электрические и электронные аппараты

цель курсовой работы, которая заключается в анализе электрических и электронных аппаратов.

Околокатодная область занимает весьма небольшое пространство, длиной неболее 10-6 м. Около катода возникает положительный объемный заряд, создаваемый положительными ионами. Между положительным объемным зарядом и катодом возникает электрическое поле с напряженностью до 107 В/м, в котором движутся электроны, создающие электрический ток. Напряжение Ui (разгоняющее), которое должен пройти электрон для приобретения энергии, необходимой для ионизации, называют потенциалом ионизации. Для газов этот потенциал колеблется от 13,3В (Н2) до 24,58В (Не).
Положительные ионы также разгоняются электрическим полем, но из-за большей массы их скорость значительно ниже, чем у электронов, поэтому ионизация толчком происходит в основном за счет электронов.В этой области имеет место ступенчатая ионизация. Ввиду малой протяженности околокатодной области электроны не набирают скорости, необходимой для ионизации ударом. Чаще всего после удара атом переходит в возбужденное состояние (электрон атома переходит на более удаленную орбиту). При такой ионизации необходим многократный удар электронов по молекуле, поэтому ток около катода носит электронный характер.
В области дугового столба энергия, приобретенная заряженными частицами, столь мала, что практически ионизация толчком не происходит.При большой температуре, в области дугового столба, скорость частицы возрастает до значения, при котором удар в нейтральный атом приводит к его ионизации. Такая ионизация называется термической.
Степень ионизации

где Р – абсолютное давление газа, Па.
С ростом давления степень ионизации падает. Это свойство используется в дугогасительных устройствах электрических аппаратов.
В дуговом столбе наряду с процессом ионизации протекают процессы деионизации за счет рекомбинации и диффузии.
Обычно рекомбинация протекает так, что сначала электрон отрицательно заряжает нейтральную частицу, после чего происходит рекомбинация положительного и отрицательного ионов.
Уменьшение числа ионов за счет рекомбинации определяется из выражения

где n – число ионов одного знака.
Деионизация в столбе идет также за счет диффузии. Вследствие теплового движения частиц происходит выравнивание плотности заряженных частиц, число частиц в столбе уменьшается, сопротивление столба увеличивается. Скорость уменьшения числа частиц определяется из уравнения

где – длина свободного пробега иона;
– средняя скорость движения иона;
D – коэффициент диффузии

Для стабильно горящей дуги, сопротивление которой неизменно при данном токе, то есть скорость роста числа ионизированных частиц равна скорости их исчезновения.
При переходе к большему току
При угасании дуги
В околоанодной области поток электронов устремляется из столба дуги к положительному электроду (аноду). Анод при дуговом разряде не излучает положительных ионов, которые могли бы нейтрализовать электроны. Поэтому вблизи анода создается объемный отрицательный заряд, что и вызывает появление околоанодного падения напряжения и повышение напряженности электрического поля. Мощный поток электронов выбивает из анода электроны, которые также участвуют в создании отрицательного объемного заряда [17, с.84-90].
В некоторых аппаратах низкого напряжения длина дуги невелика. Падение напряжения на столбе дуги мало по сравнению с суммой падений напряжения у анода и катода. Такие дуги называют короткими. Условия гашения дуги в значительной степени определяются процессами, происходящими у электродов и условиями их охлаждения.
В аппаратах высокого напряжения падение напряжения на столбе дуги значительно больше околоэлектродных, и последними можно пренебречь. Условия существования таких дуг, называемых длинными, определяются процессами в столбе дуги.

Электрические и электронные аппараты осуществляют управление потоком энергии от источника к приемнику. Они применяются в системах производства и распределения электрической энергии и энергоснабжения во всех областях народного хозяйства, в схемах автоматического и неавтоматического управления электрическими машинами и разнообразным оборудованием.
Наряду с электрическими машинами электрические и электронные аппараты являются основными средствами электрификации и автоматизации. Стоимость их нередко оказывается соизмеримой со стоимостью управляемых ими электрических машин и оборудования или даже превышает ее. Электрические и электронные аппараты составляют самостоятельную и обширную область электротехники, к которой относится большинство средств автоматики.
Научно-технический прогресс непосредственно связан с электровооруженностью производства, так как производительность труда пропорциональна его электровооруженности. Необходимо непрерывное их совершенствование на основе развития общей теории электроаппаратостроения, углубления представлений о физике явлений, протекающих в электрических аппаратах, и умения применять законы электротехники при их проектировании. На базе новых технологий и материалов должны быть расширены работы по созданию бесконтактных (статических) аппаратов, аппаратов с жидко-металлическими контактами, по миниатюризации конструкций и модульному их исполнению.