Методы оценки эмиссионной способности ненакаливаемых катодов разрядников.

 

Исследования вольтсекундных характеристик пробоя (т. е. зависимостей напряжения пробоя от скорости нарастания напряжения) дают определённую информацию об эмиссионных свойствах ненакаливаемых катодов разрядников. Известно, что эмиссию с катода газорязрядного промежутка можно оценить исходя из закона Лауэ:

 

, (1)

 

где τ_з – время запаздывания пробоя, измеренное при подаче на электроды импульсов напряжения прямоугольной формы, R – скорость поступления электронов с катода в межэлектродный зазор, W – вероятность пробоя одним электроном. При достаточно большой амплитуде прямоугольного импульса напряжения U (т. е. при (U – U_ст)/U_ст > 0,9) можно считать, что вероятность пробоя одним электроном близка к 1 (т. е. W = 1). Тогда выражение (1) можно переписать в виде:

 

или . (2)

Здесь q_e – заряд электрона, i_э – эмиссионный ток с катода.

 

Итак, после измерения времени запаздывания пробоя, по формуле (2) можно было бы вычислить ток эмиссии с катода.

Недостатком данного метода является то, что при изменении амплитуды измерительного импульса напряжения прямоугольной формы изменяются механизмы поступления электронов в межэлектродный зазор, а, следовательно, и значения рассчитываемых эмиссионных токов. Поэтому неясны критерии выбора амплитуды измерительного импульса напряжения. Кроме того, поскольку время запаздывания пробоя (при измерении с помощью прямоугольных импульсов напряжения) экспоненциально уменьшается с ростом амплитуды импульса напряжения, то измеренные времена запаздывания имеют большой разброс. Это существенно снижает точность оценок.

Эмиссионную характеристику катода можно оценить также другими способами (см., например [1]).

Наиболее достоверные значения эмиссионных токов можно получить при расчете по следующей формуле:

 

, (4)

 

где q_e – заряд электрона, [Кл];

dU/dt – скорость нарастания напряжения, [В/с];

tgΨ – тангенс угла наклона кривой U = f(lg (dU/dt)), [В].

ЧАСТЬ 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАЩИТНЫХ РАЗРЯДНИКОВ.

 

Описание установки.

 

Блок-схема установки изображена на рис. 2.

 

 

1 2 3

 

 

 

Рис. 2. Блок-схема установки.

 

Экспериментальная установка состоит из вычислительного комплекса ДВК (1), блока ИС-1300 (2) и подключаемому к нему испытуемого разрядника (3). В состав блока ИС-1300 входят: генератор линейно-нарастающего напряжения, аналого-цифровой преобразователь, пиковый детектор. Все измерения выполняются автоматически по программе, записанной на дискете. Результаты измерений отображаются на дисплее и могут быть выведены на печать.

 

Порядок выполнения работы.

 

1. Исследование эффекта первого пробоя.

1.1. Подсоединить испытуемый разрядник к блоку ИС-1300.

1.2. Включить блок ИС-1300.

1.3. Включить ДВК.

1.4. Включить таймер.

1.5. Установить дискету в верхний дисковод и набрать на клавиатуре латинские буквы: В МХ1.

1.6. На запрос даты, времени и стартового файла нажать ввод <ВК>.

1.7. Ввести команду FIRST <ВК>.

1.8. После выхода в программу:

а) клавишами курсора установить пункт "СКОРОСТЬ",

б) боковыми стрелками установить 1Е9 (т. е. скорость изменения напряжения dU/dt=10⁹ В/с).

1.9. Клавишами курсора установить пункт "ИЗМЕРЕНИЕ".

1.10. Нажать клавишу <ИСП>.

1.11. После остановки ЭВМ переписать с экрана дисплея данные о 20 пробоях.

1.12. Рассчитать среднее значение пробойного напряжения, среднеквадратичное отклонение пробоев от среднего значения и отношение величины первого пробоя к среднему значению.

 

Примечание.

При вычислении среднего значения напряжения пробоя необходимо

исключить из выборки первый пробой, т. е.

,

 

1.13. После выдержки паузы в 1 мин. повторить пункты 1.10.-1.12.

1.14. Выдержать паузу в 2 мин. и вновь повторить пункты 1.10-1.12.

1.15. Повторить измерения по п.п. 1.10-1.11 при паузах в 3, 4 и 5 мин.

1.16. Снять дискету с ДВК.

1.17. Выключить ДВК.

1.18. Выключить блок ИС-1300.

 

 

2. Оценка эмиссионных свойств ненакаливаемого катода разрядника.

2.1. Включить блок ИС-1300.

2.2. Включить принтер, поставив тумблер "Power" (находящийся на боковой

облицовке) в положение "ON".

2.3. Включить ДВК.

2.4. Включить таймер.

2.5. Установить дискету в верхний дисковод и набрать на клавиатуре латинские буквы: В МХ1.

2.6. На запрос даты, времени и стартового файла нажать ввод <ВК>.

2.7. Ввести команду: @ V <ВК>.

2.8. Для работы с программой использовать клавиши:

ИСП - исполнение выбранного пункта меню,

ПРЕД КАДР - выход в основное меню.

2.9. Снять зависимость U = f(dU/dt) при следующих параметрах:

время = 0,

количество = 30.

2.10. После остановки ЭВМ на экране дисплея высветится график зависимости

U = f(lg(dU/dt)).

2.11. Нажать кнопку "on line" на принтере, заложить под валик принтера 2 стандартных машинописных листа бумаги с копиркой и заправить их, отжав рычаг прижима листов на принтере и снова нажав его.

 

Примечание.

Запрещается заправлять листы путем вращения валика принтера рукой.

 

2.12. Отпечатать на принтере зависимость U = lg (dU/dt). Масштаб для

U: 100 В в 1 см.

2.13. Снять дискету с ДВК.

2.14. Выключить ДВК.

2.15. Выключить блок ИС-1300.

2.16. Выключить принтер, поставив тумблер "Power" в положение "off".

2.17. Отсоединить испытуемый разрядник от блока ИС-1300 и подсоединить к

нему другой разрядник.

2.18. Повторить измерения по п.п. 1.2-1.17. и 2.1-2.14 с другим разрядником.