ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР


ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

- устройство, в к-ром высокое постоянное напряжение (до нескольких MB) создаётся при помощи механич. переноса электроста-тич. зарядов. Цикл работы Э. г. можно представить диаграммой (рис. 1). На нек-рую ёмкость C1, состоящую из подвижного и неподвижного электродов, при первичном напряжении U1. подаётся заряд q1 = C1U1. (точка А на диаграмме). При переметении подвижного электрода ёмкость уменьшается, и при нек-ром значении C2 потенциал возрастёт до U2=U1C1/C2. (точка В). При этом потенциале U2 движущийся электрод соединяется с высоковольтной системой, и при дальнейшем уменьшении ёмкости до величины C3 (точка D )высоковольтной системе отдаётся заряд (q1 - q2) = (C2-C3) U2. Затем подвижный электрод отсоединяется от высоковольтной системы и начинает перемещаться к неподвижному заземлённому электроду (при постоянном заряде q2 = C3U2); ёмкость растёт и при нек-ром значении C4 потенциал электрода уменьшится до U1 (точка E). В этот момент электрод соединяют с источником первичного напряжения U1, и при дальнейшем увеличении ёмкости заряд растёт; когда ёмкость достигнет первонач. величины C1, на электрод переходит заряд (q1 - q2)=(C1 -C4) U1. В результате такого цикла кол-во электричества (q1-q2 )переходит от первичной системы с потенциалом U1 квысоковольтной системе с потенциалом U2. Сила тока I = (q1-q2)/Dt, где Dt - время цикла (при холостом ходе и в отсутствие утечек, q1-q2 = 0, напряжение высоковольтной системы определяется значениями мин. ёмкости C3 и Um = C1U1/C3). Энергия, получаемая высоковольтной системой, складывается из электрич. энергии, сообщаемой первичной (низковольтной) системой W1=(q1-q2)U1. (возбуждение), и механич. работы W=(q1-q2)(U2- U1), затрачиваемой при перемещении заряда. Если C2<<C1, то U2>>U1 и W>>W1, т. е. практически вся энергия получается за счёт затрачиваемой механич. работы.

5121-53.jpg

Рис. 1. Диаграмма цикла работы электростатического генератора.



Существует много типов Э. г., отличающихся способом транспортировки зарядов: Э. г. с жёсткими роторами в виде цилиндров или дисков; Э. г. с гибкими лентами (генератор Ван-де-Граафа); Э. г. с пылевым или жидкостным транспортёром и др. В работе Э. г. существ. значение имеют электроизолирующие свойства среды. Первые конструкции Э. г. (30-е гг.) работали в открытом воздухе при обычном атм. давлении. Для уменьшения габаритов большинство совр. Э. г. работает в сжатом газе.

У Э. г. с диэлектрич. транспортёром нанесение и съём зарядов производятся непрерывно системой коронирую-щих острий или щёток (рис. 2). Переносимый транспортёром ток равен i =sbu, где s -поверхностная плотность зарядов; b - ширина транспортёра; u - его линейная скорость.

Если у высоковольтного электрода на транспортёр наносятся заряды обратной полярности, то переносимый ток увеличивается в 2 раза. Плотность зарядов s ограничивается возникновением поверхностных разрядов и обычно составляет (3-4)·10-9 Кл/см 2, при этом переносимый ток i не превышает 1 мА.

5121-54.jpg

Рис. 2. Схема генератора Ван-де-Граафа с диэлектрическим транспортёром зарядов: 1 - транспортёр; 2 -устройства для нанесения и съёма зарядов; 3- валы транспортёра; 4 - высоковольтный электрод.


У транспортёра с проводящими зарядоносителями заряды наносятся на их поверхность в поле индуктора (рис. 3) и передаются высоковольтному электроду дискретными порциями. Переносимый транспортёром ток равен i = qN, где q - заряд токоносителей; N- число зарядоносителей, касающихся высоковольтного электрода за 1 с. Пульсации напряжения генератора, вызываемые дискретным переносом зарядов, весьма малы. Транспортёр из цилиндров (пеллетрон) передаёт ток ок. 0,1 мА, транспортёр из стержней (ладдетрон) - 0,5 мА (при скорости перемещения носителей ок. 10 м/с). Возможно параллельное включение неск. транспортёров.

5121-55.jpg

Рис. 3. Устройство транспортёра с проводящими за рядоносителями: 1 - шкив транспортёра: 2 -зарядо носители; 3 - изоляторы; 4 - индуктор.

Транспортёры с проводящими зарядоносителями более надёжны по сравнению с диэлектрическими, могут работать в чистых электроотрицат. газах и не загрязняют изолирующий газ пылью. В качестве газовой изоляции используют азот, углекислоту или их смеси, для увеличения эяектрич. прочности изоляции применяют также эле-газ SF6, фреон или их смесь с азотом и углекислотой.

Напряжение на выходе Э. г. пропорционально сопротивлению его нагрузки и току транспортёра (рис. 4). Регулировать и стабилизировать его можно, изменяя ток в цепи нагрузки (напр., при помощи коронирующего электрода; рис. 5) или плотность наносимых на транспортёр зарядов. В первом случае постоянная времени регулятора составляет неск. мс, во втором - десятые доли секунды. Диапазон напряжений, развиваемых Э. г., в зависимости от типа составляет от неск. десятков кВ до 10 мВ и более. Э. г. используются как непосредственно в виде источников высокого напряжения, когда не требуются значит. мощности, так и в сочетании с ускорит. трубками в электростатич. ускорителях заряж. частиц (ускорители прямого действия, инжекторы, предускорители для циклич. и линейных ускорителей и т. д.).

5121-56.jpg

Рис. 4. Зависимость напряжения электростатического генератора от сопротивления нагрузки и тока, перено симого его транспортёром.


5121-57.jpg


Рис. 5. Схема регулирования электростатического ге нератора с коронирующим электродом: 1- корони рующие острия; 2 - изолятор; 3- регулирующий триод; 4- высоковольтный электрод генератора; 5 - сосуд вы сокого давления.


Лит.: Гохберг Б. M., Яньков Г. Б., Электростатические З'скорители заряженных частиц, M., 1960; Электростатические ускорители заряженных частиц. Сб., под ред. А. К. Вальтера, M., 1963.

Б. M. Гохберг, M. П. Свиньин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР" в других словарях:

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — устройство, в к ром высокое пост. напряжение создаётся при помощи механич. переноса электрич. зарядов. Различают Э. г. с диэлектрич. транспортёром зарядов и с транспортёром, состоящим из металлич. цилиндров или стержней, разделённых изоляторами… …   Физическая энциклопедия

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — устройство, в котором напряжение создается при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортером. Генератор с гибким транспортером из диэлектрической ленты называется генератором Ван де Граафа. Наибольшее напряжение… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, см. ГЕНЕРАТОР ВАН ДЕ ГРААФА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • электростатический генератор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electrostatic generator …   Справочник технического переводчика

  • электростатический генератор — устройство, в котором напряжение создаётся при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортёром. Генератор с гибким транспортёром из диэлектрический ленты называется генератором Ван де Граафа. Наибольшее напряжение… …   Энциклопедический словарь

  • электростатический генератор — elektrostatinis generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Statinės elektrinės įtampos generatorius, pvz., Van de Grafo generatorius. atitikmenys: angl. electrostatic generator; statitron vok. elektrostatischer… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • электростатический генератор — elektrostatinis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrostatic generator; statitron vok. elektrostatischer Generator, m rus. статитрон, m; электростатический генератор, m pranc. générateur électrostatique, m; statitron, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Электростатический генератор — Генератор Ван де Граафа Генератор Ван де Граафа генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 …   Википедия

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — устройство, в к ром напряжение создаётся при помощи механич. переноса электрич. зарядов механич. транспортёром. Генератор с гибким транспортёром из диэлектрич. ленты наз. генератором Ван де Граафа. наиб. напряжение Э.г. ок. 20 MB (строятся Э.г.… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Электростатический генератор —         высоковольтное устройство, в котором разность потенциалов создаётся механическим переносом электрических зарядов. См. Ускоритель высоковольтный …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.