Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 235

Свойства диэлектриков – это электрическая прочность, когда в электрическом поле диэлектрик противодействует силам, которые называются внешним полем. Чем выше напряженность внешнего поля, тем выше напряженное состояние диэлектрика. При таком положении диэлектрик становится неустойчивым проводником, а напряженность электрического поля называется пробивной напряженностью. Явление получило название пробоя диэлектриков.

Электронные и ионные процессы, которые происходят под воздействием внешнего поля, сопровождаются изменением электрической энергии в тепловую. Это ведет к возрастанию выделения тепла и установлению невозможности равновесия между отводом тепла и его выделением. Главный процесс под воздействием электрического поля в диэлектрике называется поляризацией. Мерой поляризации называется электрический момент, образуемый в единице объема при смещении зарядов. Важнейшая характеристика диэлектрика – его диэлектрическая проницаемость, непосредственно связанная с диэлектрической восприимчивостью. Среди диэлектриков существует группа материалов, обладающих поляризацией без воздействия внешнего поля, называющихся сегнетоэлектриками.

Практическое применение диэлектриков велико, так как они используются во всех электрических и радиотехнических устройствах.

Диэлектрический усилитель – это электрический усилитель, способный усилить электрическое напряжение с изменением емкости конденсатора с сегнетоэлектриком благодаря изменению подводимого к нему напряжения. Как и магнитный усилитель, диэлектрический применяется в автоматических устройствах для усиления электрических колебаний.

Игнитрон – одноанодный ионный прибор, имеющий ртутный катод и управляемый дуговой разряд.

Игнитрон используют в качестве ртутного вентиля в электросварочных устройствах, мощных выпрямительных устройствах, электроприводах, электротяговых подстанциях на железной дороге и т. д. Испускание электронов, которое вызывает главный дуговой разряд между катодом и анодом игнитрона, возникает при положительном напряжении на аноде с одного либо нескольких ярко светящихся участков катода, другими словами, катодных пятен. Они возникают с помощью вспомогательной дуги, которая периодически появляется перед зажиганием основной дуги с помощью пропускания импульсов тока, амплитуда которых достигает нескольких десятков ампер и длительностью несколько метров в секунду сквозь поджигающий электрод, он частично опущен в жидкую ртуть катода. При изменении момента зажигания вспомогательной дуги, допускается управлять началом зажигания основной дуги, чем регулировать среднюю силу выпрямленного анодного тока от максимума до нуля. Игнитроны производятся, как правило, в металлическом корпусе и изготавливаются на среднюю величину силы тока от 20 до 700 А при амплитудах напряжения на аноде, достигающих 5 кВ, и на коммутируемые мощности от 100 до 3600 кВт. Игнитроны со стеклянной оболочкой производятся на средние значения силы тока, достигающие 100 А при амплитудах напряжения на аноде, достигающих 5 кВ.

Импульсный генератор напряжения – это аппарат, в задачи которого входит создание электрических импульсов высокого напряжения и их генерирование с амплитудой до 10 000 000 В.

В состав импульсного генератора напряжения входит группа конденсаторов и разрядников, разделенных сопротивлениями, и какой-либо испытуемый прибор. Заряд конденсаторов получается при их параллельном соединении электрическим током от трансформатора и выпрямителя. Разряд проводится при последовательном соединении конденсаторов, при всем этом общее напряжение разряда равно сумме напряжений всех конденсаторов. Переключение конденсаторов с одного вида соединения на другой происходит под контролем автоматической системы разрядников. После зарядки конденсатора и создания нужного напряжения на поджигающий электрод одного из разрядников подается от постороннего источника импульс напряжения, потенциал которого противоположен потенциалу верхнего электрода разрядника. В этом случае происходит пробой разрядника, который создает соединение через искру двух конденсаторов. Так как сопротивление очень велико, то второй разрядник окажется, как и первый, в зоне действия повышенного напряжения и получит пробой, а это соединит и третий конденсатор. После пробоя первых двух разрядников то же самое происходит и с остальными разрядниками. После этого все конденсаторы соединяются и разряжаются на разрядное сопротивление, с которым параллельно соединен испытуемый объект. Величина импульса зависит от активного и добавочного сопротивления. От первого также зависит продолжительность импульса, а от второго – форма импульса. Добавочное сопротивление уменьшает высокочастотные колебания.

Импульсные генераторы напряжения служат для изучения и испытания высоковольтных аппаратов, а также при изучении электрических зарядов. Вообще вся система импульсного генератора была предложена в 1914 г. инженером В. А. Аркадьевым, но запатентовал ее в 1923 г. немецкий ученый К. Маркс.

Импульсный генератор тока – это аппарат, генерирующий импульсы тока большой силы.

Импульсные генераторы тока применяются при испытании высоковольтной техники и при изучении электрических разрядов. Также при соединении импульсного генератора тока с импульсным генератором напряжения получается прибор, способный создать искусственную молнию.

В состав импульсного генератора тока входят параллельно соединенные конденсаторы, выпрямитель и искровой зарядник. Сначала конденсаторы медленно заряжают до такого напряжения, величина которого не превосходит величины напряжения пробоя разрядника. После этого на поджигающий электрод разрядника происходит подача импульса напряжения, вследствие чего происходит пробой разрядника. Затем конденсаторы разряжаются на испытуемый объект. Для увеличения значения тока нужно снизить индуктивность и увеличить емкость, для этого необходимо максимально приблизить конденсаторы к испытуемому прибору.

Импульсный модулятор – это специальный прибор какой-либо импульсной станции, в задачи которого входит контролирование работы генератора высокочастотных колебаний.

Импульсный модулятор состоит из высоковольтного выпрямителя, катушки индуктивности фильтра, накопителя, вращающегося разрядника, коаксиального кабеля, магнетрона и трансформатора.

Есть два типа импульсных модуляторов: модулятор, в котором импульсы создаются под влиянием синхронизирующих сигналов импульсного модулятора, и модулятор, используемый как усилитель мощности импульсов.

Первый из этих двух видов отличается высоким КПД при малых размерах и малом весе, а второй создает лучшую форму и постоянство частоты и длительности импульсов.

К основным задачам импульсных модуляторов относится создание мощных импульсов за счет запаса энергии в течение паузы между импульсами и быстрого использования накопленной энергии за короткое время в генерируемом импульсе. Поэтому основной частью импульсного модулятора являются накопитель и коммутационное устройство, являющееся клапаном, открывающим доступ энергии к нагрузке.

Накопители бывают емкостные, индуктивные и смешанные, а коммутирующие устройства – это электронные лампы, тиратроны, тригатроны и радиотехнические искровые разрядники.

Импульсный трансформатор – это высокочастотный трансформатор. Используется для передачи сигналов малой мощности в широком диапазоне частот без искажения формы импульса, для создания импульсов высокого напряжения, изменения полярности сигналов, разделения переменного сигнала и постоянной составляющей, сложения сигналов, согласования полных сопротивлений электрических цепей.

Различают импульсные трансформаторы по мощности от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт в импульсе. Длительность импульса измеряется от нескольких мкс до долей мкс. Применяются импульсные трансформаторы в радиолокации, телевидении, импульсной радиосвязи.

Импульсные трансформаторы малой и средней мощности применяются в блокинг-генераторах, в этом случае они имеют несколько обмоток для питания анодной, сеточной и других цепей блокинг-генератора. В трансформаторах большой мощности сердечник и обмотки помещаются в бак с трансформаторным маслом или специальной кремнийорганической жидкостью, допускающей нагрев до +150 °С.

Задачей импульсного трансформатора является обеспечение неискаженной передачи формы периодически повторяющихся трансформируемых импульсов напряжения. Результатом его работы является импульс напряжения той же формы, что была и раньше, но с измененными амплитудой и полярностью. Импульсный трансформатор используется для согласования полных сопротивлений двух и более цепей, для изменения напряжения импульсов, их полярности, для развязывания цепей. Импульсные трансформаторы выделяются малыми размерами сердечников, которые создаются из специальных магнитных сплавов, и малым количеством витков, что позволяет достичь малой индуктивности рассеяния. В ряде случаев импульсный трансформатор используется как дифференцирующее устройство. Теоретическое обоснование работы импульсного трансформатора имеется в работах В. К. Аркадьева, Б. А. Введенского и многих других.