Принцип действия Вакуумные электронные лампы с подогреваемым катодом

6 Электонная лампа

Электро́нная ла́мпа, радиола́мпаэлектровакуумный прибор (точнее, вакуумный электронный прибор), работающий за счёт управления интенсивностью потока электронов, движущихся в вакууме или разрежённом газе между электродами.

Радиолампы массово использовались в ХХ веке как активные элементы электронной аппаратуры (усилители, генераторы, детекторы, переключатели и т.п.). В настоящее время практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Иногда ещё применяются в мощных высокочастотных передатчиках, высококачественной аудиотехнике.

Электронные лампы, предназначенные для освещения (лампы-вспышки, ксеноновые лампы, ртутные и натриевые лампы), радиолампами не называются и обычно относятся к классу осветительных приборов.

Электронно-лучевые приборы основаны на тех же принципах что и радиолампы, но, помимо управления интенсивностью электронного потока, также управляют распределением электронов в пространстве и потому выделяются в отдельную группу. Также отдельно выделяют СВЧ электровакуумные приборы с использованием резонансных явлений в электронном потоке (такие как магнетрон).

Принцип действия Вакуумные электронные лампы с подогреваемым катодом

В результате термоэлектронной эмиссии электроны покидают поверхность катода.

Под воздействием разности потенциалов между анодом и катодом электроны достигают анода и образуют анодный ток во внешней цепи.

С помощью дополнительных электродов (сеток) осуществляется управление электронным потоком путём подачи на эти электроды электрического потенциала.

В вакуумных электронных лампах наличие газа ухудшает характеристики лампы.

Газонаполненные электронные лампы

Основным для этого класса устройств является поток ионов и электронов в газе, наполняющем лампу. Поток может быть создан, как и в вакуумных устройствах, термоэлектронной эмиссией, а может создаваться образованием электрического разряда в газе за счёт напряжённости электрического поля.

История

В 1883 году Эдисон пытался увеличить срок службы осветительной лампы с угольной нитью накаливания. Он ввёл в баллон лампы, из которой откачан воздух, металлический электрод. К выводу впаянного электрода и одному из выводов раскалённой электрическим током нити он подсоединил батарею и гальванометр. Стрелка гальванометра отклонялась, когда к электроду подсоединялся плюс батареи, а к нити — минус. При смене же полярности ток в цепи прекращался.

Этот эксперимент привёл Эдисона к фундаментальному научному открытию, которое является основой работы всех электронных ламп и всей электроники до полупроводникового периода. Это явление впоследствии получило название термоэлектронная эмиссия.

В 1905 году этот «эффект Эдисона» стал основой британского патента Джона Флеминга на «прибор для преобразования переменного тока в постоянный» — первую электронную лампу, открывшую векэлектроники. [ источник не указан 1336 дней ]

В 1906 году американский инженер Ли де Форест ввёл в лампу третий электрод — управляющую сетку (и, таким образом, создалтриод). Такая лампа могла уже работать в качестве усилителя тока, а в 1913 году на её основе был создан автогенератор. В 1921 году А. А. Чернышёвым [1][2] предложена конструкция цилиндрического подогревного катода

Вакуумные электронные лампы стали элементной базой компьютеров первого поколения. Главным недостатком электронных ламп было то, что устройства на их основе были довольно громоздкими. Для питания ламп необходимо было подводить дополнительную энергию для нагрева катода (именно он испускает электроны, необходимые для тока в лампе), а образованное ими тепло отводить. Например, в первых компьютерах использовались тысячи ламп, которые размещались в металлических шкафах и занимали много места. Весила такая машина десятки тонн. Для её работы требовалась электростанция. Для охлаждения машины использовали мощные вентиляторы в связи с выделением лампами огромного количества тепла.

Пик расцвета («золотая эра») ламповой схемотехники пришёлся на 1935—1950 годы.

Источник

Электровакуумные лампы

Лампа электровакуумная AMERITRON 380-0500GT

Электровакуумные лампы – особенности и принцип работы

Интернет-магазин «РадиоЭксперт» предлагает купить электровакуумные лампы по доступной цене. В век развития современных технологий большинство думает, что такие приспособления устарели и практически не используются. Но это ошибочно.
Электронно-вакуумные лампы – незаменимая деталь во многих устройствах. Это приспособления, что функционируют по принципу формирования интенсивного потока из электронов в пространстве, являющемся вакуумным или разреженным газовым, которое к тому же замкнутое. При этом, управление им осуществляется с помощью электрического или магнитного поля. Подобные приспособления обладают рядом необходимых опций. Электронно-вакуумные лампы осуществляют генерацию, усиление колебаний с различной частотой. Они могут быть:

  • звуковыми;
  • сверхвысокими частотами;
  • радиоволнами.
Читайте также:  Стоимость установки забора со всеми работами

Конструктивно такие изделия включают анод, катод и сетку. К тому же купить электровакуумные лампы можно для различных целей и задач за счет их широкого применения. Они используются непосредственно в:

  • военно-промышленном комплексе;
  • авиа и ракетостроении;
  • профессиональной аппаратуре.

Более того, купить приспособления можно недорого за счет их доступной цены. Стоимость зависит от производителя и назначения устройства.

ЭВЛ с доставкой

Электровакуумные лампы могут купить не только жители России, но и СНГ. Продажа осуществляется на выгодных условиях, к тому же производиться доставка, которая позволяет выбрать подходящую модель из ассортимента.
На сайте представлен прайс, где прописана цена модификаций. Это исключает множество вопросов, и обеспечивает удобство для пользователя. Заказать изделия просто. Для этого следует воспользоваться специальной формой или позвонить по указанному номеру.

Источник

Электровакуумные приборы вчера и сегодня

В век интегральных микросхем и смартфонов, чипов и суперкомпьютеров, казалось бы смешно уже размышлять об электровакуумных приборах, таких как электронные радиолампы. Всюду заменили их транзисторы, и место им давно в музее. Конечно, доля истины в этих утверждениях есть, нынче лампы действительно не так широко применяются как раньше, тем не менее по сей день остаются области, в которых они незаменимы и очень востребованы.

Электровакуумные приборы вчера и сегодня

Действительно, принцип действия кенотрона, триода и прочих электровакуумных приборов не так уж и сложен. Между электродами внутри вакуумированного корпуса инициируется поток электронов. Интенсивностью и направлением этого потока электронов можно управлять при помощи электрического или магнитного поля.

Электрический ток в вакууме поражает своими свойствами: лампа может генерировать колебания в широчайшем частотном диапазоне, начиная от звука, заканчивая радиоволнами сверхвысоких частот. Она может усиливать колебания, абсолютно не внося искажений в усиливаемый сигнал, тогда как полупроводниковый аналог не может похвастаться подобными способностями.

Электровакуумные лампы

Первым, кто столкнулся с явлением электрического тока в вакууме был Томас Алва Эдисон. В 1883 году он обнаружил данный эффект, однако не нашел ему никакого практического применения.

Первый вакуумный диод появился лишь в 1905 году, его изобрел англичанин Джон Флеминг. Лампа предназначалась для получения постоянного тока из переменного, ее устройство было очень простым: вакуумная стеклянная колба, а внутри нее два электрода — катод и анод.

Первый вакуумный диод

Подогреваемый катод испускал электроны, которые двигались через вакуум к положительно заряженному аноду, но не обратно — вот и принцип действия выпрямителя.

Спустя год Ли де Фрост добавил внутрь к диоду еще один электрод, разместив его между катодом и анодом — так получился триод. Третий электрод назвали сеткой, он был изготовлен из сети тонких проволок. Сетка служила для управления потоком электронов. Позже добавили еще больше электродов, с ними характеристики и возможности ламп улучшались.

Начиная с 1920-х и по 1940-е было разработано еще несколько типов электровакуумных приборов, работавших по принципу управления движением потока электронов в вакууме. Но это уже были далеко не те лампы, что появились в самом начале.

Магнетрон, пролетный и отражательный клистрон, лампы бегущей и обратной волны и т. д. — они уже не имели стеклянных колб, да и принципы их работы лишь отдаленно напоминали триоды, хотя вообще-то все они — родственники.

Магнетрон для микроволновой печи

Три десятилетия назад электронные лампы во всю применялись в радиоприемниках и телевизорах, в 1950-е на лампах с реле только и работали первые компьютеры. Но с каждым годом лампы стали применять все реже, особенно к сегодняшнему дню. Тем не менее некоторые отрасли по сей день неизбежно используют лампы, так как только они способны предоставить столь высокие характеристики, что ни один полупроводниковый аналог не обеспечит.

Чего стоит один только высококачественный звук аппаратуры класса Hi-End, где все строится принципиально только на радиолампах. Многие зарубежные производители усилителей используют некоторые типы ламп исключительно производства России. Но это если говорить об акустических системах.

Акустическая система на вакуумных лампах

Магнетроны всюду используются в микроволновых печах, где они генерируют мощные радиоволны сверхвысоких частот, также они работают в мощных радиоприемниках и передатчиках, в некоторых случаях полезны клистроны, лампы бегущей и обратной волны, а также прочие электровакуумные приборы.

Читайте также:  Алмазные бурильные установки Tyrolit

Электровакуумные приборы находят незаменимое применение в спутниковых передатчиках, в самолетах, на кораблях и в центрах связи на Земле. Только электровакуумные приборы способны обеспечить сверхвысокие частоты с высокой стабильностью и огромными мощностями, транзисторы этого не умеют. Так что электровакуумные приборы рано сбрасывать со щитов, они по прежнему служат в технике, радиолокации, только благодаря им реальна радиосвязь на очень коротких волнах, способная обеспечить передачу данных между спутниками в космосе.

Источник



Лампа для вакуумной установки

В качестве нагревательных элементов применим линейные лампы типа КГТ — лампа кварцевая галогенная тепловая. Это распространенное решение; на основе ламп данного типа собирается много промышленных вакуумных прессов. КГТ-лампы выгодно отличаются низкой ценой, высоким ресурсом и эффективностью передачи тепловой энергии путем излучения.

Мощность каждой лампы выберем равной 1000 Ватт (1 КВт), напряжение – 220 В. Количество ламп будет равным 22 шт, тем самым общая потребляемая мощность термомодуля составит 22 КВт. Цоколь лампы типа K7S, имеющий гибкие выводы с кольцевыми наконечниками, максимально удобен для произвольного монтажа. Крепить лампы к термомодулю будем на отдельных подвесах, независимо друг от друга. Подвесами будут служить стальные резьбовые шпильки, на концах которых закреплены самодельные стеклотекстолитовые пластины-изоляторы. Это позволит регулировать высоту подвески каждой лампы в широком диапазоне, меняя тем самым степень и локализацию нагрева пленки.

Лампа КГТ.
Лампа КГТ с цоколем K7S (гибкие выводы с кольцевыми наконечниками).

Технические характеристики лампы КГТ-220-1000-6.

Согласно плану расположения ламп, производится нанесение разметки с последующим сверлением сквозных отверстий диаметром 6 мм в верхней части (крыше) термомодуля. Далее, в проделанных отверстиях закрепляются предварительно нарезанные на отрезки нужной длины оцинкованные шпильки того же диаметра. При этом, можно изготовить все шпильки одинаковой длины (максимально требуемой) и, после регулировки высоты ламп, обрезать излишки сверху термомодуля. На свободные концы шпилек устанавливаются стеклотекстолитовые изоляторы для монтажа нагревательных ламп. В завершение, производится предварительная установка КГТ-ламп, которые крепятся к изоляторам с помощью болтов М5×20 с обязательным применением шайб Гровера.

Способ крепления нагревательных ламп: на шпильках, с применением стеклотекстолитовых изоляторов..

Способ крепления нагревательных ламп.

Стеклотекстолитовые изоляторы.

Стеклотекстолитовые изоляторы 40×20 мм с просверленными отверстиями диаметров 5 и 6 мм. Изготавливаются из листового стеклотекстолита толщиной от 2 мм.

Расположение ламп. Вид сверху.

Расположение ламп. Вид сверху. Масштабная клетка на рисунке имеет ячейку 20×20 мм.

Термомодуль на боку. Вид верха термомодуля до обрезки шпилек.

Вид верха термомодуля до обрезки шпилек.

Ориентировочные значения высот установки нагревательных ламп относительно нижней границы термомодуля (без учета колесных опор) представлены в таблице ниже.

Лампа Высота установки
HL1, HL2, HL3, HL4, HL5, HL6, HL7, HL12, HL13, HL14. 180 мм
HL8, HL9, HL10, HL11, HL15, HL16, HL17, HL18. 280 мм
HL19, HL20, HL21, HL22. 320 мм

Расположение ламп. Вид сбоку.

Расположение ламп. Вид сбоку на длинную сторону термомодуля (сверху на рисунке) и сбоку на короткую сторону термомодуля (снизу на рисунке). Масштабная клетка на рисунке имеет ячейку 20×20 мм.

Электропроводка термомодуля. Подключение ламп.

Последний и самый ответственный этап — соединение всех ламп согласно электрической схеме. Электрическая схема подключения ламп, представленная ниже, была спроектирована с учетом требований по симметричности трехфазной нагрузки, а так же с потенциальной возможностью раздельного (зонального) управления группами ламп по удалению от центра вакуумного стола, путем перекоммутации проводов в распределительной коробке. Таким образом, например, если появится необходимость в установке регулятора мощности на крайние, средние и/или центральные группы ламп, это можно будет легко сделать без изменения схемы подключения ламп внутри термомодуля.

Схема подключения ламп.

Схема подключения ламп. При наличии отдельного провода защитного заземления, корпус термомодуля нужно подключать к нему.

Электроподключение ламп будем выполнять навесным монтажом. Данный способ монтажа, при своей малой эстетичности, достаточно надежен и прост в реализации для различных самодельных конструкций. Подводить электропитание к лампам нужно специальным проводом в жаростойкой изоляции; хорошо подойдет доступный в продаже провод типа РКГМ, выдерживающий температуру до 180 °C в рабочем (долговременном) режиме. В основе РКГМ лежит медный, многопроволочный (гибкий) провод, что существенно ускорит монтаж. Согласно схеме подключения ламп, легко определить потребляемую мощность каждой группы и, ориентируясь на максимум потребления, выбрать площадь сечения жилы провода равной 2,5 кв.мм. Пятилетняя эксплуатация самодельного термомодуля с проводами данного типа показала их достаточную надежность, хорошую стойкость изоляции к нагреву и частым перепадам температуры.

Для подключения токонесущей жилы провода РКГМ к кольцевой клемме лампы КГТ, будем применять стандартные наконечники типа ТМЛ или НКИ. Наконечники монтируются (обжимаются) на конце жилы специальными пресс-клещами, например, ПК-16 (для ТМЛ) или WS-04 (для НКИ). Несмотря на то, что для многопроволочных проводов можно применять наконечник любого из указанных типов, рекомендуются именно ТМЛ-наконечники по причине высокой надежности. Длинные и свисающие участки провода нужно зафиксировать, закрепив их к корпусу термомодуля посредством полосок алюминиевой фольги и заклепок. Необходимо стремиться прокладывать провод вдали от колб нагревательных ламп, касание колбы с проводом не допускается.

Провод РКГМ-2,5.
Характеристики проводов типа РКГМ.
Провод РКГМ и его характеристики. Класс гибкости может варьироваться. Для монтажа стационарной проводки (как в нашем случае), рекомендуется использовать многопроволочный провод РКГМ с низким классом гибкости.

Наконечники типов НКИ и ТМЛ.

Наконечники. НКИ 2,5-5 слева, ТМЛ 2,5-5 по центру, ТМЛ 4-5 справа на рисунке.

Варианты проводов для соединения нагревательных ламп.

Примеры проводов-перемычек для соединения нагревательных ламп.

Опрессованный наконечник НКИ 2,5-5.Опрессованный наконечник НКИ 2,5-5.
Опрессованный наконечник НКИ 2,5-5. После опрессовки, синий изолятор удаляется, его место займет термоусадочная трубка.

Провод РКГМ-2,5 с наконечниками НКИ 2,5-5.

Провод РКГМ-2,5 с наконечниками НКИ 2,5-5.

Опрессованный наконечник ТМЛ 2,5-5 на проводе РКГМ-2,5.Опрессованный наконечник ТМЛ 2,5-5 на провод РКГМ-2,5.
Опрессованный наконечник ТМЛ 2,5-5 на проводе РКГМ-2,5.

Провод РКГМ-2,5 с наконечниками ТМЛ 2,5-5.

Провод РКГМ-2,5 с наконечниками ТМЛ 2,5-5.

Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Снимаем изоляцию.Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Разделяем жилки.
Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Плотно скручиваем вместе.Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Опрессовка завершена.
Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Опрессовка завершена, надета термоусадочная трубка.
Опрессовка двух проводов РКГМ-2,5 в один наконечник ТМЛ 4-5. Делать то же самое с наконечниками типа НКИ не рекомендуется.

Термомодуль в процессе подключения ламп.

Термомодуль в процессе подключения ламп.

Вид на лампы термомодуля.Вид на лампы термомодуля.
Вид на лампы термомодуля.
Лампы подключены. На фото все лампы временно имеют одинаковую высоту установки. Красной стрелкой обозначено точка выхода термостойких проводов из термомодуля наружу в распределительную коробку. Синяя стрелка — место фиксирования провода на корпусе термомодуля.

На задней стенке термомодуля монтируется распределительно-коммутационная коробка подходящих размеров, в которую заводятся провода от всех групп ламп согласно схеме подключения. Внутри распределительной коробки располагаются соединительные шины, к которым подключаются концы РКГМ-проводов, и к которым же в дальнейшем будет подключаться кабель питания термомодуля.

Шина нулевая с изолятором на DIN-рейку.

Шина нулевая с изолятором на DIN-рейку.

Распределительная коробка со снятой крышкой.

Распределительная коробка со снятой крышкой. На концы многопроволочных проводов одеваются и опрессовываются гильзы-наконечники. Кружками обозначены точки подсоединения питающего кабеля. Для надежности, каждая его, предварительно облуженная, жила продета сразу в два контактных отверстия шины.

Ставим термомодуль на рельсы, регулируем высоты опор, добиваясь касания рельс всеми четырьмя колесами. При соблюдении правил электробезопасности, можно по временной схеме подать питание на лампы, чтобы убедиться в их работоспособности. Перед первым включением необходимо обезжирить стеклянные колбы ламп, протерев их чистой тряпочкой, смоченной в спирте или ацетоне. Изготовление термомодуля завершено.

Термомодуль на рельсах.

Термомодуль на рельсах.

Эпилог.

В статье было рассказано о способе постройки нагревательного модуля (термомодуля) своими руками для самодельного вакуумного пресса. Материал статьи основан на реальном, удачном, практическом опыте. Главным вариативным моментом является вопрос пространственного расположения нагревательных ламп, а так же их количество и мощность. По результатам эксплуатации подобного пресса можно говорить о следующем. Для достижения большей равномерности прогрева, имеет смысл увеличить число ламп в полтора-два раза, пропорционально уменьшив мощность каждой лампы, сохранив общую потребляемую мощность на уровне 20-25 КВт. Это даст возможность сдвинуть лампы ближе к краям термомодуля, лучше прогревать внешний периметр стола и его углы (самые проблемные зоны) без ущерба для центральных зон. При этом, располагать лампы можно будет проще и единообразно. Для придания конструкции большей надежности и эстетичности, вместо навесного монтажа гибкими проводами, можно применить плоские токопроводящие шины, одновременно являющиеся несущими элементами для крепления ламп (резьбовые шпильки будут не нужны). Дальнейшим, еще более серьезным усовершенствованием термомодуля может быть дооснащение его термостатическим регулятором мощности с возможностью раздельного (зонального) регулирования, а так же системой плавного включения ламп для продления их срока службы. В погоне за идеалом, не нужно забывать о следующем: чем больше совершенствуется, усложняется и удорожается самодельное оборудование, тем острее встает вопрос об экономической целесообразности его изготовления.

Источник

Читайте также:  Установка windows 10 картинками