Материал: Демирчян, Нейман, Коровкин, Чечурин. Теоретические основы электротехники.т.2.2003

Ñ íåëèíåéíîñòüþ îñâåòèòåëüíîé íàãðóçêè ýëåêòðè÷åñêèõ ñåòåé ïðèõîäèòñÿ

îñîáåííî ñ÷èòàòüñÿ ïðè èññëåäîâàíèè òàêèõ âîïðîñîâ, êàê âëèÿíèå õàðàêòåðè-

ñòèê ïðèåìíèêà íà íàãðóçêó ãåíåðàòîðîâ ïðè àâà-

ðèéíûõ ïðîöåññàõ, ñîïðîâîæäàåìûõ îáû÷íî ðåç-

êèìè êîëåáàíèÿìè íàïðÿæåíèÿ íà ïðèåìíèêàõ.

Íà ïðèíöèïå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò

òåìïåðàòóðû ñïåöèàëüíî ñîçäàþòñÿ òàê íàçûâàå-

ìûå

òåðìîðåçèñòîðû

, èìåþùèå îáû÷íî õàðàê-

òåðèñòèêó òèïà

2

íà ðèñ. 19.3. Îíè èñïîëüçóþò-

ñÿ â ïðèáîðàõ è àïïàðàòàõ äëÿ êîìïåíñàöèè

èçìåíåíèÿ èõ ñîïðîòèâëåíèÿ ñ èçìåíåíèåì òåì-

ïåðàòóðû, äëÿ èçìåðåíèÿ è äëÿ àâòîìàòè÷åñêî-

ãî ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû, â ðåëå ñ âû-

äåðæêîé âðåìåíè è ò. ä. Âûïîëíÿþò òàêæå

òåðìîðåçèñòîðû èç ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòå-

ðèàëà, èìåíóåìûå òåðìèñòîðàìè, îáëàäàþùèå

õàðàêòåðèñòèêîé, ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ. 19.4,

çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü êîòîðîé èìååò ïàäàþùèé õàðàêòåð. Îäíà èç êîíñòðóêöèé

òåðìèñòîðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé øàðèê èç ñìåñè îêèñëîâ ìåòàëëîâ (îêèñè íèêå-

ëÿ, ìàãíèÿ è äð.) ñ äîáàâêîé òîíêîèçìåëü÷åííîãî ìåäíîãî ïîðîøêà äëÿ óâåëè÷å-

íèÿ ïðîâîäèìîñòè. ×åðåç ýòîò øàðèê ñîåäèíåíû äâå ïðî-

âîëî÷êè èç èðèäèåâîé ïëàòèíû, ñëóæàùèå äëÿ ïîäâîäà

òîêà. Âñå ýòî óñòðîéñòâî çàêëþ÷åíî â çàùèòíóþ ñòåêëÿí-

íóþ îáîëî÷êó. Òàêèå òåðìèñòîðû ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ýëåê-

òðè÷åñêèõ èçìåðåíèé â òåõíèêå âûñîêîé ÷àñòîòû.

 òåõíèêå âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ íàõîäÿò ïðèìåíåíèå

òèðèòîâûå íåëèíåéíûå ýëåìåíòû

, âûïîëíåííûå èç êåðà-

ìè÷åñêîãî ìàòåðèàëà — òèðèòà. Ñâÿçü ìåæäó òîêîì è íà-

ïðÿæåíèåì äëÿ íèõ ìîæíî âûðàçèòü â âèäå |

i

| =

A

|

u

|

n

, ãäå

ï

»

3,5, ïðè÷åì õàðàêòåðèñòèêà ÿâëÿåòñÿ ñèììåòðè÷íîé.

Ñëåäîâàòåëüíî, ñòàòè÷åñêàÿ è äèíàìè÷åñêàÿ ïðîâîäèìî-

ñòè èõ èìåþò âûðàæåíèÿ

g

i

u

i

u

u

u

g

di

du

i

u

u

u

n

n

ñò

1

2,5

ä

1

2,5

;

,

= =

=

»

=

=

=

»

-

-

A

A

d

d

An

An

ò. å. ïðîâîäèìîñòü âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ. Òàêàÿ çàâèñèìîñòü

ïðîâîäèìîñòè òèðèòîâûõ ýëåìåíòîâ îò íàïðÿæåíèÿ äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçî-

âàòü èõ äëÿ çàùèòû óñòàíîâîê âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ — ýëåêòðè÷åñêèõ ñòàíöèè,

ïîäñòàíöèé, òðàíñôîðìàòîðîâ è ò. ä. — îò ïåðåíàïðÿæåíèé. Îñóùåñòâëÿþò òàê

íàçûâàåìûå òèðèòîâûå ðàçðÿäíèêè, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ñòîëá

T

èç òèðèòî-

âûõ äèñêîâ, âêëþ÷àåìûå ÷åðåç èñêðîâîé ïðîìåæóòîê

a

ïàðàëëåëüíî ñ çàùèùàå-

328

×àñòü 3. Òåîðèÿ íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ öåïåé

Ðèñ. 19.4

Ðèñ. 19.3

ìîé óñòàíîâêîé

N

îáû÷íî ìåæäó ïðîâîäîì ëèíèè ïåðåìåííîãî òîêà âûñîêîãî

íàïðÿæåíèÿ è çåìëåé (ðèñ. 19.5).

Ïðè íîìèíàëüíîì íàïðÿæåíèè èñêðîâîé ïðîìåæóòîê íå ïðîáèò è ÷åðåç ðàç-

ðÿäíèê òîê íå ïðîõîäèò. Ïðè ïîâûøåíèè íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè âûøå íîìèíàëü-

íîãî èñêðîâîé ïðîìåæóòîê ïðîáèâàåòñÿ è ÷åðåç òèðèòîâûé ñòîëá ïðîõîäèò

áîëüøîé òîê, òàê êàê ñ ïîâûøåíèåì íàïðÿæåíèÿ ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäíèêà ðåç-

êî ïàäàåò. Â èòîãå ëèíèÿ ðàçðÿæàåòñÿ ÷åðåç òèðèòîâûé ðàçðÿäíèê è íàïðÿæåíèå

íà íåé ïàäàåò. Ïðè óìåíüøåíèè íàïðÿæåíèÿ ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäíèêà âîçðàñ-

òàåò è òîê ÷åðåç íåãî ðåçêî ïàäàåò. Ðåçêîå óìåíüøåíèå òîêà ïðèâîäèò ê ïðåêðà-

ùåíèþ ãàçîâîãî ðàçðÿäà â èñêðîâîì ïðîìåæóòêå, à ñëåäîâàòåëüíî, ê ïîëíîìó

ïðåêðàùåíèþ òîêà â öåïè ðàçðÿäíèêà. Íà ðèñ. 19.6 ïðèâåäåíà ïðèìåðíàÿ õàðàê-

òåðèñòèêà òèðèòîâûõ äèñêîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ðàçðÿäíèêîâ. Ïðè óâåëè÷åíèè

íàïðÿæåíèÿ â äâà ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ íîìèíàëüíûì òîê óâåëè÷èâàåòñÿ ïðèìåð-

íî â 10 ðàç.

Âåñüìà áîëüøîå ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå èìååò

ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà

, ÿâëÿþ-

ùàÿñÿ íåëèíåéíûì ýëåìåíòîì ýëåêòðè÷åñêîé öåïè.

ßâëåíèå, íàçûâàåìîå ýëåêòðè÷åñêîé äóãîé, îòêðûòî ïðîôåññîðîì Â. Â. Ïåò-

ðîâûì â 1802 ã. Íà ðèñ. 19.7 ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåíà ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ìåæäó

óãîëüíûìè ýëåêòðîäàìè, ãîðÿùàÿ â âîçäóõå ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèè è ïèòàå-

ìàÿ îò èñòî÷íèêà ÝÄÑ. Àêòèâíàÿ ÷àñòü

K

êàòîäà, èçëó÷àþùàÿ ýëåêòðîíû, èìå-

åò òåìïåðàòóðó 2700–3150 °Ñ. ×àñòü

À

àíîäà, áîìáàðäèðóåìàÿ ýëåêòðîíàìè è

èìåþùàÿ îáû÷íî âîãíóòóþ ôîðìó, íàçûâàåòñÿ ê ð à ò å ð î ì ýëåêòðè÷åñêîé äóãè.

Òåìïåðàòóðà êðàòåðà äîñòèãàåò 3500–3900 °Ñ. Ìåæäó àêòèâíîé ÷àñòüþ êàòîäà

è êðàòåðîì ðàñïîëàãàåòñÿ ñàìà äóãà

D

, òåìïåðàòóðà êîòîðîé äîñòèãàåò 4800 °Ñ.

Ãàçû è ïàðû â çàíÿòîì åþ ïðîñòðàíñòâå íàõîäÿòñÿ â èîíèçèðîâàííîì ñîñòîÿíèè.

Òàêèì îáðàçîì, ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû ïåðåíîñÿòñÿ â äóãå êàê ýëåêòðîíàìè, òàê è

èîíàìè, íî â îñíîâíîì òîê îïðåäåëÿåòñÿ ïîòîêîì ýëåêòðîíîâ. Ñîáñòâåííî äóãà

îêðóæåíà îðåîëîì

B

— îáîëî÷êîé, â êîòîðîé ïðîèñõîäèò ñãîðàíèå ïàðîâ è ÷àñ-

òèö óãëÿ, à òàêæå îáðàçîâàíèå ïðîäóêòîâ ãîðåíèÿ âîçäóõà, ò. å. îêèñëîâ àçîòà.

Àêàäåìèê Â. Ô. Ìèòêåâè÷ â 1902–1905 ãã. ïðîèçâåë ðÿä èññëåäîâàíèé ýëåê-

òðè÷åñêîé äóãè, â êîòîðûõ îí óñòàíîâèë îáùèå óñëîâèÿ ãîðåíèÿ äóãè, à òàêæå

ïîêàçàë, ÷òî îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè òîêà â äóãå ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíû. Èç îïû-

òîâ, ïîñòàâëåííûõ Â. Ô. Ìèòêåâè÷åì, ñëåäóåò, ÷òî îñíîâíûì óñëîâèåì îáðà-

çîâàíèÿ è ñóùåñòâîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé äóãè ÿâëÿåòñÿ ýìèññèÿ ýëåêòðîíîâ èç

êàòîäà. Ïðè òåðìîýëåêòðîííîé ýìèññèè (ñëó÷àé, èññëåäîâàííûé Â. Ô. Ìèòêåâè-

Ãëàâà 19. Ýëåìåíòû íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé, èõ õàðàêòåðèñòèêè è ïàðàìåòðû

329

Ðèñ. 19.6

Ðèñ. 19.5

Ðèñ. 19.7

÷åì) íåîáõîäèìà êàê îáÿçàòåëüíîå óñëîâèå ãîðåíèÿ äóãè âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà

êàòîäà. Âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà àíîäà èìååò âòîðîñòåïåííîå çíà÷åíèå. Âî âðåìÿ

äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî â òîì ñëó÷àå, êîãäà ñîçäàíû óñëîâèÿ

äëÿ äîñòàòî÷íî ìîùíîé àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè èç êàòîäà, âîçìîæíî ñóùåñò-

âîâàíèå äóãè è ïðè õîëîäíîì êàòîäå. Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíûì óñëîâèåì âîç-

íèêíîâåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé äóãè ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ìîùíàÿ ýìèññèÿ ýëåêòðî-

íîâ èç êàòîäà.

Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà íàõîäèò ïðèìåíåíèå â ðÿäå îáëàñòåé ýëåêòðîòåõíèêè.

Èçîáðåòåíèå â 1876 ã. Ï. Í. ßáëî÷êîâûì åãî çíàìåíèòîé ýëåêòðè÷åñêîé ñâå÷è

ïîëîæèëî íà÷àëî øèðîêîìó èñïîëüçîâàíèþ ýëåêòðè÷åñòâà äëÿ îñâåùåíèÿ. Â íà-

ñòîÿùåå âðåìÿ êàê èñòî÷íèê ñâåòà ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà èñïîëüçóåòñÿ â ïðîæåêòî-

ðàõ è ïðîåêöèîííûõ àïïàðàòàõ. Â ìåòàëëóðãèè ìîùíûå äóãè ïðèìåíÿþòñÿ â òàê

íàçûâàåìûõ äóãîâûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷àõ. Âåñüìà ðàñïðîñòðàíåí ìåòîä ýëåê-

òðîñâàðêè ýëåêòðè÷åñêîé äóãîé, â ñâîåé îñíîâå äàííûé Í. Ã. Ñëàâÿíîâûì è

Í. Í. Áåíàðäîñîì. Â õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè äóãà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ôèê-

ñàöèè àòìîñôåðíîãî àçîòà. Øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà â ïðèáî-

ðàõ, ñëóæàùèõ äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà.

Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà èìååò ÿðêî âûðàæåííóþ íåëèíåéíóþ õàðàêòåðèñòèêó.

Ñ óâåëè÷åíèåì òîêà

i

ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ

u

â äóãå óìåíüøàåòñÿ, ò. å. äóãà èìååò

ïàäàþùóþ õàðàêòåðèñòèêó (ðèñ. 19.8). Ïðè îäèíàêîâûõ ýëåêòðîäàõ õàðàêòåðè-

ñòèêà äóãè ñèììåòðè÷íà (ðèñ. 19.9).

Äëÿ íåêîòîðûõ ýëåìåíòîâ ïðè ïåðåìåííîì òîêà çàâèñèìîñòü

u

=

f

(

i

) ïðè óâå-

ëè÷åíèè òîêà íå ñîâïàäàåò ñ çàâèñèìîñòüþ

u

=

f

(

i

) ïðè óìåíüøåíèè òîêà. Òàê, íà

ðèñ. 19.10 èçîáðàæåíà õàðàêòåðèñòèêà ýëåêòðè÷åñêîé äóãè ìåæäó îäèíàêîâûìè

ýëåêòðîäàìè ïðè ïåðèîäè÷åñêîì ïåðåìåííîì òîêå. Íàïðÿæåíèå

u

ìåæäó ýëåê-

òðîäàìè ïðè âîçðàñòàþùåì òîêå áîëüøå íàïðÿæåíèÿ ïðè óáûâàþùåì òîêå, òàê

êàê ïðè óâåëè÷åíèè òîêà ïðîöåññ èäåò îò ìåíåå èîíèçèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ è îò

ìåíüøèõ òåìïåðàòóð, ÷åì ïðè åãî óáûâàíèè. Õàðàêòåðèñòèêè òàêèõ ýëåìåíòîâ

çàâèñÿò îò ÷àñòîòû ïåðåìåííîãî òîêà.

Ê íåñèììåòðè÷íûì íåëèíåéíûì ýëåìåíòàì îòíîñÿòñÿ, íàïðèìåð, ýëåêòðè÷å-

ñêàÿ äóãà ïðè íåîäíîðîäíûõ ýëåêòðîäàõ, ëàìïà ñ òëåþùèì ðàçðÿäîì ïðè íåîäè-

íàêîâûõ ïî ôîðìå ýëåêòðîäàõ, ðòóòíûé âåíòèëü, êåíîòðîí, ãàçîòðîí, ïîëóïðî-

âîäíèêîâûé âåíòèëü.

330

×àñòü 3. Òåîðèÿ íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ öåïåé

Ðèñ. 19.8

Ðèñ. 19.9

Ðèñ. 19.10

Òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî îñíîâíûì íîñèòåëåì òîêà â ýëåêòðè÷åñêîé äóãå ÿâëÿ-

åòñÿ ìîùíûé ïîòîê ýëåêòðîíîâ — ÷àñòèö ñ îòðèöàòåëüíûì çàðÿäîì — è ÷òî äëÿ

ñóùåñòâîâàíèÿ äóãè íåîáõîäèìà ìîùíàÿ ýìèññèÿ ýëåêòðîíîâ èç êàòîäà — îòðè-

öàòåëüíîãî ýëåêòðîäà, — ïðèâîäèò ê çàêëþ÷åíèþ, ÷òî ïðè ðàçíîðîäíûõ ýëåêòðî-

äàõ õàðàêòåðèñòèêà äóãè äîëæíà áûòü íåñèììåòðè÷íîé. Íàèáîëåå ðåçêî íåñèì-

ìåòðèÿ ïðîÿâëÿåòñÿ, åñëè îäèí èç ýëåêòðîäîâ ïîñòàâëåí â óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ

èç íåãî âîçíèêàåò ìîùíàÿ ýìèññèÿ ýëåêòðîíîâ, à äðóãîé ýëåêòðîä íàõîäèòñÿ

â óñëîâèÿõ, ïðè êîòîðûõ ñêîëüêî-íèáóäü çàìåòíàÿ ýìèññèÿ ýëåêòðîíîâ èç íåãî

íåâîçìîæíà. Íàïðèìåð, îäèí ýëåêòðîä íàãðåò äî âûñîêîé òåìïåðàòóðû, äîñòà-

òî÷íîé äëÿ ìîùíîé òåðìîýëåêòðîííîé ýìèññèè, à äðóãîé èñêóññòâåííî ïîääåð-

æèâàåòñÿ õîëîäíûì, èëè ó îäíîãî ýëåêòðîäà ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ âûñîêèå

íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ, äîñòàòî÷íûå äëÿ ìîùíîé àâòîýëåêòðîííîé ýìèññèè, à ó

ïîâåðõíîñòè äðóãîãî ýëåêòðîäà òàêèå íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ íå ìîãóò âîçíèêàòü.

Ïðè òàêèõ óñëîâèÿõ óñòðîéñòâî ïðîâîäèò òîê òîëüêî â îäíîì íàïðàâëåíèè è ìî-

æåò ñëóæèòü äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà.

Âåñüìà âàæíûì ïðåäñòàâèòåëåì òàêèõ óñòðîéñòâ ÿâ-

ëÿåòñÿ

ðòóòíûé âåíòèëü

, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé ñîñóä, èç

êîòîðîãî ïî âîçìîæíîñòè òùàòåëüíî óäàëåí âîçäóõ è êî-

òîðûé çàïîëíåí ïàðàìè ðòóòè è èìååò êàòîäîì æèäêóþ

ðòóòü, à â êà÷åñòâå àíîäîâ — æåëåçíûå èëè ãðàôèòîâûå öè-

ëèíäðû. Ýëåêòðè÷åñêàÿ äóãà ãîðèò â ïàðàõ ðòóòè. Ýìèññèÿ

ýëåêòðîíîâ ïðîèñõîäèò èç òàê íàçûâàåìîãî êàòîäíîãî ïÿò-

íà íà ïîâåðõíîñòè æèäêîé ðòóòè. Òàêèì îáðàçîì, òîê ïðè

ïðèíÿòîì åãî ïîëîæèòåëüíîì íàïðàâëåíèè ìîæåò ïðîõî-

äèòü ÷åðåç ðòóòíûé âåíòèëü òîëüêî îò àíîäà ê êàòîäó. Êà-

òîäíîå ïÿòíî îáû÷íî ïîääåðæèâàåòñÿ îò ïîñòîðîííåãî èñ-

òî÷íèêà ýíåðãèè ñ ïîìîùüþ äóãè âîçáóæäåíèÿ, ãîðÿùåé ìåæäó êàòîäîì è

âñïîìîãàòåëüíûìè àíîäàìè, ðàñïîëîæåííûìè âáëèçè êàòîäà. Õàðàêòåðèñòèêà

ðòóòíîãî âåíòèëÿ, ò. å. çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ

u

ìåæäó ãëàâíûì àíîäîì è êàòî-

äîì îò òîêà

i

ïðè íàëè÷èè äóãè âîçáóæäåíèÿ, ïîêàçàíà íà ðèñ. 19.11.

Ïðè ãîðåíèè äóãè ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âåíòèëå íåâåëèêî (15–30 Â) è

ìàëî çàâèñèò îò òîêà. Òîê â ðòóòíîé äóãå îñóùåñòâëÿåòñÿ íå òîëüêî äâèæåíèåì

ýëåêòðîíîâ îò êàòîäà ê àíîäó, íî è äâèæåíèåì ïîëîæèòåëüíûõ èîíîâ ðòóòè â íà-

ïðàâëåíèè îò àíîäà ê êàòîäó. Ïîýòîìó ðòóòíûå âåíòèëè ïðèíàäëåæàò ê

èîííûì

ïðèáîðàì.

Ïðè èçìåíåíèè çíàêà íàïðÿæåíèÿ íà âåíòèëå îáðàòíûé òîê ÷åðåç

âåíòèëü íè÷òîæåí. Ðòóòíûå âåíòèëè èçãîòîâëÿþòñÿ êàê ñðàâíèòåëüíî íåáîëü-

øîé ìîùíîñòè — â çàïàÿííûõ ñòåêëÿííûõ ñîñóäàõ, òàê è î÷åíü áîëüøîé ìîùíî-

ñòè — â æåëåçíûõ ñîñóäàõ, îòêà÷èâàåìûõ íàñîñàìè. Âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ

ðòóòíûõ âåíòèëåé íà î÷åíü áîëüøèå îáðàòíûå íàïðÿæåíèÿ, ïîðÿäêà ñîòåí òûñÿ÷

âîëüò, è îäíîâðåìåííî íà áîëüøèå òîêè, ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ ñîòåí àìïåð, èìååò

èñêëþ÷èòåëüíîå çíà÷åíèå äëÿ ñîçäàíèÿ ïðåîáðàçîâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ ïåðå-

ìåííîãî òîêà â ïîñòîÿííûé è îáðàòíî — íà êîíöàõ ëèíèé ïåðåäà÷è ýíåðãèè ïî-

ñòîÿííîãî òîêà âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ, î ÷åì áóäåò ðå÷ü â äàëüíåéøåì.

Íåñèììåòðè÷íûì íåëèíåéíûì ýëåìåíòîì ÿâëÿåòñÿ òàêæå

êåíîòðîí

— ïóñ-

òîòíàÿ ýëåêòðîííàÿ ëàìïà ñ äâóìÿ ýëåêòðîäàìè. Êàòîä êåíîòðîíà èìååò âûñî-

Ãëàâà 19. Ýëåìåíòû íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé, èõ õàðàêòåðèñòèêè è ïàðàìåòðû

331

Ðèñ. 19.11

êóþ òåìïåðàòóðó, äîñòàòî÷íóþ äëÿ ýìèññèè ýëåêòðîíîâ. Ñ ýòîé öåëüþ îí íàêà-

ëèâàåòñÿ îò ñïåöèàëüíîãî èñòî÷íèêà òîêà. Òåìïåðàòóðà àíîäà ïîääåðæèâàåòñÿ

äîâîëüíî íèçêîé, ÷òîáû ýìèññèÿ ýëåêòðîíîâ ñ åãî ïîâåðõíîñòè íå ïðîèñõîäèëà.

 ðåçóëüòàòå ýëåêòðîííûé òîê ìîæåò ïðîõîäèòü â êåíîòðîíå òîëüêî îò êàòîäà ê

àíîäó, ò. å. ïîëîæèòåëüíûé òîê ìîæåò ïðîòåêàòü òîëüêî îò àíîäà ê êàòîäó. Êåíî-

òðîíû èñïîëüçóþòñÿ äëÿ âûïðÿìëåíèÿ òîêà. Òàê êàê â êåíîòðîíàõ òîê îñóùåñòâ-

ëÿåòñÿ äâèæåíèåì òîëüêî ýëåêòðîíîâ, òî êåíîòðîíû ïðèíàäëåæàò ê

ýëåêòðîí-

íûì ïðèáîðàì

.

Õàðàêòåðèñòèêà êåíîòðîíà, ò. å. çàâèñèìîñòü òîêà

i

â íåì îò íàïðÿæåíèÿ

u

ìå-

æäó àíîäîì è êàòîäîì, ïîêàçàíà íà ðèñ. 19.12. Ïðè äîñòèæåíèè íàïðÿæåíèåì

u

çíà÷åíèÿ, ïðè êîòîðîì âñå ýëåêòðîíû, èçëó÷àåìûå êà-

òîäîì, ïåðåíîñÿòñÿ ê àíîäó, òîê

i

ïîëó÷àåò ïðåäåëüíîå

çíà÷åíèå

i

s

, íàçûâàåìîå ò î ê î ì í à ñ û ù å í è ÿ. Çíà÷å-

íèå òîêà íàñûùåíèÿ ìîæíî óâåëè÷èòü, ëèøü ïîâûøàÿ

òåìïåðàòóðó êàòîäà. Òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî òîê íå äîñ-

òèãàåò òîêà íàñûùåíèÿ ïðè ìàëûõ íàïðÿæåíèÿõ, ñâÿçà-

íî ñ íàëè÷èåì â ïðîñòðàíñòâå ìåæäó êàòîäîì è àíîäîì

îòðèöàòåëüíîãî îáúåìíîãî çàðÿäà ýëåêòðîíîâ, íàõîäÿ-

ùèõñÿ â äàííûé ìîìåíò â ýòîì ïðîñòðàíñòâå è äâèæó-

ùèõñÿ îò êàòîäà ê àíîäó. Ýòîò îòðèöàòåëüíûé îáúåìíûé çàðÿä ñîçäàåò ó êàòîäà

ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïðîòèâîïîëîæíîå ïîëþ ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî àíîäà,

÷òî è ïðèâîäèò ê îãðàíè÷åíèþ òîêà ïðè äàííîì íàïðÿæåíèè ìåæäó àíîäîì è êà-

òîäîì. Â íà÷àëüíîé ÷àñòè õàðàêòåðèñòèêè çàâèñèìîñòü ìåæäó

i

è

u

ìîæåò áûòü

ïðåäñòàâëåíà, êàê ýòî ìîæíî âûâåñòè òåîðåòè÷åñêè, â âèäå

i

=

ku

3/2

.

Êåíîòðîíû

ëåãêî âûïîëíèòü íà âûñîêîå íàïðÿæåíèå, òàê êàê â íèõ ñîçäàí âûñîêèé âàêóóì.

Ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì ÿâëÿåòñÿ çíà÷èòåëüíîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â íèõ,

ñâÿçàííîå ñ ïîÿâëåíèåì îòìå÷åííîãî âûøå îòðèöàòåëüíîãî îáúåìíîãî çàðÿäà.

Èîííûå ïðèáîðû â ýòîì îòíîøåíèè âûãîäíî îòëè÷àþòñÿ îò êåíîòðîíîâ — ïàäå-

íèå íàïðÿæåíèÿ â íèõ íåâåëèêî, òàê êàê ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä èîíîâ â çíà÷è-

òåëüíîé ìåðå êîìïåíñèðóåò îòðèöàòåëüíûé çàðÿä ýëåêòðîíîâ.

Ê èîííûì ïðèáîðàì, èñïîëüçóåìûì äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà, îò-

íîñÿòñÿ, êðîìå óïîìÿíóòûõ âûøå ðòóòíûõ âåíòèëåé, òàêæå ãàçîòðîíû, ïðåäñòàâ-

ëÿþùèå ñîáîé, êàê è êåíîòðîíû, ëàìïû ñ íàêàëèâàåìûì îò ïîñòîðîííåãî èñòî÷-

íèêà òâåðäûì êàòîäîì, íî íàïîëíåííûå èëè îäíèì èç áëàãîðîäíûõ ãàçîâ, èëè

ïàðàìè ðòóòè. Â ïîñëåäíåì ñëó÷àå â áàëëîí ââîäèòñÿ êàïëÿ æèäêîé ðòóòè, íàä ïî-

âåðõíîñòüþ êîòîðîé è îáðàçóþòñÿ íàñûùåííûå ïàðû ðòóòè. Âèä õàðàêòåðèñòèêè

ãàçîòðîíà àíàëîãè÷åí âèäó õàðàêòåðèñòèêè ðòóòíîãî âåíòèëÿ (ñì. ðèñ. 19.11).

Ïîëóïðîâîäíèêîâûå äèîäû, îáëàäàþùèå òàêæå íåñèììåòðè÷íîé õàðàêòåðè-

ñòèêîé, áóäóò ðàññìîòðåíû îòäåëüíî (ñì. § 19.6).

19.4. Èíåðöèîííûå è áåçûíåðöèîííûå ýëåìåíòû

ñ íåëèíåéíûì ñîïðîòèâëåíèåì

Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ íåêîòîðûõ íåëèíåéíûõ ýëåìåíòîâ ïðè ïåðåìåííîì

òîêå ÿâëÿåòñÿ çíà÷èòåëüíàÿ èõ èíåðöèîííîñòü, êîòîðàÿ ïðèâîäèò ê íåâîçìîæíî-

ñòè áûñòðîãî èçìåíåíèÿ èõ ñîïðîòèâëåíèÿ. Òàêèìè

èíåðöèîííûìè

íåëèíåéíû-

332

×àñòü 3. Òåîðèÿ íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ öåïåé

Ðèñ. 19.12