Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
Кафедра электронного приборостроения
Контрольная работа
«Мощные электронные приборы
с электростатическим управлением»
ТЕМА: «Расчет мощного генераторного триода цилиндрической конструкции с ВТК решётчатым катодом и водяным охлаждением для усиления мощности высокочастотных колебаний в промышленных генераторах»
Выполнил студент группы 1002:
Шатуланов А.С.
Преподаватель:
Шануренко А.К.
Санкт-Петербург
2015
Содержание
Задание…………………………………………………………………………….
1 3
Введение 4
1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода 5
2 Расчет геометрических размеров системы электродов 8
2.1 Расчет межэлектродных расстояний 8
Расчет расстояния «катод-сетка» для цилиндрической конструкции лампы производится по формуле: 8
2.2 Расчет сеточной структуры (рис. 3а) 9
3 Водяная система охлаждения 12
4 Учет влияния охлажденных концов 15
Список литературы: 18
Введение 4
1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода 5
2 Расчет геометрических размеров системы электродов 8
2.1 Расчет межэлектродных расстояний 8
2.2 Расчет сеточной структуры 10
3 Водяная система охлаждения 133
Список литературы 18
1
1
Введение
Электронными приборами называют устройства, принцип действия которых основан на явлениях, связанных при движении электронов в вакууме, в газовой среде и в твердом теле. В зависимости от среды, в которой протекают основные процессы, электронные приборы подразделяются на вакуумные, плазменные (ионные) и полупроводниковые. Технологические потребности определяют появление вакуумных и плазменных приборов и устройств новых типов и модификаций.
В настоящее время в науке и технике широко используется большое количество разнообразных по конструкции и назначению приборов и устройств, объединяемых лишь по одному признаку – наличию потока заряженных частиц: электронных ламп, вакуумных приборов СВЧ, электронно-лучевых приборов, вакуумных фотоэлементов, установок просвечивающей и растровой микроскопии, электронной литографии, электронно-лучевой резки и сварки, ускорителей, плазменных источников заряженных частиц, технологических установок ионно-плазменного и ионно-химического удаления, нанесения или модификации поверхностных слоев материалов и других.
При проектировании таких приборов и устройств разработка системы формирования представляет одну из наиболее сложных и важных задач. Трудности обусловлены многообразием физических факторов, влияющих на образование потока заряженных частиц, и сложностью математических моделей, описывающих эти процессы. При этом, проблема сокращения времени проектирования стоит очень остро.
Решение перечисленных вопросов невозможно без широкого внедрения методов автоматизированного проектирования систем формирования с применением электронно-вычислительных машин.
1 Расчет вольфрамового торированного карбидированного катода
В качестве исходных предпосылок берутся напряжение накала Uн, максимальный анодный ток Ia max и определяется с запасом необходимый ток эмиссии Iэ = Ia max/, где = (0,3…0,7) – коэффициент использования катода по току эмиссии.
При расчете геометрии ВТКК для наиболее часто применяемой рабочей температуры Т = 2000 К задается удельная мощность накала Рн = 30 Вт/см2, эффективность Н = Jэ/Рн = (0,04…0,7) А/Вт и удельное сопротивление для задаваемой степени карбидирования.
Исходные данные:
=
90 кВт;
;
= 23 кВ;
= -300 В
=
900;
с
= 700;
= 6,3 B;
Определяем
коэффициенты разложения в ряд Фурье
импульса анодного тока
и
. Апроксимация реальных импульсов
косинусоидой:
Определяем
максимального напряжения на аноде:
Определяем
ток анода:
=0.32*19.6=6.3A
Коэффициент
использования катода по току эмиссии
Определяем ток эмиссии:
Удельная
мощность накала
Эффективность принимаем равной
Степень карбидирования К[%] определяется необходимой долговечностью катода tсл и может быть найдена из рис. 1, где 1 – 5%, 2 – 10%, 3 – 15%, 4 – 20%, 5 – 30%, 6 – 40%.
Рис. 1.
Для катода круглого сечения
К = 0,04l/D,
где l = 10…40 мкм – толщина карбидного слоя,
D – диаметр катода [cм].
При меньших значениях l из-за декарбидирования и потери эмиссии снижается долговечность, при больших – растет хрупкость катода.
Определяем:
Удельное
сопротивление
(Ом/см)
Количество
пар нитей
Ток эмиссии одной нити
Находим диаметр и длину цилиндрического ВТКК :
Расчет размеров решётчатой структуры:
,
6,4
см
7,2
см.
Рис. 2.
Рассчитываем геометрию ячейки:
диагонали
и
,
сторону
и высоту ячейки
,
число ячеек M.
2 Расчет геометрических размеров системы электродов
2.1 Расчет межэлектродных расстояний
Расчет расстояния «катод-сетка» для цилиндрической конструкции лампы производится по формуле:
где h – высота активной части катода, см;
Dk – диаметр катода (решетки);
– коэффициент
токопрохождения;
k – постоянная Гринберга.
Постоянная объемного заряда:
=0,13 см=1,3 мм
Для решетчатого катода ВТКК производим проверку:
2
Рассчитываем
диаметр сетки
и анода
:
;
см
см
2.2 Расчет сеточной структуры (рис. 3а)
Шаг сетки триода определяют по формуле:
Проверка на сводимость системы электродов:
Рис.3. Конструкции сетки – а) стержневая, б) спиральная
Рассчитываем
диаметр
сеточных проводников:
Уточняем значение коэффициента токопрохождения
Находим число витков спирали:
см
Определяем число стержней:
Находим число витков спирали:
Тепловой расчет сетки:
Вт
Тепловой расчет анода:
Вт.
