Заманауи электровакуумдық құрылғылар өздерінің пайда болуы үшін американдық өнертапқыш Томас Эдисонға қарыздар. Ол жарықтандырудың алғашқы сәтті әдісін ойлап тапты, ол үшін электр шамын қолданды.
Шамның тарихы
Қазіргі уақытта электр энергиясы барлық тарихи кезеңдерде болмаған дегенге сену қиын. Алғашқы қыздыру шамдары тек ХІХ ғасырдың соңында пайда болды. Эдисон көміртегі, платина және бамбук жіптері орналасқан шамның үлгісін жасай алды. Дәл осы ғалымды қазіргі электр шамының «әкесі» деп атайды. Ол электр шамының схемасын жеңілдетіп, өнімнің өзіндік құнын айтарлықтай төмендетті. Нәтижесінде көшелерде газ емес, электр жарығы пайда болды, жаңа жарықтандыру құрылғылары Эдисон шамдары деп атала бастады. Томас өзінің өнертабысын жетілдірумен ұзақ уақыт жұмыс істеді, нәтижесінде шамдарды пайдалану тиімсіз шараға айналды.
Жұмыс принципі
Эдисонның қыздыру шамдарында қандай құрылғы бар? Әрбір құрылғының денесі баржіп, шыны шам, негізгі контакт, электродтар, негіз. Олардың әрқайсысының өз функционалдық мақсаты бар.
Бұл құрылғының мәні келесідей. Жылыту денесі зарядталған бөлшектер ағынымен қатты қызған кезде электр энергиясы жеңіл түрге айналады.
Сәулеленуді адам көзі қабылдауы үшін кем дегенде 580 градус температураға жету керек.
Металдар арасында вольфрам ең жоғары балқу температурасына ие, сондықтан қыздыру корпусы содан жасалған. Дыбыс деңгейін азайту үшін сым спираль түрінде орналастырыла бастады.
Вольфрамның жоғары химиялық төзімділігіне қарамастан, оны коррозия процесінен барынша қорғау үшін жіптің корпусы бұрын ауа сорылып алынған герметикалық шыны ыдысқа салынады. Оның орнына инертті газ колбаға құйылады, ол вольфрам сымының тотығу реакцияларына түсуіне жол бермейді. Ең жиі қолданылатын инертті газ - аргон, кейде азот немесе криптон қолданылады.
Эдисон өнертабысының мәні мынада: металды ұзақ қыздыру кезінде пайда болатын булану инертті газ тудыратын қысым арқылы алдын алады.
Шам мүмкіндіктері
Үлкен аумақты жарықтандыруға арналған бірнеше түрлі шамдар бар. Эдисонның өнертабыс ерекшелігі - жарықтандырылған аумақты ескере отырып, бұл құрылғының қуатын реттеу мүмкіндігі.
Өндірушілер қызмет ету мерзімі, өлшемі, қуаты бойынша ерекшеленетін шамдардың әртүрлі түрлерін ұсынады. Осы электр құрылғыларының кейбір түрлеріне тоқталайық.
Ең көп таралған вакуумдық түтіктер LON болып табылады. Олар толығымен гигиеналық және орташа қызмет ету мерзімі 1000 сағатты құрайды.
Жалпы мақсаттағы шамдардың кемшіліктері арасында біз төмен тиімділікті атап өтеміз. Электр энергиясының шамамен 5 пайызы жарыққа айналады, қалғаны жылу түрінде бөлінеді.
Прожекторлар
Олардың үлкен аумақтарды жарықтандыруға арналған жеткілікті жоғары қуаты бар. Электровакуумдық құрылғылар үш топқа бөлінеді:
- фильм проекциясы;
- маяктар;
- жалпы мақсат.
Проектордың жарық көзі жіп корпусының ұзындығымен ерекшеленеді, оның жалпы жарықтығын арттыруға, жарық ағынының фокусын жақсартуға мүмкіндік беретін ықшам өлшемі бар.
Айна электровакуумдық құрылғыларда шағылыстыратын алюминий қабаты бар, шамның дизайны басқа.
Оның жарық өткізуге арналған бөлігі аязды шыныдан жасалған. Бұл жарықты жұмсақ етуге, әртүрлі нысандардан контрастты көлеңкелерді азайтуға мүмкіндік береді. Мұндай электровакуумдық құрылғылар ішкі жарықтандыру үшін қолданылады.
Галогендік колбаның ішінде бром немесе йод қосылыстары бар. 3000 К дейінгі температураға төтеп беру қабілетіне байланысты шамдардың қызмет ету мерзімі шамамен 2000 сағатты құрайды. Бірақ бұл ақ жарық көзінің кемшіліктері де бар, мысалы,галогендік шам, салқындаған кезде электрлік кедергісі төмен.
Негізгі параметрлер
Эдисон қыздыру шамында вольфрам талшығы әртүрлі пішінде орналасқан. Мұндай құрылғының тұрақты жұмыс істеуі үшін 220 В кернеуі қажет. Орташа алғанда, оның қызмет ету мерзімі 3000-нан 3500 сағатқа дейін. Түс температурасы 2700 К екенін ескерсек, шам жылы ақ немесе сары спектрді береді. Қазіргі уақытта әртүрлі өлшемдегі табандармен (E14, E27) шамдар ұсынылады. Қаласаңыз, шаш қыстырғыш, майшабақ, төбедегі люстрадағы спираль немесе қабырғаға арналған жарықтандыру құрылғысы түріндегі шамды алуға болады.
Эдисонның өнертабысы вольфрам жіптерінің санына қарай жеке сыныптарға бөлінеді. Жарықтандыру құрылғысының құны, оның қуаты және қызмет ету мерзімі осы көрсеткішке тікелей байланысты.
EVL жұмыс принципі
Термиондық эмиссия қыздырылған қыздыру дененің вакуумға немесе шамның ішінде пайда болған инертті ортаға электрондарды шығаруынан тұрады. Электрондар ағынын басқару үшін магниттік немесе электр өрісі қолданылады.
Термиондық эмиссия электрон ағынының оң қасиеттерін іс жүзінде пайдалануға мүмкіндік береді - әртүрлі жиіліктегі электрлік тербелістерді жасау, күшейту.
Радио түтіктердің мүмкіндіктері
Электровакуумдық диод радиотехниканың негізі болып табылады. Шамның конструкциясында екі электрод (катод және анод), тор бар. Катод эмиссияны қамтамасыз етеді, бұл үшін вольфрам қабаты барий немесе ториймен жабылған. Анод никель, молибден, графит пластина түрінде жасалған. Netэлектродтар арасындағы сепаратор болып табылады. Жұмыс сұйықтығы қызған кезде вакуумде қозғалатын бөлшектерден қуатты электр тогы пайда болады. Осы типтегі электровакуумдық құрылғылар радиотехниканың негізін құрайды. Өткен ғасырдың екінші жартысында вакуумдық түтіктер техникалық, радиоэлектрондық өнеркәсіптің әртүрлі салаларында қолданылды.
Оларсыз радиоқабылдағыштар, теледидарлар, арнайы техникалар, компьютерлер шығару мүмкін емес еді.
Қолдану аймақтары
Дәл аспаптардың, радиоэлектрониканың дамуымен бұл шамдар өзектілігін жоғалтты, кең ауқымда пайдаланылуын тоқтатты.
Бірақ қазірдің өзінде EVL талап ететін өндірістік аймақтар бар, өйткені вакуумдық шам ғана құрылғылардың белгілі бір ортада көрсетілген параметрлерге сәйкес өнімділігін қамтамасыз ете алады.
EVL әскери-өнеркәсіптік кешен үшін ерекше қызығушылық тудырады, өйткені бұл электромагниттік импульстарға жоғары төзімділігімен ерекшеленетін вакуумдық түтіктер.
Бір әскери аппаратта жүз EVL-ге дейін болуы мүмкін. Жартылай өткізгіш материалдардың көпшілігі, REC сәулеленудің жоғарылауымен, сондай-ақ табиғи вакуум жағдайында (ғарышта) жұмыс істей алмайды.
EVL спутниктер мен ғарыш зымырандарының сенімділігі мен ұзақ мерзімділігін жақсартуға көмектеседі.
Қорытынды
Электромагниттік энергияны өндіруге, күшейтуге, түрлендіруге мүмкіндік беретін электровакуумдық құрылғыларда жұмыс кеңістігі ауадан толығымен босатылады,атмосферадан өтпейтін қабықпен қорғалған.
Термиондық эмиссияның ашылуы вакуумдық диод деп аталатын қарапайым екі электродты шамның жасалуына ықпал етті.
Ол электр тізбегіне қосылғанда, құрылғының ішінде ток пайда болады. Кернеудің полярлығы өзгерген кезде ол жоғалады және катод қаншалықты ыстық болса да. Қыздырылған катодтың температурасының тұрақты мәнін сақтау арқылы анодтық кернеу мен ток күші арасында тікелей байланысты орнатуға болады. Алынған нәтижелер электронды вакуумдық құрылғыларды жасауда қолданылды.
Мысалы, триод үш электроды бар вакуумдық түтік: анод, термиондық катод, басқару торы.
Өткен ғасырдың басында электрлік сигналдарды күшейту үшін қолданылған алғашқы құрылғылар триодтар болды. Қазіргі уақытта триодтар жартылай өткізгіш транзисторлармен ауыстырылды. Вакуумдық триодтар белсенді компоненттердің аз саны бар қуатты сигналдарды түрлендіру қажет, салмақ пен өлшемдерді елемеуге болатын аймақтарда ғана қолданылады.
Қуатты радио түтіктерді тиімділік, сенімділік бойынша транзисторлармен салыстыруға болады, бірақ олардың қызмет ету мерзімі әлдеқайда қысқа. Төмен қуатты триодтарда жылудың көп бөлігі тұтынылатын каскадтық қуатқа түседі, кейде оның мәні 50%-ға жетеді.
Тетродтар – электр қуаты мен кернеуін арттыруға арналған екі торлы электронды шам.сигналдар. Бұл құрылғылар триодпен салыстырғанда жоғары нәтижеге ие. Мұндай дизайн мүмкіндіктері теледидарлардағы, қабылдағыштардағы және басқа радиожабдықтағы төмен жиіліктерді күшейту үшін тетродтарды пайдалануға мүмкіндік береді.
Тұтынушылар қыздыру шамдарын белсенді түрде пайдаланады, оның корпусы вольфрам жіпі немесе сым болып табылады. Бұл құрылғылардың қуаты 25-тен 100 Вт-қа дейін, олардың қызмет ету мерзімі 2500-3000 сағатты құрайды. Өндірушілер әртүрлі негіздер, пішіндер, өлшемдер бар шамдарды ұсынады, сондықтан жарықтандыру құрылғысының сипаттамаларын, бөлменің ауданын ескере отырып, шам опциясын таңдауға болады.
