загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з науки і техніки » Про вибір раціональних розмірів сегнетоелектричних робочого тіла імпульсного генератора напруги

Про виборі раціональних розмірів сегнетоелектричних робочого тіла імпульсного генератора напруги

к.т.н. Д.В. Третьяков

1. Введення

У статті розглядається генератор електричного напруги, що перетворює енергію механічного удару в електричну енергію. Основним елементом розглянутого генератора є сегнетоелектричних робоче тіло, по якому в процесі функціонування генератора рухається ударна хвиля. Навантаженням для розглянутого генератора є конденсатор, а індуктивність і активний опір навантаження незначні.

У даний статті пропонуються оціночні емпіричні залежності, за якими може бути проведено попередній вибір геометричних розмірів сегнетоелектричних робочого тіла. Також вказуються методи уточнення параметрів генератора в процесі його конструкторської відпрацювання.

2. Конструкція генератора.

Як вже вказувалося вище, основним елементом розглянутого генератора є сегнетоелектричних робоче тіло. У загальному випадку, в робочому тілі можливе формування ударної хвилі, що рухається в напрямку коллинеарности або перпендикулярному напрямку спонтанної поляризації сегнетоелектричних матеріалу. Відмінність в фізичних процесах при різних напрямках руху фронту ударної хвилі аналізується в роботах / 1,2 /. Остаточний вибір раціонального напрямку руху фронту ударної хвилі може бути зроблений тільки з урахуванням конкретного типу і призначення проектованого вибухового генератора. Так, при розробках малогабаритних джерел НВЧ v випромінювання в багатьох вдалих конструкціях напрямок руху фронту ударної хвилі було коллинеарности напрямку спонтанної поляризації робочого тіла / 3 /. Для розглянутого у цій статті вибухового генератора електричного напруги, як випливає з попередніх робіт і як показали експерименти, проведені автором, кращим є напрямок руху фронту ударної хвилі перпендикулярне напрямку спонтанної поляризації робочого тіла.

При зазначеному виборі напрямку руху фронту ударної хвилі, робоче тіло являє собою паралелепіпед з сегнетоелектричних матеріалу, протилежні грані якого мають металеве покриття. Позначення розмірів робочого тіла приведено на рис. 1.

Існують різні відомі методи для формування в робочому тілі ударної хвилі, заданої форми. Мінімальна маса конструкції генератора може бути досягнута при формуванні ударної хвилі за рахунок спрацювання невеликого заряду вибухової речовини / 4,5 / масою 1-3 грами. О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

Рис. 1. Сегнетоелектрічеськие робоче тіло.

3. Фізичні процеси, що протікають в генераторі. Еквівалентна схема генератора.

Можливі два підходи до опису процесів які у генераторі. По-перше, це модель процесу, заснована на описі п'єзоелектричного ефекту. Для більшого числа застосовуваних на практиці сегнетоелектричних джерел електричної напруги єдино застосовної є тільки ця модель. По-друге, слід зазначити модель, яка передбачає, що по робочому тілу рухається ударна хвиля, яка має інтенсивність, достатню для перекладу матеріалу з сегнетоелектричного в параелектріческой стан. У цій моделі саме зміна стану матеріалу обумовлює генерацію електричного напруги. Зокрема, цей підхід описаний в роботах / 1-5 / та ряді інших робіт. Такий підхід передбачається і в цій статті.

  О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

Рис. 2. Еквівалентна електрична схема генератора. У реальному рукции, навіть при наявності в робочому тілі досить сильною ударної хвилі, в ньому, проте, обов'язково буде присутній і п'єзоелектричний ефект. Крім того, розглянута модель не враховує досить складну картину реальної системи ударних і акустичних хвиль, що поширюються по робочому тілу. Всі ці неточності моделі, обумовлені прийнятими припущеннями, можуть бути компенсовані вибором величин емпіричних коефіцієнтів.

При зазначеному підході до моделювання процесу, еквівалентна електрична схема сегнетоелектричного генератора може бути представлена ??у вигляді, показаному на рис. 2. Обгрунтування представленої еквівалентної електричної схеми дано в роботі / 5 /. Інтенсивність процесу деполяризації сегнетоелектричних робочого тіла буде характеризуватися параметрами джерела струму i0. Ємність сегнетоелектричного робочого тіла позначена на схемі Cg. Змінний опір Rg, в узагальненому вигляді характеризує різного роду витоку заряду. Залежності величин i0 і Rg від часу можуть бути взяті, наприклад, з роботи / 5 /.

Навантаження може бути представлена ??у вигляді послідовно з'єднаних між собою активного опору R, індуктивності L і ємності C. Характеристики навантаження зазвичай бувають хоча б приблизно відомі до початку проектування генератора.

На рис. 3, запозичений із роботи / 5 /, наведена типова залежність напруги на ємності навантаження від часу. Суцільна крива на цьому малюнку отримана при випробуваннях сегнетоелектричного робочого тіла, в якому площа ударної хвилі становила 4,8 см2, а шлях ударної хвилі по робочому тілу 20 мм. Матеріал робочого тіла v п'єзоелектрична кераміка ЦТС-19. Конструкція генератора монтувалася в пластмасовому корпусі циліндричної форми із зовнішнім діаметром 40 мм і довжиною 42 мм. Маса заряду вибухової речовини становила близько 3 м Генератор підключався до навантаження з ємністю 1000 пФ, індуктивністю 30 мкГн і з активним опором кілька десятків Ом. При функціонуванні генератора напруга на ємності навантаження підвищувався до 35 кВ. Пунктирна крива на рис. 3 була розрахована за програмою, написаною відповідно до викладеної в роботі / 5 / методикою. О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

Рис. 3. Експериментальна і теоретична залежності напруги на ємності навантаження від часу.

4. Попередня оцінка параметрів сегнетоелектричних робочого тіла.

Передбачається, що заданими до початку проектування є ємність конденсатора навантаження C, енергія О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения, запасна в конденсаторі навантаження на момент закінчення роботи генератора, і тривалість функціонування генератора. Тривалість функціонування генератора можна прийняти рівною часу руху фронту ударної хвилі по робочому тілу О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения .

Як перше наближення може бути взято сегнетоелектричних робоче тіло у вигляді паралелепіпеда з наступними геометричними розмірами (рис. 1):

- відстань між контактними поверхнями

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения ;

- площа контактної поверхні ( О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения )

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения ;

де О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения - напруженість електричного поля, при якому відбувається пробій матеріалу робочого тіла.

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения - скачок поляризації на фронті ударної хвилі.

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения , О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения - безрозмірні емпіричні коефіцієнти узагальнено характеризує різні втрати енергії при функціонуванні генератора.

Розмір робочого тіла в в напрямку руху ударної хвилі:

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения ,

де О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения - швидкість руху фронту ударної хвилі.

Ширина робочого тіла О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения .

Площа фронту ударної хвилі ( О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения):

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

Значення О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения , О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения и О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения залежать від тиску на фронті ударної хвилі. Однак, за відсутності даних по цій залежності, за величину О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения може бути прийнято значення статичної електропрочності. При відсутності значень стрибка поляризації на фронті ударної хвилі О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения або швидкості руху фронту ударної хвилі О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения вони наближено можуть бути замінені на, відповідно, залишкову поляризацію і швидкість звуку в матеріалі робочого тіла. При цьому при проведенні розрахунків доцільно коригувати значення О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения и О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения .

Маса сегнетоелектричного робочого тіла може бути оцінена по залежності:

О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

де О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения щільність матеріалу робочого тіла .

5. Висновок.

Для отримання раціональної конструкції сегнетоелектричних генератора напруги геометричні розміри його робочого тіла можуть бути обрані виходячи з наведених у розділі 4 залежностей.

  О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

Рис. 4. Випробування чотирьох з'єднаних між собою генераторів, змонтованих в обном корпусі.

Корпус генератор у вигляді тора лежить на землі. Вгорі видно соленоїд і конденсатори навантаження. Після попереднього вибору розмірів робочого тіла перед початком експериментальної відпрацювання генератора доцільно провести уточнюючі

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар