Государственное бюджетное профессиональное общеобразовательное учреждение Свердловской области «Талицкий лесотехнический колледж им. Н.И. Кузнецова»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: Электротехника

Специальность: 08.02.09. «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»

Тема: Конденсаторы. Стабилитроны. Симистр. Электронно-лучевые приборы.

Выполнил студент гр. ЭЛ-21 СЗ

Решетников И.Ю.

Проверил преподаватель

Берсенев И.В.

Оценка ________( )

г. Талица

2022 г

Содержание:

Конденсаторы

Конструкция конденсатора

Применение конденсаторов

Стабилитроны

Симистр

Принцип работы симистра

Виды и сферы применения

Технические характеристики

Электронно-лучевые приборы

Описание работы

Принцип работы электронно-лучевой пушки

Список литературы

Конденсаторы

Конденсаторы являются незаменимым элементом любой электронной схемы, от самой простой до самой сложной. Трудно представить себе какую-либо электронную схему, в которой не используются конденсаторы. За два с половиной столетия своего существования они значительно изменили свой облик. Некоторые конденсаторы стоят не более рубля, но их производство составляет миллиарды долларов в мировом масштабе.

Конструкция конденсатора

В настоящее время существует множество типов и разновидностей конденсаторов. Но по своей сути все они повторяют самый простой конденсатор, который состоит из двух металлических пластин, изолированных друг от друга.

Пластины обычно называют оболочками, а изоляционный слой - диэлектриком.

Миниатюризация является основным направлением в совершенствовании конструкции конденсаторов, так как от нее зависит дальнейшая миниатюризация интегральных схем. Основная классификация конденсаторов основана на типе диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: Сопротивление изоляции, стабильность емкости, уровень потерь и др.

Конденсаторы делятся на различные типы:

В зависимости от типа диэлектрической проницаемости:

• 
  Вакуумные конденсаторы (крышки без диэлектрика находятся в вакууме).
  
• 
  Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  
• 
  Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  
• 
  Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком: стекло (стеклянная эмаль, стеклокерамика, стеклянная пленка), слюда, керамика, тонкая неорганическая пленка.
  
• 
  Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком: бумажный, бумажно-металлический, пленочный, комбинированный - бумажно-пленочный, тонкопленочный из органических синтетических пленок.
  
• 
  Электролитические и оксидные полупроводниковые конденсаторы. Эти конденсаторы отличаются от всех других типов, главным образом, своей высокой удельной мощностью. В качестве диэлектрика используется оксидная пленка на металлическом аноде. Вторым покрытием (катодом) является либо электролит (для электролитических конденсаторов), либо полупроводниковый слой (для оксидных полупроводниковых конденсаторов), который осаждается непосредственно на оксидный слой. В зависимости от типа конденсатора анод состоит из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.
  
• 
  Твердотельные конденсаторы - Вместо традиционного жидкого электролита используется специальный проводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ

50000 часов при 85°C. ЭПС ниже, чем у жидкого электролита и слабо зависит от температуры. Они не лопаются.

---

Кроме того, конденсаторы отличаются своей способностью изменять емкость:

Постоянные конденсаторы - базовый класс конденсаторов, которые не изменяют свою емкость (кроме как в течение срока службы).

• 
  Конденсаторы переменные - конденсаторы, емкость которых может изменяться во время работы оборудования. Емкость может управляться механически, электрическим напряжением (вариконы, варикапы) и температурой (тепловые конденсаторы). Они используются, например, в радиоприемниках для настройки частоты колебательных цепей.
  
• 
  Подстроечные конденсаторы - конденсаторы, емкость которых изменяется во время однократной или периодической балансировки и не изменяется во время работы устройства. Они используются для балансировки и выравнивания исходного емкостного сопротивления непрерывных цепей, для периодической балансировки цепей, требующих лишь небольшого изменения емкости.
  

В зависимости от назначения конденсаторы можно разделить на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически во всех типах и классах оборудования. Традиционно к ним относятся наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования.

Все остальные конденсаторы являются специальными конденсаторами. К ним относятся конденсаторы высокого напряжения, импульсные конденсаторы, помехоподавляющие конденсаторы, дозирующие конденсаторы, включающие конденсаторы и другие конденсаторы.

Конденсаторы также классифицируются по форме обмоток: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

Применение конденсаторов:

• 
  Конденсаторы используются практически во всех областях электротехники.
  

• 
  Конденсаторы используются (наряду с индукторами и/или резисторами) для построения различных схем с частотно-зависимыми характеристиками, такими как фильтры, цепи обратной связи, резонансные цепи и т.д.
  
• 
  При быстром разряде конденсатора может быть генерирован мощный импульс, например, в фотовспышках, электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса (ГИН; ГИТ), генераторах Коккрофт-Уолтона и т.д.
  
• 
  Поскольку конденсатор способен хранить заряд в течение длительного времени, его можно использовать в качестве запоминающего элемента или накопителя электрической энергии.
  
• 
  В промышленной электротехнике конденсаторы используются для коррекции коэффициента мощности и в фильтрах гармоник.
  
• 
  Конденсаторы способны накапливать высокий заряд и генерировать высокое напряжение на катушках, которое используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для генерирования кратковременных сильных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафф).
  
• 
  Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: небольшое изменение расстояния между электродами оказывает значительное влияние на емкость конденсатора.
  
• 
  Влажность, древесина (изменение диэлектрического состава приводит к изменению емкости).
  
• 
  В защитных и релейных цепях используются конденсаторы для реализации некоторой логики защиты. В частности, в схеме повторного включения конденсатор обеспечивает необходимую разнообразную защиту.
  
• 
  Счетчик уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обмотками конденсатора, и емкость конденсатора изменяется в зависимости от уровня заполнения.
  
• 
  Конденсатор фазового сдвига. Этот конденсатор необходим для пуска, а иногда и для работы однофазных асинхронных двигателей. Он также может использоваться для запуска и работы трехфазных асинхронных двигателей, когда питание осуществляется от однофазного напряжения.
  
• 
  Аккумуляторы для электрической энергии. В этом случае разрядное напряжение и ток на катушках конденсатора должны быть достаточно постоянными. При этом сам разряд должен быть значительно длиннее. В настоящее время мы видим экспериментальные разработки электромобилей и гибридов, использующих конденсаторы. Существуют также некоторые модели трамваев, которые используют конденсаторы для питания тяговых электродвигателей при движении в обесточенных зонах.
  

---

Стабилитроны.

Полупроводниковый стабилитрон (рис. 11.4, а) — это диод, у которого в рабочем режиме используется обратная ветвь его ВАХ (рис. 11.4, б), причем на участке, соответствующем электрическому пробою.



Рис. 11.4. Полупроводниковый стабилитрон:

а — условное изображение; б — ВАХ стабилитрона

Различают два вида пробоя полупроводникового диода:

• 
  1) электрический пробой, не приводящий к выходу прибора из строя, когда после снятия обратного напряжения диод возвращается в исходное состояние;
  
• 
  2) тепловой пробой (прибор сгорает).
  

Электрический пробой возникает под действием сильного обратного электрического поля. При этом наиболее энергичные электроны разгоняются до скорости, достаточной для выбивания электронов из нейтральных атомов. В свою очередь, освобожденные электроны также приобретают очень высокую скорость. Этот процесс принимает лавинообразный характер и ведет к резкому нарастанию обратного тока (на несколько порядков).

Тепловой пробой. Значительный рост обратного тока вызывает увеличение температуры диода, а следовательно, дополнительную генерацию электронно-дырочных пар, способствующую дальнейшему росту тока. Возникает новый лавинообразный процесс, называемый тепловым пробоем. Во избежание перехода электрического пробоя в тепловой величина обратного тока не должна превышать некоторого наибольшего допустимого значения *_СТ1Пах. Другими словами, мощность, рассеиваемая на диоде, не должна быть больше допустимой величины.

Важнейшей особенностью рассматриваемого полупроводникового прибора в режиме электрического пробоя является малое дифференциальное сопротивление. Это равносильно наличию на его ВАХ участка, где большим изменениям тока соответствуют очень малые изменения напряжения. На рис. 11.4, б это режимы между точками Aw В (участок стабилизации).

Основные параметры стабилитронов, приводимые в справочниках:

• 
  1) напряжение стабилизации и_сг0 (соответствует примерно середине участка стабилизации — точка N на рис. 11.4, б). Режим, определяемый точкой N(u_cr0, /_ст0), называется номинальным;
  
• 
  2) минимальный ток z_CTmin, при котором наблюдается устойчивый электрический пробой. Этой величиной задается нижняя граница участка стабилизации (точка А на рис. 11.4, б);
  
• 
  3) максимально допустимый ток стабилизации i_CTmax, при котором рассеиваемая на диоде мощность не приводит к переходу электрического пробоя в тепловой (точка В на рис. 11.4, б, определяющая верхнюю границу участка стабилизации);
  
• 
  4) дифференциальное сопротивление прибора в режиме стабилизации (номинальном).
  

---

Полупроводниковые стабилитроны выполняют на основе кремния. У германиевых диодов электрический пробой легко переходит в тепловой, поэтому для изготовления стабилитронов германий не используется. Кремниевые стабилитроны, выпускаемые промышленностью, рассчитаны на напряжение стабилизации от 5 до 400 В и мощностью от 250 мВт до 50 Вт.

Схема простейшего стабилизатора напряжения со стабилитроном изображена ниже на рис. 11.5, а. Это четырехполюсник, включенный между источником входного напряжения и сопротивлением нагрузки. Сопротивление R_C), называемое балластным или ограничительным, выполняет две функции:



Рис. 11.5. Стабилитрон:

а — схема стабилизатора напряжения; 6 — ее графический расчет для случая R_n = оо

• 
  1) ограничивает ток через стабилитрон, что предотвращает переход электрического пробоя в тепловой;
  
• 
  2) принимает на себя «излишки» напряжения, возникающие при изменении напряжения питания и сопротивления нагрузки.
  

Обеспечиваемое схемой стабилизатора качество стабилизации оценивается по величине коэффициента стабилизации



где м_и0 и и_вх0 соответствуют номинальному режиму (точка N на рис. 11.4, б).

Симистр

Симистор (триак) является одним из видов тиристора и обладает большим количеством переходов p-n-типа. Его целесообразно применять в цепях переменного тока для электронного управления. Чтобы понять принцип работы симистора «чайникам» в этом вопросе, следует рассмотреть его структуру, функцию и сферы применения.

Информация о ключах

Ключи — устройства, которые применяются для коммутации или переключения в электрических цепях. Существует три их вида, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Классифицируются ключи по типу переключения:

1. 
   Механические.
   
2. 
   Электромеханические.
   
3. 
   Электронные.
   

К механическим ключам относятся выключатели и рубильники. Применяются они в случаях необходимости ручной коммутации для замыкания одного или нескольких групп контактов. К виду электромеханических ключей следует отнести реле (контакторы). Электромагнитное реле состоит из магнита, представляющего катушку с подвижным сердечником. При подаче питания на катушку она притягивает сердечник с группой контактов: одни контакты замыкаются, а другие — размыкаются.

---

Среди достоинств применения электромеханических ключей можно выделить следующие: отсутствие падения напряжения и потери мощности на контактах, а также изолирование цепей нагрузки и коммутации. У этого типа ключей есть и недостатки:

1. 
   Число переключений ограниченно, поскольку контакты изнашиваются.
   
2. 
   При размыкании возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению контактов (электроэрозии). Невозможно применять во взрывоопасных средах.
   
3. 
   Очень низкое быстродействие.
   

Электронные ключи бывают на разной базе полупроводниковых элементов: транзисторах, управляемых диодах (тиристорах) и симметричных управляемых диодах (симисторах). Простейшим электронным ключом является транзистор биполярного типа с коллектором, эмиттером и базой, состоящего из 2 p-n-переходов. По структуре они бывают 2 типов: n-p-n и р-n-p.



Поскольку транзистор состоит из 2 p-n-переходов, то в зависимости от состояния, в которых они находятся, различают 4 режима работы: основной, инверсный, насыщения и отсечки. При активном режиме открыт коллекторный переход, а при инверсном — эмиттерный. При двух открытых переходах транзистор работает в режиме насыщения. При условии, что закрыты оба перехода, он будет работать в режиме отсечки.

Для использования транзистора необходимо всего 2 его состояния. Режим отсечки происходит при отсутствии тока базы, следовательно, при этом ток коллектора равен 0. При подаче достаточного значения тока на базу полупроводниковый прибор будет работать в режиме насыщения, т. е. в открытом состоянии.

Если рассматривать ключи на полевых транзисторах, то появляется возможность менять его проводимость при изменении величины напряжения на затворе, выполняющего функцию управляющего электрода. Управляя его работой при помощи воздействия на затвор, можно получить два состояния: открытое и закрытое. Ключи на полевых транзисторах обладают высоким быстродействием, чем на биполярных.



Электронные ключи, выполненные на тиристорах, обладают некоторыми особенностями. Тиристор является полупроводниковым радиоэлементом с p-n-p-n или n-p-n-p переходам и имеет 3, а иногда и 4 вывода. Состоит он из p-слоя (катода), n-слоя (анода) и управляющего электрода (базы). Его можно заменить 2 транзисторами разной структуры. Он представляет 2 ключа транзисторного типа, которые включены встречно. База одного транзистора подключается к коллектору другого.

---

Смотрите также файлы

• Методические рекомендации по производственной практике пм 03. Управление ассортиментом, оценка качества и обеспечение сохраняемости товаров.doc

• Согласно В. Далю.doc

• Дата Краткие сведения о проделанной работе.docx

• 1. Глаза у кошки зеленые. The cats ees are green.docx

• Литература по теме курсовой работы, периодические издания, интернетисточники Дата выдачи задания 20 г.docx