1.6 Определение динамического сопротивления

Динамическое сопротивления определяется через производную. При аналитически заданной ВАХ в форме (5) его зависимость от тока и параметров ВАХ будет описано выражением:

(6)

При падающих ВАХ сопротивление отрицательно, что является формальным электрическим проявлением неустойчивости разряда в плазме газов без принятия специальных мер по его стабилизации, в частности, электронными методами за счет схемотехнических решений ИП.

1.7 Определение полезной электрической мощности

Для ИП излучатель является нагрузкой. Поэтому электрическая мощность, передаваемая ИП в излучатель, и есть конечный энергетический результат работы ИП. Следовательно, электрическая мощность, вкладываемая ИП в излучатель, есть та полезная мощность , которая и должна быть использована в расчете КПД ИП. Поскольку средний рабочий ток газоразрядной трубки и среднее напряжение U_o на ней уже известны, то полезная электрическая мощность рассчитывается по закону Джоуля - Ленца для участка цепи:

(7)

1.8 Определение кпд излучателя

Полезная мощность ИП в то же время будет обусловливать энергозатраты излучателя на накачку активной среды лазера, то есть будет мощностью затрачиваемой в излучателе, из которого лишь мощность излученияявляется полезной мощностью излучателя и лазера в целом.

Рассчитанное значение , позволяет оценить КПД излучателя:

(8)

В заключение расчета электрических характеристик излучателя данные сведем в таблицу 1.

Таблица №1. Сводка результатов по электрическим параметрам излучателя.

Коэффициенты аналитически заданной ВтАХ	a, Вт/А2	b, Вт/А		c, Вт
	-11500,5	897,04		-2,5
Коэффициенты аналитически заданной ВАХ	K1, В		K2, В/А
	9,138∙103		13,33
Рабочий ток излучателя I0, мА				14,6
Рабочее напряжение излучателя U0, кВ				10,05
Наименьшее значение тока излучателя, обусловленное пульсациями I1, мА				12,5
Наибольшее значение напряжения излучателя, обусловленное пульсациями U1, кВ				10,2
Наибольшее значение тока излучателя, обусловленное пульсациями I2, мА				16,9
Наименьшее значение напряжения излучателя, обусловленное пульсациями U2, кВ				9,93
Динамическое сопротивление излучателя rg, кОм				-658,06
Полезная электрическая мощность ИП, PЭП, Вт				146,74
КПД излучателя, ηиз				0,102

2. Определение схемы источника питания

2.1 Определение структурной схемы источника питания

Основное назначение источника питания состоит в обеспечении излучателя всеми необходимыми для его функционирования напряжениями и токами. Для маломощного газоразрядного непрерывного излучателя - это напряжения киловольтного диапазона и токи от единиц до десятков миллиампер с заданным уровнем пульсаций.

Первичным источником электрической энергии для ИП служит однофазная электросеть переменного тока 220В, 200Гц. Наиболее распространенным устройством, преобразующим низкое входное напряжение ИП в высокое выходное, является электромагнитный трансформатор. Поэтому электромагнитный повышающий трансформатор будет одним из элементов структурной и принципиальной схемы ИП.

Для поддержания разряда постоянного тока ИП должен содержать в своем составе высоковольтный выпрямитель, т.е. вторым обязательным элементом структурной и принципиальной схем будет высоковольтный выпрямитель.

Напряжение на выходе однофазного выпрямителя на активной нагрузке изменяется от нуля до практически амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора. Поэтому обеспечение требуемого уровня пульсаций выходного напряжения ИП возлагается на фильтр, подключаемый к выходу выпрямителя.

В простейшей схеме ИП состоящей из повышающего трансформатора, выпрямителя и фильтра, излучатель подключается к фильтру через балластный резистор, который служит для стабилизации газоразрядных процессов в излучателе.

В начальном состоянии электрическая проводимость газоразрядного прибора незначительна, поэтому он представляет разрыв электрической цепи. Включение прибора осуществляется инициированием, в результате которого зажигается разряд в газе и промежуток между электродами прибора приобретает электрическую проводимость. Повышение электрической проводимости достигается его ионизацией, для чего в ИП должна быть предусмотрена специальная схема зажигания. Электропитание схемы зажигания целесообразно осуществлять от высоковольтного выпрямителя и фильтра.

Эксплуатация ИП невозможна без элементов информации, управления и защиты, которые должны обеспечить необходимую эффективность системы человек-машина. К информационным элементам относят стрелочные измерительные приборы, световые табло и панели, сигнальные лампы и светодиоды, мнемонические схемы, пиктограммы.

Структурная схема нестабилизированного ИП имеет вид, изображенный на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема ИП: 1-повышающий трансформатор; 2-выпрямитель; 3-фильтр; 4-балластный резистор; 5-излучатель; 6-схема зажигания; 7-элементы информационные, управления и защиты.