{"id":5254,"date":"2019-05-22T15:58:09","date_gmt":"2019-05-22T14:58:09","guid":{"rendered":"http:\/\/www.crowave.com\/blog\/?p=5254"},"modified":"2020-12-28T20:02:43","modified_gmt":"2020-12-28T19:02:43","slug":"tiratron-brown-boveri-tq-41","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/2019\/05\/22\/tiratron-brown-boveri-tq-41\/","title":{"rendered":"Tiratron Brown Boveri TQ 41"},"content":{"rendered":"\r\n

Danas je nabavljena elektronska cijev, \u017eivin tiratron TQ 41, \u0161vicarskog proizvo\u0111a\u010da Brown, Boveri & Compagnie (BBC) iz 1960-tih godina. Tvrtka BBC osnovana je 1891. godine, a u po\u010detku je nudila elektri\u010dne proizvode za izgradnju i opremanje \u017eeljezni\u010dkih sustava kao \u0161to su elektromotori za lokomotive i sustavi napajanja za elektri\u010dnu \u017eeljeznicu. S obzirom na specifi\u010dnost proizvoda i probleme na doma\u0107em tr\u017ei\u0161tu, tvrtka se vrlo rano po\u010dinje \u0161iriti na evropsko, a u 1970-tim godinama i na ameri\u010dko tr\u017ei\u0161te. Veliki udio posla tvrtka BBC ugovorila je sa stranim zemljama u podru\u010dju elektroenergetike i elektrifikacije, a na svojem vrhuncu je imala razvijenih sedam proizvodnih baza u Evropi i Ju\u017enoj Americi organiziranih u pet granskih podru\u010dja: proizvodnja elektri\u010dne energije, elektronika, distribucija elektri\u010dne energije, elektri\u010dna \u017eeljeznica i industrijska oprema. U katalogu tvrtke iz 1966. godine prezentiran je \u0161irok spektar razli\u010ditih industrijskih i energetskih elektronskih cijevi (diode, triode, terode, tiratroni) iz proizvodnog programa BBC-a me\u0111u kojima i tiratron TQ 41, no prve TQ serije BBC tiratrona datiraju iz 1949. godine. U 1980-tim godinama tvrtka BBC sve vi\u0161e bilje\u017ei gubitke u poslovanju, te se nakon poku\u0161aja reorganizacije i \u00a0prestrukturiranja 1988. godine spaja sa \u0161vedskom tvrtkom ASEA, pri \u010demu nastaje \u0161vicarsko-\u0161vedska tvrtka Asea Brown Boverisa sjedi\u0161tem u Z\u00fcrichu, koja se i dalje prete\u017eito bavi energetikom i automatizacijom.<\/p>\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Tiratron je plinom punjena ispravlja\u010dka elektronska cijev koja se u elektri\u010dnim krugovima pona\u0161a najsli\u010dnije tiristoru te se koristi kao prekida\u010dki element za visoki napon i u ispravlja\u010dkim sklopovima. \u00a0Sli\u010dno kao i svaka druga elektronska cijev, tiratron se sastoji od staklenog balona unutar kojeg su smje\u0161tene elektrode: anoda, katoda i re\u0161etka (mre\u017eica). Osnova razlika u radu vakuumske elektronske cijevi i one punjene plinom je ta \u0161to u vakuumskoj cijevi sudjeluju samo negativni nosioci naboja (elektroni), a u plinom punjenom cijevi i negativni i pozitivni nosioci naboja (pozitivni ioni plina). Osnovni proces u plinom punjenoj cijevi je sudar elektrona (koje stvara katoda) sa neutralnim atomima plina, pri \u010demu se iz atoma plina izbija jedan elektron, a ostatak atoma zbog toga postane pozitivno nabijen (pozitivni ion). Izba\u010deni elektron pove\u0107ava broj elektrona koji se kre\u0107u prema anodi, a pozitivni ioni se kre\u0107u prema katodi. Ovi dodatni naboji stvoreni unutar balona cijevi pove\u0107avaju sposobnost cijevi za strujno optere\u0107enje.<\/p>\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a>\r\n
Du\u017eina tiratrona TQ 41 je oko 230 mm, a promjer oko 55 mm.

<\/em><\/span><\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ono \u0161to se to\u010dno doga\u0111a sa kretanjem elektrona i pozitivnih iona unutar prostora elektronske cijevi na odre\u0111enim promjenama potencijala elektroda nije pretjerano slo\u017een proces, no mi \u0107emo se ovdje ipak ograni\u010diti samo na kona\u010dni efekt rada plinom punjenih cijevi, a ne na detaljno razmatranje kako do njega dolazi unutar same cijevi. Stoga \u0107emo tiratron zamisliti kao balon punjen plinom koji je u normalnom stanju neutralan i nije vodljiv, no ukoliko se izazove njegova ionizacija (stvaranje pozitivnih iona uslijed udara elektrona) u tom trenutku ionizirani plin stvara elektri\u010dki vodljiv put izme\u0111u anode i katode. Dakle kada je plin unutar cijevi ioniziran tiratron je upaljen i vodi, a kada je neutralan tiratron je uga\u0161en i ne vodi.<\/p>\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

PALJENJE TIRATRONA<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

U osnovnom spoju na re\u0161etku tiratrona dovodi se negativan, a na anodu pozitivan napon. Pri tome anodna struja ne\u0107e te\u0107i sve dok se ne zadovolje odre\u0111eni uvjeti u odnosu negativnog re\u0161etkinog napona prema pozitivnom anodnom naponu. Naime, kada je negativan napon re\u0161etke previ\u0161e visok, anodna struja ne\u0107e pote\u0107i ma koliko god bio visok anodni napon. Ako sada polako smanjujemo negativni napon re\u0161etke, na odre\u0111enoj vrijednosti napona anodna struja \u0107e odjednom naglo pote\u0107i. Kod te vrijednosti napona do\u0161lo je do ionizacije plina izme\u0111u anode i katode tiratrona, \u010dime se napravio elektri\u010dki vodljivi put izme\u0111u te dvije elektrode, te je potekla struja. Svakom anodnom naponu dakle odgovara jedan odre\u0111eni napon re\u0161etke pri kojem \u0107e do\u0107i do paljenja tiratrona \u010dime on postaje vodljiv. \u00a0\u00a0<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Slika prikazuje osnovni spoj i kriti\u010dnu karakteristiku upravlja\u010dke re\u0161etke tiratrona TQ 41. Kao primjer, iz grafa mo\u017eemo i\u0161\u010ditati da uz anodni napon od 16 kV, napon na re\u0161etki potreban za paljenje tiratrona iznosi \u00a0od -40V do -90V. Vidimo da paljenje tiratrona mo\u017eemo o\u010dekivati u relativno velikom rasponu negativnih napona re\u0161etke (podru\u010dje odstupanja), a kod kojeg \u0107e to\u010dno napona do\u0107i do paljenja ovisi o vi\u0161e faktora. Kod \u017eivinih tiratrona (kao \u0161to je i TQ 41) to\u010dan napon paljenja najvi\u0161e ovisi o temperaturi te \u0107e se kod ve\u0107ih temperatura balona cijevi paljenje doga\u0111ati na negativnijim vrijednostima napona re\u0161etke. \u00a0Drugi faktor je sama mehani\u010dka konstrukcija elemenata tiratrona gdje se tvorni\u010dki ne mogu izbje\u0107i odre\u0111ena odstupanja, a na to\u010dni napon paljenja tiritrona utjecaj ima i pad napona na re\u0161etkinom otporu (Rg) s obzirom da kroz re\u0161etku pote\u010de odre\u0111ena struja prije paljenja tiratrona. Kod tiratrona sa dvije re\u0161etke napon paljenja mo\u017ee se mijenjati naponom dovedenim na drugu re\u0161etku.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

GA\u0160ENJE TIRATRONA<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Nakon \u0161to je tiratron jednom upaljen, promjena napona na upravlja\u010dkoj re\u0161etki vi\u0161e nema nikakav utjecaj na njegov rad, a to zna\u010di da ponovno pove\u0107anje negativnog re\u0161etkinog napona ne\u0107e ugasiti tiratron. To je i logi\u010dno za o\u010dekivati jer jednom kad je izazvana ionizacija plina ona se dalje odr\u017eava samim anodnim naponom (Ua) i re\u0161etkina struja tu nema vi\u0161e nikakvog utjecaja. Stoga je ga\u0161enje tiratrona mogu\u0107e izvesti samo potpunim prekidanjem anodnog napona ili smanjivanjem njegove vrijednosti ispod napona luka. Mo\u017eemo primijetiti da se kod izmjeni\u010dnog anodnog napona (kojemu se vrijednost stalno mijenja od nule do maksimuma) ga\u0161enje doga\u0111a automatski na svakoj poluperiodi dok je kod istosmjernog anodnog napona taj napon treba na neki na\u010din izvana prekinuti.<\/p>\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

KONSTRUKCIJA TIRATRONA \u00a0\u00a0\u00a0<\/strong>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Za razliku od elektronskih cijevi sa visokim vakuumom, stakleni balon tiratrona obi\u010dno je od debljeg stakla kako bi bili otporniji na mehani\u010dka naprezanja u pogonu i ispunjen je plinom. Kao plin se mogu koristiti \u017eivine pare ili neki plemeniti plin (ksenon, argon, helij i sl.), a mogu\u0107a je i mje\u0161avina jednog i drugog. Tiratroni sa \u017eivinim parama mogu podnositi ve\u0107e zapre\u010dne napone, manja je opasnost od povratnog paljenja i ve\u0107a im je du\u017eina rada od tiratrona sa plemenitim plinovima. No s druge strane potrebno im je du\u017ee vrijeme obaveznog zagrijavanja, ovisni su o temperaturi, imaju ni\u017eu radnu frekvenciju zbog velikog vremena deionizacije i mogu raditi samo u vertikalnom polo\u017eaju.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Anoda kod tiratrona mora biti izvedena tako da je mogu\u0107 brzi odvod nastale topline (u cilju sprje\u010davanja sekundarne emisije) i obi\u010dno se radi od grafita ili metala koji mo\u017ee biti dodatno pocrnjen. Katoda ima oksidnu prevlaku tako da mo\u017ee dati veliki emisiju elektrona i obi\u010dno je cilindri\u010dnog oblika kako bi se olak\u0161alo njeno hla\u0111enje i smanjili toplinski gubici. Upravlja\u010dka re\u0161etka ima oblik prstena ili sita i izra\u0111uje se od metala ili grafita. Za\u0161titna re\u0161etka predstavlja oklop \u010ditavog prostora pra\u017enjenja unutar cijevi kao i oklope upravlja\u010dke re\u0161etke prema anodi i katodi. Ima ulogu ograni\u010davanja struje i korekciju karakteristike upravlja\u010dke re\u0161etke, te elektrostati\u010dku za\u0161titu prostora pra\u017enjenja od staklenog balona.<\/p>\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n
\"\"<\/a><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

OSNOVNE KARAKTERISTIKE TIRATRONA TQ \u00a041<\/strong><\/span><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

ANODNI NAPONI I STRUJE<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Granica anodnog negativnog napona ozna\u010dava granicu kod koje nastaje opasnost od povratnog paljenja tiratrona. Naime, u odre\u0111enim okolnostima, jedan dio anode tiratrona mo\u017ee iznenada po\u010deti emitirati elektrone (pona\u0161ati se kao katoda) zbog \u010dega se stvara elektri\u010dni luk preko kojeg struja u cijevi dobije suprotan smjer. Naj\u010de\u0161\u0107i uzroci ove pojave su pregrijanost cijevi, nedovoljno isparavanje \u017eive tijekom grijanja i prejako bombardiranje elektronima od strane katode, no uzroci mogu biti i u samim mehani\u010dko kemijskim svojstvima anode i njene izolacije, utjecaj vanjskih magnetskih polja i drugo.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \r\n
  • Maksimalna vrijednost anodnog pozitivnog napona (anoda pozitivna prema katodi): 15-20 kV(ovisno o frekvenciji i obliku napona)<\/li>\r\n
  • Maksimalna vrijednost anodnog negativnog napona (anoda negativa prema katodi): 15-20 kV(ovisno o frekvenciji i obliku napona)<\/li>\r\n
  • Maksimalna vrijednost anodne struje (kratkotrajno): 6,4 – 11,5 A (ovisno o frekvenciji i obliku napona)<\/li>\r\n
  • Maksimalna srednja vrijednost anodne struje (20 sekundi): 1,6 – 2,5 A (ovisno o frekvenciji i obliku napona)<\/li>\r\n
  • Maksimalna struja kratkog spoja: 70 A<\/li>\r\n
  • Napon luka ili radni napon (pad napona na upaljenoj cijevi): 15 V kod anodne struje 11,5 A<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

    NAPONI I STRUJE RE\u0160ETKI<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Deklarirane napone i struje re\u0161etki (upravlja\u010dka i za\u0161titna) ne smiju se prekora\u010diti kako iste ne bi bile izlo\u017eene prekomjernom djelovanju iona ili elektrona (ovisno da li je re\u0161etka nakon paljenja tiratrona pozitivna ili negativna) \u0161to bi dovelo do prekomjernog zagrijavanja i o\u0161te\u0107enja ovih elektroda. \u00a0<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

      \r\n
    • Maksimalni dozvoljeni negativni napon upravlja\u010dke i za\u0161titne re\u0161etke prije paljenja: 500 V<\/li>\r\n
    • Maksimalni dozvoljeni negativni napon upravlja\u010dke i za\u0161titne re\u0161etke nakon paljenja, odnosno tijekom vo\u0111enja: 10 V<\/li>\r\n
    • Maksimalna srednja vrijednost pozitivne struje re\u0161etke: 100 mA<\/li>\r\n
    • Kriti\u010dna struja re\u0161etke: 50 \u00b5A<\/li>\r\n
    • Maksimalno prosje\u010dno vrijeme struje re\u0161etke: 20 sekundi<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

      RADNA FREKVENCIJA<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

        \r\n
      • Vrijeme ionizacije (vrijeme koje prote\u010de od trenutka dovo\u0111enja napona paljenja do po\u010detka pra\u017enjenja):\u00a0 cca 10 \u00b5s<\/li>\r\n
      • Vrijeme deionizacije (vrijeme koje prote\u010de od trenutka ga\u0161enja do trenutka kad je tiratron ponovno sposoban za paljenje): cca 1000\u00b5s<\/li>\r\n
      • Radna frekvencija: 25-60 Hz<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

        GRIJANJE<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

        Prije pu\u0161tanja u pogon tiratron sa \u017eivinom parom mora se obavezno zagrijati kako bi isparili ostaci \u017eive koji su se u hladnom stanju natalo\u017eili na anodi i na staklenim zidovima. Minimalno vrijeme zagrijavanja katode tiratrona stoga se mora obavezno po\u0161tivati i anoda se smije opteretiti tek nakon isteka toga vremena. Tako\u0111er za vrijeme rada treba paziti da temperatura \u017eivine pare odgovara propisanim vrijednostima.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

          \r\n
        • Napon grijanja: 5 V<\/li>\r\n
        • Struja grijanja: 7,5 A<\/li>\r\n
        • Minimalni vrijeme zagrijavanja: 60 sekundi<\/li>\r\n
        • Temperaturne granice kondenzacije \u017eive: 25-55 \u00b0C<\/li>\r\n
        • Prosje\u010dni porast temperature \u017eive na sobnoj temperaturi kod punog optere\u0107enja: 18 \u00b0C<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

           <\/p>\r\n

          UNUTRA\u0160NJI OTPORI<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

          Kapacitet (i otpor) izme\u0111u anode i re\u0161etke predstavlja elektri\u010dnu spregu izme\u0111u te dvije elektrode preko koje se dovodi impuls na re\u0161etku u njenom elektri\u010dnom krugu. Ve\u0107i kapacitet izme\u0111u ove dvije elektrode pove\u0107ava opasnost od ne\u017eeljenog paljenja tiratrona. Ugradnja dodatne re\u0161etke u prostor pra\u017enjenja uvelike smanjuje kapacitet izme\u0111u anode i re\u0161etke.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

            \r\n
          • Kapacitet izme\u0111u anode i re\u0161etke: 4 pF<\/li>\r\n
          • Maksimalni otpor strujnog kruga re\u0161etke: 100 k\u03a9<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

            Tvrtka Brown, Boveri & Compagnie u svom proizvodnom programu nudila je razne tipove tiratrona za napone u rasponu 1 do 26 kV i struje u rasponu 1 do 115 A, punjene \u017eivom, ksenonom ili kombinacijom \u017eive i argona. Vidjeli smo da za ispravno i kontrolirano paljenje i ga\u0161enje tiratrona moramo imati dobro prora\u010dunat elektri\u010dki sklop, a osim paljenja postepenim smanjivanjem istosmjernog negativnog napona re\u0161etke (tzv. vertikalno upravljanje) tiratronom se mo\u017ee upravljati i izmjeni\u010dnim naponom dovedenim na re\u0161etku (tzv. horizontalno upravljanje) gdje je onda to\u010dku paljenja mogu\u0107e regulirati veli\u010dinom faznog pomaka izme\u0111u napona na mre\u017eici i napona na anodi. \u00a0Danas su tiratroni uglavnom zamijenjeni poluvodi\u010dkim prekida\u010dkim elementima (tranzistori, tiristori, triaci) no lijepo je imati u kolekciji jednu ovakvu industrijsku elektronsku cijev kako zbog njenog nekada\u0161njeg zna\u010daja tako i zbog njene prili\u010dno impozantne veli\u010dine \ud83d\ude42<\/p>\r\n\r\n

            \r\n
            \u00a0<\/div>\r\n
            \u00a0<\/div>\r\n
            \u00a0<\/div>\r\n