Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

Виды вентилей

Вентили бывают механические, состоящие из подвижных частей, требующих присмотра человека. Части механического вентиля изнашиваются в процессе эксплуатации, что приводит к разрыву дуги и возникновению искры. Также существуют электрические вентили, которые, в свою очередь, делятся на ряд других видов вентилей: полупроводниковые, электролитические, электронные, ионно-вакуумные и ионные повышенного давления

Полупроводниковый вентиль между металлическими обкладками полупроводника играет роль электродов. В таком вентиле создаются два слоя разной проводимости – тонкий запирающий

слой с малой проводимостью и толстый слой с нормальной проводимостью. При изменении величины тока и его направления меняется толщина слоев. Например, если в вентиле из закиси меди, силена, сульфида меди к электроду приложить отрицательный потенциал, который граничит с запирающим слоем, а к электроду будет сдвигаться в направлении толстого слоя, – это приведет к тому, что запирающий слой станет меньше, а его проводимость больше. При обратной полярности напряжения толщина запирающего слоя возрастает, а проводимость уменьшается. В этом случае через вентиль проходит малый обратный ток. В вентилях из кремния и германия проводимость определяется концентрацией свободных электронов, у которых запирающий слой играет роль анода, а слой с нормальной проводимостью – катода.

Более широкое применение из полупроводниковых вентилей получили селеновые, которые выпускаются в виде диска или пластины, где ток зависит от их размеров и колеблется от долей миллиампера до нескольких ампер. Данные вентили используются в выпрямителях малых токов при высоком напряжении и больших токов при малом напряжении. Чаще всего используется в зарядных гальванических устройствах, в схемах управления и регулирования, в схемах возбуждения синхронных машин, а также в сварочных схемах. Их преимуществом является высокий КПД (до 80%), долговечность (до нескольких десятков тысяч часов), нетребовательность в уходе, отсутствие вспомогательных цепей для включения.

Электролитические вентили состоят из двух металлических электродов. Они помещены в углекисло-аммонный электролит или раствор щелочи, где анодом служит любой металл, а катодом – тантал, алюминий, магний. Данные вентили практически вышли из употребления в наши дни.

Электронные вентили применяются для выпрямления малых токов в напряжении от десятков вольт до сотен киловольт. В области малых напряжений они уступают полупроводниковым выпрямителям и чаще всего применяются в радиоприемных устройствах, маломощных системах электроники, в рентгеновских и измерительных установках для усиления и генерации тока.

Ионно-вакуумные вентили заполняются каким-либо инертным газом (гелием, неоном, аргоном, криптоном, ксеноном) или парами ртути. Давление газа может колебаться от сотых долей до нескольких миллиметров ртутного столба. Катод всегда создает условия для выхода электронов, а анод электронов не излучает вовсе. Это приводит к тому, что электроны, направляемые к аноду, сталкиваются в вентилях с атомами газа и, создавая положительные ионы, компенсируют отрицательный заряд электронов.

Ионные вентили с накаленным катодом бывают двухэлектродные, называемые газотроном, и трехэлектродные, называемые тиротроном, где, помимо катода и анода, находится управляющая сетка. Газотроны и тиротроны получили большое применение в устройствах, где требуются выпрямители тока от нескольких ампер до сотен ампер при напряжениях для десятков киловольт. КПД таких устройств очень велико. В ртутных ионных вентилях с нормальной проходимостью в качестве катода применяется ртуть. Данные вентили распространены в системах электрической тяги,

электропривода и для питания установок электролиза.

Они определяются количеством прямого тока и напряжениями (их внутренним уменьшением и обратным напряжением). Уменьшение напряжения характеризует и падение в мощности.

Вентильный электропривод

Вентильный электропривод – это электропривод, питающий электродвигатель и регулирующий его угловую скорость в преобразователях на управляемых электрических вентилях. Данный электропривод питает асинхронные и синхронные двигатели переменного тока и содержит управляемый выпрямитель.

Возбудитель электромашины

Возбудитель электромашины – это устройство, которое питает постоянным электрическим током обмотки возбуждения всех электрических машин.

Возбудителями называют тиристорные и транзисторные преобразователи, вытесняющие машинные возбудители. Возбудитель электрических машин позволяет осуществлять стабилизацию параметров электрических машин в статических и динамических режимах работы.

Вольтодобавочный трансформатор

Вольтодобавочный трансформатор – это трансформатор с переменным коэффициентом электрической трансформации, который включает своей вторичной обмоткой другой трансформатор, регулирующий и стабилизирующий напряжение в цепи нагрузки. Первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора питается от обмотки низшего напряжения основного трансформатора.

Виды вольтодобавочных трансформаторов: линейные трансформаторы с поперечным регулированием, которые позволяют сдвигать напряжение сети по фазе без изменения его значения. Вследствие улучшения коэффициента мощности может достигаться снижение потерь напряжения в электрической сети, а также электрической энергии. Когда первичная обмотка автотрансформатора обеих фаз включается на линейное напряжение двух других фаз, значение не изменяется, а достигается также снижение потерь напряжения.

Вольтметр

Вольтметр – это электроизмерительный прибор напряжения сети, дающий показания в вольтах, киловольтах, милливольтах и микровольтах.

Вольтметры делятся на аналоговые (стрелочные) и цифровые. Последние имеют повышенную точность по сравнению с аналоговыми.

Важнейшим элементом вольтметра, в значительной мере определяющим метрологические характеристики прибора, является преобразователь.

Вольтметр.

Выходное напряжение преобразователя может быть пропорционально амплитудному, средневыпрямленному или эффективному значениям входного напряжения.

Характер этой зависимости определяет, какое входное напряжение (амплитудное, средневыпрямленное или эффективное) измеряет вольтметр.

В аналоговых вольтметрах измерение напряжения производится по шкале магнитоэлектрического прибора. Погрешность аналоговых вольтметров составляет 1—3%.

Цифровые вольтметры постоянного напряжения работают как по структурной схеме прямого действия, так и по схеме уравновешивания (сравнения измеряемого напряжения с образцовым). При измерении по схеме уравновешивания измеряемое напряжение автоматически сравнивают с дискретно изменяющимся высокостабильным образцовым напряжением.