Электрические характеристики ТЭПЭлектрические характеристики ТЭП зависят от большого количества различных параметров, в том числе от состояния межэлектродной среды, геометрических размеров преобразователя, свойств используемых материалов. Поэтому получение общих зависимостей электрических характеристик преобразователя от различных параметров ТЭП требует проведения большого количества вариантных расчетов в каждом конкретном случае. Ниже приведены некоторые результаты расчетов, полученные численным решением уравнений с соответствующими граничными условиями. Зависимость представлялась в виде таблицы, для составления которой были использованы экспериментальные вольтамперные характеристики лабораторной модели ТЭП. Зависимость определялась с помощью уравнения с использованием выражений для коэффициентов и значения. Для получения каждой точки вольтамперной характеристики энергетической модели ТЭП исходными величинами являлись полезное напряжении лабораторной модели ТЭП и тепловыделение в эмиттере. Поясним зависимости средней по эмиттеру удельной электрической мощности и к. п. д. преобразователя от длины эмиттера при различных значениях радиуса токоввода. Диаметр эмиттера и длина токоввода при этом считались постоянными. Значение средней по эмиттеру удельной электрической мощности определено из соотношения.Наличие максимума объясняется тем, что при малых относительно велика роль потери тепла теплопроводностью через токоввод, а при больших велико падение напряжения на эмиттере. В принципе при некоторой длине эмиттера падение напряжения оказывается настолько большим, что полезное напряжение, а следовательно, и полезная электрическая мощность, и к. п. д. преобразователя становятся равными нулю. Для рассматриваемого случая, например при 0,4 см, предельная длина эмиттера равна примерно 10 см. При уменьшении геометрических размеров ТЭП средняя по эмиттеру удельная электрическая мощность и к. п. д. увеличиваются. Абсолютный максимум при этом не достигается, так как электрические характеристики ТЭП с уменьшением его размеров приближаются к электрическим характеристикам лабораторной модели со свойственными ей изотермичностью эмиттера и малыми электрическими потерями. Сказанное выше справедливо при условии, что максимальная температура эмиттера сохраняется постоянной при изменении геометрических размеров ТЭП. В качестве примера приведем значения тепловых и электрических характеристик ТЭП для случая, когда геометрические размеры ТЭП и полезное напряжение (при использовании указанных выше вольтамперных характеристик лабораторной модели) близки к оптимальным. Как видно, для рассматриваемого случая электронное охлаждение эмиттера составляет примерно 50% всех тепловых потерь эмиттера. В этом случае изменение электрической нагрузки приводит к значительному изменению температурного режима эмиттера ТЭП. Далее приведены распределения по длине эмиттера температуры и плотности эмиссионного тока для разных точек вольтамперной характеристики ТЭП при 1800° С. разомкнутой цепи, максимального к. п. д., максимальной мощности и короткого замыкания. Данные получены для коаксиального преобразователя с эмиттером длиной 2,5 см, диаметром 1,5 см и толщиной оболочки 0,1 см при диаметре 0,127 мм при использовании экспериментальных вольтамперных характеристик лабораторной модели ТЭП. Данные указывают на сильное влияние средней по эмиттеру плотности эмиссионного тока на температурный режим эмиттера и, в частности, на неравномерность распределения температуры по эмиттеру. Это интересно: для нашей страны одним из важнейших элементов энергоснабжения являются комплектные трансформаторные подстанции и распределительные устройства (КРУ). Преимуществом подобных конструкций является отсутствие сварных деталей, двойное покрытие для защиты от каррозии, небольшие размеры и удобная комплектация при поставке. |
||
