화 전류라고 합니다. 이 모드에서 트랜지스터는 닫힌 키의 역할을 하고 거의 모든 소스 전압이 저항을 가로질러 강하하며 일반적으로 트랜지스터라고 하는 전압의 XNUMX분의 XNUMX 정도의 매우 작은 잔류 전압만 있습니다. 포화 전압.

입력 전류 펄스가 최대값보다 작으면 콜렉터 전류 펄스도 감소합니다. 그러나 다른 한편으로는 최대값을 초과하는 기본 전류 펄스의 증가는 더 이상 출력 전류 펄스의 증가를 제공하지 않습니다.

펄스 모드는 또한 전류 이득을 특징으로 하며, in과 달리 전류의 증가를 통해 결정되는 것이 아니라 포화 모드에 해당하는 전류의 비율로 결정됩니다.

즉, β는 작은 신호의 증폭을 특징짓는 파라미터이고, 전류 이득은 큰 신호, 특히 펄스의 증폭을 말하며 β와 크기가 다소 다릅니다.

트랜지스터의 펄스 모드 매개변수는 포화 저항이기도 합니다. 펄스 작동을 위한 트랜지스터의 포화 저항 값은 일반적으로 단위, 때로는 수십 옴입니다.

공통 이미 터가있는 고려 된 회로와 유사하게 공통베이스가있는 회로도 펄스 모드에서 작동합니다.

입력 펄스의 지속 시간이 트랜지스터 베이스의 전하 축적 및 소산의 과도 과정 시간보다 몇 배 더 길면 출력 전류 펄스는 입력 펄스와 거의 동일한 지속 시간과 모양을 갖게 됩니다. 그러나 짧은 펄스의 경우 출력 전류 펄스 모양의 상당한 왜곡과 지속 시간의 증가가 관찰될 수 있습니다.

전류의 점진적인 증가는 베이스에 캐리어가 축적되는 과정과 관련이 있습니다. 또한 입력 전류 펄스가 시작될 때 베이스에 주입된 캐리어는 확산 운동의 속도가 다르며 모두가 한 번에 컬렉터에 도달하지 않습니다. 베이스에 축적된 전하의 소멸 과정으로 인해 입력 펄스가 종료된 후 전류는 일정 시간 지속되다가 감쇠 시간 동안 점차 감소합니다. 결과적으로 컬렉터 회로를 켜고 끄는 프로세스가 느려지고 닫힌 상태에 있는 시간이 지연됩니다. 즉, 베이스에서 전하의 축적 및 소산 과정의 관성으로 인해 트랜지스터는 충분히 빠른 스위칭 온/오프를 수행할 수 없습니다. 즉, 스위칭 모드에 대한 충분한 속도를 제공하지 못합니다.

21. 트랜지스터의 주요 유형

기존 트랜지스터의 종류는 제조 방법, 사용 재료, 동작 특성, 목적, 전력, 동작 주파수 범위 등에 따라 분류된다. 역사적으로 최초의 포인트 트랜지스터는 더 이상 사용되지 않습니다. 고려하다 평면 트랜지스터. 공업에서 생산되는 트랜지스터용 반도체로는 게르마늄과 실리콘이 사용된다. 컬렉터 접합에서 방출되는 최대 전력에 따라 저전력, 중전력 및 고전력의 트랜지스터가 있습니다. 제한 작동 주파수에 따라 트랜지스터는 저주파(최대 3MHz), 중간 주파수(3~30MHz) 및 고주파(30MHz 이상)입니다.

대다수의 트랜지스터에서 주요 물리적 프로세스는 캐리어 주입이지만 주입 없이 작동하는 트랜지스터 그룹이 있습니다. 여기에는 특히, 필드(채널) 트랜지스터. 주입 트랜지스터는 다른 수의 pn 접합을 가질 수 있습니다.

두 개의 pn 접합이 있는 바이폴라 트랜지스터가 예외적으로 널리 퍼져 있습니다. 이러한 트랜지스터에는 두 가지 유형이 있습니다. 베이스를 통한 작은 전하 캐리어의 전송이 주로 드리프트, 즉 가속 전기장의 작용하에 수행되는 드리프트와 이러한 전송이 주로 수행되는 드리프트리스 확산에 의해.

드리프트가 없는 트랜지스터는 기본 체적 전체에 걸쳐 동일한 불순물 농도를 갖습니다. 결과적으로 베이스에는 전기장이 발생하지 않고 그 안의 캐리어는 이미 터에서 콜렉터로 확산 운동을 수행합니다. 이러한 운동의 속도는 가속 필드에서 캐리어 드리프트 속도보다 낮습니다. 따라서 드리프트가 없는 트랜지스터는 드리프트보다 낮은 주파수용으로 설계되었습니다.

드리프트 트랜지스터에서 베이스의 전기장은 컬렉터 쪽으로 이동할 때 소수 캐리어를 가속합니다. 따라서 제한 주파수와 전류 이득이 증가합니다. 대부분의 경우 베이스의 전기장은 pn 접합을 제조하는 확산 방법으로 달성할 수 있는 베이스 벌크의 불순물 농도가 균일하지 않기 때문에 생성됩니다. 이렇게 만들어진 트랜지스터를 확산.

드리프트리스 트랜지스터 대부분은 다이오드와 유사한 기술을 사용하여 얻은 합금 접합을 가지고 있습니다. 이러한 트랜지스터를 합금 트랜지스터라고 합니다. 불순물은 양쪽에서 주 반도체 판으로 융합되어 이미 터와 콜렉터 영역을 형성합니다. 컬렉터 접합은 더 많은 전력을 소비하기 때문에 일반적으로 이미 터 접합보다 훨씬 큽니다. 그러나 두 접합이 동일한 대칭 합금 트랜지스터도 만들 수 있습니다.

드리프트 트랜지스터는 합금 트랜지스터보다 XNUMX배 높은 제한 주파수에서 만들어집니다. 가속 필드의 작용으로 캐리어는 기지에서 훨씬 빠르게 움직입니다. 드리프트 트랜지스터의 제조에는 베이스를 매우 얇게 만들 수 있는 확산 방법이 사용됩니다. 컬렉터 전이가 매끄럽고 용량이 합금 전이보다 훨씬 적습니다. 베이스의 두께가 얇기 때문에 이득 b와 c는 합금 트랜지스터보다 훨씬 높습니다. 확산 방법을 사용하면 매개변수와 특성의 확산을 최소화하여 트랜지스터를 보다 정확하게 제조할 수 있습니다.

22. 전자 진공 장치에 대한 일반 정보 및 분류 원칙

전기 진공 장치가 널리 사용됩니다. 이러한 장치의 도움으로 한 유형의 전기 에너지를 다른 유형의 전기 에너지로 변환할 수 있습니다. 이 에너지는 전류 또는 전압의 모양, 크기 및 주파수가 다를 뿐만 아니라 복사 에너지를 전기 에너지로 또는 그 반대로도 변환할 수 있습니다.

...에 의하여 전기 진공 장치 다양한 전기, 빛 및 기타 양의 조절을 원활하게 또는 단계적으로, 고속 또는 저속 및 조절 프로세스 자체에 대한 낮은 에너지 비용으로 수행할 수 있습니다. 즉, 다른 많은 방법의 특징인 효율성의 현저한 감소 없이 규제와 통제.

전기 진공 장치의 이러한 장점은 다양한 전류의 정류, 증폭, 생성 및 주파수 변환, 전기 및 비전기 현상의 오실로그래피, 자동 제어 및 조절, 텔레비전 이미지의 송수신, 다양한 측정 및 기타 프로세스에 사용되었습니다.

Electrovacuum 장치는 기밀 쉘에 의해 격리된 작업 공간이 높은 수준의 희박성을 가지거나 특수 매체(증기 또는 가스)로 채워지고 작동이 진공에서 전기 현상의 사용을 기반으로 하는 장치입니다. 또는 가스.

Electrovacuum 장치는 순수한 전자 전류가 진공에서 통과하는 전자 장치와 가스 또는 증기에서 방전이 특징 인 이온 장치 (가스 방전)로 나뉩니다.

전자 장치에서 이온화는 실제로 존재하지 않으며 조금만 관찰되면 이러한 장치의 작동에 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다. 이러한 장치에서 가스의 희박화는 10-6mmHg 미만의 잔류 가스 압력으로 추정됩니다. Art., 고진공의 특성.

이온 장치에서 잔류 가스의 압력은 10-3mmHg입니다. 미술. 그리고 더 높은. 이러한 압력에서 움직이는 전자의 상당 부분이 가스 분자와 충돌하여 이온화를 일으키므로 이러한 장치에서 프로세스는 전자-이온입니다.

전도성(비방전) 전기진공 장치의 작용은 희박 가스의 고체 또는 액체 전도체의 전류와 관련된 현상의 사용을 기반으로 합니다. 이 장치에서는 가스 또는 진공에서 방전이 발생하지 않습니다.

Electrovacuum 장치는 다양한 기준에 따라 분류됩니다. 특수 그룹은 진공관, 즉 다양한 전기량 변환을 위해 설계된 전자 장치로 구성됩니다. 용도에 따라 이러한 램프는 발전기, 증폭, 정류기, 주파수 변환기, 검출기, 측정 등입니다. 대부분은 연속 모드에서 작동하도록 설계되었지만 펄스 모드용 램프도 생산합니다. 임펄스의 지속 시간이 임펄스 사이의 간격보다 훨씬 짧다면 전기 임펄스, 즉 단기 전류를 생성합니다.

Electrovacuum 장치는 음극 유형(고온 또는 저온), 실린더 설계(유리, 금속, 세라믹 또는 결합), 냉각 유형(자연, 즉 복사, 강제 공기, 물).

23. 다이오드의 장치 및 작동 원리

다이오드라고 하는 XNUMX전극 램프의 주요 목적은 AC 정류.

다이오드에는 유리, 금속 또는 세라믹 진공 병에 두 개의 금속 전극이 있습니다. 하나의 전극은 전자를 방출하는 역할을 하는 가열된 음극입니다. 다른 전극인 양극은 음극에서 방출된 전자를 끌어당겨 자유 전자 흐름을 생성하는 역할을 합니다. 진공 다이오드의 음극 및 양극은 반도체 다이오드의 이미터 및 베이스와 유사합니다. 양극은 음극에 비해 양의 전위를 가지면 전자를 끌어당깁니다. 애노드와 캐소드 사이의 공간에서 전기장이 형성되고, 양의 애노드 전위에서 캐소드에서 방출되는 전자에 대해 가속됩니다. 음극에서 방출된 전자는 장의 작용에 따라 양극으로 이동합니다.

가장 간단한 경우, 음극은 전류에 의해 가열되는 금속 와이어 형태로 만들어집니다. 표면에서 전자가 방출됩니다. 이러한 음극을 직접 및 직접 가열의 음극이라고 합니다.

또한 널리 사용되는 간접 가열의 음극, 그렇지 않으면 가열로 알려져 있습니다. 이 유형의 음극은 표면이 전자를 방출하는 활성층으로 덮인 금속 실린더를 가지고 있습니다. 실린더 내부에는 전류에 의해 가열되는 와이어 형태의 히터가 있습니다.

양극과 음극 사이에서 전자는 부피 또는 공간이라고 하는 공간에 분포된 음전하를 형성하여 전자가 양극으로 이동하는 것을 방지합니다. 양의 양극 전위가 충분히 크지 않으면 모든 전자가 공간 전하의 지연 효과를 극복할 수 없으며 일부는 음극으로 돌아갑니다.

양극 전위가 높을수록 더 많은 전자가 공간 전하를 극복하고 양극으로 이동합니다. 즉, 음극 전류가 더 커집니다.

다이오드에서 음극을 떠나는 전자는 양극으로 이동합니다. 램프 내부에서 음극에서 양극으로 날아가 양극으로 떨어지는 전자의 흐름을 양극 전류. 양극 전류는 전자관의 주요 전류입니다. 양극 전류의 전자는 램프 내부에서 음극에서 양극으로, 램프 외부에서 양극에서 양극 소스의 플러스로, 후자 내부에서 플러스에서 마이너스로 그리고 소스의 마이너스에서 이동합니다. 램프의 음극에. 양극의 양전위가 변하면 음극 전류와 이에 상응하는 양극 전류가 변한다. 이것이 양극 전류 제어의 정전기 원리입니다. 애노드 전위가 캐소드에 비해 음수이면 애노드와 캐소드 사이의 필드는 캐소드에서 방출되는 전자에 대해 지연됩니다. 이 전자들은 장의 작용으로 감속되어 음극으로 돌아갑니다. 이 경우 음극 및 양극 전류는 XNUMX입니다. 따라서 다이오드의 주요 특성은 전류를 한 방향으로 전도하는 능력입니다. 다이오드에는 단방향 전도가 있습니다.

저전력 검출기 다이오드는 간접적으로 가열된 음극으로 생산됩니다. 그들은 작은 전극을 가지고 있으며 작은 양극 전류, 양극에서 방출되는 낮은 제한 전력 및 낮은 역전압을 위해 설계되었습니다. 고주파 및 초고주파용 검출기 다이오드는 가능한 가장 작은 정전용량으로 제작됩니다. 주전원의 교류를 정류하기 위한 보다 강력한 다이오드(케노트론)는 직접 및 간접 가열의 음극으로 생산되며 더 높은 역전압을 위해 설계되었습니다. 이중 다이오드가 널리 사용됩니다. 즉, 하나의 실린더에 XNUMX개의 다이오드가 있습니다.

24. 삼극관과 그 회로

다이오드와 달리 XNUMX극관에는 세 번째 전극이 있습니다. 제어 그리드, 일반적으로 단순 그리드라고 하며 양극과 음극 사이에 위치합니다. 양극 전류의 정전기 제어 역할을 합니다. 음극에 대한 그리드의 전위를 변경하면 전기장이 변경되고 결과적으로 램프의 음극 전류가 변경됩니다. 이것은 그리드의 제어 동작입니다.

XNUMX극관의 음극과 양극은 다이오드와 같습니다. 대부분의 램프에서 그리드는 음극을 둘러싸는 와이어로 만들어집니다. 진공 다이오드의 캐소드, 그리드 및 애노드는 각각 바이폴라 트랜지스터의 에미터, 베이스 및 컬렉터 또는 전계 효과 트랜지스터의 소스, 게이트 및 드레인과 유사합니다.

그리드와 관련된 모든 것은 문자 "c"로 표시됩니다.

XNUMX극관은 다이오드와 유사한 필라멘트와 애노드 회로와 그리드 회로를 가지고 있습니다. 실제 회로에서는 저항 및 기타 부품이 그리드 회로에 포함됩니다.

그리드와 음극 사이의 전위차는 그리드 전압(그리드 전압)이며 Uc로 표시됩니다. 직접 필라멘트 음극이 있는 램프의 경우 그리드 전압은 양극 소스의 음극에 연결된 음극 끝을 기준으로 결정됩니다. 양의 그리드 전압으로 음극에서 방출된 전자의 일부가 그리드에 부딪히고 ic로 표시된 그리드 전류(그리드 전류)가 회로에 형성됩니다. XNUMX극관의 일부는 음극, 그리드 및 이들 사이의 공간으로 구성되어 있으며 그 특성이 다이오드와 유사하고 그리드 회로는 다이오드의 양극 회로와 유사합니다. 이 다이오드에서 양극의 역할은 그리드에 의해 수행됩니다.

XNUMX극관의 주요하고 유용한 전류는 양극 전류입니다. 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 전류 또는 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전류와 유사합니다. 트랜지스터의 기본 전류와 유사한 그리드 전류는 일반적으로 쓸모가 없으며 심지어 해로울 수도 있습니다.

일반적으로 양극 전류보다 훨씬 적습니다. 많은 경우에 그들은 계통 전류가 전혀 없는지 확인하기 위해 노력합니다. 이를 위해서는 계통 전압이 음수여야 합니다. 그런 다음 그리드는 전자를 밀어내고 그리드 전류는 거의 없습니다. XNUMX극관이 비교적 큰 양의 계통 전압에서 작동하고 계통 전류가 중요한 경우가 있습니다.

유해한 그리드 동작 없이 진공 XNUMX극관의 작동 가능성은 베이스 전류 없이는 작동할 수 없는 바이폴라 트랜지스터와 크게 구별됩니다.

음극선에서는 양극과 그리드 전류가 함께 흐릅니다. 여기에서 총 전류는 음극 전류 또는 음극 전류이며 ik으로 표시됩니다. ic = ia + ic.

캐소드 전류는 바이폴라 트랜지스터의 에미터 전류 또는 전계 효과 트랜지스터의 소스 전류와 유사하며 캐소드에서 그리드로 이동하는 전자의 총 흐름에 의해 결정됩니다. 다이오드에서 캐소드 전류는 항상 애노드 전류와 같고, 0극관에서 이러한 전류는 Uc < 0일 때만 동일합니다. 이 경우 ic = XNUMX이기 때문입니다.

필라멘트 회로에 직접 가열된 음극이 있는 XNUMX극관에서 음극 전류는 필라멘트 전류와 대수적으로 추가되는 두 부분으로 분기됩니다. 이 경우 음극 전류를 측정하려면 밀리암미터를 켜야 합니다.

다이오드와 마찬가지로 삼극관은 단방향 전도를 가지며 교류를 정류하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 다이오드는 디자인이 더 간단하고 저렴하기 때문에 사용하는 것이 의미가 없습니다. 그리드를 사용하여 양극 전류를 제어하는 기능은 전기 진동의 증폭 인 삼극관의 주요 목적을 결정합니다. 삼극관은 또한 다양한 주파수의 전기 진동을 생성하는 데 사용됩니다. 대부분의 경우 발전기 및 기타 많은 특수 회로에서 삼극관의 작업은 진동 증폭으로 축소됩니다.

25. 단순하고 복잡한 음극

단순 음극, 즉, 거의 전적으로 텅스텐(드물게 탄탈륨)으로 만들어지고 직접 가열되는 순수 금속 음극입니다.

텅스텐 음극의 주요 장점은 방출의 안정성입니다. 일정한 백열에서 방출은 음극의 수명에 걸쳐 점진적으로 감소합니다. 그리고 짧은 기간 동안 배출량에는 거의 변화가 없습니다. 그리 오래되지 않은 일시적인 과열 후에도 배출은 감소하지 않습니다. 강한 과열은 음극이 녹을 수 있으므로 위험합니다.

장기간의 과열은 텅스텐 음극의 내구성을 크게 감소시킵니다. 필라멘트 전압을 5%만 높이면 수명이 2배 감소하고, 필라멘트를 5% 낮추면 수명이 두 배로 늘어납니다.

텅스텐 음극은 파괴되지 않으며 이온 충돌로 인한 방출을 줄이지 않습니다. 이온 충격에 대한 텅스텐 음극의 저항은 높은 양극 전압에서 작동하는 고전력 램프에 특히 적합합니다. 텅스텐 음극은 방출의 일정성이 중요한 특수 전자 측정 램프에도 사용됩니다. 텅스텐 음극이 있는 램프에서 증발하는 텅스텐 입자는 실린더 표면에 가스를 흡수하고 진공을 개선하는 층을 형성합니다. 텅스텐 캐소드의 주요 단점은 낮은 효율입니다. 모든 음극 중에서 가장 경제적이지 않습니다. 그것의 방출은 상대적으로 작습니다. 그러나 고온으로 인해 열과 광선이 집중적으로 방출되어 거의 모든 화력이 쓸모없이 소비됩니다. 이것은 보다 경제적인 복합 음극을 만드는 원동력이 되었습니다.

복합 음극 다른 장치가 있을 수 있습니다. 많은 유형의 캐소드에서 활성층은 순수한 금속의 표면에 증착되어 일함수를 감소시키고 비교적 낮은 온도에서 높은 방출을 얻을 수 있습니다.

복합 음극의 주요 장점은 효율성입니다. 일부 유형의 음극에 대한 작동 온도는 1000K입니다. 내구성은 수천, 심지어 수만 시간에 이릅니다. 이 기간이 끝나면 예를 들어 증발로 인한 활성 불순물의 양이 감소하여 배출량이 감소합니다. 일부 유형의 복합 음극은 펄스 모드에서, 즉 훨씬 더 긴 일시 정지에 의해 서로 분리된 짧은 기간 동안 초고방출을 제공합니다.

복합 음극의 주요 단점은 낮은 방출 안정성입니다. 이러한 음극은 일시적인 가열 동안 방사율을 감소시키며, 이는 고온에서 활성화 물질의 증발로 설명됩니다. 복잡한 음극이 있는 램프에서 이온화 가능성을 줄이려면 매우 높은 진공을 유지하는 것이 중요합니다. 이것은 특수 가스 흡수기를 사용하여 달성됩니다.

복잡한 음극은 필름과 반도체가 될 수 있습니다.

새로운 유형의 음극이 사용됩니다: 바륨-텅스텐-램, 토륨-산화물 및 기타 여러 가지. 바륨-텅스텐 음극은 간접 가열을 합니다. 다공성 텅스텐의 표면에는 바륨과 스트론튬의 다공성 활성막이 형성됩니다. 증발하는 필름은 이러한 금속의 산화물 정제에서 텅스텐을 통한 바륨 및 스트론튬 원자의 확산으로 인해 보충됩니다. 그들의 장점은 전자 및 이온 충격에 대한 내성입니다.

소위 소결 음극에서 산화물은 니켈 스폰지 또는 그리드에 증착됩니다. 이러한 캐소드의 저항은 크게 감소하고 왜곡 및 핫스팟 발생이 훨씬 적습니다.

26. 직접 및 간접 열의 음극

직접 가열된 음극은 원형 또는 직사각형 단면의 와이어입니다. 그 두께는 가장 저전력 램프의 경우 0,01mm에서 강력한 램프의 경우 1-2mm까지 다양합니다. 짧은 음극은 직선으로 만들어집니다. 긴 것은 파선 형태로 구부러져 있습니다. 이온 장치에서 음극은 종종 솔레노이드 형태입니다. 이 장치의 강력한 음극은 테이프, 곡선 "아코디언" 또는 나선형 라인을 따라 만들어집니다.

직접 가열 음극의 장점 장치의 단순성과 작은 필라멘트 전류에 대한 얇은 필라멘트 형태의 가장 저전력 램프 제조 가능성입니다. 직접 가열 음극은 건전지 또는 배터리로 구동되는 저전력 휴대용 및 모바일 라디오 방송국의 고전력 발전기 램프에 사용됩니다. 이러한 경우 전류 소스에서 에너지를 절약하는 것이 중요하기 때문입니다.

얇은 필라멘트 형태의 음극은 열을 가하면 빠르게 가열되어 매우 편리합니다. 그러나 이러한 음극의 가장 큰 단점은 가열에 교류가 공급될 때 양극 전류의 기생 맥동입니다. 그들은 많은 간섭을 일으켜 유용한 신호를 왜곡하고 빠뜨립니다. 청각 수신을 통해 이러한 맥동은 "교류 배경"이라는 특징적인 윙윙 거리는 소리로 나타납니다.

얇은 직접 가열 음극의 단점은 마이크 효과입니다. 램프의 기계적 흔들림 동안 양극 전류가 맥동한다는 사실로 구성됩니다. 외부 충격은 음극에서 진동을 생성합니다. 음극과 다른 전극 사이의 거리는 다양합니다. 이것은 양극 전류의 리플로 이어집니다.

간접적으로 가열된 음극이 널리 사용됩니다. 일반적으로 간접 가열의 음극에는 산화 층이있는 니켈 튜브가 있으며 내부에 텅스텐 히터가 삽입되어 루프로 감겨 있습니다. 음극과의 절연을 위해 히터는 소성 알루미나 덩어리로 덮여 있습니다. 알런덤. 상당한 길이로 히터는 나선형 라인을 따라 여러 번 구부러 지거나 꼬입니다. 일부 램프에서 음극은 산화물로 코팅된 상부 베이스가 있는 낮은 실린더 형태로 만들어집니다. 실린더 내부에는 나선형으로 감겨진 루프 모양의 alundum 단열재가있는 히터가 있습니다. 간접적으로 가열된 음극은 일반적으로 산화물입니다.

간접 가열 음극의 주요 장점 교류로 전력을 공급할 때 유해한 잔물결을 거의 완전히 제거합니다. 이러한 음극의 질량 및 열용량이 직접 가열된 음극의 질량보다 훨씬 크기 때문에 온도 변동이 거의 없습니다. 간접적으로 가열된 음극은 열 관성이 크다. 필라멘트 전류가 켜진 순간부터 음극이 완전히 가열될 때까지 수십 초가 걸립니다. 음극이 냉각되는 데 동일한 시간이 필요합니다.

간접 가열의 음극은 등전위입니다. 그와 함께 필라멘트 전류로 인한 전압 강하가 없습니다. 표면의 모든 지점에 대한 양극 전압은 동일합니다. 필라멘트 전압이 변동해도 맥동하지 않습니다.

간접적으로 가열된 음극의 장점은 약간의 마이크 효과입니다. 음극의 질량은 상대적으로 커서 진동 상태로 만드는 것이 어렵습니다.

간접적으로 가열된 음극에는 몇 가지 단점이 있습니다. 설계가 더 복잡하고 효율성이 약간 낮습니다. 간접적으로 필라멘트 음극은 매우 낮은 전류용으로 설계하기 어렵기 때문에 저전력의 경제적인 배터리 구동 램프에는 적합하지 않습니다.

27. 다이오드에 대한 XNUMX초의 거듭제곱 법칙

공간 충전 모드에서 작동하는 다이오드의 경우, 애노드 전류와 애노드 전압은 비선형 종속성에 의해 연결되며, 이론적 계산에 따르면 소위 3초 법칙의 거듭제곱으로 대략적으로 표현됩니다. /a = dia2/XNUMX 여기서 계수는 전극의 기하학적 치수와 모양, 그리고 선택한 단위에 따라 달라집니다.

애노드 전류는 옴의 법칙과 같이 3승이 아니라 2/2,8의 제곱에 대한 애노드 전압에 비례합니다. 예를 들어 애노드 전압이 40배가 되면 애노드 전류는 약 XNUMX배, 즉 옴의 법칙에 따른 것보다 XNUMX% 더 많아집니다. 따라서, 애노드 전류는 애노드 전압보다 빠르게 증가한다.

그래픽으로 XNUMX초 정도의 법칙은 곡선으로 표시됩니다. 반입방 포물선.

XNUMX초 법칙의 거듭제곱은 포화 전압보다 작은 양의 양극 전압에 대해 유효합니다.

XNUMX초의 거듭제곱 법칙에서 계수 q를 해독하면 평평한 전극이 있는 다이오드에 대한 이 법칙은 다음과 같이 작성되어야 합니다.

ia \u2,33d 10 6-2 (Qa / d3a. k) Ua2 / XNUMX,

여기서 Qa는 양극의 면적 da입니다. k - 거리 "양극 - 음극".

다른 모양의 전극이 있는 다이오드의 경우 상수 계수에 약간의 보정이 도입되며 Qa는 양극의 활성 표면, 즉 주요 전자 흐름을 인계받는 표면입니다. 이 공식에서 전류는 전압을 볼트 단위로 취하고 Qa 및 d2ak를 동일한 단위(예: 제곱 밀리미터)로 표시하면 암페어 단위로 구합니다. 전류는 양극-음극 거리의 제곱에 반비례합니다. 이 거리를 줄이면 이 양극 전류가 크게 증가합니다.

XNUMX초의 거듭제곱 법칙은 부정확함에도 불구하고 가장 단순한 형태의 전자관의 비선형 특성을 고려하기 때문에 유용합니다.

편평한 전극을 가진 다이오드에 대한 XNUMX초의 법칙에 대한 공식의 유도를 고려하십시오. 양극으로 날아가는 모든 전자를 포함하는 공간 전하 q가 음극에 너무 가깝게 위치하여 이 전하와 "양극" 사이의 거리가 양극-음극 거리 da.k와 같을 수 있다고 가정합니다. . 거리 da.k에 따른 전자의 비행 시간. t와 같다면 애노드 전류의 값은 ia, = q/ t입니다.

전하 q는 애노드 전압 및 애노드-캐소드 커패시턴스 Saq로 표현될 수 있습니다. q= Sa.k. 어.

동시에 Ca.k. 공식이 있습니다. Sa.k. \u0d ?0Qa / da.k., 여기서 ?8,86 \u10d 16 2-XNUMXF / m은 진공 유전율이고 Qa는 양극 면적입니다. 비행 시간 t는 평균 속도를 통해 결정됩니다. t= da. k. / ?av, 그러나 ?av = v/XNUMX, 여기서 v는 최종 속도입니다.

실제로, 필드의 불균일성으로 인해 평균 속도는 위의 공식에 의해 결정된 것보다 다소 낮습니다.

유도의 근사화로 인해 이 표현식의 상수 계수는 다소 과대평가되었습니다. 더 엄격한 유도는 상수 계수의 더 정확한 값을 제공하지만 이 결론도 현실과 일치하지 않는 가정을 기반으로 합니다. 특히, XNUMX초 법칙의 거듭제곱은 공간 전하 영역에만 적용되지만 초기 전자 속도는 XNUMX으로 가정하고 포텐셜 분포는 포화 영역과 동일하다고 가정합니다.

28. 삼극관에서의 물리적 과정

음극과 양극은 다이오드에서와 같은 방식으로 XNUMX극관에서 작동합니다. 공간 전하 모드에서는 음극 근처에 전위 장벽이 형성됩니다. 다이오드에서와 같이 음극 전류의 크기는 이 장벽의 높이에 따라 달라집니다.

XNUMX극관에서 그리드의 제어 동작 다이오드에서 양극의 작용과 유사합니다. 그리드 전압을 변경하면 그리드에 의해 생성된 전계 강도가 변경됩니다. 이것의 영향으로 음극 근처의 전위 장벽 높이가 변경됩니다. 결과적으로 이 장벽을 극복하는 전자의 수, 즉 장벽 전류의 값이 변경됩니다.

그리드 전압이 양의 쪽으로 변하면 전위 장벽이 감소하고 더 많은 방출된 전자가 이를 극복하고 더 적은 수의 전자가 음극으로 돌아가며 음극 전류가 증가합니다. 그리고 그리드 전압이 음의 방향으로 변경되면 음극의 전위 장벽이 상승합니다. 그러면 더 적은 수의 전자를 극복할 수 있을 것입니다. 음극으로 돌아가는 전자의 수는 증가하고 음극 전류는 감소합니다.

그리드는 양극보다 음극에 더 가깝고 양극 전기장의 스크린이기 때문에 양극보다 훨씬 강한 음극 전류에 작용합니다.

그리드와 애노드가 애노드 전류에 미치는 영향의 비율은 XNUMX극관의 가장 중요한 매개변수인 게인을 나타냅니다. 게인은 그리드 전압이 애노드 전압보다 강한 애노드 전류에 몇 번이나 작용하는지를 나타내는 추상적인 숫자입니다.

상대적으로 작은 음의 계통 전압은 양극 전류를 크게 감소시키고 심지어 완전히 멈출 수 있습니다.

계통의 계통 전압이 증가하면 양극 및 계통 전류가 증가합니다.

큰 양의 양극 그리드 전압에서 그리드 전류가 너무 많이 증가하여 양극 전류가 감소할 수도 있습니다.

소위 섬 효과. 그리드의 불균일한 구조로 인해 그리드에 의해 생성된 필드도 불균일하며, 그리드의 다른 부분에서 음극 근처의 전위 장벽에 다르게 영향을 미칩니다. 그리드는 필드에 따라 그리드의 도체에 더 가까운 음극 부분 근처의 전위 장벽에 더 강한 영향을 미칩니다.

직류 및 부하 없이 작동할 때 XNUMX극관의 특성이라고 합니다. 공전.

XNUMX극관의 이론적인 특성과 실제적인 특성이 있습니다. 이론적 특성은 XNUMX초의 법칙을 기반으로 구축될 수 있으며 정확하지 않습니다. 실제 특성은 실험적으로 제거됩니다. 그들은 더 정확합니다. XNUMX극관의 이론상 특성과 실제 특성이 다른 이유는 다이오드의 경우와 동일합니다. 음극의 여러 지점에서의 온도차, 음극의 비등전위, 양극 전류에 의한 음극의 추가 가열에 의해 상당한 영향을 받습니다. 작은 양극 전류에 대한 특성 섹션은 초기 전자 속도, 접촉 전위차 및 열 EMF에 의해 크게 영향을 받습니다.

XNUMX극관에서 이러한 요인은 다이오드보다 더 큰 영향을 미칩니다. 그 작용이 양극 회로뿐만 아니라 그리드 회로까지 확장되기 때문입니다.

29. 활성 전압과 XNUMX초의 XNUMX승 법칙

XNUMX극관 작동 전압 XNUMX극관을 등가 다이오드로 교체하여 XNUMX극관 음극 전류를 계산할 수 있습니다. 이 교체는 다음과 같습니다. XNUMX극관에서 그리드가 차지하는 동일한 표면을 갖는 그리드 대신에 양극이 배치되면 이 다이오드에서 일부 양극 전압에서 양극 전류는 XNUMX극관의 음극 전류와 같습니다. 등가 다이오드의 애노드에 적용되는 전압과 실제 다이오드의 캐소드 전류와 동일한 애노드 전류를 생성하는 것을 유효 전압 id라고 합니다. 그 작용은 그리드 및 양극 전압의 결합된 작용과 동일합니다. 즉, 작동 전압은 XNUMX극관의 음극 근처에서 생성되는 것과 동일한 다이오드의 음극 근처에서 동일한 전계 강도를 생성해야 합니다.

유효 전압의 크기는 대략 Ud ~ Uc + Dia 공식에 의해 결정됩니다. = Uc + Ua /?.

그리드 전압은 약해지지 않고 자기장에 의해 작용하며 "그리드-캐소드" 공간에서 애노드 전압에 의해 생성된 필드는 그리드의 차폐 작용으로 인해 약해집니다. 양극 작용의 약화는 투자율 D 또는 증폭 계수 Δ로 특징지어집니다. 따라서 Uа의 값은 Uс에 더할 수 없지만 먼저 D로 곱하거나 ?로 나누어야 합니다. (?와 D는 ic = 0일 때만 역수임).

Ud에 대한 대략적인 공식은 음극 근처의 필드가 불균일할 수 있다는 점을 고려하지 않기 때문에 대략적입니다. 이 공식은 메쉬가 너무 희박하지 않은 경우에 사용됩니다(D<0,1 또는 ?>10의 경우).

유효 전하 qd는 그리드 필드의 작용에 의해 캐소드에 생성된 전하 q1과 애노드에서 그리드를 관통하는 필드에 의해 생성된 전하 q2의 합과 같아야 합니다. 이러한 전하를 전압 및 커패시턴스로 표현해 보겠습니다. q1= Csk, Uc 및 q2 = Cac Ua입니다. 음극의 전하 q2는 전체 양극 전하의 작은 부분과 같으며, 전기력선이 그리드를 통해 음극으로 전달됩니다. qD를 합 q1 + q2로 바꾸면 다음을 얻습니다. ud = (q1 + q2) / Cs.c. \uXNUMXd (CC.c. uc + Ca.c. ua) / Cc.c. = uс + uаСа.к. / 스크. D= Sa.k를 나타내자. / 스크. 그런 다음 마침내 다음을 얻습니다. ud = uc + DUa,

등가 다이오드에서 애노드 전류는 XNUMX극관의 캐소드 전류와 같고 유효 전압은 애노드 전압의 역할을 합니다. 따라서 XNUMX극관의 XNUMX초 정도의 법칙은 다음과 같이 쓸 수 있습니다. = dd3/2= g(is + Duа)3/2.

등가 다이오드에서 양극이 실제 2,33극관의 그리드 위치에 있다는 점을 고려하면 평면 전극이 있는 10극관의 계수 g는 다음과 같습니다. g = 6 2-XNUMX(Qа/dXNUMXs.k.).

이 경우 등가 다이오드의 양극 표면은 실제 양극의 표면과 같습니다.

XNUMX극관에 대한 XNUMX초의 거듭제곱의 법칙은 매우 근사합니다. 유효 전압을 결정하는 데 있어 부정확성은 필수적입니다. 그럼에도 불구하고 XNUMX초의 힘의 법칙은 XNUMX극관의 작동 이론을 고려하고 램프를 설계하는 데 유용합니다.

30. XNUMX극관의 그리드 전류

캐소드에서 방출되는 전자의 초기 속도, 그리드 회로에서 작용하는 접촉 전위차 및 열 EMF로 인해 그리드 전류 특성은 작은 영역에서 시작됩니다. 네거티브 그리드 전압. 이 영역의 그리드 전류는 매우 작고 수신 증폭 램프의 경우 밀리암페어의 작은 부분이지만 많은 경우에 고려해야 합니다. 양의 계통 전압 영역에서 시작하는 계통 전류 특성은 덜 일반적입니다. 접촉 전위차가 그리드에 음의 전압을 생성하고 전자의 초기 속도보다 더 강하게 작용할 때 얻어집니다.

발전기와 같이 그리드의 상당한 양의 전압에서 작동하는 램프에서 양의 그리드 전압이 증가하면 그리드 전류가 먼저 증가하여 최대값에 도달하며, 이는 때때로 음의 전류 값 영역에 위치합니다. 계통 전압이 추가로 증가하면 전류가 다시 증가합니다.

이 현상은 그리드의 XNUMX차 방출로 설명됩니다. 양의 그리드 전압에서 XNUMX차 전자의 영향으로 XNUMX차 전자가 빠져 나옵니다. 그리드 전압이 증가함에 따라 XNUMX차 방출 계수가 증가하고 그리드에 충돌하는 XNUMX차 전자의 플럭스가 증가합니다. 결과적으로 XNUMX차 전자의 수가 증가합니다. 그들의 흐름은 더 높은 양의 전위를 갖는 양극으로 향합니다.

1차 전자의 전류는 XNUMX차 전자의 전류와 반대 방향을 갖는 그리드 회로에 나타난다. 결과적인 그리드 전류는 감소하고 XNUMX차 방출 계수가 XNUMX보다 크면 방향이 역전될 수도 있습니다. 이 경우 음극에서 날아가는 XNUMX차 전자의 전류에 XNUMX차 전자의 전류가 추가되기 때문에 양극 전류가 증가합니다.

XNUMX차 전자의 전류가 발생하는 현상을 디나트론 효과.

그리드 전압이 애노드 전압을 초과하면 애노드와 그리드 사이의 필드가 그리드 XNUMX차 전자에 대해 지연되어 그리드로 되돌아갑니다. 그러나 다른 한편으로, 양극에서 녹아웃된 XNUMX차 전자는 이 장에 의해 가속되어 그리드로 날아갈 것입니다. 즉, 양극 쪽에서 다이너트론 효과가 발생합니다. 이 경우 XNUMX차 전자의 전류로 인해 그리드 전류가 추가적으로 증가하고 애노드 전류는 다소 감소하게 된다.

음의 계통 전압에서는 계통 전류가 거의 없습니다. 그리드 전압이 양수일 때(그리드 회로의 외부 와이어에 있는 역전류 전자가 그리드 쪽으로 이동함) 그리드 전류의 방향과 방향이 반대이기 때문에 역 그리드 전류라고 합니다. 역 그리드 전류에는 이온 전류, 터코일 및 누설 전류와 같은 여러 구성 요소가 있습니다.

그리드의 음의 전압이 감소하면 양극 전류가 증가하고 이온화가 증가합니다. 더 많은 수의 이온이 그리드에 접근하고 이온 전류가 증가합니다. 양의 그리드 전압을 사용하면 전자 전류가 급격히 증가하므로 이온 전류보다 우세하여 후자는 실질적으로 어떤 역할도 하지 않습니다. 그리드의 온도가 높을 경우 그리드의 열이온 방출 전류(열전류)가 발생할 수 있습니다. 이 전류를 줄이기 위해 그리드는 높은 일함수와 낮은 XNUMX차 방출 계수를 가진 금속으로 만들어집니다.

31. 삼극관의 성능 특성

양극 그리드 특성 애노드 소스의 전압과 부하 저항의 일정한 값에서 그리드 전압에 대한 애노드 전류의 의존성 그래프라고합니다. 정적 특성과 달리 작동 특성은 작동 모드에서 변경되기 때문에 양극 전압의 일정 조건의 영향을 받지 않습니다. 작동 특성의 모양과 위치는 양극 부하 저항의 크기와 특성에 따라 다릅니다.

양극 그리드 작동 특성을 구축하려면 양극 그리드 정적 특성, 양극 소스 전압 및 부하 저항 계열을 지정해야 합니다.

양극 전압이 양극 소스 전압과 같고 전류가 XNUMX이면 램프가 꺼집니다. 이 경우에만 부하 저항에 전압 강하가 없기 때문입니다.

작동하는 양극-격자 특성은 정적 특성보다 기울기가 더 낮습니다. 양극 전류가 클수록 양극 전압은 낮아집니다. 따라서 성능 곡선은 항상 정적 곡선을 교차하여 통과합니다. 동작 특성의 기울기는 부하 저항에 따라 달라집니다. 부하 저항이 증가하면 양극 전류가 감소하고 성능 곡선이 더 평평해집니다. 부하 저항이 일정할 때 성능 곡선은 양극 전원 전압이 감소하면 오른쪽으로 이동하고 양극 전압이 증가하면 왼쪽으로 이동합니다.

동작 특성을 이용하여 계통 전압의 변화에 따른 양극 전류의 변화를 계산할 수 있습니다. 작동 특성의 각 지점이 특정 양극 전압에 해당하는 경우 양극 전압을 결정할 수도 있습니다.

양극 작동 특성을 구축하려면 양극 전압 및 부하 저항과 함께 정적 양극 특성 제품군을 지정해야 합니다. 작동 특성은 부하 라인입니다.

부하 라인을 사용하여 모든 그리드 전압에서 양극 전류와 양극 전압을 결정할 수 있습니다. 로드 라인을 사용하면 다른 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 원하는 값의 애노드 전류가 어느 그리드 전압에서 얻어지는지를 찾는 것이 가능합니다.

양극 그리드 특성과 비교하여 작동 양극 특성은 몇 가지 장점이 있습니다. 직선이기 때문에 두 점 위에 세워져 더 정확합니다. 그것의 도움으로 횡좌표를 따라 플롯되기 때문에 양극 전압을 결정하는 것이 더 편리합니다. 실제 계산을 위해 작동하는 양극 특성이 더 자주 사용되지만 어떤 경우에는 양극-격자 특성이 더 편리한 것으로 판명됩니다.

고려 중인 특성의 기울기는 부하 저항에 따라 다릅니다. 부하 저항이 클수록 부하 라인이 더 평평해집니다. 부하 저항이 XNUMX이면 부하 라인은 수직 직선이 됩니다.

부하 전압이 무한대와 같을 때 부하 라인은 가로축과 일치합니다. 이 경우 모든 전압에서 양극 전류는 XNUMX입니다.

어떤 경우에는 양극 정적 특성만 사용할 수 있는 경우 양극 그리드 성능 곡선을 구성해야 합니다.

32. TETRODE의 장치 및 작동

XNUMX극 램프 또는 테트로데스, 스크리닝 또는 스크린이라고 하는 두 번째 그리드가 있고 제어 그리드와 양극 사이에 있습니다. 차폐 그리드의 목적은 이득과 내부 저항을 높이고 처리 용량을 줄이는 것입니다.

차폐 그리드가 음극에 연결되면 양극의 작용으로부터 음극과 제어 그리드를 차폐합니다. 차폐 메쉬는 대부분의 양극 전기장을 가로챕니다. 양극에서 나오는 전기력선의 작은 부분만이 스크리닝 메쉬를 관통한다고 말할 수 있습니다. 스크리닝 그리드의 양극 필드의 약화는 이 그리드의 투자율 값에 의해 고려됩니다.

스크리닝 그리드를 관통하는 전기장은 제어 그리드에 의해 차단되며, 이를 통해 필드 라인의 작은 부분도 관통합니다. 제어 그리드에 의한 양극 필드의 약화는 투자율에 따라 다릅니다. 양극에서 음극 근처의 전위 장벽까지의 두 그리드를 통해 전체 필드 라인 수의 미미한 부분이 관통하며, 이는 그리드 투자율의 곱이 특징입니다. 두 그리드의 이러한 투자율을 tetrode의 투자율이라고 합니다.

tetrode의 투자율은 음극 전류에 대한 양극과 제어 그리드의 효과 비율을 나타냅니다. 음극 전류에 대한 제어 계통 전압 효과의 비율이 양극 전압의 영향인지 보여줍니다.

밀도가 높지 않은 두 개의 그리드 덕분에 높은 이득과 높은 내부 저항이 달성됩니다. 이 경우 상당한 양의 전압이 스크리닝 그리드에 적용되면 tetrode의 양극 그리드 특성은 "왼쪽"입니다. 즉, tetrode는 음의 그리드 전압 영역에서 정상적으로 작동할 수 있습니다.

tetrode의 음극 전류는 양극, 차폐 및 제어 그리드의 전류의 합입니다.

차폐 그리드에는 양극 전압의 20-50%인 일정한 양의 전압이 공급됩니다. "캐소드 - 스크리닝 그리드 - 가속 필드" 섹션에서 생성되어 캐소드에서 전위 장벽을 낮춥니다. 이것은 전자가 양극으로 이동하는 데 필요합니다.

두 개의 그리드를 통한 양극은 음극 근처의 전위 장벽에 매우 약한 영향을 미칩니다. 차폐 그리드 전압이 XNUMX이면 음의 제어 그리드 전압에 의해 생성된 감속 필드가 양극에서 침투하는 약한 가속 필드보다 훨씬 강합니다. "제어 그리드 - 음극" 섹션의 결과 필드는 지연되는 것으로 판명되었습니다. 즉, 이 경우 작동 전압은 음수이고 음극의 전위 장벽이 너무 높아 전자가 이를 극복할 수 없습니다. 따라서 램프가 잠겨 있고 애노드 전류는 XNUMX입니다.

램프의 전극 사이의 커패시턴스는 이득이 증가함에 따라 대략 몇 배나 감소합니다. 스크리닝 메쉬가 두꺼울수록 투과성이 낮을수록 처리 용량이 감소합니다. 스크리닝 그리드가 견고하면 관통 커패시턴스가 XNUMX으로 감소하지만 그리드는 전자가 양극으로 전달되는 것을 중단합니다.

33. 테트로드의 다이나트론 효과

tetrode의 중요한 단점은 양극의 디나트론 효과. 양극을 치는 전자는 양극에서 XNUMX차 전자를 노크합니다. 양극의 XNUMX차 방출은 모든 램프에 존재하지만 다이오드 및 XNUMX극관에서는 결과를 일으키지 않으며 감지할 수 없습니다. 이 램프에서는 양극에서 다른 전극의 전위에 비해 양극이 가장 높은 양의 전위를 가지므로 양극에서 흘러나온 XNUMX차 전자가 모두 양극으로 돌아갑니다. 따라서 XNUMX차 전자의 전류가 발생하지 않습니다.

tetrode에서 스크리닝 그리드 전압이 애노드 전압보다 낮으면 애노드의 XNUMX차 방출이 나타나지 않습니다. 이 조건에서 XNUMX차 전자는 양극으로 돌아갑니다. tetrode가 부하 모드에서 작동하는 경우 양극 전류가 증가하면 부하 양단의 전압 강하가 증가하고 일정 시간 간격의 양극 전압은 스크리닝 그리드의 일정한 전압보다 낮아질 수 있습니다. 그런 다음 양극에서 날아간 XNUMX차 전자는 양극으로 돌아오지 않고 더 높은 양의 전위를 가진 스크리닝 그리드로 끌립니다. XNUMX차 전자의 전류와 반대 방향으로 향하는 XNUMX차 전자의 전류가 있습니다. 총 애노드 전류는 감소하고 스크리닝 그리드 전류는 증가합니다. 이 현상을 양극 디나트론 효과라고 합니다.

dinatron 효과는 tetrode의 양극 특성에 큰 영향을 미칩니다. XNUMX 애노드 전압에서 일반적으로 무시할 수 있는 매우 작은 초기 애노드 전류가 있습니다. 스크리닝 그리드 전류가 가장 높습니다. XNUMX극관의 리턴 모드에서와 마찬가지로 이 경우 스크리닝 그리드를 통해 날아간 전자는 이 그리드에 의해 차단된 전자와 함께 전류 생성에 참여합니다. 양극 전압 변경 변경 i이 장벽의 높이로 인해 양극과 스크리닝 그리드 사이의 전자 플럭스 분포가 급격히 변합니다.

tetrode의 양극 특성에서 네 가지 영역을 확인할 수 있습니다. 첫 번째 영역은 최대 약 10-20V의 낮은 양극 전압에 해당합니다. XNUMX차 전자의 속도가 XNUMX차 전자를 녹아웃시키기에 충분하지 않기 때문에 여전히 양극에서 XNUMX차 방출이 없습니다. 애노드 전압이 증가함에 따라 애노드 전류의 급격한 증가와 스크리닝 그리드 전류의 감소가 관찰되며 이는 리턴 모드에서 일반적입니다.

애노드 전압은 캐소드 전류에 거의 영향을 미치지 않습니다. 애노드 필드는 두 개의 그리드를 통해 캐소드의 전위 장벽에 작용하기 때문입니다. 따라서 음극 전류는 거의 변화하지 않으며 그 특성은 약간 상승합니다.

양극 전압이 10~20V를 초과하면 XNUMX차 발광이 나타나며 다이나트론 효과가 발생한다. 애노드 전압이 증가하면 애노드의 XNUMX차 방출이 증가하고 애노드 전류가 감소하며 스크리닝 그리드 전류가 증가합니다. 최소 양극 전류는 가장 확연한 다이너트론 효과로 얻어집니다. 이러한 체제에서 XNUMX차 전자의 전류가 가장 큽니다. 이 전류는 XNUMX차 방출의 크기와 XNUMX차 전자에 대한 가속 필드를 생성하는 차폐 그리드-양극의 전압에 따라 달라집니다.

양극 전압이 스크린 그리드 전압보다 높아지면 양극 전류가 약간 증가하고 스크린 그리드 전류가 약간 감소합니다. 양극으로부터의 XNUMX차 방출은 이 영역에 존재하지만, XNUMX차 전자는 모두 양극으로 되돌아갑니다. 즉, 양극으로부터의 다이너트론 효과는 없습니다. 한편, 스크리닝 그리드에서 넉아웃된 XNUMX차 전자는 양극에 부딪히게 되어 양극 전류가 다소 증가하고 스크리닝 그리드의 전류는 감소하게 된다.

다이나트론 효과가 발생하는 것을 방지하려면 차폐 그리드 전압이 항상 양극 전압보다 낮아야 합니다.

34. PENTOD의 장치 및 작동

tetrode의 주요 단점인 dynatron 효과는 XNUMX극이라 불리는 XNUMX전극 램프. 그들에서 tetrodes의 모든 긍정적 인 특성이 훨씬 더 뚜렷하고 동시에 dynatron 효과가 제거됩니다.

XNUMX극에서는 다이너트론 효과를 제거하기 위해 양극과 스크리닝 그리드 사이에 그리드가 하나 더 있습니다. 다이나트론 효과의 발생으로부터 램프를 보호하기 때문에 보호 그리드라고 합니다. 이 그리드에는 antidynatron, antidynatron, XNUMX극관, 세 번째와 같은 다른 이름도 있습니다.

보호 그리드는 일반적으로 음극에 연결됩니다. 즉, 음극에 대해 전위가 XNUMX이고 양극에 대해 음의 전위를 갖습니다. 경우에 따라 보호 계통에 작은 DC 전압이 적용됩니다. 예를 들어, 유용한 전력을 증가시키기 위해 발전기 XNUMX극관은 보호 그리드의 양의 전압에서 작동하고 보호 그리드의 전압을 변경하여 진동을 변조하기 위해 음의 바이어스가 설정됩니다. 그러나 이러한 경우에도 보호 그리드 전위는 일반적으로 양극 전위보다 훨씬 낮게 유지되며 이 그리드의 안티다이나트론 효과는 XNUMX 전위에서와 거의 동일합니다.

많은 XNUMX극관에서 보호 그리드는 램프 내부의 음극에 연결되고 이 그리드의 전압은 항상 XNUMX입니다. 보호 그리드 출력이있는 경우 회로 설치시 음극과의 연결이 수행됩니다.

보호 그리드의 역할은 그와 양극 사이에 전기장이 생성되어 속도가 느려지고 멈추고 양극에서 XNUMX차 전자가 양극으로 돌아오는 것입니다. 전압이 양극보다 높더라도 차폐 그리드를 관통할 수 없으며 다이너트론 효과가 완전히 제거됩니다.

음극에서 날아오는 전자에 대한 차폐 그리드와 보호 그리드 사이의 영역에는 감속 필드가 생성되며 이로 인해 양극 전류가 감소하는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 스크리닝 그리드의 가속 필드의 작용으로 고속을 수신하고 그것을 통해 날아가는 전자는 보호 그리드에 도달하고 속도를 완전히 잃지 않습니다. 왜냐하면이 그리드의 회전 사이의 공간에서 전위 XNUMX이 아니라 양수입니다.

제로 전위는 보호 그리드의 도체에서 사용할 수 있으며 그 사이의 간격에서 전위는 XNUMX보다 높지만 양극보다 낮습니다. 애노드와 스크리닝 그리드 사이의 갭에는 애노드에서 탈락된 XNUMX차 전자로 극복할 수 없는 XNUMX차 전위 장벽이 생성됩니다. 이 장벽은 XNUMX극관의 전류 분포 과정에 상당한 영향을 미칩니다.

Pentodes는 더 높은 이득에서 Tetrodes와 다르며 일부 Pentodes의 경우 수천에 이릅니다. 이는 보호 그리드가 추가 스크리닝 그리드 역할을 하기 때문입니다. 따라서 1극에서 양극의 작용은 제어 그리드의 작용에 비해 50극보다 훨씬 약합니다. 따라서 내부 저항도 증가하여 일부 XNUMX극관의 경우 수백만 옴에 이릅니다. 쓰루 커패시턴스는 tetrodes보다 훨씬 작아집니다. XNUMX극관의 기울기는 XNUMX극관 및 XNUMX극관의 기울기와 같은 차수, 즉 XNUMX-XNUMXmA/V 이내입니다.

XNUMX극관은 XNUMX극관에 대해 수행된 것과 동일한 방식으로 등가 다이오드로 축소될 수 있습니다. XNUMX극관의 투자율은 매우 작은 값입니다. 따라서 XNUMX극관의 이득은 매우 클 수 있습니다.

35. 테트로데스와 펜토데스의 매개변수

tetrodes 및 pentodes의 정적 매개변수 XNUMX극관의 매개변수와 유사하게 결정됩니다. 매개변수의 실제 결정을 위해 유한 증분 비율이 사용됩니다.

XNUMX극과 XNUMX극의 제어 그리드는 XNUMX극과 같은 방식으로 음극에 상대적으로 위치합니다. 따라서 XNUMX극관과 XNUMX극관의 급경사는 XNUMX극관과 같은 차수입니다. e.는 양극 전류가 항상 음극 전류보다 작기 때문에 기울기가 약간 감소하지만 볼트당 단위 또는 수십 밀리암페어입니다.

XNUMX극 또는 XNUMX극에서 양극 전압의 작용이 여러 번 약화되기 때문에 내부 저항은 XNUMX극보다 수십, 수백 배 더 크고 수백 킬로옴에 이릅니다.

내부 저항은 전류 분배 과정에 크게 의존하는데, 애노드 전압이 변하면 이 과정으로 인해 애노드 전류가 변하기 때문이다. XNUMX극관의 내부 저항은 병렬로 연결된 두 개의 저항으로 구성되어 있다고 가정할 수 있습니다. 그 중 하나는 양극 전류의 매우 작은 변화가 있기 때문에 음극의 전위 장벽에 있는 XNUMX개의 그리드를 통한 양극 필드의 작용에 의해 결정됩니다. 그리드가 두꺼울수록 이 저항이 커집니다. 두 번째 저항은 전류 분배 과정으로 인한 양극 전류의 변화에 의해 결정되며 일반적으로 첫 번째 저항보다 훨씬 작습니다.

증폭 계수는 XNUMX극관보다 수만 배, 수십만 배 더 클 수 있습니다. 즉, 그 값은 수백 수천 배에 이릅니다.

XNUMX극과 XNUMX극에서 스크리닝 그리드 전류는 항상 양극 전류와 함께 존재하기 때문에 음극 전류는 항상 양극 전류보다 큽니다.

XNUMX극과 XNUMX극의 중요한 비선형 특성으로 인해 모드가 변경될 때 매개변수가 다소 강하게 변경됩니다. 제어 그리드의 음의 전압이 증가하면, 즉 양극 전류가 감소하면 기울기가 감소하고 내부 저항과 이득이 증가합니다. XNUMX극관과 비교하여 XNUMX극관 및 XNUMX극관의 특징은 모드에 대한 이득의 강한 의존성입니다.

특성이 리턴 모드에서 얽혀 있으면 기울기와 이득은 XNUMX과 같고 XNUMX보다 작은 값을 가질 수 있습니다.

제어 그리드의 음의 전압이 증가하면 작업 영역의 양극 특성이 더 평평해지고 서로 가까워지며, 이는 내부 저항이 증가하고 기울기가 감소하는 데 해당합니다.

일부 회로에서는 양극, 제어 그리드 및 스크린 그리드로 구성된 XNUMX극 부분이 한 단계에서 작동하고 전체 램프가 다른 단계의 일부가 되도록 XNUMX극 또는 XNUMX극이 사용됩니다.

차폐 그리드는 일반적으로 제어 그리드로 사용되지 않고 전압이 일정하기 때문에 차폐 그리드의 기울기와 이득은 일반적으로 중요하지 않습니다.

고려된 매개변수 외에도 XNUMX극관에 대해 표시된 것과 유사한 다른 매개변수가 있습니다. 작동 모드를 계산하고 tetrode 및 pentode의 실제 적용을 계산할 때 전류, 전압 및 전력의 제한 값, 특히 스크리닝 그리드에서 방출되는 제한 전력이 중요합니다.

36. 빔 테트로드의 장치 및 작동

나중에 오각형이 개발되고 확산되었습니다. 빔 테트로드. 그것들에서 dynatron 효과는 스크리닝 그리드와 양극 사이에 위치한 양극에서 녹아웃된 XNUMX차 전자에 대한 극복할 수 없는 전위 장벽을 생성하여 제거됩니다.

Beam tetrode는 기존 tetrode와 비교하여 다음과 같은 설계 특징을 가지고 있습니다. 차폐 그리드와 양극 사이의 거리가 증가했습니다. 제어 및 차폐 그리드의 회전 수는 동일하며 회전은 서로 정확히 반대 위치에 있습니다.

그리드 사이의 공간에서 전자 흐름이 집중됩니다. 이로 인해 전자는 밀도가 높은 빔인 "빔"에서 음극에서 양극으로 이동합니다. 전자가 그리드 홀더 쪽으로 날아가는 것을 방지하기 위해 음극에 연결된 특수 스크린 또는 빔 형성 플레이트가 있습니다. 또한 그리드 홀더 반대쪽 음극 표면의 일부는 산화물 층으로 코팅되어 있지 않으므로 방출을 일으키지 않습니다.

빔 XNUMX극관에서는 기존 XNUMX극관보다 더 조밀한 전자 흐름이 얻어집니다. 전류 밀도의 증가는 체적 전하 밀도의 증가를 가져온다. 결과적으로 양극과 스크리닝 그리드 사이의 공간에서 전위가 감소합니다. 애노드 전압이 스크리닝 그리드보다 낮으면 기존의 XNUMX극관에서는 다이나트론 효과가 관찰되지만 빔 XNUMX극관에서는 "스크리닝 그리드-양극"에서 XNUMX차 전자에 대한 전위 장벽이 형성되기 때문에 발생하지 않는다. "갭.

초기 속도가 상대적으로 낮은 XNUMX차 전자는 전위 장벽을 극복하고 차폐 그리드에 도달할 수 없지만 후자의 전압은 양극보다 높습니다. 스크리닝 그리드의 전압으로 인해 얻은 고속의 XNUMX차 전극은 전위 장벽을 극복하고 양극에 떨어집니다.

기존의 tetrodes에서 스크리닝 그리드는 전자 흐름을 "파괴"하고 많은 전자를 가로챕니다. 그리드 홀더도 동일한 효과를 가집니다. 따라서 일반 tetrodes에서는 충분히 조밀한 전자 흐름이 얻어지지 않고 XNUMX차 전자에 필요한 전위 장벽이 생성되지 않습니다.

스크리닝 그리드와 양극 사이의 거리가 증가하면 전위 장벽의 형성이 촉진됩니다. 이 거리가 클수록 속도가 느린 방해 전자가 여기에 위치합니다. 음전하의 부피를 증가시키고 전위의 감소가 더욱 현저해지는 것은 이러한 전자입니다.

기존의 tetrodes와 비교하여 beam tetrodes의 장점은 또한 훨씬 낮은 스크리닝 그리드 전류입니다. 그것은 쓸모가 없으며 그 감소가 매우 바람직합니다. 빔 테트로드에서 전자는 스크리닝 그리드의 틈을 통해 날아가고 거의 차단되지 않습니다. 따라서 스크리닝 그리드 전류는 애노드 전류의 5-7%를 넘지 않습니다.

Beam Tetrode의 양극-격자 특성은 기존의 Tetrode 또는 Pentode와 동일합니다.

강력한 저주파 및 고주파 증폭 단계에서 빔 tetrodes는 XNUMX극관을 성공적으로 대체합니다. 향상된 성능을 얻기 위해 빔 XNUMX극관이 생산됩니다. 그들의 그리드는 빔 테트로드의 그리드와 유사하며 전자는 보호 그리드의 틈을 통해 빔의 양극으로 날아갑니다. 따라서 빔 XNUMX극관의 경우 스크리닝 그리드 전류는 기존 XNUMX극관보다 훨씬 적습니다.

37. 주파수 변환의 원리

주파수 변환은 주파수의 모든 변경입니다. 예를 들어 교류를 주파수로 정류하면 주파수가 XNUMX인 직류로 변한다. 발전기에서 주파수가 XNUMX인 직류 에너지는 원하는 주파수의 교류 에너지로 변환됩니다.

보조 전압은 헤테로다인. 변환기의 출력에서 중간 주파수라고 하는 새로운 변환 주파수로 발진이 발생합니다.

비선형 또는 파라메트릭 장치는 주파수 변환기로 사용해야 합니다.

주파수 변환기가 선형 장치라면 단순히 두 개의 진동을 추가할 것입니다. 예를 들어, 가깝지만 다중 주파수가 아닌 두 개의 진동을 추가하면 비트가 생성됩니다. 이러한 비트에는 새로운 주파수의 구성 요소 진동이 포함되어 있지 않습니다. 그러나 비트가 감지(정류)되면 이 프로세스의 비선형성으로 인해 중간 주파수의 구성 요소가 나타납니다.

주파수 변환기의 출력에서 많은 주파수의 구성 요소를 포함하는 복잡한 발진이 얻어집니다.

주파수와 그 고조파의 조합인 모든 새로운 주파수를 조합 주파수라고 합니다. 적절한 보조 주파수를 선택하면 새로운 주파수를 얻을 수 있습니다.!

새로운 주파수 중에는 원래 주파수보다 몇 배 높은 주파수를 가진 원래 진동의 고조파가 있습니다. 그러나 입력 전압 중 하나의 비선형 왜곡으로 더 쉽게 얻을 수 있습니다. 고조파 발생을 위해 두 개의 전압이 존재할 필요는 없습니다.

일반적으로 조합 진동(및 고조파)의 진폭이 작을수록 주파수 값이 높아집니다. 따라서 대부분의 경우 차이 주파수의 발진, 때로는 전체 주파수가 새로운 중간 주파수의 발진으로 사용됩니다. 더 높은 차수의 조합 주파수는 거의 사용되지 않습니다.

대부분의 경우 라디오 수신기의 주파수 변환은 다른 주파수에서 작동하는 다른 라디오 방송국의 신호를 수신할 때 동일한 중간 주파수의 진동이 생성되는 방식으로 수행됩니다. 이를 통해 높은 이득과 높은 선택성을 얻을 수 있으며 수신 신호의 전체 주파수 범위에서 거의 일정하게 유지됩니다. 또한 일정한 중간 주파수에서 증폭단의 보다 안정적인 동작을 얻을 수 있으며 주파수 범위용으로 설계된 단보다 설계가 훨씬 간단합니다.

무선 수신기 및 무선 측정 장치에서 차 주파수는 중간 주파수로 가장 많이 사용되며 보조 주파수는 일반적으로 변환 된 신호 주파수보다 높습니다. 중간 주파수가 신호 주파수보다 높으면 주파수 간의 이러한 관계가 필요합니다.

38. 주파수 변환용 램프

주파수 변환에는 다양한 비선형 또는 파라메트릭 장치가 사용됩니다. 예를 들어, 데시미터 및 센티미터파용 수신기에서 진공 또는 반도체 다이오드는 주파수 변환기에서 작동합니다. XNUMX극관은 데시미터 및 미터 파장 범위의 주파수를 변환하는 데 사용됩니다.

변환 다음과 같이 수행됩니다. 신호의 주파수와 보조 주파수로 램프에 전압을 인가합니다. 그런 다음 램프의 양극 전류는 이러한 주파수와 동시에 맥동합니다. 램프가 비선형 또는 파라메트릭 장치라는 사실 때문에 조합 주파수를 가진 구성 요소가 양극 전류에 나타납니다. 양극 진동 회로는 그 중 하나, 일반적으로 다른 하나에 맞춰져 있습니다. 공진 주파수 전류에 대해서만 높은 저항을 가지며 중간 주파수에서만 증폭된 전압을 생성합니다. 따라서 회로는 중간 주파수의 진동을 강조 표시합니다.

주파수 변환기 회로에서 수신 신호 회로와 국부 발진기 회로 사이의 연결을 가능하면 제거해야 합니다. 일반적으로 두 가지 모두에 진동 회로가 있습니다. 그들 사이에 연결이 있으면 한 회로가 다른 회로에 미치는 영향, 올바른 튜닝 위반, 국부 발진기 주파수의 안정성 저하 및 고주파 증폭기가없는 경우 스퓨리어스 방사가 있습니다. 국부 발진기 발진 및 고주파 증폭기가 없는 경우 국부 발진기 발진의 기생 복사는 수신기 안테나를 통해 발생합니다.

XNUMX극관을 사용할 때 신호 및 LO 전압이 계통 회로에 공급되고 이로 인해 신호와 LO 회로 사이에 상당한 결합이 발생합니다. 주파수 변환의 유사한 방법은 단일 그리드.

신호와 국부 발진기 회로 사이의 결합 약화는 이중 그리드 주파수 변환에 의해 이루어지며 이중 구동 튜브로 사용되는 경우 XNUMX극관을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이 경우 진동이 다른 그리드에 적용되기 때문에 램프 내부의 전자 흐름에서 신호 및 국부 발진기 진동의 추가가 발생합니다. 제어계통에는 신호전압이 공급되고, XNUMX차 제어계통으로 사용되는 보호계통에는 국부발진기 전압이 인가된다. 이 그리드의 전압이 최소 애노드 전압보다 훨씬 낮게 유지되면 여전히 보호 그리드로 작동합니다. 차폐 그리드는 신호와 국부 발진기 회로 사이의 기생 정전 용량 결합을 거의 완전히 제거합니다.

주파수 변환이 수행되는 램프는 때때로 혼입, 주파수가 다른 두 개의 진동이 추가되고이 램프가 작동하는 캐스케이드를 호출하기 때문에 믹서. 따라서 주파수 변환은 믹서와 로컬 오실레이터로 구성되며, 각 오실레이터에는 자체 램프가 있어야 합니다.

주파수 변환을 위한 이중 제어 다중 전극 램프(heptodes)에는 두 개의 제어 그리드가 있고 믹서와 로컬 발진기에서 동시에 작동합니다. 즉, 두 개의 램프를 대체하고 중파 및 단파 수신기에 사용되지만 제대로 작동하지 않습니다. VHF에서.

heptode에는 XNUMX개의 그리드가 있습니다. heptodes의 장점은 램프의 내부 저항이 증가하는 보호 그리드가 있다는 것입니다.

20m 이하의 파장에서 헵토드가 동작할 경우 국부발진기 주파수의 안정성이 불충분하여 별도의 램프가 있는 국부발진기를 사용해야 한다. 램프. 이러한 파동에서 XNUMX극관과 XNUMX극관은 주파수 변환기에서 최상의 결과를 제공합니다.

39. 이중 제어 램프의 특성 및 매개변수

모든 이중 제어 멀티 그리드 램프 스크리닝 그리드가 있으며 더 많은 그리드가 추가되어 XNUMX극관(헤테로다인) 부분을 형성하는 XNUMX극관 또는 XNUMX극관과 유사합니다. 이들 램프의 특성과 매개변수는 XNUMX극관과 XNUMX극관과 유사하며, XNUMX극관 부분의 특성과 매개변수는 일반 XNUMX극관과 유사하다. 또한 이중 제어 램프에는 두 개의 제어 그리드가 있기 때문에 추가 특성과 매개변수가 있습니다.

양극 전류는 두 그리드 전압의 양의 변화에 따라 증가합니다. 첫 번째 그리드를 따라 기울기가 클수록 그리드 전압이 높아집니다. 전압이 양의 방향으로 변하면 음극의 전위 장벽이 감소하고 전극의 수가 증가하여 이 장벽을 극복합니다. 이에 따라 캐소드 전류, 애노드 전류 및 스크리닝 그리드 전류가 증가합니다.

전압이 변경되면 보호 그리드의 전압이 변경될 때 XNUMX극관에서 관찰되는 것과 유사하게 양극과 그리드 사이의 전류 분포가 변경됩니다.

애노드 전류의 이중 제어는 한 제어 그리드의 전압 변화가 다른 제어 그리드의 특성 기울기를 변경한다는 사실로 축소됩니다. 다른 제어 그리드의 전압의 영향을 받는 그리드의 제어 동작을 특징짓는 주요 매개변수인 경사도의 변화로 인해 램프는 주파수 변환에 적합한 파라메트릭 장치입니다.

이중 제어 램프의 주파수 변환 프로세스는 XNUMX극형 특성을 사용하여 설명할 수 있습니다. 양극 발진 회로는 중간 주파수로 조정되고 신호 및 국부 발진기 주파수에서 저항이 낮기 때문에 램프는 실제로 이러한 주파수의 발진에 대해 무부하 모드에서 작동하며 양극 전류의 변화는 정적 특성에서 결정됩니다.

주파수 변환 램프를 특성화하는 가장 중요한 매개변수는 변환 기울기입니다. 양극 전류에서 얻은 중간 주파수 가변 성분의 XNUMX차 고조파 진폭과 신호 전압 진폭의 비율을 나타냅니다. 이 경우 차폐 및 보호 그리드와 양극의 전압은 일정합니다.

변환의 기울기는 국부 발진기 전압의 진폭이 증가함에 따라 증가합니다.

많은 주파수 변환 튜브는 변환 단계의 자동 이득 제어를 위해 확장된 특성을 가지고 있습니다. 그러나 강한 신호를 수신할 때, 즉 동작점이 특성의 낮은 비선형 섹션으로 이동하는 경우 조합 진동의 진폭이 급격히 증가하여 수신기에서 간섭의 원인이 될 수 있습니다.

현대 장비에서는 하나의 실린더에 XNUMX개, 때로는 XNUMX개 또는 XNUMX개의 개별 전극 시스템이 있는 결합 램프가 사용됩니다. 이러한 램프를 사용하면 장비의 크기가 줄어들고 설치가 간단해집니다. 결합된 램프의 개략도에서는 단순화를 위해 하나의 히터와 하나의 음극만 표시되는 경우가 많습니다. 많은 램프, 특히 고주파용으로 설계된 램프에서는 개별 전극 시스템 간의 기생 용량 결합을 제거하기 위해 스크린이 설치됩니다.

결합 된 램프의 전극 디자인은 다릅니다. 종종 스크린이 있는 별도의 전극 시스템이 있습니다. 일부 램프에서는 공통 음극이 만들어지고 표면의 다른 부분에서 나오는 전자 흐름이 자체 전극 시스템에서 각각 사용됩니다. 공통 음극을 따라 분리 스크린이 있는 전극 시스템을 설치할 수 있습니다.

40. 수신 및 증폭기 램프의 특수 유형

증가하는 급경사 "그리드-캐소드" 거리를 수십 미크론으로 줄임으로써 달성됩니다. 그러나 "그리드-캐소드"거리가 짧은 램프의 제조는 어렵고 신뢰할 수 없습니다. 산화물 캐소드의 고르지 않은 표면으로 그리드를 닫을 위험이 있기 때문입니다. 가파른 정도를 높이는 또 다른 방법은 제어 그리드와 음극 사이에 위치하며 약간의 양전위를 갖는 음극 그리드를 사용하는 것입니다. 캐소드에서 방출된 전자는 캐소드 그리드에 의해 가속되고 그 갭으로 날아가 공간 전하 밀도가 증가된 영역과 제어 그리드에서 매우 짧은 거리에 두 번째 전위 장벽을 생성합니다. 제어 그리드의 전압은 높이에 매우 큰 영향을 미칩니다. 결과적으로 제어 그리드는 전자 흐름을 매우 효율적으로 제어할 수 있습니다.

XNUMX차 방사가 있는 램프에서 기울기가 크게 증가합니다. 램프에서 XNUMX차 방출을 사용하는 것에 대한 연구는 오랫동안 수행되어 왔지만, 오랫동안 안정적으로 작동하고 너무 많은 고유 소음을 발생시키지 않는 램프를 설계하는 것은 불가능했습니다. 이러한 소음의 원인은 XNUMX차 방출 프로세스의 불균일성 때문입니다. 높고 안정적인 XNUMX차 방출을 제공하는 구리와 베릴륨과 같은 가벼운 금속과 중금속의 새로운 합금이 발견되었습니다. 그것들을 사용할 때 기존 램프보다 여전히 크지만 소음이 감소합니다.

XNUMX차 방출이 있는 램프에는 추가 전극인 XNUMX차 방출 음극(dynode)이 있습니다. 양극보다 적은 양의 전위가 여기에 적용됩니다. 음극에서 날아온 XNUMX차 전자는 XNUMX차 방출 음극을 때리고 XNUMX차 전자를 녹아웃시켜 양극으로 날아가 더 높은 양전위를 가집니다. XNUMX차 전자의 흐름은 XNUMX차 전자의 흐름보다 몇 배 더 큽니다. 그래서 램프의 경사도가 높습니다.

XNUMX차 방출 캐소드의 전류는 애노드 전류보다 약간 작고 회로의 외부 부분에서는 애노드 전류와 반대 방향을 갖는다. XNUMX차 방출 캐소드의 전류 측면에서 램프의 기울기는 일반적으로 애노드 전류 측면에서의 기울기보다 약간 작습니다. 애노드 전류의 전자는 애노드에서 애노드 회로의 외부 부분의 도체를 따라 이동하고 외부 회로의 XNUMX차 방출 캐소드 전류의 전자는 램프 내부에서 더 많은 XNUMX차 전자가 떠나기 때문에 이 캐소드 쪽으로 이동합니다 그것은 일차적인 사람들이 그것에 오는 것보다.

그리드에 교류 전압이 인가되면 양극과 XNUMX차 방출 음극의 전류 방향이 반대이기 때문에 이들 전극의 회로에 포함된 부하 저항은 역위상인 증폭된 교류 전압을 수신합니다.

정상적인 증폭 단계는 전압의 위상을 반전시킵니다. 그리고 XNUMX 차 방출 음극의 회로에서 증폭 된 전압이 얻어지며 이는 그리드의 교류 전압과 위상이 일치합니다. 이 속성은 XNUMX차 방출 음극과 제어 그리드의 회로 사이에 양의 피드백을 구현하여 다양한 모양의 진동을 생성하고, 이득을 증가시키며, 전송된 진동의 대역폭을 줄이는 등의 다른 목적을 수행하는 것을 매우 쉽게 만듭니다.

초소형 수신 증폭 금속-세라믹 XNUMX극관 및 XNUMX극관이 생산됩니다. 뉴비스터. 주파수를 증폭, 생성 및 변환하도록 설계되었습니다. 그들은 소형 세라믹 금속 실린더를 가지고 있습니다.

41. 가스의 방전 유형

가스에서 독립적인 방전과 지속되지 않는 방전을 구별하십시오. 자가 방전 전압에 의해서만 지원됩니다. 비자기 방전 전압 외에 다른 외부 이온화 요인이 있는 경우 존재할 수 있습니다. 광선, 방사성 방사선, 가열된 전극의 열이온 방출 등이 될 수 있습니다. 이온 장치에서 발생하는 주요 유형의 전기 방전을 고려해 보겠습니다.

어두운(또는 조용한) 방전은 지속되지 않습니다. 제곱센티미터당 마이크로암페어 정도의 전류 밀도와 매우 낮은 부피 전하 밀도가 특징입니다. 인가된 전압에 의해 생성된 필드는 공간 전하로 인해 암 방전 중에 실질적으로 변경되지 않습니다. 즉, 그 영향을 무시할 수 있습니다. 가스불이 없습니다. 무선 전자 장치의 이온 장치에서는 암 방전이 사용되지 않지만 다른 유형의 방전이 시작되기 전에 발생합니다.

글로우 방전은 독립을 나타냅니다. 그을린 몸의 빛을 연상시키는 가스의 빛이 특징입니다. 이 방전 중 전류 밀도는 단위 및 평방 센티미터당 수십 밀리암페어에 도달하고 전극 사이의 전기장에 큰 영향을 미치는 공간 전하가 얻어집니다. 글로우 방전에 필요한 전압은 수십 또는 수백 볼트입니다. 이온의 영향으로 음극의 전자 방출로 인해 방전이 유지됩니다.

주요 글로우 방전 장치는 제너 다이오드 - 이온 전압 안정기, 가스등 램프, 글로우 방전 사이라트론, 디지털 표시 램프 및 데카트론 - 이온 계수기.

아크 방전은 글로우 방전보다 훨씬 높은 전류 밀도에서 얻어진다. 비 자립형 아크 방전 장치에는 가스트론과 열음극 사이라트론이 포함됩니다. 액체 수은 음극이 있는 수은 밸브(엑시트론) 및 이그니트론 및 가스 방전기에서는 독립적인 아크 방전이 발생합니다.

아크 방전은 감소될 뿐만 아니라 정상 또는 상승된 대기압에서도 발생할 수 있습니다.

스파크 방전은 아크 방전과 유사합니다. 이는 예를 들어 정상 대기압과 같이 비교적 높은 가스 압력에서 단기(임펄스) 방전입니다. 일반적으로 스파크에서 차례로 이어지는 일련의 펄스 방전이 관찰됩니다.

고주파 방전은 전류가 흐르는 전극이 없는 경우에도 교류 전자기장의 작용 하에 가스에서 발생할 수 있습니다(무전극 방전).

코로나 방전은 독립적이며 전압 안정화를 위한 이온 소자에 사용됩니다. 전극 중 하나 이상이 매우 작은 곡률 반경을 갖는 경우 비교적 높은 가스 압력에서 관찰됩니다. 그러면 전극 사이의 전기장이 불균일한 것으로 판명되고 코로나라고 불리는 뾰족한 전극 근처에서 전기장 강도가 급격히 증가합니다. 코로나 방전은 수백 또는 수천 볼트 정도의 전압에서 발생하며 낮은 전류가 특징입니다.

42. 글로우 방전

평평한 전극 사이의 글로우 방전을 고려하십시오. 방전이 없을 때 체적 방전이 없을 때 필드는 균일하고 전극 사이의 전위는 선형 법칙에 따라 분포됩니다. 전자(진공) 장치에서 방출이 있는 경우 음극 근처에 전위 장벽을 생성하는 음의 공간 전하가 있습니다. 이 장벽은 큰 양극 전류가 생성되는 것을 방지합니다.

이온 글로우 방전 장치에서 많은 양의 이온이 양의 공간 전하를 생성합니다. "양극-음극" 공간의 전위를 양의 방향으로 변화시킵니다.

이온 장치에서 전위 분포는 거의 모든 양극 전압이 음극 근처의 얇은 가스 층에서 떨어지도록 합니다. 이 지역을 방전 갭의 음극 부분. 그 두께는 전극 사이의 거리에 의존하지 않습니다.

음극 근처에 강한 가속 필드가 생성됩니다. 양극은 그대로 음극에 접근합니다. 양극의 역할은 음극 위에 "매달린" 양전하를 가진 이온 구름에 의해 수행됩니다. 결과적으로 음의 공간 전하의 영향이 보상되고 음극 근처에 전위 장벽이 없습니다.

방전 갭의 두 번째 부분은 작은 전압 강하가 특징입니다. 그것의 전계 강도는 작습니다. 그것은 가스 또는 전자 이온 플라즈마 영역이라고 합니다. 애노드에 인접하고 방전 갭의 애노드 부분, 또는 애노드 전위 강하 영역에 의해 야기되는 부분은 그것으로부터 격리된다. 음극과 양극 부분 사이의 영역을 방전 기둥이라고 합니다. 양극 부분은 중요하지 않으며 방전 기둥과 양극 부분을 하나의 플라즈마 영역으로 생각할 수 있습니다.

혈장 전자와 이온의 수가 거의 같은 고도로 이온화된 기체입니다. 플라즈마에서 입자의 무작위 운동은 직접 운동보다 우세합니다. 그러나 여전히 전자는 양극쪽으로 이동하고 이온은 음극쪽으로 이동합니다.

전자와 이온에 작용하는 전계력은 동일하고 방향만 반대입니다. 이 입자의 전하가 동일하지만 부호가 반대이기 때문입니다. 그러나 이온의 질량은 전자의 질량보다 수천 배 더 큽니다. 따라서 이온은 그에 따라 더 작은 가속도를 받고 상대적으로 낮은 속도를 얻습니다. 전자에 비해 이온은 거의 움직이지 않습니다. 따라서 이온 소자의 전류는 실질적으로 전자의 이동입니다. 이온 전류의 비율은 매우 작아 무시할 수 있습니다. 이온은 제 역할을 합니다. 그들은 음의 공간 전하를 크게 초과하는 양의 공간 전하를 생성하고 음극 근처의 전위 장벽을 파괴합니다.

음극 전압 영역은 중요한 역할을 합니다. 플라즈마에서 이 영역으로 침투한 이온은 여기에서 가속됩니다. 고속으로 음극을 때리면 이온은 음극에서 전자를 노크합니다. 이 과정은 방전을 유지하는 데 필요합니다. 이온의 속도가 충분하지 않으면 전자 방출이 작동하지 않고 방전이 중지됩니다. 음극에서 빠져나가는 전자는 음극 영역에서 가속되어 가스 원자의 이온화에 필요한 것보다 훨씬 빠른 속도로 플라즈마로 날아갑니다. 전자는 플라즈마의 다양한 부분에서 가스 원자와 충돌합니다. 따라서 이온화는 전체 볼륨에서 발생합니다. 재조합은 플라즈마에서도 일어난다.

플라즈마에서 발생한 이온의 작은 부분만이 음극의 전자 방출 생성에 참여합니다. 대부분의 이온은 전자와 재결합하여 음극에 도달하지 않습니다.

43. 안정자

글로우 또는 코로나 방전 장치는 제너 다이오드. 가장 널리 사용되는 글로우 방전 제너 다이오드는 정상 음극 전압 모드에서 작동합니다.

글로우 방전에 선행하는 암방전은 사용하지 않기 때문에 관심이 없으므로 제너 다이오드의 볼트-암페어 특성에 표시되지 않습니다. 방전 지점은 세로축에 표시됩니다. 실제로는 글로우 방전 전류를 측정하기 위한 밀리암미터가 무시할 수 있는 암 방전 전류를 나타내지 않기 때문입니다.

안정화에 적합한 정상적인 음극 하강 영역은 최소 및 최대 전류에 의해 제한됩니다. 최소 전류 미만에서는 방전이 멈출 수 있습니다. 최대 전류는 비정상적인 음극 하강 모드의 시작에 해당하거나 전극의 제한 가열에 도달합니다.

방전시 전류 서지는 저항의 저항에 따라 다를 수 있습니다. 크면 비교적 작은 전류가 나오고, 작게 하면 큰 전류가 나온다. 안정화를 위해서는 전압 안정화 면적이 줄어들어 불리하다. 저항이 낮으면 비정상적인 음극 하강 영역에서도 전류 점프가 발생할 수 있으며 안정화가 전혀 작동하지 않습니다. 따라서 전류의 과도한 증가(단락)가 발생하지 않고 전압 안정화 모드가 존재할 수 있는 두 가지 이유로 충분한 저항을 갖는 제한 저항이 필요합니다.

캐소드 면적이 클수록 최소 전류는 변하지 않고 최대 전류는 캐소드 면적에 비례하여 증가하므로 안정화 영역이 더 넓어집니다. 따라서 제너 다이오드는 표면이 넓은 음극이 특징입니다. 양극은 크기를 작게 만들지만 최대 전류로 인해 과열되지 않아야 합니다.

니켈 또는 강철로 만들어진 원통형 음극이 있는 가장 일반적인 1전극 글로우 방전 제너 다이오드. 양극은 직경이 1,5-XNUMXmm인 와이어입니다. 풍선은 수십 밀리미터의 수은 압력에서 불활성 가스(네온, 아르곤, 헬륨)의 혼합물로 채워져 있습니다.

제너 다이오드의 매개변수는 정상 작동 전압 또는 안정화 영역의 중간점에 해당하는 안정화 전압, 방전 개시 전압, 최소 및 최대 전류, 안정화 전압 변화 및 교류에 대한 내부 저항입니다. 다양한 가스 혼합물을 사용하여 원하는 안정화 전압 값을 선택합니다.

코로나 방전 제너 다이오드는 고전압과 저전류가 특징입니다. 이러한 제너 다이오드에서 원통형 전극은 니켈로 만들어집니다. 실린더는 수소로 채워져 있고 안정화 전압은 가스 압력에 따라 달라집니다. 작동 전류는 3-100μA 범위입니다. 이 제너 다이오드의 내부 AC 저항은 수백 킬로옴입니다. 코로나 방전 제너 다이오드의 방전 과정은 15-30 초 지속됩니다.

제너 다이오드는 부하 저항이 일정하고 소스 전압이 불안정한 모드에서 가장 자주 작동합니다.

더 높은 전압을 안정화하기 위해 제너 다이오드는 일반적으로 XNUMX개 또는 XNUMX개 이하로 직렬로 연결됩니다. 전압은 다를 수 있지만 최소 및 최대 전류는 동일합니다.

44. 가스 트론

가소트론 - 이것은 음극의 열이온 방출에 의해 유지되는 비 자체 지속 아크 방전이 있는 이온 다이오드입니다. 가스트론의 목적은 교류를 정류하는 것입니다. 현재, 몇 밀리미터의 수은 압력에서 아르곤 또는 크세논-크립톤 혼합물 형태의 불활성 가스를 갖는 가스트론이 사용됩니다.

대부분의 가스트론에는 직접 또는 간접 가열의 산화물 음극이 있습니다. 더 강력한 가스트론에서는 상당한 표면적이 있습니다. 디스크, 반구 또는 실린더 형태의 양극은 크기가 비교적 작습니다. Gasotrons는 5V 이하의 낮은 필라멘트 전압이 특징입니다. 더 높은 전압이 적용되면 히터 끝 사이에 아크 방전이 발생할 수 있으며 이는 필라멘트 소스의 에너지를 낭비하게 됩니다. 낮은 가열 전압에서 강력한 가스트론의 음극에는 큰 전류가 공급되어야 합니다. 케노트론에 비해 가스트론의 장점은 가스트론 자체에 걸친 낮은 전압 강하에 있습니다. 약 15-20V이며 양극 전류에 거의 의존하지 않습니다. 따라서 가스트론 정류기의 효율은 케노트론 정류기의 효율보다 높으며 높을수록 정류 전압이 높아집니다. 개스트론 기반 고전압 정류기에서 효율은 최대 90% 이상일 수 있습니다.

방전이 일어나기 전에 가스트론에서 전자 전류가 관찰되는데, 이는 진공 다이오드와 마찬가지로 전압이 증가함에 따라 증가합니다. 이 전류는 매우 작고 실용적인 의미가 없습니다.

아크 방전의 발생은 이온화 전위보다 약간 큰 전압에서 발생합니다. 가스트론은 반드시 제한 저항을 통해 스위치 온되기 때문에 방전이 발생한 후 저항 양단의 전압 강하가 나타나고 가스트론의 전압은 약간 감소합니다.

소스 전압이 증가하면 가스트론의 전류가 증가하고 제너 다이오드에서와 같이 일정하게 유지되지는 않지만 가스트론 양단의 전압 강하는 약간 변경됩니다. 가스트론을 가열하기 위해 상당한 에너지를 소비하면서 저전압을 얻는 것은 수익성이 없기 때문에 안정화를 위해 가스트론을 사용하는 것은 문제가 되지 않습니다. 가스트론의 작동 전압은 이온화 전위와 같은 차수, 즉 15-25V입니다.

글로우 방전 장치의 특징 인 캐소드 전압 체제로 인해 가스 트론 전압의 상대적 불변성이 얻어지지 않습니다. gastrons에서 음극의 면적은 변하지 않지만 전류가 증가함에 따라 이온화 및 단위 부피당 전자 및 이온 수가 증가하기 때문에 직류에 대한 장치의 저항이 감소합니다. 또한, 이온의 양의 공간 전하는 음극에 접근하며, 이는 "양극-음극" 거리의 감소와 동일합니다.

가스트론에서 "양극-음극" 공간의 전위 분포는 글로우 방전 장치에서와 거의 동일하지만 양극 전압이 더 낮고 전자관에서와 같이 음극 근처에 전위 장벽이 있습니다.

가스트론의 음극은 양이온의 충격으로 인해 어려운 조건에서 작동합니다. 상대적으로 큰 질량을 갖는 이온은 속도가 허용 값을 초과하면 산화물 층을 파괴합니다.

45. 아크 방전 사이라트론

열음극 사이라트론, 아크 방전 모드에서 가스트론처럼 작동하며 교류를 정류하고 자동화, 원격 제어, 펄스 기술, 레이더 및 기타 분야의 릴레이로 사용됩니다.

많은 속성과 디자인에서 사이라트론은 가스트론과 유사하지만 그리드를 사용하면 방전 개시 전압의 크기를 제어할 수 있습니다.

사이라트론의 그리드는 방전이 원형 교차로가 아닌 통과하기만 하는 방식이어야 합니다. 따라서 그리드 자체 또는 열 스크린과 함께 거의 모든면에서 음극을 덮습니다. 그리드의 작동 부분은 여러 개의 구멍으로 만들어지고 나머지는 스크린입니다. 일부 저전력 사이라트론에서 전극 디자인은 진공관 디자인과 거의 동일합니다.

사이라트론의 음극과 양극은 가스트론에서와 같은 방식으로 작동합니다. 작동의 특징과 gastron의 작동 규칙은 thyratron에 완전히 적용됩니다.

thyratron에서 그리드의 역할은 음의 그리드 전압을 사용하여 양의 양극 전압으로 thyratron을 잠금 상태로 유지하는 것입니다. 그리고 이 전압이 감소하거나 애노드 전압이 증가하면 방전이 발생합니다. 즉, 사이라트론이 잠금 해제됩니다. 그리드의 음의 전압이 클수록 방전이 발생하는 애노드 전압이 높아집니다. 이것은 음의 그리드 전압에서 "그리드-캐소드" 갭에서 캐소드에 의해 방출되는 전자에 대해 높은 전위 장벽이 생성된다는 사실에 의해 설명됩니다. 전자는 이 장벽을 극복하고 양극으로 날아갈 수 없습니다. 그리드의 음전위를 낮추거나 양극 전압을 높이면 전위 장벽이 낮아집니다. 전자가 그것을 극복하기 시작하면 양극쪽으로 이동하고 이온화에 필요한 속도를 선택하고 이온화 과정이 눈사태처럼 커지고 아크 방전이 발생합니다.

방전 발생의 양극 전압과 계통 전압의 관계는 시동 특성 또는 점화 특성을 나타냅니다. 그것은 진공 XNUMX극관 연구와 동일한 회로를 사용하여 제거되지만 양극 회로에 제한 저항이 있습니다. 떼어내기가 더 쉽습니다. 각 지점에 대해 양극 전압은 먼저 XNUMX으로 설정되고 일부 음의 계통 전압으로 설정됩니다. 그런 다음 양극 전압이 증가하고 방전이 발생할 때 그 값이 기록됩니다. 다음으로 양극 전압을 XNUMX으로 낮추고 다음 포인트를 제거하는 등의 작업을 수행합니다.

시동 특성은 그리드의 음의 전압이 증가함에 따라 방전이 발생하는 데 필요한 양극 전압이 증가한다는 것을 보여줍니다.

교류 전압으로 사이라트론을 작동하는 동안 시동 특성은 직류에서 취한 정적 시동 특성과 다소 다릅니다. 이는 교류 전압에서 사전 방전(사전 시작) 계통 전류가 영향을 미치기 때문입니다. 음의 반주기 동안 사이라트론이 잠겨있을 때 재결합이 즉시 일어나지 않고 전극 사이에 전자와 이온이 있기 때문에 발생합니다. 이로 인해 역 양극 전류가 발생합니다. 동시에 양이온은 음으로 하전된 그리드에 끌어당겨 회로에 사전 방전 전류를 형성합니다. 그리드의 열이온 방출은 또한 방전 전 전류의 형성에 역할을 할 수 있습니다. 양극 전류가 클수록 주파수가 높을수록 방전 전 전류가 더 강해집니다. 이러한 전류의 존재는 사이라트론의 점화를 촉진합니다.

46. CATHOTRON 광선관

음극선 장치에는 오실로그래피용 음극선관, 텔레비전 영상 수신 및 레이더 표시 장치, 텔레비전 영상 전송용, 전자 컴퓨터용 메모리관, 음극선 스위치 및 기타 장치가 포함됩니다. 이러한 모든 장치는 전기장 또는 자기장 또는 두 필드 모두에 의해 제어되는 얇은 전자빔(빔)을 생성합니다.

튜브는 전기장 또는 자기장에 의해 전자 빔의 초점을 맞추고 빔의 전기 또는 자기 편향을 가질 수 있습니다. 발광 화면의 이미지 색상에 따라 시각적 관찰을 위해 녹색, 주황색 또는 노란색-주황색 빛이 나는 튜브, 파란색-오실로그램 촬영용, 흰색 또는 삼색-텔레비전 이미지 수신용 튜브가 있습니다.

정전기로 제어되는 음극선관, 즉 전기장에 의한 집속 및 빔 편향으로 정전기 관, 특히 오실로스코프에 널리 사용됩니다.

풍선 튜브는 연장부가 원뿔 형태이고 때로는 원통 형태인 원통형이다. 전자 충격 하에서 빛을 발할 수있는 물질 층인 확장 부분 바닥의 내부 표면에 발광 스크린이 적용됩니다. 튜브 내부에는 기본 핀에 대한 리드가 있는 전극이 있습니다.

음극은 일반적으로 히터가 있는 실린더 형태로 간접적으로 가열된 산화물입니다. 음극 단자는 때때로 하나의 히터 단자와 결합됩니다. 산화물 층은 음극의 바닥에 증착됩니다. 음극 주위에는 변조기라고 하는 제어 전극이 있으며 바닥에 구멍이 있는 원통형 모양입니다. 이 음극은 전자빔의 밀도를 제어하고 사전에 초점을 맞추는 역할을 합니다.

변조기에 음의 전압이 적용됩니다. 이 전압이 증가함에 따라 점점 더 많은 전자가 음극으로 돌아갑니다. 일부 음의 변조기 전압에서는 튜브가 잠겨 있습니다.

다음 전극도 원통형이며 양극입니다. 가장 간단한 경우에는 두 가지만 있습니다. 두 번째 양극에서 전압은 500V에서 수 킬로볼트이고 첫 번째 양극에서 전압은 몇 배 낮습니다. 양극 내부에는 일반적으로 구멍(격막)이 있는 파티션이 있습니다.

양극의 가속 필드의 작용으로 전자는 상당한 속도를 얻습니다. 전자 흐름의 최종 포커싱은 양극 사이의 공간과 격막으로 인해 균일하지 않은 전기장을 사용하여 수행됩니다. 더 복잡한 포커싱 시스템은 더 많은 실린더로 구성됩니다.

음극, 변조기 및 양극으로 구성된 시스템을 전자 탐조등(전자총)이라고 하며 전자빔, 즉 두 번째 양극에서 발광 스크린까지 고속으로 날아가는 전자의 얇은 흐름을 생성하는 역할을 합니다.

전자빔의 편향과 화면의 발광점은 편향판의 전압에 비례합니다. 이 의존성의 비례 계수를 관 감도.

47. 초고주파 램프 동작의 특징

중파 및 단파 작업용 램프 만족스럽지 않은 다음과 같은 이유로 설명됩니다.

전극간 커패시턴스와 리드 인덕턴스의 영향. 커패시턴스와 인덕턴스는 마이크로파 범위에서 램프의 작동에 큰 영향을 미칩니다. 램프에 연결된 진동 시스템의 매개변수를 변경합니다. 결과적으로 진동 시스템의 고유 주파수가 감소하고 특정 한계 이상의 주파수로 튜닝하는 것이 불가능해집니다.

각 램프는 램프 전극의 리드 단락으로 인한 진동 회로의 공진 주파수에 해당하는 특정 제한 주파수를 특징으로 합니다.

리드 인덕턴스와 전극간 커패시턴스는 특정 램프 회로에 포함될 때 회로의 작동을 저하시키는 원치 않는 포지티브 또는 네거티브 피드백과 위상 변이를 생성합니다. 특히 음극 단자의 인덕턴스가 영향을 받습니다. 양극 및 그리드 회로에 동시에 들어가고 상당한 피드백을 생성하여 작동 모드가 변경되고 램프의 입력 임피던스가 감소하여 증폭된 교류 전압 소스가 로드됩니다. 전극간 커패시턴스는 또한 램프의 입력 저항을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한, 마이크로파 주파수에서 저항이 매우 작은 이러한 정전용량은 더 강력한 램프에서 상당한 정전용량 전류를 발생시켜 전극의 리드를 가열하고 추가 에너지 손실을 생성할 수 있습니다.

전자 관성의 영향. 전자는 질량이 있기 때문에 즉시 속도를 변경할 수 없으며 전극 사이의 거리를 즉시 비행할 수 없습니다. 램프는 더 이상 비관성 또는 저관성 장치가 아닙니다. 마이크로파에서는 전자의 관성이 나타납니다. 램프에서 전자 프로세스의 관성은 유해한 위상 변이를 만들고 양극 전류 펄스의 모양을 왜곡하며 상당한 그리드 전류를 유발합니다. 결과적으로 램프의 입력 저항이 급격히 감소하고 램프의 에너지 손실이 증가하며 유용한 전력이 감소합니다.

램프의 동작을 고려할 때, 간략화를 위해 램프 내부를 날아다니는 전자가 이 전극으로 흐르기 때문에 전극 회로에 전류가 형성되는 것으로 생각된다. 이러한 전자의 흐름을 대류라고 합니다. 모든 램프 전극의 외부 회로에 흐르는 전류는 유도(유도) 전류입니다.

전자관에서 움직이는 유도 전하의 역할은 한 전극에서 다른 전극으로 날아가는 전자의 흐름, 즉 대류 전류에 의해 수행됩니다. 램프 내부의 대류 전류는 항상 램프 전극에 연결된 외부 와이어에서 유도 전류를 여기시킵니다. 유도 전류는 날아가는 전자의 수와 속도가 증가하고 전자와 이 전극 사이의 거리가 감소함에 따라 증가합니다.

유도 전류의 도움으로 전자가 전기장에서 이동할 때 발생하는 에너지 변환을 더 잘 이해할 수 있습니다. 램프 내부를 비행하는 전자의 흐름은 배터리 회로에 유도 전류를 생성하며 그 방향은 대류 전류의 방향과 일치합니다. 가속 필드의 경우 배터리를 통과하는 유도 전류가 배터리의 방전 전류가 됩니다. 배터리가 방전됩니다. 즉, 에너지를 소비하고 전기장의 도움을 받아 날아다니는 전자로 전달되고 운동 에너지가 증가합니다. 감속장에서 전자는 초기 에너지로 인해 움직입니다. 이 경우 유도 전류는 반대로 배터리의 충전 전류가 됩니다. 즉, 지연 필드의 전자가 에너지를 포기하고 배터리에 축적됩니다.

48. 램프의 입력 저항 및 전력 손실

증폭 단계는 전력 이득 K로 특징지어지며 전력이 증폭되는 횟수를 보여줍니다. K \uXNUMXd Pout / Pin, 여기서 Pout은 램프의 유용한 전력 출력이고 Pin은 램프 입력에 공급되는 전력입니다.

입력 저항 값이 작으면 전력이 너무 많이 증가하여 계수가 2 또는 그 이하가 될 수 있습니다. 분명히, 3-XNUMX배 미만의 전력 증폭을 제공하는 증폭기를 사용하는 것은 부적절합니다. 마이크로파로의 전환과 함께 기존 램프의 입력 임피던스는 급격히 감소하고 전력 이득은 작거나 아예 없습니다. 마이크로파 램프의 입력 저항 감소는 그리드 회로에서 유도 전류의 발생으로 설명됩니다.

비행 시간과 진동 기간의 비율, "캐소드-그리드" 및 "그리드-애노드" 섹션의 거리 비율, 전극의 전압 크기에 따라 XNUMX극관의 프로세스는 다음을 수행할 수 있습니다. 다르게 발생하지만 여전히 마이크로파의 전자 관성, 그리드 회로의 큰 유도 전류로 인해 입력 저항이 급격히 감소합니다.

전자 프로세스의 관성의 가장 불쾌한 결과는 그리드 전류의 활성 구성 요소가 나타나는 것입니다. 이는 램프가 입력 활성 저항을 갖도록 하여 주파수가 증가함에 따라 감소하고 전력 이득을 감소시킵니다. 램프의 활성 입력 저항은 그리드 회로에 포함된 발진 소스의 에너지 손실을 특성화합니다. 이 경우, 이 에너지는 유도 전류의 활성 성분에 의해 발진원에서 전기장으로 전달되고 전자로 전달되어 운동 에너지가 증가하고 양극 가열에 소비합니다. 만약에 1 램프는 더 낮은 주파수에서 작동하고 비행 시간은 무시할 수 있으며 그리드 전압에서 전류는 전압과 동일한 직사각형 모양과 지속 시간을 가지며 서로에 대해 시간적으로 이동하지 않습니다. 이러한 전류는 방향이 같고 반대이므로 전체 그리드 전류는 XNUMX입니다. 결과적으로 이 경우 발진 소스에서 에너지 소비가 없습니다.

정현파 교류 전압을 사용하면 모든 프로세스가 더 복잡해 지지만 마이크로파에서 활성 유도 전류는 그리드 회로에서 필연적으로 발생하며 생성은 발진 소스의 에너지를 소비합니다. 이 에너지는 결국 대류에 의한 양극과 음극의 추가 가열로 손실됩니다. 실제로 그리드 전압의 양의 반파는 음극에서 날아가는 전자를 가속하여 추가 에너지를 제공하고 그리드의 음의 반주기 동안 양극으로 이동하는 전자를 밀어내고 추가 에너지를 받습니다. 에너지. 결과적으로 전자는 양극에 더 큰 힘을 가하여 추가로 가열됩니다. 또한 그리드를 통과하지 않고 음극으로 되돌아간 전자도 음의 반주기 동안 그리드에 의해 반발되어 추가 에너지를 받습니다. 이 전자는 추가 음극에 충격을 가하여 음극을 더 가열합니다. 따라서 전체 기간 동안 발진 소스는 전자에 에너지를 제공하고 양극과 음극에 충격을 가하는 데 사용합니다.

마이크로파 램프의 에너지 손실은 전자의 관성뿐만 아니라 여러 다른 이유로 인해 발생합니다.

표면 효과로 인해 전극과 리드의 활성 저항이 증가합니다. 상당한 전류가 금속 도체의 표면을 따라 흐르므로 불필요한 가열이 발생합니다.

마이크로파에서 교류 전기장의 영향을 받는 모든 고체 유전체에서 손실이 증가합니다.

49. 플라이트 클라이스터

센티미터파의 경우 성공적으로 적용됨 클라이스트론, 그의 작업은 전자 흐름의 속도를 변경하는 데 기반을 두고 있습니다.

이러한 장치에서 상당한 전자 비행 시간은 유해하지 않지만 장치의 정상적인 작동에 필요합니다. 클라이스트론은 스패닝 (XNUMX-공진기 및 다중 공진기) 발진 및 증폭에 적합하고, 반사 (단일 공진기), 발전기로만 작동합니다.

음극에서 양극으로의 전자 흐름은 두 개의 공동 공진기 벽의 일부인 두 쌍의 그리드를 통과합니다. 첫 번째 공진기는 입력 회로 역할을 합니다. 주파수가 있는 증폭된 진동은 동축 라인과 통신 코일의 도움으로 공급됩니다. 그것의 격자는 전자 속도가 변조되는 변조기를 형성합니다.

두 번째 공진기는 발진을 증폭하기 위한 출력 회로 역할을 합니다. 그들의 에너지는 통신 코일과 동축 라인의 도움으로 취해집니다. 공진기와 양극 모두에 양의 전압이 적용되어 그리드와 음극 사이에 가속 장을 생성하고 그 영향으로 전자가 상당한 초기 속도로 변조기로 날아갑니다.

진동이 첫 번째 공진기에 도입되면 그리드 사이에 교류 전기장이 존재하여 전자 흐름에 작용하여 속도를 변경(변조)합니다. 그 반주기에서 두 번째 그리드에 양의 전위가 있고 첫 번째 그리드에 음의 전위가 있을 때 그리드 사이의 필드는 가속되고 변조기를 통과하는 전자는 추가 속도를 받습니다.

고속 전자는 저속으로 움직이는 전자를 따라잡기 때문에 전자 흐름이 별도의 밀도가 높은 전자 그룹인 전자 다발로 나뉩니다. 즉, 그룹핑 공간에서 속도 측면에서 전자 흐름의 변조로 인해 밀도 측면에서 이 흐름의 변조가 얻어진다.

반주기 동안 변조기를 통과하는 전자만 그룹화됩니다. 좋은 번칭은 변조 교번장의 영향을 받는 전자 속도의 변화가 일정한 가속 전압에서 받는 속도에 비해 미미한 경우에만 가능합니다. 따라서 공진기 그리드 사이의 AC 전압은 DC 전압보다 훨씬 낮아야 합니다. 전자를 다발로 묶는 작업이 반주기 동안 반복됩니다.

전자 흐름의 최대 집중 지점 이후에 전자는 다시 발산합니다.

전자 다발은 전기장이 지연될 때 두 번째 공진기를 통해 날아갑니다. 두 번째 공진기를 통과한 전자는 양극에 부딪혀 가열됩니다. 일부 전자는 또한 공진기 그리드에 충돌합니다.

전자 흐름이 변조되지 않으면 두 번째 공진기에서 진동을 유지할 수 없습니다.

XNUMX 공진기 klystron은 마이크로파 송신기의 증폭기로 사용되며 연속 작동 모드에서 유용한 전력은 최대 수십 킬로와트, 펄스 모드에서는 최대 수십 메가 와트가 될 수 있습니다. 파장이 짧아지면 송신기의 전력이 감소합니다.

수신기에서 약한 신호를 증폭하기 위해 klystron은 큰 고유 노이즈를 생성하기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

50. 여행 및 역파 램프

klystron 고유의 단점, TWT(진행파 램프)에서 제거되었습니다. TWT의 이득과 효율성은 klystron보다 훨씬 높을 수 있습니다. 이것은 TWT의 전자 흐름이 경로의 넓은 부분에 걸쳐 교류 전기장과 상호 작용하고 에너지의 상당 부분을 포기하여 향상된 진동을 생성한다는 사실에 의해 설명됩니다. TWT의 전자 흐름은 klystron보다 훨씬 약하므로 노이즈 레벨이 상대적으로 낮습니다. 주파수 대역은 TWT에 진동 시스템이 없기 때문에 매우 클 수 있습니다. 대역폭은 램프 자체에 의해 제한되지 않고 램프를 외부 회로와 연결하고 이러한 추가 장치의 개별 요소를 서로 조정하는 역할을 하는 다양한 추가 장치에 의해 제한됩니다. 수천 메가헤르츠 정도의 주파수에 대한 진행파 램프는 수백 메가헤르츠 정도의 전송 진동 주파수 대역을 가지며 이는 레이더 및 모든 유형의 현대 무선 통신에 매우 충분합니다. LBV는 이렇게 배열됩니다. 길쭉한 실린더의 왼쪽 부분에는 가열 된 음극, 집속 전극 및 양극이있는 전자 탐조등이 있습니다. 전자 프로젝터에서 생성된 전자빔은 동축 라인의 내부 와이어 역할을 하는 와이어 나선 내부를 더 통과합니다. 이 라인의 외부 와이어는 금속 튜브입니다. 나선형은 특수 절연체에 고정되어 있습니다. 직류로 구동되는 집속 코일은 전체 길이를 따라 전자빔을 압축하는 역할을 합니다. 집속 코일 대신 영구 자석을 사용할 수도 있습니다. 자기 집속 시스템은 매우 부피가 크기 때문에 TWT에서 전자 빔을 집속하기 위한 정전기 방법, 즉 전기장을 사용하여 집속하는 방법이 개발되었습니다.

더 짧은 센티미터 파장의 TWT에서 나선은 매우 작은 나선을 만들기 어렵기 때문에 다른 유형의 감속 시스템으로 대체됩니다. 이러한 지연 시스템은 복잡한 지그재그 디자인의 도파관이거나 빗살 모양의 벽을 가지고 있습니다. 이러한 도파로를 따라 전자빔은 직선으로 통과하고 전자파는 감속된 속도로 전파된다. 나선이 높은 전력 손실을 견딜 수 없기 때문에 유사한 서파 시스템이 고전력 TWT에도 사용됩니다.

TWT의 작동 원리는 BWO(Backward Wave Tube) 생성의 기초 역할을 했으며, 이는 때때로 발암자. 이 램프는 TWT와 달리 센티미터 이하의 짧은 파장을 생성하기 위한 것입니다. BWO에서는 TWT에서와 같이 도파관 서파 시스템도 사용되지만 파동과 전자빔은 서로를 향해 이동합니다. BWO의 초기 약한 진동은 전자빔의 변동에서 얻은 다음 증폭되어 생성됩니다. 전자빔을 생성하는 일정한 전압을 변경함으로써 매우 넓은 주파수 범위에서 BWO의 전자 튜닝을 수행하는 것이 가능합니다. 저전력 BWO는 수만 메가헤르츠의 주파수에 대해 생성되었으며, 생성된 진동의 유용한 전력은 몇 퍼센트 정도의 효율성으로 최대 10분의 000 와트까지 발생합니다. 최대 XNUMXMHz의 주파수에 대해 BWO는 연속 작동에서 수십 킬로와트, 펄스 작동에서 수백 킬로와트의 유용한 전력으로 개발되었습니다.

직선형 전자빔이 있는 저전력 및 중간 전력의 발전기 BWO를 유형 0의 발암자(carcinotron)라고 합니다. 고전력의 경우 전자빔이 자기장의 작용에 따라 원을 그리며 이동하는 유형 M의 발암자라고 하는 BWO가 사용됩니다. 이 램프의 지연 시스템은 원주 주위에 위치하며 횡방향 자기장은 마그네트론에서와 같은 방식으로 영구 자석에 의해 생성됩니다.

51. 전기 및 전자 이론에 대한 일반 개념

오랫동안 원자는 자연의 모든 신체에서 가장 중요하고 분해할 수 없고 변하지 않는 부분이라는 의견이 있었기 때문에 그리스어로 "나누지 않는"을 의미하는 "원자"라는 이름이 붙었습니다. XNUMX세기 말에 고전압 전류를 매우 희박한 가스가 포함된 튜브에 통과시키면서 물리학자들은 보이지 않는 광선의 작용으로 인해 튜브 유리에서 녹색 빛이 나는 것을 발견했습니다. 발광점은 전류원(음극)의 음극에 연결된 전극 반대편에 위치했습니다. 따라서 광선이라고합니다. 음극. 자기장의 작용으로 발광점이 옆으로 이동했습니다. 음극선은 자기장에서 전류가 흐르는 전도체와 같은 방식으로 거동합니다. 전기장의 영향으로 녹색 점의 이동도 발생했으며 양전하를 띤 몸체는 광선을 끌어 당기고 음전하를 띤 몸체는 광선을 튕겨냅니다. 이것은 음극선 자체가 음의 입자, 즉 전자의 흐름임을 시사했습니다.

고전 물리학은 유전체에서 모든 전자가 원자의 핵 근처에 단단히 고정되어 있다는 사실에서 유전체와 도체의 차이를 봅니다. 반대로 도체에서는 전자와 원자핵 사이의 연결이 강하고 많은 수의 자유 전자가 있으며 그 규칙적인 움직임으로 인해 전류가 발생합니다. 고전 물리학은 원자의 에너지 값을 허용하고 임의의 작은 부분에서 연속적으로 발생하는 원자의 에너지 변화를 고려합니다. 그러나 원자와 전자의 상호 작용과 관련된 요소 및 현상의 광학 스펙트럼에 대한 연구는 원자 내부 에너지의 연속적인 특성을 나타냅니다. 원자 및 분자 물리학은 원자의 에너지가 아무 것도 될 수 없으며 각 원자의 특성을 나타내는 특정 값만 취한다는 것을 증명합니다. 원자의 내부 에너지의 가능한 값을 에너지 또는 양자 준위라고합니다. 원자가 가질 수 없는 에너지 준위를 금지 준위라고 합니다.

많은 기본 입자가 있습니다: 양성자와 중성자, 양 및 음의 중간자, 전자, 양전자, 중성미자 및 반양성자.

전기적 현상은 아주 오래전부터 사람들에게 알려져 왔습니다(호박을 천으로 문지르는 것). 전하를 전도할 수 있는 물체를 전기 전도체라고 합니다. 전기를 매우 잘 전도하지 않는 물체를 부도체, 절연체 또는 유전체라고 합니다.

전기를 띤 물체가 서로에게 끌리거나 서로 밀어내는 것이 관찰되었습니다. 다양한 신체의 대전 결과 두 종류의 전기가 얻어집니다. 일반적으로 한 유형의 전기는 양수라고하고 다른 하나는 음수라고합니다. 결과적으로 동일한 전기로 충전된 물체는 서로 반발하고 반대 전기로 충전된 물체는 끌어당깁니다.

전기는 물질의 속성(특수한 형태의 물질 운동)으로 이중 성질을 가지고 있으며 물질의 기본 입자에서 드러납니다(양전기 - 양성자, 양전자 및 중간자, 음전하 - 전자, 반양성자 또는 중간자) .

52. 쿨롱의 법칙. 전기장

대전된 두 물체는 물체 사이의 거리에 비해 적당한 치수가 작으면 물체에 가해지는 전하량이나 전기량에 비례하고 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 서로 작용한다. 그들을. 전하의 크기와 전하 사이의 거리에 대한 상호 작용력의 이러한 의존성은 물리학자에 의해 경험적으로 확립되었습니다. 펜던트. 이후의 연구에 따르면 전하 사이의 상호 작용 강도는 전하가 위치한 환경에 따라 달라집니다.

실험을 통해 쿨롱은 다음 법칙을 확립했습니다. 거리 r에서 상대 전기 투자율 e를 갖는 균질한 매질에 있는 두 개의 물리적 점 전하 q1 및 q2는 이러한 전하의 곱에 비례하는 힘 F로 서로 작용하고 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 물리적인 포인트 차지는 그들 사이의 거리에 비해 자체 차원이 작은 경우 호출됩니다. 쿨롱의 공식은 다음과 같은 형식을 갖습니다. F =(q1q2)/(4?? 0r 2), 여기서 Δ0=8,85 10-12F/m는 공극의 전기 투자율이다. ? - 상대 전기 투자율. 다른 조건이 같다면 어떤 매질에서 두 전하의 상호 작용력이 진공 상태보다 몇 번 더 작은지 보여줍니다. 상대 전기 투자율은 무 차원 양입니다.

전기장의 강도는 전기장이 대전체에 작용하는 기계적 힘으로 추정됩니다. 쿨롱 법칙에 따르면 주어진 매질에서 전하 사이의 상호 작용력은 전하의 크기와 전하 사이의 거리에 의존하기 때문에 주어진 공간 순간에 장이 단위에 작용하는 기계적 힘 이 지점에 배치된 전하는 필드의 정량적 측정으로 사용됩니다. 이 값을 전기장 강도라고 하며 E로 표시됩니다. E=F/q의 정의에 따라. 쿨롱 공식의 전하 중 하나를 XNUMX과 동일시하면 물리적 점 전하로부터 거리 r만큼 떨어진 점에서 전계 강도 E에 대한 식을 얻습니다. = q/(4???0r2), 그리고 상대 전기 투자율이 XNUMX인 공허의 경우: E = q/(4??0r2).

장력 측정 단위는 V/m입니다.

공간의 다른 지점에서 크기와 방향이 같은 세기의 전기장을 전기장이라고 합니다. 균일 필드.

다양한 물리적 현상을 연구할 때 스칼라 및 벡터 양을 다루어야 합니다.

양전하를 띤 구형체의 장으로 유입된 양전하는 다른 전하로부터 멀리 떨어져 있고, 이는 대전체 반경의 연속인 직선으로 반발될 것입니다. 전하를 띤 공의 다양한 지점에 전하를 배치하고 전하의 궤적을 전하의 작용하에 표시함으로써 우리는 모든 방향으로 발산하는 일련의 근본적인 직선을 얻습니다. 전기장에 도입된 양의 관성 없는 전하가 이동하는 경향이 있는 이러한 가상의 선을 전기력선이라고 합니다. 전기장에는 임의의 수의 힘선을 그릴 수 있습니다. 그래픽 라인의 도움으로 방향뿐만 아니라 주어진 지점에서 전기장의 강도를 그래픽으로 나타낼 수 있습니다.

대전체의 단위 표면당 전기량을 전하의 표면 밀도라고 합니다. 그것은 신체의 전기량과 도체 표면의 모양에 따라 다릅니다.

53. 전기 분야의 도체 및 유전체

충전되지 않은 절연 도체가 전기장에 도입되면 도체에서 전기장의 전기력이 작용하여 전하가 분리됩니다. 도체의 자유 전자는 전기장의 방향과 반대 방향으로 이동할 것입니다. 결과적으로, 대전된 볼을 향하는 도체의 끝에 전자가 과도하게 존재하여 이 끝의 음전하를 일으키고 도체의 다른 쪽 끝에는 전자가 부족하여 양전하를 일으키게 됩니다. 지휘자의 이 부분의 책임.

대전체의 영향을 받는 도체의 전하 분리를 영향을 통한 대전 또는 정전기 유도라고 하며 도체의 전하를 유도 전하라고 합니다. 도체가 대전된 공에 접근함에 따라 도체에 유도된 전하의 수가 증가합니다. 대전된 공의 전기장은 도체가 들어가자마자 변합니다. 이전에는 균일하고 근본적으로 갈라졌던 공의 전기력선이 이제 도체 쪽으로 휘어집니다. 전기력선의 시작과 끝은 도체 표면에 있는 전하이므로 양전하가 있는 표면에서 시작하여 음전하가 있는 표면에서 전기력선이 끝납니다. 도체 내부에는 전기장이 존재할 수 없습니다. 그렇지 않으면 도체의 개별 지점 사이에 전위차가 있을 수 있으며, 전하의 재분배로 인해 도체의 모든 지점의 전위가 동일하지 않을 때까지 전하의 이동(전도 전류)이 도체에서 발생합니다. .

외부 전기장의 영향으로부터 도체를 보호하고자 할 때 사용합니다. 이를 위해 도체는 단단한 금속 표면 또는 작은 구멍이 있는 철망 형태로 만들어진 다른 도체로 둘러싸여 있습니다. 전하장의 영향으로 도체에 형성된 유도 전하는 도체를 반으로 쪼개어 서로 분리할 수 있습니다.

유전체는 자유 전자가 없다는 점에서 도체와 다릅니다. 유전체 원자의 전자는 원자핵에 단단히 결합되어 있습니다.

도체와 같이 전기장에 도입된 유전체는 영향을 받아 대전됩니다. 그러나 도체와 유전체의 대전 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 도체에서 전기장의 영향으로 자유 전자가 도체의 전체 부피를 통해 이동하면 유전체에서 전하의 자유로운 이동이 발생할 수 없습니다. 그러나 하나의 유전체 분자 내에서 양전하는 전기장의 방향을 따라 이동하고 음전하는 반대 방향으로 이동합니다. 대전체의 영향으로 유전체 표면에 전하가 발생합니다. 이 현상을 유전 분극이라고 합니다. 유전체에는 두 가지 종류가 있습니다. 1. 중성 상태의 분자는 양전하와 음전하가 서로 너무 가까워서 상호 보상됩니다. 전기장의 영향으로 분자 내의 양전하와 음전하가 서로에 대해 약간 이동하여 쌍극자를 형성합니다. 2. 분자는 전기장이 없을 때 쌍극자를 형성합니다. 이러한 유전체를 극성이라고 합니다.

유전체에서 전기장 강도의 크기를 올바르게 선택해야 할 필요성으로 인해 현대 고전압 기술에 중요한 전기 강도 이론이 탄생했습니다.

54. 주요 전기절연재

석면 - 섬유질 구조를 갖는 광물. 섬유의 길이는 밀리미터의 300분의 400에서 수 센티미터입니다. 석면은 원사, 테이프, 직물, 종이, 판지 등을 만드는 데 사용됩니다. 귀중한 품질은 높은 내열성입니다. XNUMX-XNUMX°까지 가열해도 석면의 특성은 변하지 않습니다. 열전도율이 낮기 때문에 석면은 고온에서 단열재로 사용됩니다. 석면은 흡습성이 있어 수지, 역청 등을 함침시키면 감소한다. 석면은 전기절연성이 낮다. 따라서 고전압에는 적용되지 않습니다.

로진 - 침엽수 수지를 가공하여 얻은 연한 황색 또는 갈색의 깨지기 쉬운 수지. 로진은 석유, 액체 탄화수소, 식물성 기름, 알코올, 테레빈유에 용해됩니다. 로진의 연화점은 50-70 °C입니다. 함침 및 충전 덩어리의 준비에 사용됩니다.

파라핀 - 석유에서 추출한 왁스 같은 물질. 잘 정제된 파라핀은 백색 결정질 물질입니다. 그것은 절연 조성물의 제조를 위해 고주파 코일 및 변압기를 채우기 위해 목재, 종이, 섬유질 물질의 함침에 사용됩니다.

운모 - 결정 구조의 광물. 그 구조로 인해 개별 잎으로 쉽게 쪼개집니다. 그것은 높은 전기 강도, 높은 내열성, 내 습성, 기계적 강도 및 유연성을 가지고 있습니다. 구성, 색상 및 특성이 다른 백운모와 금운모의 두 가지 유형의 운모가 사용됩니다. 백운모는 최고의 운모입니다. 캐패시터용 직사각형 판, 전기 제품용 와셔 등은 운모 잎에서 찍혀 있습니다.

텍스타일라이트 - 플라스틱, 레졸 수지가 함침되고 150"에서 고압으로 압축된 다층 직물입니다. 긍정적인 품질: 낮은 취성, 높은 기계적 품질, 내마모성. 부정적인 품질: 열악한 전기적 특성, 낮은 내습성, 더 비쌉니다.

섬유 염화아연 용액으로 처리한 다공성 종이로 만들어졌습니다. 기계 가공에 좋습니다. 가장 큰 단점은 흡습성입니다. 섬유는 산과 알칼리에 의해 부식됩니다. 작은 부품, 개스킷, 코일 프레임이 만들어집니다. 가는 섬유를 레터로이드라고 합니다.

세레신 밀랍 광물 - ozocerite 또는 바셀린을 정제하여 얻습니다. 융점(65-80°)이 증가하고 산화 저항성이 증가합니다. 종이 축전기의 함침, 절연 화합물의 제조 등에 사용됩니다.

셸락 -열대 식물의 천연 수지, 융점은 100-200 °입니다. 황색 또는 갈색의 비늘 모양을 띠며 알코올에 쉽게 용해됩니다. 충전 화합물, 절연 및 접착 바니시, 절연 테이프 함침 준비에 사용됩니다.

슬레이트 - 혈암은 층상 구조를 가지고 있습니다. 비흡습성, 쉽게 가공 가능. 패널, 나이프 스위치용 가드 등의 제조에 사용됩니다.

에보나이트 (경질 고무) 고무에 황을 20-50% 첨가하여 얻습니다. 시트(판), 스틱 및 튜브 형태로 생산되며 기계 가공에 적합합니다. 그것은 약한 전류의 기술에 사용되며 벽을 통과하고 숨겨진 배선으로 와이어가 에보나이트 튜브로 당겨집니다.

55. 전류의 개념. 옴의 법칙

도체를 통한 전자의 이동을 전류. 전기 공학에서는 전류의 방향을 도체에서 전자의 이동 방향과 반대 방향으로 간주하는 것이 일반적으로 받아 들여집니다. 즉, 전류의 방향은 양전하의 이동 방향과 일치한다고 생각된다. 전자는 운동할 때 도체의 전체 길이를 이동하지 않습니다. 반대로, 그들은 다른 전자, 원자 또는 분자와 충돌하기 전에 매우 짧은 거리를 이동합니다. 이 거리를 전자의 평균 자유 경로. 전기는 직접 관찰할 수 없습니다. 전류의 흐름은 그것이 생성하는 행동에 의해서만 판단될 수 있습니다. 전류의 존재를 판단하기 쉬운 징후:

1) 소금, 알칼리, 산 용액 및 용융염을 통과하는 전류는 이들을 구성 부분으로 분해합니다.

2) 전류가 통과하는 도체가 가열됩니다.

3) 도체를 통과하는 전류는 도체 주위에 자기장을 생성합니다.

가장 간단한 전기 설비는 소스(갈바니 셀, 배터리, 발전기 등), 전기 에너지의 소비자 또는 수신기(백열등, 전기 히터, 전기 모터 등) 및 전압 소스의 클램프를 연결하는 연결 와이어로 구성됩니다. 소비자의 클램프 .

크기나 방향이 변하지 않는 전류를 직류라고 합니다. 직류 전류는 닫힌 전기 회로를 통해서만 흐를 수 있습니다. 어디에서나 개방 회로는 전류를 멈춥니다. 전기 회로의 작동 조건이 변경되지 않는 경우 직류는 갈바니 전지, 배터리, DC 발전기에 의해 제공됩니다.

전하가 특정 시간에 도체의 단면을 통과합니다. 시간이 지남에 따라 도체의 단면을 통과하는 전류의 강도는 다음과 같습니다. I = q / t. 도체 Z의 단면적에 대한 전류 I의 비율을 전류 밀도라고하며 α로 표시됩니다. ?=I/S; 전류 밀도는 A/m2 단위로 측정됩니다.

전기 회로가 닫히면 전위차가 있는 단자에 전류가 발생합니다. 전계력의 영향을받는 자유 전자는 도체를 따라 움직입니다. 운동 중에 전자는 도체의 원자와 충돌하여 운동 에너지를 예비로 제공합니다. 전자의 이동 속도는 끊임없이 변화합니다. 전자가 원자, 분자 및 기타 전자와 충돌하면 감소한 다음 전기장의 영향으로 증가하고 새로운 충돌로 다시 감소합니다. 결과적으로, 전자의 균일한 흐름은 초당 센티미터의 몇 분율의 속도로 도체에 설정됩니다. 결과적으로 도체를 통과하는 전자는 항상 측면에서 이동에 대한 저항에 직면합니다. 전류가 도체를 통과하면 후자가 가열됩니다.

도체의 전기 저항 R은 전류가 통과할 때 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 물체 또는 매체의 특성입니다. R = λ l / S, 여기서 λ는 도체의 비저항, l은 도체의 길이입니다.

회로 섹션의 전류는 해당 섹션의 전압에 정비례하고 동일한 섹션의 저항에 반비례합니다. 이 의존성은 옴의 법칙으로 알려져 있으며 공식으로 표현됩니다. I = U/R. 전류는 회로의 외부뿐만 아니라 내부를 통해서도 흐릅니다. 소스의 EMF(E)는 회로의 내부 및 외부 전압 손실을 커버합니다. 전체 회로에 대한 옴의 법칙: I = E / (R + r), 여기서 R은 회로 외부의 저항, r은 회로 내부의 저항입니다.

56. 그들 사이의 도체 연결. 키르히호프의 첫 번째 법칙

전기 회로의 개별 도체는 직렬, 병렬 및 혼합으로 서로 연결할 수 있습니다.

직렬 연결 도체는 첫 번째 도체의 끝이 두 번째 도체의 시작 부분에 연결되고 두 번째 도체의 끝이 세 번째 도체의 시작 부분에 연결되는 경우와 같은 연결입니다. 여러 직렬로 구성된 회로의 총 저항- 연결된 도체는 개별 도체의 저항 합계와 같습니다. R \u1d R2 + R3 + R1 +. +R||. 직렬 회로의 개별 섹션에 있는 전류는 동일합니다. I2 = I3= I1=I. 전압 강하는 주어진 섹션의 저항에 비례합니다. 회로의 총 전압은 회로의 개별 섹션(u \u2d u3 + UXNUMX + UXNUMX)에서 전압 강하의 합과 같습니다.

병렬 연결 도체 이러한 저항은 모든 도체의 시작 부분이 한 지점에 연결되고 도체의 끝이 다른 지점에 연결될 때 호출됩니다. 회로의 시작은 전압원의 한 극에 연결되고 회로의 끝은 다른 극에 연결됩니다.

전류 통과를 위해 도체를 병렬로 연결하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 분기점으로 흐르는 전류는 1개의 저항을 따라 더 퍼지고 이 지점에서 나가는 전류의 합과 같습니다: I= I2+ I3+ IXNUMX.

분기점으로 들어오는 전류가 양수로 간주되고 나가는 전류가 음수이면 분기점에 대해 다음과 같이 쓸 수 있습니다. 회로의 모든 분기점에서 전류를 관련시키는 이 관계를 Kirchhoff의 제0법칙이라고 합니다. 일반적으로 전기 회로를 계산할 때 분기점에 연결된 분기의 전류 방향을 알 수 없습니다. 따라서 첫 번째 Kirchhoff 법칙의 방정식을 기록하려면 회로 계산을 시작하기 전에 모든 분기에서 소위 양의 전류 방향을 임의로 선택하고 다이어그램에서 화살표로 지정해야 합니다. .

옴의 법칙을 사용하여 소비자가 병렬로 연결된 경우 총 저항을 계산하는 공식을 도출할 수 있습니다.

지점에 오는 총 전류는 다음과 같습니다. I = U/R. 각 분기의 전류는 다음과 같습니다. I1 = U1 /R1; I2= U2 /R2; I3= U3 /R3.

Kirchhoff의 첫 번째 법칙에 따르면 I = I1+I2+I3 또는 U/R= U/R1+U/R2+U/R3입니다.

대괄호에서 등호의 오른쪽에 있는 U를 빼면 U/R = U(1/R1 + 1 /R2+ 1/R3)이 됩니다.

방정식의 양변을 U로 줄이면 총 전도도 계산 공식을 얻습니다. 1 /R=1/R1+1/r2+ 1/R3.

따라서 병렬 연결을 사용하면 저항이 증가하는 것이 아니라 전도도가 증가합니다.

총 분기 저항을 계산할 때 항상 분기에 포함된 가장 작은 저항보다 작은 것으로 판명됩니다.

병렬로 연결된 저항이 서로 같으면 총 저항 R은 한 가지 R1의 저항을 가지 수 n으로 나눈 값과 같습니다. R \u1d RXNUMX / n.

도체의 혼합 연결은 개별 도체의 직렬 및 병렬 연결이 모두 있는 연결입니다.

57. 두 번째 키르히호프의 법칙. 오버레이 방법

전기 회로를 계산할 때 폐쇄 루프를 형성하는 회로를 종종 접하게 됩니다. 저항 외에도 이러한 회로의 구성에는 기전력이 포함될 수 있습니다. 복잡한 전기 회로의 한 부분을 고려하십시오. 모든 EMF의 극성이 제공됩니다.

우리는 전류의 양의 방향을 임의로 선택합니다. 예를 들어 시계 방향과 같이 임의의 방향으로 점 A에서 윤곽선을 따라 이동합니다. 섹션 AB를 고려하십시오. 이 영역에서 전위 강하가 발생합니다(전류는 전위가 높은 지점에서 전위가 낮은 지점으로 흐릅니다).

섹션 AB에서: ?A + E1 - I1R1=?B.

BV 사이트에서: ?B - E2 - I2R2 = ?C.

VG 사이트에서: ?B = I3R3 + E3 = ?G.

HA 사이트: ?G - I4R4 = ?하지만.

위의 네 방정식을 항별로 추가하면 다음을 얻습니다.

?A + E1- I1R1 + ?B - E2 - I2R2 + ?C - I3R3 + E3 + ?G- I4R4 - ?B + ?C + ?G + ?A 또는 E1 - I1R1 - E2 - I2R2 - I3R3 + E3 - I4R4 = 0.

제품 IR을 오른쪽으로 옮기면 Ё1 - Ё2 + Ё3 = I1R1 + I2R2 + I3R3 + I4R4가 됩니다.

이 표현은 두 번째 키르히호프의 법칙. 공식은 모든 폐쇄 회로에서 기전력의 대수적 합이 전압 강하의 대수적 합과 같다는 것을 보여줍니다.

오버레이 방법은 여러 EMF가 있는 전기 회로를 계산하는 데 사용됩니다. 중첩 방법의 본질은 회로의 모든 부분에 있는 전류가 각 개별 EMF에 의해 발생하는 일련의 부분 전류로 구성되는 것으로 간주할 수 있으며 나머지 EMF는 XNUMX으로 간주된다는 것입니다.

문제에는 두 개의 절점만 있는 사슬이 있습니다. 노드 포인트 사이에 임의의 수의 분기가 포함될 수 있습니다. 이러한 회로의 계산은 노드 전압 방법을 사용하여 크게 단순화됩니다.

및 \u1d (E1d2 + E2d3 + E3d1) / (d2 + d3 + d4 + dXNUMX).

노드 전압 공식의 분자는 가지의 EMF 곱의 대수적 합을 나타냅니다. 공식의 분모에는 모든 가지의 전도도 합계가 나와 있습니다. 분기의 EMF가 다이어그램에 표시된 방향과 반대인 경우 마이너스 기호가 있는 노드 전압 공식에 포함됩니다.

루프 전류 방법은 노드 전류가 XNUMX개 이상인 복잡한 전기 회로를 계산하는 데 사용됩니다. 이 방법의 본질은 각 회로에 자체 전류가 있다는 가정에 있습니다. 그런 다음 인접한 두 회로의 경계에 위치한 공통 영역에서 전류는 이러한 회로의 전류의 대수적 합과 동일하게 흐릅니다.

58. 전기분해. 첫 번째 및 두 번째 패러데이 법칙

액체 전도체를 통과하는 전류는 이들을 구성 요소로 분해합니다. 따라서 액체 전도체는 전해질. 전류의 작용에 따른 전해질의 분해를 전기분해. 전기분해는 전기도금조에서 수행됩니다. 갈바니 목욕 액체가 부어지는 용기 - 전류에 의해 분해되는 전해질.

두 개의 판(예: 탄소)을 전극이 될 전해질이 담긴 용기로 내립니다. DC 소스의 음극을 하나의 전극(음극)에 연결하고 양극을 다른 전극(양극)에 연결하고 회로를 닫습니다. 전기 분해 현상은 전극에서 물질의 방출을 동반합니다. 전기분해 동안 수소와 금속은 항상 음극에서 방출됩니다. 이것으로부터 액체 도체를 통한 전류의 기원은 물질의 원자의 움직임과 관련이 있습니다.

용매에 떨어지는 물질의 중성 분자는 동일하고 반대되는 전하를 운반하는 이온으로 분해 (해리)됩니다. 이것은 전기 투자율이 e인 매질에 놓인 전하 사이의 상호 작용력이 e만큼 감소한다는 사실에 의해 설명됩니다. 따라서 높은 전기 투과성을 가진 용매에 위치한 물질 분자를 결합하는 힘이 약해지고 분자의 열 충돌은 이온으로 분열되기 시작하기에 충분합니다. e. 분리하다.

용액에서 분자의 해리와 함께 반대 과정이 발생합니다. 즉, 이온을 중성 분자로 재결합(몰리제이션)합니다.

산은 양전하를 띤 수소 이온과 산 잔기의 음전하를 띤 이온으로 해리됩니다. 알칼리는 금속 이온과 물 잔류 이온으로 해리됩니다. 염은 금속 이온과 산 잔류 이온으로 해리됩니다.

전극에 일정한 전압을 가하면 전극 사이에 전기장이 형성된다. 양전하 이온은 음극쪽으로, 음전하 이온은 양극쪽으로 이동합니다. 전극에 도달하면 이온이 중화됩니다.

패러데이는 전기분해 현상을 정량적 및 정성적 측면에서 연구했습니다. 그는 전극에서 전기분해하는 동안 방출되는 물질의 양이 전류와 통과 시간, 즉 전해질을 통해 흐르는 물질의 양에 비례한다는 것을 발견했습니다. 이것이 패러데이의 제XNUMX법칙입니다.

다른 전해질을 통해 같은 시간을 통과하는 동일한 전류는 전극에서 다른 양의 물질을 방출합니다. 1초 동안 1A의 전류로 전극에서 방출되는 물질의 양(밀리그램)을 전기화학적 당량이라고 하며 b로 표시됩니다. 패러데이의 첫 번째 법칙은 m=a/t 공식으로 표현됩니다.

물질의 화학당량(m)은 원자가(n)에 대한 원자량(A)의 비율: m = A/n입니다. 패러데이의 두 번째 법칙은 전기 화학적 등가물의 값이 물질의 어떤 속성에 의존하는지 보여줍니다.

전기분해는 엔지니어링 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 1. 전기분해(전기도금)를 사용하여 다른 금속 층으로 금속을 코팅합니다. 2. 전기분해(전기도금)를 사용하여 물체에서 사본 얻기. 3. 금속의 정제(정제).

59. 배터리

제어 회로, 보호 장치, 신호, 자동화, 비상 조명, 고속 스위치의 구동 및 홀딩 코일, 발전소 및 변전소의 보조 메커니즘에 전원을 공급하려면 작동에 의존하지 않는 전기 에너지원이 있어야 합니다. 발전소 또는 변전소의 주요 장치 상태. 이 에너지원은 설비의 정상적인 작동과 사고 발생 시 이러한 회로의 중단 없이 정확한 작동을 보장해야 합니다. 발전소 및 변전소에서 이러한 에너지원은 축전지. 적시에 충전된 대용량 배터리는 사고가 발생한 전체 시간 동안 팬터그래프에 전원을 공급할 수 있습니다.

배터리는 또한 조명 자동차, 철도 차량, 전기 자동차 및 잠수함의 이동, 무선 설비 및 다양한 장치에 전원을 공급하기 위해, 실험실 및 기타 목적으로 사용됩니다.

배터리는 갈바니 전지와 달리 사전 충전 후에만 에너지를 공급할 수 있기 때문에 XNUMX차 전압 소스입니다. 배터리는 정전압 소스에 연결하여 충전됩니다. 전기 분해 과정의 결과로 배터리 플레이트의 화학적 상태가 변경되고 배터리 플레이트 사이에 특정 전위차가 설정됩니다.

충전식 배터리는 여러 납산 또는 알칼리 축전지로 완성됩니다.

납산 배터리는 전해질 용기에 담긴 여러 개의 양극 및 음극 판으로 구성됩니다. 전해질은 증류수에 황산을 녹인 용액입니다. 배터리 플레이트는 표면적이고 거대합니다. 표면 플레이트는 순수한 납으로 만들어집니다. 판의 표면적을 늘리기 위해 늑골이 있습니다.

매스 플레이트는 납 산화물이 번지는 셀에 납 격자입니다. 덩어리가 셀에서 떨어지는 것을 방지하기 위해 구멍이있는 납 시트로 플레이트의 양면을 덮습니다. 일반적으로 양극 배터리 플레이트는 표면으로 만들어지고 음극은 질량입니다. 별도의 양극판과 음극판은 서로 분리된 두 개의 블록으로 납땜됩니다. 양극판이 양쪽에서 작동하려면 음극판보다 하나 더 많이 사용됩니다.

알카라인 배터리에는 카드뮴-니켈과 철-니켈의 두 가지 유형이 있습니다.

알카라인 배터리 플레이트는 얇은 니켈 도금 천공 강철 백이 배치된 셀이 있는 니켈 도금 강철 프레임입니다. 활성 덩어리가 가방에 눌러집니다.

알카라인 배터리 용기는 강철로 용접된 상자이며, 뚜껑에는 세 개의 구멍이 있습니다. 두 개는 클램프를 빼내기 위한 것이고 다른 하나는 전해질을 채우고 가스를 배출하기 위한 것입니다. 장점: 부족한 납이 소모되지 않습니다. 내구성과 기계적 강도가 우수합니다. 장기간 노출되면 자체 방전시 약간의 손실을 일으키고 악화되지 않습니다. 덜 유해한 가스 및 연기를 방출합니다. 무게가 적습니다. 단점: 낮은 EMF; 낮은 효율성; 더 높은 비용.

60. 전기 백열등

백열등은 러시아 과학자가 발명했습니다. A.N. 로디진 1873년에 처음으로 그들에게 보여졌습니다.

백열등의 작동 원리는 전류가 통과할 때 도체(필라멘트)의 강한 가열을 기반으로 합니다. 이 경우 도체는 열 외에도 빛 에너지도 방출하기 시작합니다. 필라멘트가 타버리는 것을 방지하려면 공기가 펌핑되는 유리 플라스크로 필라멘트를 옮겨야 합니다. 이것이 소위 중공 램프가 배열되는 방식입니다. 처음에는 식물 섬유를 소성하여 얻은 탄소 필라멘트를 필라멘트로 사용했습니다. 이러한 필라멘트를 가진 램프는 약한 황색 빛을 방출하여 전력을 소비합니다. 1700°의 온도까지 가열된 탄소 필라멘트는 점차적으로 타서 램프의 상대적으로 빠른 죽음을 초래했습니다. 탄소 필라멘트 램프는 이제 사용하지 않습니다.

이제 백열등에서는 탄소 필라멘트 대신 내화 금속 오스뮴 또는 텅스텐으로 만든 필라멘트가 사용됩니다. 중공 램프에서 2200 °까지 가열되어 더 밝은 빛을 방출하는 텅스텐 필라멘트는 탄소 필라멘트보다 전력을 덜 소모합니다.

램프의 유리 벌브(실린더)에 질소나 아르곤과 같이 연소를 지원하지 않는 가스가 채워지면 필라멘트의 소모가 줄어듭니다. 이러한 램프를 가스 충전이라고 합니다. 이러한 램프 작동 중 필라멘트의 온도는 2800 °에 이릅니다.

우리 산업은 36, 110, 127 및 220V의 전압에 대한 백열 조명 램프를 생산합니다. 특수 목적을 위해 다른 전압에 대한 램프도 만들어집니다.

백열등은 효율이 매우 낮습니다. 그것들에서 램프가 소비하는 총 전기 에너지의 약 4-5%만이 빛 에너지로 변환됩니다. 나머지 에너지는 열로 변환됩니다.

현재 가스 조명 램프가 널리 사용됩니다. 희박 가스의 특성을 이용하여 전류가 흐를 때 빛을 발합니다. 가스 램프에서 방출되는 빛은 가스의 특성에 따라 다릅니다. 네온은 붉은 오렌지색, 아르곤은 청자색, 헬륨은 황분홍 빛을 냅니다. 가스등 램프는 변압기를 사용하여 얻은 고전압 교류로 전원을 공급받습니다. 이 램프는 간판, 광고 및 조명에 적용되었습니다.

우리 산업은 또한 유리관에 희박한 수은 증기를 함유한 램프를 생산합니다. 전류를 통과시켜 증기를 희미하게 빛나게 할 수 있습니다.

램프 튜브의 내부 표면은 수은 증기의 작용으로 빛나는 인광물질인 특수 화합물로 코팅되어 있습니다. 이러한 램프를 형광등.

현재 세 가지 유형의 형광등이 생산되고 있습니다. 인쇄, 면화 산업 등 색상 차별화가 필요한 장소를 조명하는 데 사용되는 형광등; 산업, 사무실 및 주거용 건물 조명용 백색광 램프; 박물관, 극장 및 미술관 조명을 위한 따뜻한 흰색 램프. 형광등은 기존의 백열등보다 XNUMX배 더 효율적입니다.

61. 전기 용접

전기 용접에는 두 가지 유형이 있습니다.

1) 호;

2) 전기 저항 용접. 전기 아크 용접은 러시아 엔지니어가 발명했습니다. N.N. 베나르도스 1882년

아크 용접은 전기 아크에 의해 발생하는 열을 사용합니다. Benardos 방법에 따라 용접할 때 전압원의 한 극은 탄소 막대에 연결되고 다른 극은 용접할 부품에 연결됩니다. 얇은 금속 막대가 녹는 전기 아크의 불꽃에 도입되고 녹은 금속 방울이 부품 위로 흘러 응고되어 용접 이음새를 형성합니다.

1891년 러시아 엔지니어 NG 슬라비아노프 가장 널리 사용되는 전기 아크 용접의 또 다른 방법을 제안했습니다. Slavyanov 방법에 따른 전기 용접은 다음과 같습니다. 탄소 막대는 금속 전극으로 대체됩니다. 전극 자체가 녹고 용융 된 금속이 응고되어 용접 할 부품을 연결합니다. 전극을 사용한 후에는 새 것으로 교체합니다.

부품을 용접하기 전에 끌, 줄, 사포로 녹, 스케일, 기름, 먼지를 철저히 청소해야 합니다.

안정적인 아크를 생성하고 강한 솔기를 얻기 위해 금속 전극은 특수 화합물로 코팅됩니다. 이러한 코팅은 또한 전극이 녹는 동안 녹고 용접할 부품의 강하게 가열된 표면 위에 부어서 산화되지 않습니다.

전기 저항 용접. 두 개의 금속 조각을 가깝게 놓고 강한 전류를 통과시키면 조각의 접촉 지점에서 열 방출로 인해(높은 과도 저항으로 인해) 후자는 고온으로 가열됩니다. 그리고 용접.

현재 아크와 저항의 전기 용접은 업계에 확고하게 진입했으며 매우 널리 보급되었습니다. 그들은 시트 및 앵글 강철, 빔 및 레일, 마스트 및 파이프, 트러스 및 보일러, 선박 등을 용접합니다. 용접은 강철, 주철 및 비철금속으로 만든 새 부품을 만들고 오래된 부품을 수리하는 데 사용됩니다.

전기 용접을 사용하는 새로운 방법이 개발되었습니다: 수중 전기 용접; 자동용접; 교류 용접 (장치에는 특수 부품이 있습니다-오실레이터, 그 목적은 고전압 및 초고주파의 교류를 생성하여 얇고 두꺼운 금속 부품을 용접 할 때 안정적인 아크 연소를 보장하는 것입니다).

칼 스위치 또는 스위치로 전기 회로를 닫고 열 때, 장치 및 장치의 접점을 닫고 열 때 접점 사이에서 발생하는 전기 스파크와 종종 그에 뒤따르는 전기 아크가 금속을 녹이고, 접점이 타거나 용접되어 설치 작업이 중단됩니다. 이 현상을 전기적 침식이라고 합니다. 외관상의 불꽃은 마치 금속을 "갉아 먹습니다". 스파크를 방지하기 위해 때때로 특정 용량의 커패시터가 스파크 갭과 병렬로 접점 사이에 포함됩니다.

엔지니어 B.R. 라자렌코와 I.N. Lazarenko는 전기 스파크의 속성을 사용하여 그들이 설계한 전기 부식 설비에서 "금속을 갉아 먹습니다". 설치 작업은 기본적으로 다음과 같습니다. 전압원의 한 와이어가 금속 막대에 연결됩니다. 다른 와이어는 오일에 있는 공작물에 연결됩니다. 금속 막대를 진동시킵니다. 로드와 부품 사이에서 발생하는 전기 스파크가 부품을 "갉아 먹게"하여 로드 섹션의 모양(육각형, 정사각형, 삼각형 등)과 동일한 구멍을 만듭니다.

62. 전자기학

자기장은 전자기장의 양면 중 하나이며, 움직이는 입자의 전하와 전기장의 변화에 의해 여기되고 움직이는 하전 입자, 따라서 전류에 대한 힘 효과를 특징으로 합니다.

자기 유도선의 방향은 도체에 흐르는 전류 방향의 변화에 따라 바뀝니다. 도체 주위의 자기 유도선에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

1) 직선 도체의 자기 유도선은 동심원의 형태입니다.

2) 도체에 가까울수록 자기 유도선의 밀도가 높아집니다.

3) 자기 유도(필드 강도)는 도체의 전류 크기에 따라 달라집니다.

4) 자기 유도선의 방향은 도체의 전류 방향에 따라 달라집니다. 전류가 흐르는 도체 주위의 자기 유도선의 방향은 "김렛의 법칙"에 의해 결정될 수 있습니다. 오른쪽 나사산이 있는 김릿(코르크 마개)이 전류 방향으로 앞으로 이동하면 핸들의 회전 방향이 도체 주위의 자기 유도선 방향과 일치합니다.

자기장은 공간에서 특정 크기와 방향을 갖는 자기 유도 벡터를 특징으로 합니다.

자기유도벡터의 방향과 일치하는 각 점에 접하는 선을 자기유도선 또는 자기유도선이라고 한다.

필드 방향에 수직인 영역의 크기(자기 유도 벡터)에 의한 자기 유도의 곱을 자기 유도 벡터의 플럭스 또는 단순히 자속이라고 하며 문자 Ф: Ф = BS로 표시합니다. 측정값은 웨버(Wb)입니다.

솔레노이드 코일 도체를 호출하여 전류가 통과합니다. 솔레노이드의 극을 결정하기 위해 "Gimlet Rule"이 사용되며 다음과 같이 적용됩니다. gimlet을 솔레노이드의 축을 따라 배치하고 솔레노이드의 회전에서 전류 방향으로 회전하면 김렛의 병진 운동은 자기장의 방향을 보여줍니다.

내부에 강철(철) 코어가 있는 솔레노이드를 전자석. 전자석의 자기장은 솔레노이드에 내장된 강철 조각이 자화되고 결과 자기장이 증폭되기 때문에 솔레노이드의 자기장보다 강합니다. 전자석의 극은 솔레노이드처럼 "김렛의 법칙"에 따라 결정될 수 있습니다.

솔레노이드(전자석)의 자속은 회전 수와 전류가 증가함에 따라 증가합니다. 자화력은 전류와 회전 수의 곱에 따라 달라집니다.

다음과 같은 방법으로 솔레노이드의 자속을 증가시킬 수 있습니다.

1) 강철 코어를 솔레노이드에 넣어 전자석으로 바꿉니다.

2) 전자석의 강철 코어의 단면적을 증가시킵니다(주어진 전류, 자기장 강도, 따라서 자기 유도로 인해 단면적의 증가는 자속의 증가로 이어짐).

3) 전자석의 에어 갭을 줄입니다(공기를 통한 자력선의 경로가 감소함에 따라 자기 저항이 감소하기 때문).

63. 전자기 유도

자기장과 교차할 때 회로에서 EMF가 발생하는 현상을 전자기 유도 그리고 영국의 물리학자에 의해 발견되었습니다. 엠 패러뎀 1831년

전류가 흐르는 도체는 자기장으로 둘러싸여 있습니다. 도체에 흐르는 전류의 크기나 방향을 바꾸거나 도체에 전류를 공급하는 전기 회로를 열고 닫으면 도체 주변의 자기장이 변경됩니다. 변화하면 도체의 자기장이 동일한 도체를 가로질러 EMF를 유도합니다. 이 현상을 자기유도라고 합니다. 유도 기전력 자체를 자기 유도 기전력이라고합니다.

유도 EMF는 다음과 같은 경우에 발생합니다.

1. 움직이는 도체가 고정된 자기장을 가로지르거나 반대로 움직이는 자기장이 고정된 도체를 가로지르는 경우 또는 공간에서 움직이는 도체와 자기장이 서로에 대해 움직일 때.

2. 한 도체의 교류 자기장이 다른 도체에 작용하여 그 안에 EMF를 유도할 때.

3. 도체의 변화하는 자기장이 그 안에 EMF를 유도할 때(자기 유도).

도체에서 유도된 EMF를 결정하기 위해 "오른손 법칙"이 사용됩니다. 정신적으로 오른손을 도체를 따라 자기장에 두어 북극에서 나오는 자기장이 손바닥에 들어가고 구부러진 경우 엄지손가락이 도체의 이동 방향과 일치하면 네 개의 뻗은 손가락이 도체에서 유도된 EMF의 방향을 표시합니다.

도체에서 유도된 EMF 값은 다음에 따라 달라집니다.

1) 자기장 유도의 크기에서, 자기 유도 선이 촘촘할수록 단위 시간당 도체를 가로지르는 선의 수가 더 많아집니다.

2) 자기장에서 도체의 속도에 대해, 왜냐하면 고속 이동에서 도체는 단위 시간당 더 많은 유도선을 통과할 수 있기 때문입니다.

3) 긴 도체가 단위 시간당 더 많은 유도선을 가로지를 수 있기 때문에 도체의 작업(자계에 위치) 길이

4) 도체의 이동 방향과 자기장의 방향 사이의 각도 사인 값.

1834년 러시아 학자 E.Kh. 렌츠 도체에서 유도 EMF의 방향을 결정하기 위한 보편적인 규칙을 제공했습니다. Lenz의 규칙으로 알려진 이 규칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 유도된 EMF의 방향은 항상 동일하며, 이에 의해 발생하는 전류와 자기장은 이를 생성하는 원인과 간섭하는 경향이 있는 방향입니다. 유도 기전력

금속체에 자력선이 교차할 때 유도되는 전류를 와전류 또는 푸코 전류라고 합니다.

와전류 손실을 줄이기 위해 발전기, 전기 모터 및 변압기 코어의 전기자는 자속선 방향에 위치한 별도의 얇은 (0,35-0,5mm) 스탬프 연강 시트로 조립되고 바니시 또는 바니시로 서로 절연됩니다. 얇은 종이. 이것은 각 강판의 작은 단면으로 인해 통과하는 자속의 양을 줄여서 EMF 및 유도 전류를 줄이기 위해 수행됩니다.

와전류가 유용합니다. 이 전류는 유도 전기 측정 기기, 미터 및 AC 릴레이의 작동에서 고주파 전류로 철강 제품을 경화시키는 데 사용됩니다.

64. AC 전류 수신

전자석의 극 사이에 균일한 자기장이 형성된다고 하자. 필드 내부에서 외력의 작용으로 금속 직선 도체가 시계 방향으로 원을 그리며 회전합니다. 자기선의 도체가 교차하면 도체에 유도 기전력이 나타납니다. 이 EMF의 크기는 자기 유도의 크기, 도체의 활성 길이, 도체가 자기선을 가로지르는 속도, 도체의 이동 방향과 도체의 방향 사이의 각도 사인에 따라 달라집니다. 자기장. ?= Bl?sin?.

우리는 주변 속도를 자기 유도 방향에 대해 수직 및 접선의 두 가지 구성 요소로 분해합니다. 속도의 수직 성분은 유도 유도 EMF를 결정하며 다음과 같습니다.

?n = ?sin? 접선 속도 성분은 유도 EMF 생성에 참여하지 않으며 다음과 같습니다.

이동할 때 지휘자는 다양한 위치를 차지합니다. 도체가 한 번 완전히 회전하면 EMF가 먼저 XNUMX에서 최대 값으로 증가한 다음 XNUMX으로 감소하고 방향을 변경하면 다시 최대 값으로 증가하고 다시 XNUMX으로 감소합니다. 도체가 더 움직이면 EMF의 변화가 반복됩니다.

크기와 방향이 다른 전류가 외부 회로에 흐릅니다. 이 전류를 변수 달리 영구적 인, 갈바니 전지와 배터리를 제공합니다.

가변 EMF와 교류는 주기적으로 방향과 크기를 변경합니다. 고려한 시점의 변수(전류, 전압, EMF)의 값을 순시값이라고 합니다. 변수의 순간 값 중 가장 큰 값을 최대값 또는 진폭 값이라고 하며 Im, Um으로 표시됩니다.

변수의 변경이 반복되는 기간을 기간 T(초 단위로 측정)라고 합니다. 단위 시간당 주기 수를 교류 주파수라고 하며 v(헤르츠로 측정)로 표시됩니다. 공학에서는 다양한 주파수의 전류가 사용됩니다. 러시아의 표준 산업 주파수는 -50Hz입니다.

도체의 EMF는 사인 법칙에 따라 유도됩니다. 이 EMF는 사인파.

이 기간 동안 교류 정현파 전류는 다른 순시 값을 갖습니다. 전류의 작용은 진폭이나 순간 값에 의해 결정되지 않습니다. 교류에 의해 생성되는 효과를 평가하기 위해 직류의 열 효과와 비교합니다. 저항을 통과하는 DC 전력은 C = I2R이 됩니다.

전류 강도와 AC 전압의 유효 값과 피크 값 사이의 관계는 다음과 같은 형식을 갖습니다.

Im = I?2, Um = U?2.

교류의 실효값은 그러한 직류와 같으며, 교류와 같은 저항을 통과하여 같은 시간에 같은 양의 에너지를 방출합니다.

65. AC 회로

저항 R로 구성된 회로를 고려하십시오. 단순화를 위해 인덕턴스와 커패시턴스의 영향을 무시합니다. 정현파 전압 u = Umsin?t가 회로 단자에 적용됩니다. 옴의 법칙에 따르면 전류의 순간 값은 다음과 같습니다. i \uXNUMXd u / r =(음 / r)sin?t = Im sin?t.

활성 저항이 있는 AC 회로의 전력 공식은 DC 회로의 전력 공식 P \u2d IXNUMXR과 동일합니다. 모든 도체에는 활성 저항이 있습니다. 교류 회로에서 백열 램프의 필라멘트, 전기 히터 및 가변 저항의 나선형, 아크 램프 및 긴 직선 도체는 실질적으로 단 하나의 활성 저항을 갖습니다.

강철 코어 없이 인덕턴스가 L인 코일을 포함하는 AC 회로를 고려하십시오. 단순화를 위해 코일의 활성 저항이 매우 작아 무시할 수 있다고 가정합니다.

최대 속도로 전류는 XNUMX 값을 중심으로 변경됩니다. 최대 값 근처에서 전류의 변화율은 감소하고 전류의 최대 값에서 증가는 XNUMX과 같습니다. 따라서 교류는 크기와 방향뿐만 아니라 변화율도 변합니다. 코일의 회전을 통과하는 교류는 교류 자기장을 생성합니다. 자체 코일의 회전을 가로 지르는이 필드의 자기선은 자체 유도의 EMF를 유도합니다. 우리의 경우 코일의 인덕턴스는 변하지 않기 때문에 자기 유도의 EMF는 전류 변화율에만 의존합니다. 가장 높은 전류 변화율은 XNUMX 전류 값 근처에서 발생합니다. 결과적으로 자기유도의 EMF는 동시에 가장 큰 가치를 갖는다.

초기 순간에 전류는 XNUMX에서 급격하고 빠르게 증가하므로 음의 최대 값을 갖습니다. 전류가 증가하기 때문에 Lenz 규칙에 따라 자체 유도의 EMF는 전류가 변경되는 것을 방지해야 합니다. 따라서 전류가 증가하는 자기 유도의 EMF는 전류와 반대 방향을 갖게 됩니다. 전류 변화율은 최대값에 가까워질수록 감소합니다. 따라서 자기 유도의 EMF도 감소하여 최종적으로 최대 전류에서 변화가 XNUMX과 같을 때 XNUMX이 될 때까지 감소합니다.

최대에 도달한 교류가 감소하기 시작합니다. Lenz의 규칙에 따르면 자기 유도의 EMF는 전류가 감소하는 것을 방지하고 이미 전류 흐름 방향으로 향하게 하여 이를 지원합니다.

추가 변경으로 교류는 급격히 XNUMX으로 감소합니다. 코일 전류의 급격한 감소는 자기장의 급격한 감소를 수반하며 코일 권선의 자기선 교차의 결과로 가장 큰 자기 유도 EMF가 유도됩니다 .

교류 회로의 자기 유도 EMF는 전류의 변화에 지속적으로 대응하므로 코일의 회전을 통해 전류가 흐르도록 하려면 주 전압이 자기 유도 EMF의 균형을 맞춰야 합니다. 즉, 각 순간의 네트워크 전압은 자기 유도의 EMF와 동일하고 반대여야 합니다.

XL = ?L 값이 호출됩니다. 유도 리액턴스, 회로가 전류를 변경해야 하는 일종의 장애물입니다.

XC = 1/(?C) 값이 호출됩니다. 용량 저항, 유도 리액턴스와 마찬가지로 교류의 주파수에 따라 다릅니다.

66. 진동 회로

코일에 커패시터를 방전하여 교류를 얻는 경우를 고려하십시오.

충전된 커패시터에는 전기 에너지가 저장되어 있습니다. 코일에 단락되면 방전이 시작되고 코일의 전기 에너지 공급이 감소합니다. 코일의 권선을 통과하는 커패시터의 방전 전류는 자기장을 생성합니다. 결과적으로 코일은 자기 에너지를 저장하기 시작합니다. 커패시터가 완전히 방전되면 전기 에너지는 XNUMX이 됩니다. 이 순간 코일은 최대의 자기 에너지를 공급받습니다. 이제 코일 자체가 전류 생성기가 되어 커패시터를 재충전하기 시작합니다. 자기장 성장 기간 동안 코일에서 발생하는 자기 유도 EMF는 전류가 증가하는 것을 방지했습니다. 이제 코일의 자기장이 감소할 때 자기 유도의 EMF는 전류를 같은 방향으로 유지하는 경향이 있습니다. 코일의 자기 에너지가 XNUMX이 되는 순간 커패시터 플레이트는 처음에 충전된 방식과 반대로 충전되며 회로의 저항이 XNUMX이면 커패시터는 초기 공급을 받습니다. 전기 에너지. 그런 다음 커패시터는 전기 에너지의 초기 공급을 받습니다. 그런 다음 커패시터가 다시 방전되기 시작하여 회로에 역전류가 생성되고 프로세스가 반복됩니다.

전기 에너지를 자기 에너지로 또는 그 반대로 교대로 변환하는 것은 전자기 진동 과정의 기초를 형성합니다. 전자기 발진 과정이 발생하는 커패시턴스와 인덕턴스로 구성된 회로를 진동 회로.

진동 회로에서 발생하는 주기적인 에너지 변동은 진동 회로 자체에 손실이 없는 경우 감쇠되지 않은 진동의 형태로 무기한 계속될 수 있습니다. 그러나 능동 저항의 존재는 능동 저항의 열 손실로 인해 회로의 에너지 예비가 각 주기에 따라 감소한다는 사실로 이어져 결과적으로 진동이 사라집니다.

저항이 없는 진동 회로에서 발생하는 전자기 진동의 주기는 Thomson 공식에 의해 결정됩니다.

코일의 인덕턴스 또는 커패시터의 커패시턴스를 변경하여 회로의 발진 기간을 변경하는 두 가지 방법이 있습니다. 두 가지 방법 모두 무선 엔지니어링에서 이러한 목적으로 사용됩니다.

발진 회로는 모든 무선 수신기 및 무선 송신기에 필요한 액세서리입니다.

무선 전송의 원리는 다음과 같습니다. 전자기 진동은 튜브 생성기의 도움으로 송신 라디오 방송국의 안테나에서 생성됩니다. 진동의 진폭은 말이나 음악으로 인한 소리 진동을 수신하는 마이크 회로에 흐르는 전류의 양을 비롯한 여러 요인에 따라 달라집니다.

소리 진동의 도움으로 고주파 진동의 변화를 호출합니다. 조정.

무선 통신은 뛰어난 러시아 과학자에 의해 처음 수행되었습니다. 처럼. 포포프 (1859-1905).

67. 삼상 교류

다상 시스템 동일한 주파수의 가변 EMF 세트라고 하며 임의의 각도만큼 다른 위상에 대해 위상이 이동합니다.

각 EMF는 자체 회로에서 작동할 수 있으며 다른 EMF와 연결되지 않습니다. 그러한 시스템을 관련 없는.

비결합 다상 시스템의 단점은 2m에 해당하는 많은 수의 전선으로, 예를 들어 XNUMX상 시스템을 통해 전력을 전송하려면 XNUMX개의 전선이 필요합니다. 개별 위상이 서로 전기적으로 연결된 다상 시스템을 결합 다상 시스템이라고 합니다.

다상 전류에는 다음과 같은 중요한 이점이 있습니다.

1) 다상 전류로 동일한 전력을 전달할 때 단상 전류보다 더 작은 전선 단면적이 필요합니다.

2) 고정 코일 또는 권선의 도움으로 모터 및 다양한 AC 장치 작동에 사용되는 회전 자기장을 생성합니다.

다상 전류 시스템 중에서 XNUMX상 교류가 가장 실용적인 응용 프로그램을 받았습니다.

다음과 같이 밝혀졌습니다. 극의 균일 한 자기장에 120 개의 회전이 배치되고 각각은 다른 극에 대해 120 °의 각도에 있고 회전이 일정한 각속도로 회전하면 EMF가 유도됩니다. XNUMX °만큼 위상이 이동합니다.

실제로 120 상 전류를 얻기 위해 교류 발전기의 고정자에 XNUMX 개의 권선이 만들어지며 하나는 다른 하나에 대해 XNUMX ° 이동됩니다.

이를 위상 권선 또는 단순히 발전기 위상이라고 합니다.

결합되지 않은 XNUMX상 전류 시스템은 실제로 사용되지 않습니다.

발전기의 위상 권선과 삼상 전류 소비자는 스타 또는 델타 방식에 따라 연결됩니다.

발전기 또는 소비자의 위상 권선이 연결되어 권선의 끝이 하나의 공통 지점에 닫히고 권선의 시작 부분이 선형 와이어에 연결되면 이러한 연결을 호출합니다. 별. 스타 연결에서 라인 전압은 상 전압의 V3 배입니다. 부하가 고르지 않으면 소비자의 위상 전압의 크기가 다르며 위상 전압의 크기는 위상 저항에 비례합니다. 고르지 않은 부하로 인해 발생하는 소비자 영점의 변위는 조명 네트워크에서 바람직하지 않은 현상을 초래합니다. 위상에 포함된 램프의 수와 전력이 클수록 저항이 낮아지고 위상 전압이 낮아지고 연소가 약해집니다.

스타 연결 외에도 발전기 또는 XNUMX상 전류 소비자를 켤 수 있습니다. 삼각형.

균일한 델타 부하에서 라인 전류는 위상 전류의 V3배입니다.

모터 및 기타 XNUMX상 전류 소비자의 경우 대부분의 경우 XNUMX개 권선의 XNUMX개 끝이 모두 출력되며 원하는 경우 별 또는 삼각형으로 연결할 수 있습니다. 일반적으로 절연 재료의 보드(단자 보드)는 XNUMX개의 끝이 모두 나오는 XNUMX상 기계에 부착됩니다.

3상 시스템의 전력은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. P = ?XNUMX IUcos ?.

68. 트랜스포머

1876년 P.I. 야블로치코프 양초에 전원을 공급하기 위해 변압기를 사용할 것을 제안했습니다. 미래에 변압기 설계는 또 다른 러시아 발명가 인 기계공에 의해 개발되었습니다. 만약에. 우사긴, Yablochkov 양초뿐만 아니라 다른 전기 에너지 소비자에게도 전력을 공급하기 위해 변압기를 사용할 것을 제안했습니다.

변압기는 상호 유도 현상을 기반으로 한 전기 장치이며 한 전압의 교류를 다른 전압이지만 동일한 주파수의 교류로 변환하도록 설계되었습니다. 가장 간단한 변압기는 강철 코어와 코어와 서로 절연된 두 개의 권선을 가지고 있습니다.

전압원에 연결된 변압기의 권선을 호출합니다. 기본 권선, 소비자가 연결되는 권선 또는 소비자로 이어지는 전송선을 호출합니다. XNUMX차 권선.

XNUMX차 권선을 통과하는 교류는 XNUMX차 권선의 권선과 연동하여 EMF를 유도하는 교류 자속을 생성합니다.

자속이 가변적이기 때문에 변압기 XNUMX차 권선의 유도 EMF도 가변적이며 그 주파수는 XNUMX차 권선의 전류 주파수와 같습니다.

변압기 코어를 통과하는 가변 자속은 변압기의 XNUMX차 권선뿐만 아니라 XNUMX차 권선도 가로지른다. 따라서 XNUMX차 권선에도 EMF가 유도됩니다.

변압기의 권선에 유도된 EMF의 크기는 교류 주파수, 각 권선의 권선 수 및 코어의 자속 크기에 따라 달라집니다. 특정 주파수와 일정한 자속에서 각 권선의 EMF 값은 이 권선의 권수에만 의존합니다. EMF 값과 변압기 권선의 권선 수 사이의 관계는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.

EMF와 전압의 차이는 너무 작아 전압과 두 권선의 권선 수 사이의 관계는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다. U1 / U2 = N1 / N2. 변압기의 XNUMX차 권선에서 EMF와 전압의 차이는 XNUMX차 권선이 열려 있고 그 안의 전류가 XNUMX(유휴)일 때 특히 작아지고 무부하 전류라고 하는 XNUMX차 권선에는 작은 전류만 흐릅니다. . 이 경우 XNUMX 차 권선 단자의 전압은 유도 된 EMF와 같습니다.

1차 권선의 전압이 2차 권선의 전압보다 몇 배 더 크거나 작은지 나타내는 숫자를 변환비라고 하며 문자 k로 표시됩니다. k = U1 / U2 ? NXNUMX / NXNUMX.

변압기 명판에 표시된 고전압 및 저전압 권선의 정격 전압은 유휴 모드를 나타냅니다.

전압을 높이는 역할을 하는 변압기를 승압이라고 합니다. 그들의 변환 비율은 XNUMX보다 작습니다. 강압 변압기는 전압을 강압합니다. 그들의 변환 비율은 XNUMX보다 큽니다.

변압기의 XNUMX차 권선이 개방되고 XNUMX차 권선의 단자에 교류 전압이 인가되는 모드를 변압기의 유휴 또는 유휴 운전이라고 합니다.

69. 변압기의 장치 및 유형

변압기의 코어(자기 회로)는 자속을 위해 폐쇄된 회로를 형성하며 두께가 0,5mm 및 0,35mm인 전기(변압기) 강판으로 만들어집니다. 전기강판은 중량 기준으로 4~4,8%의 규소를 함유한 강철입니다. 실리콘의 존재는 강철의 자기 특성을 개선하고 맴돌이 전류에 대한 저항을 증가시킵니다. 별도의 강판을 바니시 층으로 코팅하여 서로 분리한 다음 절연 부싱에 통과된 볼트로 조입니다. 이러한 장치는 교류 자속에 의해 강철에 유도된 맴돌이 전류를 줄이는 데 사용됩니다. 권선이 있는 자기 회로 부분을 막대라고 합니다. 로드는 상부 및 하부 요크에 의해 연결됩니다.

자기 회로의 설계에 따라 막대와 장갑의 두 가지 유형의 변압기가 구별됩니다. 막대형 변압기에서 권선은 자기 코어의 막대를 덮습니다. 기갑 변압기에서 자기 회로는 반대로 "갑옷"으로 권선을 덮습니다. 기갑 변압기의 권선에 결함이 있는 경우 점검이 불편하고 수리가 어렵습니다. 따라서 가장 널리 퍼진 것은 막대형 변압기입니다.

변압기의 권선은 절연된 원형 또는 직사각형 구리로 만들어집니다. 절연 (일반적으로 베이클라이트 바니시가 함침 된 판지) 실린더가 먼저 저전압 권선이 배치되는 자기 회로의 코어에 놓입니다. 로드에 더 가까운 저전압 권선의 위치는 고전압 권선보다 강철 막대에서 분리하기가 더 쉽다는 사실로 설명됩니다.

또 다른 절연 실린더는 고전압 권선이 배치된 중첩된 저전압 권선에 놓입니다.

이러한 변압기를 XNUMX권선이라고 합니다. 위상당 하나의 XNUMX차 권선과 XNUMX개의 XNUMX차 권선이 있는 변압기가 있습니다. XNUMX차 권선은 고전압 권선입니다. 단자의 전압 크기에 따라 XNUMX차 권선을 호출합니다. 하나는 중전압 권선이고 다른 하나는 저전압 권선입니다. 이러한 변압기를 호출합니다. 삼권선.

삼상 전류의 변환을 위해 단상 변압기를 사용할 수 있습니다. 세 코어의 강철을 하나의 공통 코어로 결합하면 삼상 변압기의 코어를 얻습니다. XNUMX상 변압기용 변압기 강철 비용은 XNUMX개의 단상 변압기를 설치하는 것보다 훨씬 저렴합니다.

변환에 필요한 전력이 변압기 하나의 전력보다 큰 경우 이 경우 병렬 작동을 위해 여러 변압기가 켜집니다.

단상변압기의 병렬운전을 위해서는 다음과 같은 조건이 충족되어야 합니다.

1. 병렬로 연결된 변압기의 XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선의 전압은 같아야 합니다. 이 경우 변압기의 변환 비율도 동일합니다.

2. 단락 전압의 동등성.

3. 더 높은 전압과 더 낮은 전압 쪽에서 동일한 위상으로 켜십시오.

단권 변압기는 코어에 단 하나의 권선만 있는 변압기입니다. XNUMX차 및 XNUMX차 회로 모두 이 권선의 다양한 지점에 연결됩니다. 단권 변압기의 자속은 권선에 전기력을 유도합니다. 이 기전력은 인가 전압과 거의 같습니다.

70. 비동기 모터

비동기 기계 회 전자 회전 속도가 고정자 자기장의 회전 속도보다 작고 부하에 따라 달라지는 교류 기계가 호출됩니다. 다른 전기 기계와 마찬가지로 비동기식 기계는 가역성, 즉 모터 모드와 발전기 모드 모두에서 작동할 수 있는 속성을 가지고 있습니다.

1890상 유도 전동기는 러시아 엔지니어 M.O. Dolivo-Dobrovolsky는 XNUMX년 이후 개선을 거쳐 산업계에서 확고한 자리를 잡았고 전 세계 모든 국가에서 널리 보급되었습니다.

유도 전동기는 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 고정자와 회 전자. 고정자는 기계의 고정 부분입니다. 홈은 0,35상 교류에 의해 공급되는 0,5상 권선이 배치되는 고정자 내부에 만들어집니다. 기계의 회전 부분을 회 전자라고하며 권선도 홈에 놓입니다. 고정자와 회 전자는 두께가 XNUMXmm와 XNUMXmm 인 전기 강판의 별도 스탬프 시트로 조립됩니다. 개별 강판은 바니시 층으로 서로 격리됩니다. 고정자와 회전자 사이의 공극은 가능한 한 작게 만들어집니다.

회전자의 설계에 따라 비동기식 모터는 농형 및 위상 회전자와 함께 제공됩니다.

비동기 모터는 브러시리스와 컬렉터로 나뉩니다. 브러시리스 모터가 가장 널리 사용됩니다. 거의 일정한 회전 속도가 필요하고 조정이 필요하지 않은 경우에 사용됩니다. 브러시리스 모터는 설계가 간단하고 작동에 문제가 없으며 효율성이 높습니다.

고정자 처리를 XNUMX상 교류 네트워크에 연결하면 고정자 내부에 회전 자기장이 발생합니다. 필드의 자력선은 회 전자의 고정 전류 권선을 가로 지르고 EMF를 유도합니다. 회전자는 회전하는 동안 고정자의 회전 자기장을 따라잡을 수 없습니다. 회전자가 고정자 자기장과 동일한 회전 속도를 갖는다고 가정하면 회전자 권선의 전류가 사라집니다. 회 전자 권선에서 전류가 사라지면 고정자 필드와의 상호 작용이 중단되고 회 전자는 회전하는 고정자 필드보다 느리게 회전하기 시작합니다. 그러나이 경우 로터 권선이 고정자의 회전 필드와 다시 교차하기 시작하고 토크가 다시 로터에 작용합니다. 결과적으로 회전하는 동안 회전자는 항상 고정자 자기장의 회전 속도보다 뒤처져야 합니다. 비동기.

농형 유도 모터는 산업에서 사용되는 전기 모터 중 가장 일반적입니다. 비동기 모터의 장치는 다음과 같습니다. 0,35상 권선은 모터의 고정 부분인 0,5상 전류에 의해 공급되는 고정자에 배치됩니다. 이 권선의 XNUMX상 시작 부분은 모터 하우징 외부에 장착된 공통 실드에 표시됩니다. 교류가 고정자 권선에 흐르기 때문에 교류 자속이 고정자 강철을 통과합니다. 고정자에서 발생하는 맴돌이 전류를 줄이기 위해 XNUMXmm와 XNUMXmm 두께의 합금강으로 된 별도의 스탬핑 시트로 만들어집니다. 단점: 회전 속도 조절이 어렵고 기동 전류가 높다. 따라서 그들과 함께 위상 회전자가 있는 비동기식 모터도 사용됩니다.

이러한 모터의 고정자 장치 및 권선은 다람쥐 회 전자가있는 모터의 고정자 장치와 다르지 않습니다. 이 두 엔진의 차이점은 로터 설계에 있습니다. 위상 회 전자가있는 전기 모터에는 고정자와 마찬가지로 별에 의해 상호 연결된 XNUMX 상 권선이 배치되는 회 전자가 있습니다.

71. 동기 발생기

동기 기계 회전 속도가 일정하고 주어진 교류 주파수에서 극 쌍 수 p : v \u60d XNUMX · n / p에 의해 결정되는 기계가 호출됩니다 가역성 원리에 따르면 E에 의해 발견되었습니다. .Kh. 동기 기계인 Lenz는 발전기와 모터로 모두 작동할 수 있습니다.

동기 발전기의 작동은 전자기 유도 현상을 기반으로 합니다. 움직이는 도체가 고정된 자기장을 가로지르는지, 반대로 움직이는 자기장이 고정된 도체를 가로지르는지는 근본적으로 무관하기 때문에 구조적으로 동기식 발전기는 두 가지 유형으로 만들 수 있습니다. 그 중 첫 번째는 자극을 고정자에 놓고 권선에 직류를 공급할 수 있으며 도체를 회 전자에 놓고 교류가있는 링과 브러시를 사용하여 제거 할 수 있습니다.

종종 자기장을 생성하는 기계 부분을 인덕터라고 하고 EMF가 유도되는 권선이 있는 기계 부분을 전기자라고 합니다. 따라서 첫 번째 유형의 발전기에서 인덕터는 고정되어 있고 전기자는 회전합니다.

다른 AC 기계와 마찬가지로 동기식 발전기의 고정자는 교류 권선이 놓인 홈에 전기 강판으로 만든 코어와 강판으로 만든 주철 또는 용접 케이싱 프레임으로 구성됩니다. 고정자 권선은 코어의 내부 표면에 찍힌 홈에 배치됩니다. 권선의 절연은 기계가 일반적으로 고전압에서 작동해야 하기 때문에 특별한 주의를 기울여 수행됩니다. 마이카나이트와 마이카나이트 테이프가 단열재로 사용됩니다.

동기식 기계의 로터는 설계에 따라 두 가지 유형으로 나뉩니다.

1) 명시적 극점(즉, 뚜렷한 극점 포함)

2) 암시적으로 극성(즉, 암시적으로 표현된 극점이 있음).

돌출 극 로터는 강철 단조입니다. 여자코일을 얹은 로터 림에 폴을 부착하여 서로 직렬로 연결한다. 여자 권선의 끝은 로터 샤프트에 장착된 두 개의 링에 연결됩니다. 브러시는 정전압 소스가 연결된 링에 겹쳐집니다. 일반적으로 회전자와 같은 축에 있고 여자기라고 하는 직류 발전기는 회전자를 여자시키기 위해 직류를 제공합니다. 여자기 전력은 동기 발전기 공칭 전력의 0,25-1%입니다. 여자기의 정격 전압은 60-350V입니다.

자려 동기식 발전기도 사용할 수 있습니다. 로터를 여기시키는 직류는 발전기 고정자 권선에 연결된 셀레늄 정류기를 사용하여 얻습니다. 첫 번째 순간에 회전하는 회전자의 잔류 자기장은 고정자 권선에 작은 가변 EMF를 유도합니다. 교류 전압에 연결된 셀레늄 정류기는 직류를 제공하여 회 전자의 필드를 강화하고 발전기의 전압이 증가합니다.

전기 기계 및 변압기를 설계할 때 설계자는 기계의 환기에 많은 주의를 기울입니다. 동기식 발전기의 경우 공기 및 수소 냉각이 사용됩니다.

72. DC 발전기 장치

DC 발전기는 XNUMX차 엔진을 회전시키는 기계 에너지를 기계가 소비자에게 제공하는 직류 전기 에너지로 변환하는 전기 기계입니다. DC 발전기는 원리에 따라 작동합니다. 전자기 유도. 따라서 발전기의 주요 부분은 권선이 있는 전기자와 자기장을 생성하는 전자석입니다.

앵커는 원통 모양이며 두께가 0,5mm인 전기 강판의 별도 스탬핑 시트에서 모집됩니다. 시트는 바니시 또는 얇은 종이 층으로 서로 분리되어 있습니다. 전기자 권선의 절연된 전도체가 놓이는 전기자를 조립하고 시트를 압축할 때 각 시트의 원주 주위에 찍힌 오목한 부분은 홈을 형성합니다.

컬렉터는 전기자 권선의 특정 위치에 납땜된 별도의 동판으로 구성된 전기자 샤프트에 고정됩니다. 컬렉터 플레이트는 마이카나이트에 의해 서로 격리됩니다. 수집기는 전류를 정류하고 고정 브러시를 사용하여 외부 네트워크로 전환하는 역할을 합니다.

DC 발전기 전자석은 프레임에 볼트로 고정된 강철 극 코어로 구성됩니다. 발전기 프레임은 강철로 주조됩니다. 전력이 매우 낮은 기계의 경우 프레임이 폴 코어와 함께 주조됩니다. 다른 경우에는 별도의 전기 강판에서 극의 코어를 모집합니다. 절연 구리선으로 만든 코일이 코어에 놓입니다. 여자 권선을 통과하는 직류는 극의 자속을 생성합니다. 에어 갭에서 자속의 더 나은 분포를 위해 팁이 있는 극이 요크에 부착되고 조립됩니다.i개별 강판에서.

전기자가 플러스의 자기장에서 회전하면 권선의 도체에 크기와 방향이 가변적인 EMF가 유도됩니다. 한 턴의 끝을 두 개의 구리 링에 납땜하면 외부 네트워크에 연결된 브러시가 링에 적용되고 턴이 자기장에서 회전하면 교류 전류가 폐쇄 회로에 흐릅니다. 이것은 교류 발전기 작동의 기초입니다.

코일의 끝이 서로 격리되고 콜렉터 플레이트라고 하는 두 개의 구리 하프 링에 부착되고 브러시가 적용되면 코일이 자기장에서 회전할 때 교번 EMF가 여전히 유도됩니다. 코일. 그러나 외부 회로에서는 다양한 크기의 일정한 방향 전류(맥동 전류)가 흐릅니다.

중립선 또는 기하학적 중립은 전기자의 중심을 통과하고 기둥 축에 수직인 선입니다. 이 위치에서 코일의 활성면은 자력선을 가로지르지 않고 미끄러집니다. 따라서 코일에 EMF가 유도되지 않고 회로의 전류가 XNUMX이 됩니다. 브러시의 폭은 플레이트와 절연 갭에 의해 형성되는 콜렉터 분할의 폭보다 크며, 중립선에 있는 코일은 브러시의 이 순간에 단락됩니다.

급격하게 변화하는 부하(크레인, 압연기)로 작동하는 발전기의 경우, 때때로 보상 권선이 사용되며, 이는 폴 피스에 특별히 제작된 홈에 놓입니다. 보상 권선의 전류 방향은 전기자 권선 도체의 전류 방향과 반대여야 합니다. 폴 피스로 덮인 아크에서 보상 권선의 자기장은 전기자 반작용 필드의 균형을 맞춰 기계 필드가 왜곡되는 것을 방지합니다. 보상 권선과 추가 극 권선은 전기자 권선과 직렬로 연결됩니다.

73. DC 발전기의 종류

자기장 생성 방법에 따라 DC 발전기는 세 그룹으로 나뉩니다.

1) 영구 자석 또는 자기 전기를 사용하는 발전기

2) 독립적인 여자를 가진 발전기;

3) 자기 여기가 있는 발전기. 자기 전기 발전기는 권선이 있는 전기자가 회전하는 분야에서 하나 이상의 영구 자석으로 구성됩니다. 생성되는 전력이 매우 낮기 때문에 이러한 유형의 발전기는 산업용으로 사용되지 않습니다.

독립적인 여기가 있는 발전기에서 극 권선은 발전기(DC 발전기, 정류기 등)와 독립적인 정전압의 외부 소스에 의해 전원이 공급됩니다.

자기 여자가있는 발전기 극의 여자 권선은 기계 자체의 전기자 브러시에서 공급됩니다. 자기 여기의 원리는 다음과 같습니다. 여자 권선에 전류가 없으면 발전기 전기자는 극의 잔류 자기의 약한 자기장에서 회전합니다. 이 순간 전기자 권선에 유도된 독립 EMF는 작은 전류를 극 권선으로 보냅니다. 극의 자기장이 증가하여 전기자 도체의 EMF도 증가하여 여기 전류가 증가합니다. 이것은 여자 회로의 저항 값에 해당하는 여자 권선에 전류가 설정될 때까지 계속됩니다. 극 권선을 통해 흐르는 전류가 잔류 자기장을 강화하는 자기장을 생성하고 여기 회로의 저항이 특정 값을 초과하지 않는 경우에만 기계의 자체 여기가 발생할 수 있습니다. 값.

자기 여자 발전기는 계자 권선을 전기자 권선에 연결하는 방법에 따라 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1. 극의 여자 권선이 전기자 권선과 병렬로 연결된 병렬 여자 (션트)가있는 발전기.

2. 극의 여자 권선이 전기자 권선과 직렬로 연결된 직렬 여자 (직렬) 발전기.

3. 극에 두 개의 권선이 있는 혼합 여기(복합)가 있는 발전기: 하나는 전기자 권선과 병렬로 연결되고 다른 하나는 전기자 권선과 직렬로 연결됩니다. 독립적으로 여기된 발전기의 전압은 두 가지 이유로 부하에 따라 변경됩니다.

1) 전기자 권선의 전압 강하와 브러시의 전이 접점으로 인해;

2) 전기자 반응의 작용으로 기계의 자속과 EMF가 감소합니다. 병렬 여자가있는 발전기의 경우 부하가있는 전압은 다음 세 가지 이유로 변경됩니다. 1) 전기자 권선의 전압 강하와 브러시의 전이 접촉으로 인해;

2) 전기자 반응의 작용으로 인한 자속 감소로 인해;

3) 처음 두 가지 이유의 영향으로 발전기의 전압(또는 전기자 브러시의 전압)이 부하에 따라 감소합니다.

직렬 여자가 있는 발전기는 병렬 여자가 있는 발전기와 다릅니다. 전자의 전압은 부하가 증가함에 따라 증가하고 후자의 전압은 감소하기 때문입니다.

혼합 여기 발생기는 병렬 및 직렬 여기 발생기의 속성을 결합합니다.

74. 전기 모터

DC 기계가 전압원에 연결되어 있으면 전기 모터와 함께 작동합니다. 즉, 전기 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 발전기와 엔진으로 모두 작동하는 전기 기계의 이러한 속성을 호출합니다. 가역성.

전기 모터는 1834년 러시아 학자에 의해 발명되었습니다. 학사 야코비.

전기 모터의 장치는 발전기와 동일합니다. DC 전기 모터의 작동 원리는 전기자 권선에 흐르는 전류와 전자석 극에 의해 생성된 자기장의 상호 작용을 기반으로 합니다. 네트워크에서 모터가 소비하는 전력은 베어링의 마찰 손실, 컬렉터의 브러시, 공기의 전기자, 히스테리시스 및 와전류로 인한 강철 손실, 가열을 위한 전력 손실의 양만큼 샤프트의 전력보다 큽니다. 모터 권선 및 가변 저항. 전기 모터의 효율은 부하에 따라 변합니다. 정격 전력에서 모터의 효율 범위는 모터의 전력, 회전 속도 및 설계에 따라 70~93%입니다.

전기자 권선과 여자 권선의 연결에 따라 DC 전기 모터는 병렬, 직렬 및 혼합 여자 모터로 나뉩니다.

극에 의해 생성 된 자기장에있는 전류가 통과하는 전기자 권선의 도체는 자기장 밖으로 밀려나는 힘을 경험합니다. 모터 전기자가 특정 방향으로 회전하기 위해서는 도체가 한 극의 커버리지 영역을 떠나자 마자 도체의 전류 방향이 반대 방향으로 바뀌고 중립을 가로질러야 합니다. 선을 따라 인접한 반대 극의 커버리지 영역으로 들어갑니다. 도체가 중성선을 통과하는 순간 모터 전기자 권선의 도체에 전류를 흐르게하기 위해 컬렉터가 사용됩니다.

병렬 여기가있는 전기 모터에서 계자 권선은 네트워크에 병렬로 연결되며 여기 회로의 저항과 네트워크 전압이 일정하면 모터의 자속이 일정해야합니다. 모터 부하가 증가하면 전기자 반응이 자속을 약화시켜 속도가 약간 증가합니다. 실제로 전기자 권선의 전압 강하는 모터 속도에 미치는 영향이 전기자 반응에 의해 거의 보상되도록 선택됩니다. 병렬 여자가 있는 모터의 특성은 샤프트의 부하가 변할 때 거의 일정한 회전 속도입니다.

직렬 여자 모터의 경우 전기자 및 여자 권선이 직렬로 연결됩니다. 따라서 두 모터 권선을 통해 흐르는 전류는 동일합니다. 모터 자기 회로 강철의 낮은 포화 상태에서 자속은 전기자 전류에 비례합니다.

혼합 여기가 있는 전기 모터에서 모터 극에 두 개의 권선이 있으면 병렬 및 혼합 여기 모터의 이점을 사용할 수 있습니다. 이러한 장점은 일정한 속도와 높은 시동 토크입니다. 혼합 여자가있는 모터의 속도 제어는 병렬 여자 권선 회로에 포함 된 조정 가변 저항에 의해 수행됩니다.

75. 정류기

엔진 발전기 거의 사용되지 않으며 일반적으로 교류를 직류로 변환하는 특수 장치를 사용하며 호출됩니다. 정류기. 엔지니어링에서는 두 가지 유형의 정류기가 가장 널리 사용됩니다.

1) 고체 정류기;

2) 수은 정류기.

고체 정류기는 개별 부품이 고체로 만들어진 정류기라고합니다. 고체 정류기에서 구리 산화물(큐프록스), 셀레늄, 실리콘 및 게르마늄이 기술에 널리 보급되었습니다.

수은 정류기는 다음과 같습니다.

1) 유리;

2) 금속.

고체 및 수은 정류기 외에도 기계식, 케노트론, 가스 트론, 전해 정류기가 있습니다. Kenotrons(튜브 정류기)는 무선 공학에서 널리 사용되며 AC 네트워크 등으로 구동되는 대부분의 최신 무선 수신기에서 발견됩니다. 산화구리(큐프록스) 정류기는 세 개의 레이어로 구성됩니다.

1) 고농도의 자유 전자를 갖는 금속;

2) 자유 전자가 없는 절연(잠금);

3) 적은 수의 자유 전자를 갖는 반도체. 작은 층에 전위차가 있으면 차단층에 강한 전기장이 발생하여 인접한 층에서 자유 전자가 방출됩니다.

셀레늄 정류기에서 하나의 전극은 얇은 셀레늄 층으로 코팅된 니켈 도금 철 와셔입니다. 두 번째 전극은 셀레늄에 증착된 비스무트, 주석 및 카드뮴의 특수한 고전도성 합금 층입니다. 접촉 황동 와셔가 이 층에 대해 압착됩니다. 회로에 요소를 포함시키기 위해 두 전극에 닿는 판이 사용됩니다. 커버 레이어와 셀레늄 레이어 사이의 경계에 배리어 레이어가 나타납니다.

수은 정류기의 작용은 전기 아크가 배출되고 수은으로 채워진 용기에서 발생하여 전류를 한 방향으로만 통과시키는 소위 밸브(일방적) 기능을 기반으로 합니다. 밸브는 순방향 전류에 대한 저항이 낮고 역방향 전류에 대한 저항이 높은 장치입니다.

500A 이상의 전류에는 금속 수은 정류기가 사용됩니다. 정류기의 금속 케이스는 수냉식입니다. 본체와 분리된 음극 컵은 수은으로 채워져 있습니다. 주 양극은 증기에서 응축된 수은으로부터 양극을 보호하는 양극 슬리브를 통과합니다. 점화 양극과 독립 여기 양극은 정류기 내부에 배치됩니다. 점화 양극의 상단 끝은 솔레노이드에 위치한 강철 코어에 부착됩니다. 솔레노이드를 공급하는 전류 회로를 닫으면 코어가 당겨지고 짧은 시간 동안 수은에 잠긴 점화 양극을 내린 다음 스프링의 작용에 따라 이전 위치로 돌아갑니다. 점화 양극과 수은 사이에 발생한 아크는 아크를 지지하는 여기 양극으로 전달되어 아크가 꺼지는 것을 방지합니다.

정류기에서 정류된 전압의 조정은 권선에서 여러 분기가 있는 분할 변압기 또는 자동 변압기를 사용하여 수행됩니다. 정류기에 공급되는 AC 전압의 값을 변경하면 정류된 전압의 값이 변경됩니다.

76. 전기 기기

전기량을 측정하기 위해 특수 전기 측정 장비가 사용됩니다. 전기 측정 기기는 국가 경제의 다양한 부문에서 전기 설비의 합리적인 운영, 제어 및 보호를 위해 광범위하게 응용되고 있습니다.

전기 측정 기기에는 장치의 가동 부분과 고정 부분이 있습니다. 예를 들어 열, 자기 및 기계적 효과와 같은 전류의 표현은 장치의 움직이는 부분과 고정된 부분의 상호 작용을 위한 기초입니다. 결과 토크는 포인터(화살표)와 함께 장치의 가동 부분을 돌립니다.

토크가 작용하면 가동 시스템이 더 큰 각도로 회전하고 측정값도 커집니다. 토크와 달리, 동일하고 반대되는 상쇄 모멘트가 생성되어야 합니다. 그렇지 않으면 측정된 값의 모든 값(XNUMX 제외)에 대해 화살표가 멈출 때까지 스케일 끝으로 편향되기 때문입니다.

일반적으로 카운터 토크는 인청동 헬리컬 스프링을 사용하여 생성됩니다.

아시다시피 마찰은 항상 움직임에 반대됩니다. 따라서 장치의 움직이는 부분이 움직일 때 마찰이 이를 방해하고 장치의 판독 값을 왜곡합니다. 마찰을 줄이기 위해 일부 디자인의 움직이는 부분은 고경도 석재(루비, 사파이어, 마노)로 만든 스러스트 베어링의 코어에 장착됩니다. 이송 또는 운송 중에 코어 및 스러스트 베어링이 파손되지 않도록 보호하기 위해 일부 장치에는 다음과 같은 장치가 있습니다. 갇힌, 움직이는 부분을 들어 올려 움직이지 않게 고정합니다.

특정 이유의 영향으로 장치의 대응 순간이 변경됩니다. 예를 들어, 서로 다른 온도에서 코일 스프링은 탄성이 다릅니다. 이 경우 장치의 화살표는 제로 분할에서 멀어집니다. 화살표를 XNUMX 위치로 설정하기 위해 교정기라는 장치가 사용됩니다. 장치의 측정 메커니즘은 기계적 영향과 먼지, 물, 가스의 유입으로부터 장치를 보호하는 하우징으로 둘러싸여 있습니다.

장치의 조건 중 하나는 매체(공기, 오일) 또는 자기 유도 제동의 기계적 저항을 사용하여 댐퍼를 설치하여 움직이는 부분의 신속한 진정입니다.

전기 측정 기기는 다음과 같은 특징으로 구분됩니다. 1) 측정값의 특성에 따라

2) 전류의 종류에 따라;

3) 정확도에 따라;

4) 행동 원칙에 따라;

5) 판독값을 얻는 방법에 따라;

6) 응용 프로그램의 특성에 따라.

이러한 기능 외에도 전기 측정 기기는 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

1) 장착 방법에 따라;

2) 외부 자기장 또는 전기장에 대한 보호 방법;

3) 과부하에 대한 내구성;

4) 다양한 온도에서의 사용 적합성;

5) 전체 치수 및 기타 기능.

전류의 종류에 따라 장치는 직류 장치, 교류 장치 및 직류 및 교류 장치로 구분됩니다.

작동 원리에 따라 장치는 자기 전기, 전자기, 전기 역학 (철 역학), 유도, 열, 진동, 열전, 검출기 등으로 구분됩니다.

77. 측정 기기 장치

자기 전기 시스템의 장치는 코일과 영구 자석 필드의 상호 작용 원리에 따라 작동합니다. 코발트, 텅스텐 또는 니켈-알루미늄 강철로 만든 강력한 영구 말굽 자석은 자기장을 생성합니다. 자석의 끝에는 원통형 홈이 있는 연강으로 만든 폴 피스가 있습니다. 폴 피스 사이에 강철 실린더가 고정되어 자기 회로의 저항을 줄이는 역할을 합니다. 자력선은 폴 피스를 떠나 강철의 자기 투자율이 공기의 투자율보다 훨씬 크기 때문에 급격하게 실린더로 들어가 에어 갭에 거의 균일한 자기장을 형성합니다. 자력선이 실린더를 빠져나갈 때 동일한 필드가 생성됩니다. 실린더는 절연 구리선으로 만들어진 권선(코일)이 감긴 가벼운 알루미늄 프레임으로 둘러싸여 있습니다. 프레임은 스러스트 베어링에 있는 축에 있습니다. 알루미늄 화살표도 축에 부착됩니다. 반작용 모멘트는 장치의 권선에 전류를 동시에 공급하는 두 개의 플랫 코일 스프링에 의해 생성됩니다.

전자기 장치는 코일 전류와 강자성 재료로 만들어진 가동 코어의 자기장 사이의 상호 작용 원리에 따라 작동합니다. 설계상 전자기 장치는 평면 코일이 있는 장치와 원형 코일이 있는 장치의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

전기 역학 장치의 작동 원리는 두 코일의 자기장의 상호 작용을 기반으로 합니다. 하나는 고정되고 다른 하나는 축에 앉아서 회전합니다.

열 장치의 작동 원리는 전류에 의해 가열될 때 금속 실의 신장을 기반으로 하며, 이는 장치의 움직이는 부분의 회전 운동으로 변환됩니다.

유도 측정 기기는 여러 개의 고정 코일을 사용하고 교류 전류를 공급하며 기기의 움직이는 부분에 전류를 유도하여 기기를 움직이게 하는 회전 또는 실행 자기장을 생성하는 것이 특징입니다. 유도 장치는 전력계 및 전기 계량기와 같은 교류에서만 사용됩니다.

열전 시스템의 장치 작동 원리는 서로 다른 도체로 구성된 회로에서 발생하는 기전력의 사용을 기반으로 합니다. 이러한 도체의 접합 온도가 나머지 회로의 온도와 다른 경우입니다.

검출기 시스템의 장치는 자기 전기 측정 장치와 하나의 회로에 함께 연결된 하나 이상의 반도체 정류기(검출기)의 조합입니다. 구리 산화물 정류기는 일반적으로 정류기로 사용됩니다.

진동 시스템 기기는 자연 진동의 주기가 서로 다른 다수의 조정된 판을 사용하고 측정된 주파수와 진동판의 주파수의 공진으로 인해 주파수를 측정할 수 있는 것이 특징입니다. 진동 장치는 주파수 측정기로만 제작됩니다.

78. 계기용 변압기

AC 네트워크에서 전압 및 전류 계측기 변압기는 안전상의 이유로 고전압 전선에서 계측기를 분리하고 계측기의 측정 범위를 확장하는 데 사용됩니다.

높은 측정 정확도를 보장하기 위해 전압(전류) 변압기는 변환 비율을 변경하지 않아야 하며 180차 및 XNUMX차 전압(전류) 벡터 사이에 XNUMX도의 일정한 각도를 가져야 합니다. 전압 (전류) 변압기를 통해 이러한 장치를 켤 때 마지막 조건이 필요하며 그 판독 값은 그리드의 전압과 전류 사이의 이동 각도에 따라 다릅니다.

그러나 실제로 전압(전류) 변압기는 변환 비율 및 각도 오류에 소위 오류가 있습니다.

변압비의 상대 오차는 변압비를 곱한 XNUMX차 전압(전류)과 XNUMX차 전압(전류)의 실제 값과의 차이입니다.

측정 변압기의 각도 오차 전압(전류)은 180차 전압(전류) 벡터와 XNUMX도 회전한 XNUMX차 전압(전류) 벡터 사이의 각도입니다. 변압비 오차와 각도 오차는 부하에 따라 증가합니다. 따라서 공칭(여권에 표시된) 전력을 초과하여 변압기를 로드할 수 없습니다.

측정 전압 변압기의 XNUMX차 및 XNUMX차 권선은 절연된 구리선으로 만들어지며 별도의 변압기 강판으로 조립된 폐쇄 코어에 배치됩니다. 전압 변압기는 단상 및 삼상으로 만들어집니다. 측정기 회로의 과부하 및 단락으로부터 변압기를 보호하기 위해 XNUMX차 권선에 저전압 퓨즈가 포함되어 있습니다. 고전압 권선의 절연이 파손된 경우 코어 및 XNUMX차 권선은 높은 전위를 받을 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 변압기의 XNUMX차 권선과 금속 부분을 접지합니다.

변류기는 큰 전류를 작은 전류로 변환하는 데 사용됩니다. 두 개의 권선이 코어에 감겨 있으며 별도의 변압기 강판으로 조립됩니다. 측정 된 전류가 통과하는 회로에 직렬로 연결된 적은 수의 권선으로 구성된 5 차 권선과 많은 수의 권선으로 구성된 10 차 권선 측정 장비가 연결된 회전. 고전압 네트워크에서 전류를 측정할 때 측정 장비는 고전압 전선에서 분리되고 절연됩니다. 변류기의 5차 권선은 일반적으로 15A(때로는 000A)의 전류에 대해 수행되며, XNUMX차 정격 전류는 XNUMX~XNUMXA가 될 수 있습니다.

권선 권선의 역비와 거의 같은 XNUMX 차 전류 대 XNUMX 차 전류의 비율을 전류 변환비라고합니다. 공칭 변환 비율은 정격 XNUMX차 전류가 표시된 분자와 정격 XNUMX차 전류인 분모로 분수 형태로 변압기 여권에 표시됩니다.

79. 가변저항

전기 실습 및 전기 기계 작동에서 다양한 가변 저항이 사용됩니다.

가변 저항은 변경될 수 있는 약간의 저항이 있는 장치로, 회로의 전류와 전압을 변경합니다. 가변 저항은 슬라이딩 접점, 레버, 액체, 램프 및 플러그와 함께 사용할 수 있습니다.

슬라이딩 접촉이 있는 가변 저항. 베어 와이어가 도자기 튜브에 감겨 있습니다. 특수 가공의 결과 전선의 표면은 전류가 흐르지 않는 얇은 산화막으로 덮여 있습니다. 슬라이더가 금속 막대를 따라 미끄러져 가변저항 와이어를 누릅니다. 가감 저항기의 저항 중 일부가 전등과 직렬로 삽입되기 때문에 램프 필라멘트를 통해 흐르는 전류가 줄어들고 이 경우 램프가 덜 타게 됩니다. 슬라이더를 오른쪽으로 이동하면 가변 저항의 저항이 줄어들고 램프의 광량이 증가합니다. 슬라이딩 접점 가변 저항은 회로의 전류를 부드럽고 느리게 변경해야 하는 경우에 사용됩니다.

레버 가변 저항. 와이어 나선은 단열재 프레임에 늘어납니다. 나선형은 직렬로 연결됩니다. 접점에 대한 분기는 개별 나선의 시작, 끝 및 교차점에서 만들어집니다. 가변 저항의 특정 접점에 레버를 놓으면 저항과 회로의 전류를 변경할 수 있습니다. 그러나 이러한 변화는 순조롭지 않고 갑작스럽게 일어난다.

와이어 가감 저항기의 가장 일반적인 재료는 철, 니켈, 콘스탄탄, 망가닌 및 니크롬입니다.

액체 가변 저항. 가변 저항은 소다 용액이 담긴 금속 용기입니다. 철 또는 구리 칼이있는 경첩에 레버가 고정되어 있습니다. 칼이 달린 레버는 개스킷으로 금속 상자에서 격리됩니다. 나이프를 소다 용액으로 올리거나 내리면 회로의 전류를 변경할 수 있습니다. 칼을 용액 속으로 내리면 칼과 용액 사이의 접촉 면적이 증가하고 가변 저항을 통과하는 전류가 증가합니다. 나이프를 더 담그면 핸들의 접점이 금속 케이스의 클램프에 들어가고 가변 저항이 단락됩니다. 즉, 작업에서 꺼집니다.

액체 가변 저항은 고전류 회로에 사용됩니다.

램프 가변 저항. 병렬로 연결된 여러 전기 램프 세트를 나타냅니다. 백열등 하나의 저항이 150옴인 경우 동일한 램프 중 두 개는 총 저항이 75옴, 램프 세 개는 50옴 등인 것으로 알려져 있습니다.

따라서 병렬로 연결된 여러 개의 동일한 램프의 총 저항은 하나의 램프 저항을 연결된 램프 수로 나눈 값과 같습니다.

플러그 가변 저항. 종종 저항 상자라고도 하며 미세하게 조정된 특정 저항 세트를 나타냅니다. 저항 코일의 끝은 절단된 구리 막대에 부착됩니다. 구리 플러그가 막대의 컷아웃에 삽입되면 막대의 인접한 두 부분이 연결됩니다. 이로써 막대의 인접한 부분에 끝이 연결된 저항이 회로에서 꺼지거나 단락 (단락)됩니다.

제거된 플러그는 전류가 저항 코일을 통해 흐르도록 합니다.

저항 상자를 사용하면 회로에 정확하게 정의된 값의 저항을 쉽게 포함할 수 있으며 전기 측정에 사용됩니다.

80. 유효 전력의 측정

DC 직류 전력 공식 P = UI에서 전류계와 전압계의 판독 값을 곱하여 전력을 결정할 수 있음을 알 수 있습니다. 그러나 실제로 전력 측정은 일반적으로 특수 장비를 사용하여 수행됩니다. 전력계. 전력계는 두 개의 코일로 구성됩니다. 적은 수의 두꺼운 와이어로 구성된 고정 코일과 많은 수의 얇은 와이어로 구성된 가동 코일입니다. 전력계가 켜지면 부하 전류는 회로에 직렬로 연결된 고정 코일을 통과하고 가동 코일은 소비재에 병렬로 연결됩니다. 병렬 권선의 전력 소비를 줄이고 무빙 코일의 무게를 줄이기 위해 추가적인 망가닌 저항이 직렬로 연결됩니다. 가동 코일과 고정 코일의 자기장의 상호작용의 결과로 두 코일의 전류에 비례하는 토크가 발생합니다. 장치의 토크는 회로에서 소비되는 전력에 비례합니다.

장치의 화살표가 XNUMX에서 오른쪽으로 벗어나려면 특정 방향으로 코일을 통해 전류를 통과시켜야 합니다.

전기 역학 전력계 외에도 강역학 시스템의 전력계는 DC 회로의 전력을 측정하는 데에도 사용됩니다.

단상 교류. 전기 역학 전력계가 교류 회로에 연결되면 서로 상호 작용하는 이동 코일과 고정 코일의 자기장이 이동 코일을 회전시킵니다. 장치의 움직이는 부분의 순간 회전 순간은 장치의 두 코일에 있는 전류의 순간 값의 곱에 비례합니다. 그러나 전류의 급격한 변화로 인해 움직이는 시스템은 이러한 변화를 따라갈 수 없으며 장치의 회전 순간은 평균 또는 유효 전력 P = U I cos?에 비례합니다.

교류 전력을 측정하기 위해 유도 시스템의 전력계도 사용됩니다.

고전류의 저전압 네트워크에서 전력계로 전력을 측정할 때 변류기가 사용됩니다. 전력계 권선 간의 전위차를 줄이기 위해 변류기의 XNUMX차 회로와 XNUMX차 회로에는 공통점이 있습니다. 변압기의 XNUMX차 권선은 접지되지 않습니다. 이는 네트워크의 한 와이어를 접지하는 것을 의미하기 때문입니다.

이 경우 네트워크의 전력을 결정하려면 전력계의 판독 값에 변압기의 변환 비율을 곱해야 합니다.

삼상 교류. XNUMX상 시스템의 균일한 부하로 하나의 단상 전력계가 전력을 측정하는 데 사용됩니다. 이 경우 위상 전류는 전력계의 직렬 권선을 통해 흐르고 병렬 권선은 상 전압에 연결됩니다. 따라서 전력계는 한 위상의 전력을 표시합니다. XNUMX상 시스템의 전력을 얻으려면 단상 전력계의 판독값에 XNUMX을 곱해야 합니다.

고전압 네트워크에서 XNUMX상 전력계는 전압 및 전류 측정 변압기를 사용하여 켜집니다.

81. 활성 전기 에너지 측정

DC 직류에서 에너지 소비를 측정하기 위해 전기 역학, 자기 전기 및 전해의 세 가지 시스템 미터가 사용됩니다. 전기 역학 시스템의 가장 널리 퍼진 카운터. 적은 수의 두꺼운 전선으로 구성된 고정 전류 코일이 네트워크에 직렬로 연결됩니다. 전기자라고 하는 구형의 가동 코일은 스러스트 베어링에서 회전할 수 있는 축에 장착됩니다. 전기자 권선은 얇은 와이어의 많은 권선으로 만들어지며 여러 섹션으로 나뉩니다. 섹션의 끝은 금속 플랫 브러시로 닿는 수집판에 납땜됩니다. 주전원 전압은 추가 저항을 통해 전기자 권선에 공급됩니다. 미터 작동 중에 전기자 권선의 전류와 코일의 고정 전류의 자속의 상호 작용으로 인해 전기자가 회전하기 시작하는 영향으로 토크가 생성됩니다. 네트워크에서 소비되는 에너지의 양은 전기자(디스크)의 회전 수로 판단할 수 있습니다. 전기자의 회전당 에너지의 양을 미터 상수라고 합니다. 기록된 전기 에너지 단위당 전기자의 회전 수를 기어비라고 합니다.

단상 교류. 단상 교류 회로에서 활성 에너지를 측정하기 위해 유도 시스템 미터가 사용됩니다. 유도 미터의 장치는 유도 전력계의 장치와 거의 동일합니다. 차이점은 미터에 반작용 모멘트를 생성하는 스프링이 없기 때문에 미터 디스크가 자유롭게 회전할 수 있다는 것입니다. 전력계의 화살표와 눈금은 카운터에서 계수 메커니즘으로 대체됩니다. 진정을 위해 전력계에서 사용되는 영구 자석은 미터에서 제동 토크를 생성합니다.

삼상 교류. XNUMX상 교류의 유효 에너지는 XNUMX개의 전력계와 유사한 회로에 따라 회로에 포함된 XNUMX개의 단상 미터를 사용하여 측정할 수 있습니다. 두 개의 단상 계량기의 작동을 하나의 장치에 결합한 XNUMX상 활성 에너지 계량기로 에너지를 측정하는 것이 더 편리합니다. XNUMX요소 XNUMX상 능동 에너지 미터의 스위칭 회로는 해당 전력계의 회로와 동일합니다.

XNUMX선식 XNUMX상 전류계에서는 XNUMX개의 전력계와 유사한 회로를 사용하여 유효전력을 측정하거나 XNUMX소자 XNUMX상계를 사용한다. 고전압 네트워크에서 미터는 전압 및 전류 측정 변압기를 사용하여 켜집니다.

단상 전류의 무효 에너지는 전류계, 전압계, 위상 측정기 및 스톱워치를 판독하여 결정할 수 있습니다.

XNUMX상 전류 네트워크의 무효 에너지를 설명하기 위해 일반 활성 에너지 미터와 특수 무효 에너지 미터를 사용할 수 있습니다.

특수 삼상 무효 에너지 미터 장치를 고려하십시오. 이 유형의 미터 장치는 XNUMX요소 XNUMX상 전력계의 장치와 동일합니다. 두 요소의 병렬 권선이 네트워크에 연결됩니다. XNUMX개가 아니라 XNUMX개의 직렬 권선이 U자형 코어에 중첩됩니다. 또한 첫 번째 요소의 U 자형 코어의 가지 중 하나에 하나의 직렬 권선이 감겨 있습니다. 두 번째 전류 권선은 첫 번째 시스템 코어의 두 번째 분기에 배치되고 세 번째 전류 권선은 두 번째 시스템의 첫 번째 분기에 배치됩니다. 네 번째 전류 권선은 두 번째 요소의 U 자형 코어의 두 번째 가지에 배치됩니다.

82. 전기 드라이브

모터와 변속기가 액추에이터를 구동합니다. 따라서 기계의 이 두 부분을 호출합니다. 운전하다.

전기 모터를 사용하여 작업 기계를 구동하는 경우 이러한 구동을 전기 구동 또는 줄여서 전기 구동이라고 합니다.

전기 드라이브의 첫 번째 실제 적용은 학자가 보트에서 사용하는 것으로 간주되어야 합니다. 학사 야코비 갈바닉 배터리로 구동되는 전기 모터가 보트에 설치되었습니다.

생산에 사용되는 전기 드라이브는 그룹, 단일 및 다중 엔진의 세 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다.

그룹 전기 드라이브는 변속기와 카운터 드라이브를 통해 여러 액추에이터를 작동시키는 하나의 전기 모터로 구성됩니다. 카운터 드라이브는 베어링에 있는 짧은 샤프트입니다. 계단식 도르래, 작동 도르래(축에 연결됨) 및 유휴 도르래(축에 느슨하게 놓임)가 축에 있습니다. 카운터 드라이브를 사용하면 기계의 회전 속도를 변경하고(계단식 도르래 사용) 기계를 중지 및 시작할 수 있습니다(작동 또는 유휴 도르래 사용). 구동 모터를 정지하면 기계적 에너지를 받는 모든 액추에이터가 정지됩니다. 액추에이터의 일부만 작동하면 그룹 드라이브의 효율성이 떨어집니다.

단일 전동 액추에이터는 별도의 액추에이터를 구동하는 전기 모터로 구성됩니다. 단일 스핀들 드릴링 머신, 저출력 선반 등에는 단일 드라이브가 장착되어 있으며 처음에는 엔진에서 기계로의 움직임 전달이 카운터 드라이브를 통해 수행되었습니다. 그 후 전기 모터 자체가 설계 변경을 거쳐 액추에이터와 통합되기 시작했습니다. 이러한 단일 드라이브를 호출합니다. 개인.

멀티 모터 드라이브는 여러 개의 전기 모터로 구성되며 각 모터는 액추에이터의 개별 요소를 구동하는 데 사용됩니다. 다중 모터 드라이브는 복잡한 고출력 금속 가공 기계, 압연기, 제지 기계, 크레인 및 기타 기계와 메커니즘에 사용됩니다.

전기 구동은 전류의 종류에 따라 직류 전기 구동과 교류 전기 구동으로 나뉩니다. 전기자 권선과 여자 권선을 연결하는 방법에 따라 DC 모터는 병렬, 직렬 및 혼합 여자로 구별됩니다.

기계의 힘을 결정할 때 세 가지 작동 모드가 구별됩니다.

1. 연속 사용은 기계의 가열이 정상 상태에 도달할 정도로 작동 기간이 너무 긴 작동을 특징으로 합니다.

2. 단기 작동은 작동 기간 동안 엔진 온도가 정상 상태에 도달할 시간이 없다는 사실이 특징입니다.

3. 간헐적 작동 모드는 작동 기간과 일시 중지가 번갈아 나타나는 특징이 있습니다. 10회 작업 시간과 XNUMX회 휴지 시간은 XNUMX분을 초과하지 않아야 합니다. 간헐적 작업 방식은 작업 기간의 상대적 길이에 따라 결정됩니다.

83. 전기 기계의 절연, 설계 및 냉각

엔진 출력은 가열에 의해 결정됩니다. 기계의 허용 가능한 가열은 단열재의 내열성과 엔진 냉각 시스템에 의해 제한됩니다.

전기 기계에 사용되는 절연 재료는 다섯 가지 등급으로 나뉩니다. 절연 등급 A. 여기에는 면직물, 실크, 원사, 종이 및 다양한 오일이 함침 된 기타 유기 재료와 에나멜 및 바니시가 포함됩니다. 절연 등급 B. 여기에는 운모, 석면 및 유기 바인더를 포함하는 기타 무기 물질로 만든 제품이 포함됩니다. 절연 등급 BC. 내열 바니시 위에 운모, 유리사 및 석면으로 구성되어 있습니다. 절연 등급 CB. 단열재를 사용하지 않고 내열 바니시 위에 무기질 재료로 구성 클래스 A. 절연 클래스 C. 바인더가 없는 운모, 도자기, 유리, 석영 및 기타 무기 재료를 포함합니다. 절연을 위한 최고 허용 가열 온도 클래스 A-105o, 용 클래스 B-120o, 용 항공기 등급 -135o, 용 세인트 클래스 사용되는 바니시의 내열성에 따라 약간 더 높습니다. 클래스 C 온도가 설정되지 않았습니다.

외부 환경의 영향으로부터 보호하는 방법에 따라 다음과 같은 전기 기계 실행 형태가 구별됩니다.

1. 전기 기계를 엽니다. 이 버전에서 기계의 회전 및 통전 부품은 우발적인 접촉 및 이물질 유입으로부터 보호되지 않습니다.

2. 보호된 전기 기계. 이러한 기계의 회전 및 통전 부품은 접촉 및 이물질로부터 보호됩니다.

3. 방수 전기 기계. 이러한 기계의 내부 부품은 수직으로 떨어지는 물방울의 침입으로부터 보호됩니다.

4. 비말 증거 전기 기계. 기계의 내부 부품은 모든 측면에서 수직으로 45도 각도로 떨어지는 물 튀김으로부터 보호됩니다.

5. 폐쇄 전기 기계. 이 디자인의 기계 내부 부품은 외부 환경과 분리되어 있지만 밀폐된 것으로 간주될 정도로 단단하지는 않습니다. 이 기계는 먼지가 많은 환경에서 사용되며 실외에 설치할 수 있습니다.

6. 방수 전기 기계. 기계의 내부 공간은 호스에서 기계 위로 부을 때 물이 침투하는 것을 방지합니다. 선박 설치에 사용됩니다.

7. 방폭 전기 기계. 외부 환경에 포함된 가스의 내부 폭발을 견딜 수 있도록 설계된 폐쇄형 기계입니다.

8 ... 밀폐형 기계. 완전히 닫힌 기계. 모든 개구부가 너무 단단하게 닫혀 있어 특정 외부 압력에서 기계 내부와 외부에서 기계를 둘러싼 기체 매체 및 액체 사이의 통신이 차단됩니다.

냉각 방법에 따라 기계는 다음 유형으로 나뉩니다.

1. 전용 팬이 없는 자유 냉각 기계. 냉각 공기의 순환은 기계의 회전 부분의 환기 작용과 대류 현상으로 인해 수행됩니다.

2. 특수 팬에 의해 가열된 부품을 냉각하는 가스의 순환이 향상되는 인공 배기 또는 강제 환기가 있는 기계: 샤프트에 팬이 있는 자가 환기 기계(보호 또는 폐쇄); 팬이 외부 모터에 의해 구동되는 독립 환기 장치가 있는 기계(폐쇄 기계).

84. 전동기의 보호

모터 절연 손상과 권선 및 전기 연결의 무결성 손상을 방지하기 위해 모터에는 적시에 네트워크에서 분리되도록 하는 보호 장치가 있어야 합니다. 비정상적인 모터 작동의 가장 일반적인 원인은 과부하, 단락, 저전압 또는 전압 손실입니다.

초과 적재 공칭 값을 초과하는 모터 전류의 증가라고합니다. 과부하는 작고 단기적일 수 있습니다. 과부하는 과도하고 오래 지속될 수 있습니다. 전류에 의해 생성된 많은 양의 열이 절연체를 태우고 권선을 태울 수 있기 때문에 모터 권선에 위험합니다.

권선에서 발생할 수 있는 단락도 모터에 위험합니다. 과부하 및 단락에 대한 모터 보호를 호출합니다. 과전류 보호. 퓨즈, 전류 계전기, 열 계전기에 의해 최대 보호가 제공됩니다. 특정 보호 장치의 선택은 모터의 전원, 유형 및 목적, 시동 조건 및 과부하의 특성에 따라 다릅니다.

퓨즈는 구리, 아연 또는 납으로 만들어지고 절연 베이스에 장착된 저융점 와이어가 있는 장치입니다. 퓨즈의 목적은 허용할 수 없을 정도로 큰 과부하 또는 단락이 발생한 경우 소비자를 네트워크에서 분리하는 것입니다. 퓨즈는 손상되거나 파괴될 위험 없이 퓨즈나 일부 분리 장치가 절단할 수 있는 상대적으로 작은 전력을 가지며, 이를 극한 차단 전력이라고 합니다.

퓨즈는 코르크, 판 및 관형입니다. 미러 퓨즈는 최대 500V의 전압과 2~60A의 전류용으로 만들어지며 조명 네트워크 및 저전력 전기 모터를 보호하는 데 사용됩니다. 단선 시 인서트 금속이 튀는 현상, 교체가 어려운 등의 큰 단점이 있는 라멜라 퓨즈는 현재 사용하지 않으려고 노력하고 있다. 관형 저전압 퓨즈는 최대 500V의 전압과 6~1000A의 전류용으로 제조됩니다. 구조적으로 관형 퓨즈는 개방형 자기 튜브와 닫힌 유리, 섬유 또는 자기 튜브로 만들 수 있습니다. 통과하는 가용성 링크가 있는 튜브는 종종 석영 모래로 덮여 있습니다. 퓨즈가 끊어지는 순간 모래는 전기 아크를 일련의 작은 아크로 끊고 아크를 잘 식히고 빠르게 꺼집니다.

최대 500V 전압의 직류 및 교류 전기 회로에서 자동 공기 스위치 또는 단순히 자동 장치가 사용됩니다. 기계의 목적은 과부하 또는 단락의 경우 전기 회로를 여는 것입니다.

열 계전기의 주요 부분은 바이메탈 플레이트입니다. 발열체의 열 작용으로 바이메탈 판이 변형되어 구부러져 걸쇠가 풀립니다. 스프링의 작용에 따라 래치는 축을 중심으로 회전하고 막대를 사용하여 릴레이 보조 회로의 상시 폐쇄 접점을 엽니다. 걸쇠는 리턴 버튼을 사용하여 원래 위치로 돌아갑니다. 열 계전기의 발열체는 모터의 정격 전류에 따라 선택됩니다.

85. 컨택터 및 컨트롤러

전기 모터의 원격 및 자동 제어를 위해, 접촉기. 전류 유형에 따라 접촉기는 직류 및 교류입니다.

DC 접촉기에서 접촉기에 의해 폐쇄된 전원 회로는 절연 베이스에 장착된 접점, 접촉기 자체의 접점 및 유연한 통전 연결부를 통과합니다. 접촉기는 전자석에 의해 닫히고 권선은 보조 제어 회로에 의해 전원이 공급됩니다. 제어 회로가 닫히면 전자석이 전기자를 끌어 당겨 접촉기의 접점을 닫습니다.

접촉기는 전자석 권선 회로가 닫혀 있는 동안 온 위치에 유지됩니다. DC 접촉기 KP는 220, 440 및 600V 전압의 DC 회로에서 작동하는 20개, 250개 및 48개의 주 접점으로 구성됩니다. 주 접점이 설계된 정격 전류는 110 ~ 220A입니다. KP의 전자석 코일 접촉기는 전압 XNUMX, XNUMX 및 XNUMXV용으로 설계되었습니다.

전원 회로를 닫고 여는 데 사용되는 주 접점 외에도 접촉기에는 신호 회로 및 기타 목적을 위한 보조 접점이 장착되어 있습니다. KP 컨택터는 시간당 최대 240-1200개의 스위칭을 허용합니다.

AC 접촉기의 스위칭 코일은 127Hz의 주파수에서 220, 380, 500 및 50V의 전압용으로 제조됩니다. 이 컨택터는 시간당 최대 120회의 스위칭을 허용합니다.

엔진을 시동하고 회전 방향을 변경하고 속도를 제어하고 엔진을 정지하려면 컨트롤러. 전류 컨트롤러의 종류에 따라 DC와 AC가 있습니다. 전기 모터의 전원 회로에 접점이 포함된 컨트롤러를 전원 컨트롤러라고 합니다.

전자기 장치의 제어 회로를 닫는 컨트롤러가 있으며 차례로 전기 모터의 전원 회로를 닫고 엽니다. 이러한 컨트롤러를 호출합니다. 컨트롤러.

접촉 시스템의 설계에 따라 컨트롤러는 드럼과 캠이 될 수 있습니다. 드럼 컨트롤러의 샤프트는 핸드 휠을 사용하여 회전합니다. 세그먼트 형태의 동판과 이동 접점은 분리된 샤프트에 고정됩니다. 세그먼트는 길이가 다를 수 있으며 특정 각도로 다른 세그먼트에 대해 상대적으로 오프셋될 수 있습니다. 일부 세그먼트는 전기적으로 상호 연결됩니다. 컨트롤러 샤프트가 회전하면 세그먼트가 절연 막대에 장착된 고정 접점에 연결됩니다. 핑거 타입 고정 접점은 쉽게 교체할 수 있는 "크래커"로 종단됩니다. 이동 접점을 고정 접점에 연결하면 제어 회로에서 필요한 스위칭이 이루어집니다.

캠 컨트롤러는 컨트롤러 샤프트에 있는 캠 와셔를 사용하여 닫고 여는 일련의 접촉기 요소로 구성됩니다. 더 나은 아크 소광을 위해 컨트롤러의 각 접촉 요소에는 개별 아크 소광 장치가 장착되어 있습니다. 캠 컨트롤러의 접점은 드럼 컨트롤러의 접점보다 더 높은 차단 용량을 가지며 더 많은 스위칭을 허용합니다(시간당 최대 600 스위칭).

86. 엔진 시동 방법

비동기식 모터는 전체 전압(직접 시작) 및 감소된 전압에서 시작할 수 있습니다. 직접 시작은 나이프 스위치, 스위치, 배치 스위치, 마그네틱 스타터, 접촉기 및 컨트롤러를 사용하여 수행됩니다. 직접 기동 중에는 전체 주전원 전압이 모터에 적용됩니다. 이 시동 방법의 단점은 모터의 정격 전류보다 27배 큰 시동 전류가 크다는 것입니다.

가장 간단한 방법은 농형 로터가 있는 비동기식 모터를 직접 시작하는 것입니다. 이러한 모터의 시작 및 정지는 나이프 스위치 등을 켜거나 끄는 방식으로 수행됩니다. 위상 회 전자가있는 비동기식 모터의 시작은 링과 브러시를 통해 회 전자 권선에 연결된 시작 가변 저항을 사용하여 수행됩니다. 엔진을 시동하기 전에 시동 가변 저항의 저항이 완전히 입력되었는지 확인할 수 있습니다. 시동이 끝나면 가변 저항이 부드럽게 제거되고 단락됩니다. 시동 시 회 전자 회로에 능동 저항이 있으면 시동 전류가 감소하고 시동 토크가 증가합니다. 비동기 모터의 시동 전류를 줄이기 위해 모터 고정자 권선에 공급되는 전압이 감소합니다.

자동 변압기를 사용하여 모터에 공급되는 전압을 줄이는 동시에 모터의 시동 전류를 줄일 수도 있습니다. 시작할 때 자동 변압기는 전압을 50-80%까지 줄입니다.

동기 모터의 주요 단점 중 하나는 시동이 어렵다는 것입니다. 동기 모터의 기동은 보조 기동 모터를 사용하거나 비동기 기동을 통해 수행할 수 있습니다.

여기 된 극이있는 동기식 모터의 회 전자가 다른 보조 모터에 의해 고정자 필드의 회전 속도로 회전하면 회 전자의 극과 상호 작용하는 고정자의 자극이 회 전자를 더 독립적으로 회전시킵니다 외부 도움 없이 고정자 필드와 시간 내에, 즉 동기식으로. 시동을 위해 유도 전동기의 극 쌍 수는 동기 전동기의 극 쌍 수보다 작아야 합니다. 이러한 조건에서 보조 비동기 전동기는 동기 전동기의 회전자를 동기 속도까지 돌릴 수 있기 때문입니다.

시동의 복잡성과 보조 모터의 필요성은 이 동기식 모터 시동 방법의 중요한 단점입니다. 따라서 현재는 거의 사용되지 않습니다.

동기식 모터의 비동기식 시작을 구현하기 위해 추가 단락 권선이 회전자 극의 극편에 배치됩니다. 시동 중에 모터 여자 권선에 큰 EMF가 유도되기 때문에 안전상의 이유로 나이프 스위치에 의해 저항으로 닫힙니다.

동기 모터의 고정자 권선에서 5 상 네트워크의 전압이 켜지면 회전 자기장이 발생하여 회 전자 자극편에 내장 된 단락 권선을 가로 질러 전류를 유도합니다. 고정자의 회전 필드와 상호 작용하는 이러한 전류는 회전자를 회전시킵니다. 로터가 더 높은 회전 수에 도달하면 스위치가 전환되어 로터 권선이 DC 전압 네트워크에 연결됩니다. 비동기 시작의 단점은 큰 시작 전류(작동 전류의 7-XNUMX배)입니다.

87. 전기 모터의 회전 속도 제어

DC 전기 모터의 회전 속도는 모터에 공급되는 전압을 변경하거나 모터 자속의 크기를 변경하여 제어할 수 있습니다.

모터의 전기자에 공급되는 전압의 크기를 변경하는 것은 가변 제어 저항을 모터의 전기자와 직렬로 연결하거나 여러 모터의 전기자의 권선을 직렬 및 병렬로 연결하여 수행할 수 있습니다. 속도 제어에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 모터 자속의 크기를 변경하는 것입니다. 이를 위해 모터 여자 권선 회로에 가변 저항기가 포함되어 모터 속도를 넓고 부드럽게 조정할 수 있습니다.

비동기 모터의 회전 속도는 다음 방법 중 하나로 제어됩니다.

1. 모터 극수 변경. 모터의 극 쌍 수를 변경할 수 있도록 고정자는 두 개의 독립적인 권선 또는 다른 극 수에 다시 연결할 수 있는 하나의 권선으로 만들어집니다. 고정자 권선의 재 연결은 특수 장치를 사용하여 수행됩니다. 제어 장치. 이 방법을 사용하면 엔진 속도 조정이 점프로 수행됩니다. 극 수를 변경하여 모터 속도를 조정하는 것은 농형 회전자가 있는 비동기식 모터에서만 수행할 수 있습니다. 단락된 회전자는 고정자 극 수에 관계없이 작동할 수 있습니다. 반대로 위상 권선이 있는 모터의 회전자는 특정 수의 고정자 극에서만 정상적으로 작동할 수 있습니다. 그렇지 않으면 회전자 권선도 전환해야 하므로 모터 회로에 큰 문제가 생길 수 있습니다.

2. 교류 주파수를 변경합니다. 이 방법을 사용하면 특수 발전기를 사용하여 모터 고정자 권선에 공급되는 교류 주파수가 변경됩니다. 공동 부드러운 속도 제어가 필요한 모터 그룹이 많을 때 현재 주파수 변경을 조정하는 것이 좋습니다.

3. 회전자 회로에 저항 도입. 엔진 작동 중에 조정 가변 저항의 저항이 로터 권선 회로에 도입됩니다. 이 방법은 위상 회전자가 있는 모터에만 적용됩니다.

4. 세츄레이션 초크로 제어합니다. 단상 포화 초크에는 두 개의 권선이 있습니다. 하나는 AC 회로에 연결되고 다른 하나는 제어 또는 바이어스 권선이라고 하며 DC 전압 소스(정류기)에 연결됩니다. 제어 권선의 전류가 증가하면 인덕터의 자기 시스템이 포화되고 AC 권선의 유도 저항이 감소합니다. 비동기 모터의 각 위상에 초크를 포함하고 제어 권선의 전류를 변경함으로써 모터 고정자 회로의 저항을 변경하고 결과적으로 모터 자체의 회전 속도를 변경할 수 있습니다.

고전력 DC 모터를 시동하고 엔진의 회전 속도를 광범위하게 조정하기 위해 G-D로 약칭되는 "발전기-엔진"방식이 사용됩니다.G-D 시스템을 사용하면 소프트 엔진 속도의 시작 및 광범위한 조정.

88. 배터리

충전식 배터리 납산 또는 알카라인 배터리가 장착되어 있으며 전자가 가장 널리 사용됩니다.

고정형 납산 배터리의 배터리는 C형 배터리(장기 방전 모드용 고정형) 또는 SC(단기 방전 모드용 고정형)로 구성됩니다. 배터리 SK는 연결 극이 강화된 유형 C 배터리와 다릅니다. 이 배터리의 문자 지정 뒤의 숫자는 용량, 방전 및 충전 전류를 나타냅니다.

C형 배터리는 3~10시간 동안 방전되도록 설계되었습니다. 최대 허용 3시간 방전 전류는 9A입니다. SC 배터리는 더 짧은 시간(최대 1시간)에 방전할 수 있습니다. 최대 허용 18,5시간 방전 전류는 XNUMXA입니다.

단기 방전 전류(5초 이하)는 C형 배터리의 경우 250시간 방전 전류의 250%, SK형 배터리의 경우 XNUMX시간 방전 전류의 XNUMX%를 초과하지 않아야 합니다.

충전하는 동안 허용되는 최대 충전 전류는 C형 배터리의 경우 9A, CK형 배터리의 경우 11A입니다.

각 배터리 유형에 표시된 용량 값은 방전 전류의 크기와 방전 모드에 따라 크게 다릅니다.

고정식 축전지의 경우 외장형 SP 및 SPK(고정식 외장) 납축전지가 사용됩니다. 휴대용 배터리의 경우 ST 유형(스타터)의 납산 배터리가 사용됩니다.

알카라인 배터리에는 ZhN 또는 TGN 유형의 철-니켈 배터리가 장착되어 있습니다.

배터리 번호는 암페어-시 단위의 공칭 용량에 해당합니다.

배터리는 정상 충전 모드의 전류로 6~7시간 동안 충전되며 다음 모드에서 가속 충전이 허용됩니다: 먼저 정상 값의 두 배 전류로 2,5시간 동안, 그 다음 정상 전류로 2시간 동안 충전됩니다. 값.

휴대용 배터리의 경우 10V 전압의 철-니켈 배터리 12,5ZhN이 사용됩니다. 4ZhN-5V; 5 ZhN-6,5 V.

배터리 작동 중에는 각 셀의 전압이 감소합니다. 특별한 조치를 취하지 않으면 배터리 버스 전압도 감소합니다. 이와 관련하여 배터리가 방전됨에 따라 작동하는 배터리 외에 새로운 요소를 연결해야 합니다. 따라서 배터리는 지속적으로 작동하는 여러 셀과 필요에 따라 켜고 끄는 여러 셀로 구성됩니다. 활성 배터리 셀의 수를 변경하는 장치를 요소 스위치라고 합니다.

발전소 및 변전소에서 다음 유형의 DC 부하를 사용할 수 있습니다.

1) 일정한 부하 - 제어 패널의 신호 및 제어 램프, 일부 보호 및 자동화 계전기 등

2) 임시 부하 - 교류 삼상 전류로 변전소의 정전시 발생합니다. 비상 조명 램프와 DC 모터로 구성됩니다.

3) 단기 부하 - 스위치의 전기 액추에이터, 보호 및 자동화 계전기의 일부를 켜는 메커니즘.

89. 배터리 작동 모드

배터리 작동에는 두 가지 모드가 있습니다. 충방전 и 지속적인 재충전.

충 방전 모드는 배터리가 충전 된 후 충전기가 꺼지고 배터리가 일정한 부하 (경보 램프, 제어 장치), 주기적으로 단기 부하 (전자기 회로 차단기 구동) 및 비상하중. 특정 전압으로 방전된 배터리는 충전 장치에 다시 연결되어 배터리를 충전하는 동안 동시에 부하를 공급합니다.

충방전 방식으로 동작하는 배터리는 XNUMX개월에 한 번씩 균등 충전(재충전)을 한다.

정충전 모드는 다음과 같습니다. 배터리는 보조 충전기에 의해 지속적으로 재충전되므로 언제든지 완전 충전 상태에 있습니다. DC 네트워크에서 발생하는 충격 부하는 배터리에 의해 감지됩니다. 세류 충전 모드로 작동하는 배터리는 한 달에 한 번 충전 장치에서 충전해야 합니다.

충전-방전 모드를 구현하기 위해 이중 요소 스위치가 있는 배터리 회로가 사용됩니다. 엔진 발전기는 충전 장치로 사용됩니다. 발전기는 퓨즈, 역전류 릴레이가 있는 과전류 회로 차단기, 전류계 및 XNUMX위치 스위치를 통해 타이어에 연결됩니다.

최대 기계는 발전기를 과부하로부터 보호합니다.

EMF가 배터리 버스의 전압보다 낮아지면 역전류 계전기가 발전기를 끕니다. 이는 발전기 속도가 감소하고 엔진에 공급되는 AC 전압이 손실되는 등의 이유로 발생할 수 있습니다. 이때 발전기를 끄지 않으면 엔진 모드로 전환되어 배터리에 부하가 걸립니다.

배터리에 연결된 총 배터리 수는 최소 전압으로 방전된 셀도 배터리 버스바에서 정격 전압을 제공해야 합니다.

네트워크 부하가 무시할 수 있는 경우 장치는 네트워크에 전류를 공급하고 동시에 배터리를 충전할 수 있습니다. 그러나 충전이 끝나면 발전기는 네트워크가 일반적으로 작동하는 것보다 더 큰 전압을 제공합니다. 네트워크에 가변 저항을 포함하면 전압 강하로 인해 전압을 낮출 수 있습니다. 그러나 이것은 비경제적이다. 네트워크와 충전에서 발전기의 동시 작동 문제에 대한 간단한 해결책은 회로에서 XNUMX요소 스위치를 사용하는 것입니다. 후자는 발전기 전압과 주전원 전압의 차이를 사용하여 스위치에 연결된 배터리 그룹을 충전할 수 있게 합니다.

배터리는 발전소나 변전소 건물의 지하 또는 10층에 있는 특수실에 있습니다. 방은 건조해야 하며 급격한 온도 변화, 흔들림 또는 진동이 없어야 합니다. 방 입구는 현관으로 이루어집니다. 어큐뮬레이터 높이의 실내 온도는 XNUMXo 이상이어야 합니다. 배터리실에는 급기 및 배기 환기 장치가 있어야 합니다.

90. 전기 장치의 안전

전기 설비 작업은 작업자가 기술 작동 규칙 및 안전 규칙을 엄격히 준수하는 경우 완전히 안전합니다. 이를 위해 안전 규칙을 연구하고 자격 그룹 지정과 함께 지식 테스트 인증서를받은 사람은 전기 설비 작업을 할 수 있습니다.

기본 보호 장비 절연체가 설비의 작동 전압을 안정적으로 견디고 전압 하에서 충전부에 닿을 수있는 장치가 호출됩니다.

모든 전압 설비의 주요 절연 보호 장비에는 작동 스위칭, 측정, 접지 및 기타 목적 적용을 위한 절연 막대, 퓨즈용 절연 클램프, 저전압 설치, 유전체 장갑 및 벙어리장갑 및 배관공이 포함됩니다. 절연 손잡이가 있는 도구.

추가 보호 수단은 그 자체로는 감전 안전을 보장할 수 없고 주 보호 수단의 효과를 높이는 역할을 하며 접촉 전압, 단계 전압 및 전기 아크 화상으로부터 보호하는 역할을 하는 장치입니다. 고전압 설비의 추가 보호 절연 수단에는 유전체 장갑 및 벙어리장갑, 유전체 부트, 고무 매트 및 트랙, 절연 스탠드가 포함됩니다. 모든 고전압 작업의 경우 XNUMX차 보호 장비를 XNUMX차 보호 장비와 함께 사용해야 합니다. 사용 중이거나 재고가 있는 보호 장비는 번호를 매겨야 하며 특정 시간에 상태를 확인해야 합니다.

수리 및 설치 작업은 장비를 끈 상태에서 수행해야 합니다. 어떤 이유로든 설치를 끌 수 없는 경우 전압 하에서 작업할 때 보호 장치(절연 패드, 고무 장갑, 고글 등)를 사용하여 안전 규정을 준수해야 합니다.

고전압에서 작업할 때는 다음 주의 사항을 준수해야 합니다.

1) 작업자 그룹(최소 XNUMX명)만이 작업을 수행하여 사고 발생 시 한 작업자가 다른 작업자를 도울 수 있도록 해야 합니다.

2) 작업자는 지면에서 잘 격리되어야 합니다.

3) 작업을 수행하는 동안 작업자는 격리되지 않은 사람 및 금속 부품을 만지지 않아야 합니다.

4) 작업을 시작하기 전에 모든 보호 장치는 작업자가 주의 깊게 점검해야 합니다.

고전압 설비 및 장비에서 작업을 시작하기 전에 적절한 장비를 사용하여 작업이 수행될 설비 부분에 전압이 없는지 확인해야 합니다. 그런 다음 수집 타이어, 변압기 케이블을 방전하고 단락이 있는지 확인하고 닫고 단단히 접지해야합니다.

저자: Kosareva O.A.

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일회용 카메라는 더 이상 새로운 것이 아니며 이제 일회용 디지털 비디오 카메라가 미국에서 판매되고 있습니다. 가끔 촬영을 거의 하지 않고, 비싸고 무겁고 사용하기 다소 어려운 기존 캠코더를 구입하고 싶지 않은 사람들에게 유용할 것입니다.

30달러짜리 포켓 사이즈 장치는 디지털 카메라처럼 보입니다. 화질은 "일반" 디지털 캠코더보다 떨어지지만 구형 아날로그 모델과 동등합니다.

카메라는 켜기/끄기, 녹화, 되감기 및 불량 프레임 지우기의 XNUMX가지 버튼으로 제어됩니다. 되감기한 모든 내용이 지워지므로 녹화의 다른 위치에서 개별 프레임을 선택하고 지울 수 없습니다(마지막 에피소드만 지울 수 있음).

단순 렌즈는 초점 거리가 고정되어 있습니다. 기록은 128MB 용량의 메모리 카드에 수행됩니다. 녹화 시간은 단 20분이며, 그 후에는 장치를 매장으로 반납해야 하며, 13분 동안 추가로 $XNUMX를 지불하면 DVD의 모든 영상을 다시 작성할 수 있습니다.

확실한 장점은 디스크에 촬영된 필름을 전자 메일로 쉽고 무료로 보낼 수 있는 특수 프로그램도 포함되어 있다는 것입니다.

매장에서 필요한 경우 카메라를 약간의 수리 또는 배터리 교체를 거쳐 새 상자에 포장하여 다시 판매합니다. 그리고 현지 장인들은 이미 카메라를 재사용할 수 있도록 하기 위해 노력하고 있습니다. 정기적으로 가정용 컴퓨터의 하드 드라이브에 20분 분량의 기록을 저장하고 다시 촬영하고 촬영하고 촬영할 수 있는 기회를 찾기 위해 노력하고 있습니다.

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