Исследование дугового разряда в парах ртути в трехэлектродных промежутках с накаленным катодом и разработка долговечных ртутных тиратронов

• Автор: Потапенко, Надежда Викторовна
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

1.1 Управляемые полупроводниковые вентили.

1.2 Высоковольтные управляемые вакуумные вентили

1.3 Высоковольтные управляемые газоразрядные вентили наполненные инертными газами

1.4 Высоковольтные управляемые ртутные вентили с жидким катодом.

1.5 Высоковольтные управляемые ртутные вентили с накаленным катодом.

Выводы к главе.

ГЛАВА 2 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В РТУТНЫХ ТИРАТРОНАХ.

2.1 Физикохимические свойства ртути и ее соединений

2.2 Механизм работы ртутных тиратронов

2.3 Особенности конструкции ртутных тиратронов
2.4 Влияние давления ртутного пара и объемной концентрации ртути на
электрические параметры тиратронов.
Выводы к главе.
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВЕННОГО УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РТУТИ В ТИРАТРОНАХ С РТУТНЫМ НАПОЛНЕНИЕМ
3.1 Выбор конструкции и проектирование экспериментального макета тиратрона
3.2 Выбор конструкции, расчет и экспериментальное исследование катода тиратрона
3.3 Расчет и исследование теплового режима тиратрона.
3.4 Исследование влияния объемной концентрации ртути на напряжения возникновения и поддержания разряда.
3
3.5 Исследование влияния объемной концентрации ртути на долговечность
тиратронов
Выводы к главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРАТРОНОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ РТУТИ
4.1 Генераторы ртути на основе прессованных порошков соединений ртути .
4.2 Разработка твердотельного генератора ртути на основе окиси ртути
4.3 Исследование электрических параметров и долговечности тиратронов с
твердотельными генераторами ртути.
Выводы к главе
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТИРАТРОНОВ С УМЕНЬШЕННЫМИ МАССОЙ РТУТИ И ЕЕ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ.
5.1 Разработка конструкции тиратронов.
5.2 Особенности технологии изготовления тиратронов
5.3 Исследование возможности расширения диапазона допустимых температур окружающей среды
5.4 Исследование электрических параметров тиратронов
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время известны более ста типов мощных тиристоров, охватывающих диапазон: по среднему току анода - от 5 до А, по напряжению анода от 0 до В [3-5]. В) и, соответственно, высокий КПД. При предельно достигнутом напряжении анода 6 кВ анодный КПД тиристора достигает , %. Рис. Рис. С до +5 °С. Поэтому тиристоры нашли широкое применение во многих отраслях электротехники и промышленной электроники, таких как электрическая тяга, электропривод, нагрев, плавление и сварка металлов, электролиз в металлургии, и во многих других. Вместе с тем тиристоры весьма чувствительны к временным перегрузкам по току и напряжению, следствием чего являются катастрофические отказы приборов при этих перегрузках и существенное снижение надежности их работы. В связи с тем, что максимальное обратное напряжение анода, на которое рассчитаны тиристоры, не превышает 6 кВ, при необходимости создания более высоковольтных преобразовательных устройств приходится соединять несколько тиристоров последовательно. При этом схема соединения тиристоров с учетом перечисленных выше требований, направленных на обеспечение надежной работы приборов, значительно усложняется. В, представлена на рис. В этой схеме обратные напряжения тиристоров выравниваются с помощью шунтирующих резисторов Яш. Для выравнивания напряжения на включенных последовательно приборах в переходных режимах параллельно им включаются ЯС-цепочки (Ш, С1; Я2, С2). Резисторы этих цепочек служат для ограничения прямого тока во время разряда конденсаторов через прибор. Значение сопротивления резисторов обычно находится в пределах нескольких единиц или десятков Ом. Выравнивание напряжений в динамических режимах может быть осуществлено также с помощью лавинных диодов, варисторов или стабилитронов, включаемых параллельно прибору, как это показано штриховыми линиями на рис. Цепочки, состоящие из резисторов Ш, 2, диодов УЗ, У4 и конденсаторов С1, С2, одновременно служат для защиты тиристоров от превышения скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии тиристора. Между последовательно включенными приборами должна быть хорошая тепловая связь (например, все приборы устанавливаются на одном радиаторе). В противном случае распределение нагрузки между приборами будет неустойчивым. Анализ представленной на рис. Последнее весьма существенно, так как стоимость единичного тиристора достаточно высока и составляет 0-0 рублей [6]. При необходимости создания более высоковольтного тиристорного преобразователя (до 0 кВ и более) не только резко возрастает его стоимость [7], но и снижается надежность работы [8]. При этом значительно снижается и КПД преобразователя, так как внутренние падения напряжения соединенных последовательно тиристоров суммируются. Весьма серьезным недостатком тиристоров, так же как и других полупроводниковых приборов, является их низкая радиационная стойкость [9]. Допустимая для тиристоров предельная мощность экспозиционной дозы у-излучения- 5 рад/с, допустимый поток нейтронов п- н/см2, предельно допустимые экспозиционные дозы космических излучений - 5-6 рад. Сравнение этих данных с соответствующими характеристиками для вакуумных, газоразрядных и ртутных преобразователей, которые будут представлены в соответствующих разделах диссертационной работы, свидетельствует о том, что у тиристоров эти показатели ниже на два-четыре порядка величины. Таким образом, отмеченные недостатки полупроводниковых управляемых преобразовательных приборов существенно ограничивают области их применения. В качестве высоковольтных управляемых вакуумных вентилей могут быть применены мощные генераторные и модуляторные приборы с сеточным управлением. Такие триоды и тетроды по основным параметрам охватывают диапазон: по среднему току анода от 0,1 до 5 А, по напряжению анода - от до кВ []. Однако, в связи с тем, что эти приборы не разрабатывались специально для применения в качестве вентилей, они характеризуются достаточно большим падением напряжения в проводящий период - до % выпрямленного напряжения и, соответственно, их анодный КПД не превышает %. Поэтому для создания преобразователей с высоким КПД специально разработана серия электронно-лучевых вентилей [-].