Динатронный эффект Болотова в вакуумных электронных лампах для получения тепла и отопления дома, дачи или теплицы в 100 раз выгоднее сжигания топлива.

Динатронный эффект Болотова в вакуумных электронных лампах для отопления дома, дачи или теплицы в 100 раз выгоднее сжигания топлива — расказывает Болотов Борис Васильевич: Мой отец был радиолюбитель и и во время войны его не взяли на фронт, т.к. он обеспечивал работу радиоузла. И вот он мне рассказывает свое удивителное открытие: его радио узел — это большая комната 100 м2 , в которой находится 100 Вт усилитель. Этот усилитель обеспечивал теплом всю эту комнату.

Все энергопотребление = 200 Вт, а тепла этот усилитель выдавал столько — как будто там 10 кВт -ная установка.

Он заметил, что усилительные лампы — это титроны и если он подавал чуть больше напряжение на экранную сетку, то возникал динатронный эффект. Аноды разогревались, а там аноды большие. Отец подбирал напряжение электронной сетки таким, что анод раскалялся добела, а анод там молибденовый и является излучателем тепла.

Но динатронный эффект в вакуумной лампе существует только 1 год или 2 года, а потом (усилитель работает, лампы работают), но аноды уже не греются. Тогда отец говорил, что надо лампы менять и ему привозили новые лампы. Вот так все 4 года войны мы были обеспечены теплом.

Он все время мне говорил, что это какое-то чудо. Откуда берется дополнительная энергия? И конечно он не мог объяснить.

А я окончил Одесский институт связи , я там хорошо изучал электронные лампы, и понял, что есть такой динатронный эффект, при котором получается больше энергии. А почему, как, откуда она берется?.

Понятно, что движется поток электронов от катода (-) к аноду (+), а в аноде что-то происходит. Выбиваются на аноде вторичные электроны, они направляются на экранную сетку, т.е. какой-то процесс идет в аноде, который прекращается через 2 года. Динатронный эффект он не бесконечен. Хотя электроны идут.

И наконец я заподозрил, что в аноде идет холодный ядерный синтез. Потому , что никакая химическая реакция не даст столько тепла на протяжении 2 лет. Я разбивал старые лампы, а анод отдавал на химический анализ (спектральный анализ). И я заметил, что в старых лампах с потерянной эмиссией анод содержит много ниобия и технеция, т.е. появилось 2 новых вещества.

Это понятно, если молибден содержит 42 протона и ему дать еще один протон, то будет технеций, а если один протон отнять , то будет 41 протон — а это уже ниобий.

Вот идет ядерный процесс. Почему? А потому, что уже потом вскрылось: когда лампу изготавливают, то нужно выкачать из нее воздух. А чтобы выкочать из лампы воздух, ее вначале заполняют водородом, который вытесняет воздух, а остатки водорода поглащаются самим молибденом анода. Молибден — это редкий материал, который при нагреве поглощает водород и искусственно лампу вакуумирует. Протоны — это есть простой водород. И уже окончательно анализируя я понял, что идет ядерный процесс и именно реагирует водород. Под ударным действием электронов водород входит в кристаллическую решетку анода, а потом происходит слипания ядер водорода. При слипании он превращяется либо в дейтерий, либо в тритий, а дейтерий и тритий могут дальше слипаться и появиться гелий-3.

Сейчас мы построили лампу динатронного эффекта до 1000 кВт.

Я вам ее покажу.

Внутрення часть: Снаружи — это анод. Далее экран.

А нагрев = 1 Ампер на 1 см2, а там 1500 см2 На оксиде бария мы получаем 1 ампер, если мы вводим оксид тория, то там 10 Ампер на 1 см2. Таким образм мы можем получить тепловую мощность около 1 МВт.

Потом мы лампу немного модернизировали.

У нас наружный электрод — это катод (-), а анод (+) внутри.

Анод у нас греется. У нас в центре труба, а по трубе будет расплавленный метал снимать энергию. Наружный катод имеет площадь 400 см2, а эмиссионный эффект с 1 см2 равен 1 Амперу, но когда мы его покрываем оксидом циркония, то эмиссия катода усиливается в несколько раз и может быть доведена до 10 Ампер на 1 см2. Поэтому в этой лампе эмиссия получается около 4000 Ампер.

Здесь же имеется несколко сеток с помощью которых мы обеспериваем повышенное напряжение на сетках по отношению к центральному аноду. (См. ниже Динатронный эффект в тетроде) И анод от динатронного эффекта разогревается. Анод имеет систему охлаждения. Здесь вводится расплавленный металл и отбирается тепло. Динатронный эффект без заправки, хотя можно вводить газ водород, но в очень небольших количествах. Водород поглащается молибденовым анодом и на молибденовом аноде происходит ядерное превращение водорода, прочего водорода в дейтерий, а дейтерия в гелий-3..

Динатронный эффект на основе обычной вакуумной лампы.

Если при питании лампы мы обеспечиваем на экранной сетке большее напряжение, чем на аноде, то с анода возникает вторичная электронная эмиссия. Но эмиссия возникает из-за того, что при скорости электронной бомбардировки анода происходит анигиляция электронов с протонами анода. Аннигиля́ция (лат. annihilatio — уничтожение) — в физике реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изученной является аннигиляция электрон-позитронной пары. Аннигиляция является методом перевода энергии покоя E0 частиц в кинетическую энергию продуктов реакции. При столкновении одной из элементарных частиц и её античастицы (например, электрона и позитрона) происходит их взаимоуничтожение, при этом высвобождается огромное количество энергии (E = 2E0 = 2mc², где E0 — энергия покоя, m — масса частиц, c — скорость света в вакууме)..

Анод в вакуумной лампе , как правило — это молибденовый анод. При этой аннигиляции протоны от одного атома молибдена переходят к другому атому молибдена. При этом один атом молибдена превращается в ниобий, а второй атом молибдена, на который падает протон превращается в технеций. Это экспериментально проверено , но при этой ядерной реакции анод довольно сильно нагревается. Мы это тепло измеряем путем продувания вентилятором через лампу, лампа при этом покрыта чехлом, в котором есть температурные датчики. И сравниваем с нагревом от обычной спирали. Так от обычной спирали нагрев почти в сотни раз меньше, чем от динатронного эффекта. Ну это понятно, потому что здесь происходит ядерный процесс.

Мы берем электронную лампу и создаем динатронный эффект, а лампа большой мощности, где-то на 10 кВт, питается и потребляет лишь около 100 Вт (берет на накал, на экраны, на анод).

Если мы понизили напряжение на накал, т.е. взяли такой легкий режим, то лампа может работать неколько лет и дават тепло. Ничего кроме тепла она недает, а нам большей частью только тепло и нужно.

Устройство четырёхэлектродной лампы — тетрода. Роль экранирующей сетки.

Экранирующая сетка C2 расположена между Анодом и Управляющей сеткой и выполняется обычно в виде спирали, окружающей управляющую сетку.

Управляющая сетка C1 в тетроде редкая, т.е. имеет большой шаг намотки спирали.

Экранирующая сетка соединена с катодом, она выполняет роль электростатического экрана между Анодом и Управляющей сеткой и уменьшает ёмкость Анод — Сетка в сотни раз.

1 — управляющая сетка

2 — экранирующая сетка;

6 — верхний экран;.

б — условное обозначение на схемах.

Экранирующаю сетка C2

Экранирующаю сетка C2 у тетрода делается частой, т.е. она имеет малый шаг намотки спирали, поэтому она сильно экранирует катод от анодного поля. Анодное поле получается слабым. Слабым будет и влияние анодного напряжения на величину напряженности электрического поля тетрода, так как основное поле его создается Экранирующей сеткой, для чего на нее подается положительное напряжение Uc2, составляющее обычно более 50% аноднго напряжеиия лампы (см русунок 14-21).

Часть электронов проходямежду витками Экранирующей сетки C2, достигает Анода, образуя анодный ток.

Другая часть электроноа попадает на Экранирующую сетку и образует сеточный ток, который должен быть по возможности мал.

Электрическое поле тетрода упрощенно показано на рис. 14-27. Так как Экранирующая сетка частая и потенциал ее ниже, чем потенциал анода, то большая часть электрических линий, выходящих из анода, заканчивается на витках экранирующей сетки.

Небольшая часть электрических линий анодного поля достигает управляющей сетки и. еще меньшая часть — катода. Уменьшение поля, между Анодом и Управляющей сеткой означает уменьшение емкости между между анодом и управляющей сеткой в десятки и сотни раз.

Уменьшение напряженности анодного поля вблизи катода приводит к уменьшению влияния анодного напряжения на анодный ток, а влияние потенциала управляющей сетки на анодный ток остается прежним, так как между управляющей сеткой и катодом нет никаких экранов.

Следовательно, коэффициент усиления μ и внутреннее сопротивление Ri у тетрода значительно (на два порядка) больше, чем у триодов, в то время как крутизна характеристики S одинакова.

Динатронный эффект в тетроде

При работе лампы в схеме напряжение на аноде изменяется и в отдельные промежутки времени может оказаться меньше, чем напряжение на экранирующей сетке. При этом проявляется динатронный эффект, сущность которого заключается в следующем [3].

Каждый электрон при движении от катода к аноду увеличивает свою скорость и приобретает запас кинетической энергии. Большая скорость электронов при их падении на анод может явиться причиной вторичной эмиссии с поверхности анода, так как каждый электрон может выбить несколько вторичных электронов.

В зависимости от соотношения напряжений на аноде и экранирующей сетке возможны различные режимы работы лампы.

— Если напряжение на аноде выше, чем напряжение на экранирующей сетке, то электрическое поле между анодом и экранирующей сеткой направлено так, как показано на рис. 2.31 а (потенциал анода выше потенциала экранирующей сетки, и поле направлено от анода к сетке g2). Выбитые из анода вторичные электроны под действием электрического поля возвращаются на анод, не изменяя режима лампы.

— Если напряжение на аноде меньше, чем напряжение на экранирующей сетке, то электрическое поле направлено так, как показано на рис. 2.31 б (потенциал экранирующей сетки выше потенциала анода, и поле направлено от сетки g2 к аноду). В этом случае выбитые из анода вторичные электроны под действием электрического поля двигаются к экранирующей сетке и попадают на нее. В результате этого анодный ток лампы уменьшается, а ток экранирующей сетки возрастает. Этого нам и нужно добиться, именно сейчас молибден анода, содержащий 42 протона, начинает превращаться в технеций, имеющий 43 протона, и если один протон от молибдена отнять , то будет 41 протон — а это уже ниобий. Это можно назвать ядерной реакцией при которой выделяется дополнительная тепловая энергия.

Уменьшение анодного тока и увеличение тока экранирующей сетки за счёт вторичных электронов, выбиваемых из анода, называется ДИНАТРОННЫМ ЭФФЕКТОМ. В анодной характеристике тетрода появляется «провал». Наблюдать динатронный эффект можно при медленном повышении анодного напряжения.

При малых значениях анодного напряжения Ua Ug2 электрическое поле оказывается направленным от анода к экранирующей сетке. Выбитые при этом из анода вторичные электроны возвращаются на анод и не оказывают своего вредного действия на работу лампы. Поэтому дальнейшее повышение анодного напряжения приводит к увеличению анодного тока и уменьшению тока экранирующей сетки.

Принято считать, что Динатронный эффект является существенным недостатком тетрода, но Вы просто не умеете его готовить !

Теория и практика Динатронного эффекта

Первые радиолампы потому и назывались лампами, что они светились не хуже обычных осветительных. Это и понятно: ведь нужно было обеспечить хорошую эмиссию электронов с катода. Свечение электронной лампы не мешает эмиссии, но на нагревание катода до белого каления идет слишком много электроэнергии, такие лампы неэкономичны. Поэтому очень важно было повысить эмиссионную способность нагретого катода. Раньше для этого добавляли к вольфраму торий или барий, а сейчас катод покрывают соединениями окислов бария, стронция или других металлов. Все эти меры облегчают выход электронов из металла, и термоэлектронная эмиссия с катода начинается при более низких температурах — при 500-700° Цельсия.

Например, в радиолампах катод делается из тугоплавкого металла и покрывается слоем оксида редкоземельных металлов с низкой работой выхода .

Материал для изготовления катодов вакуумных ламп

Активирующий слой оксида в процессе работы катода постепенно разрушается и лампа теряет эмиссию, «садится» — с поверхности катода истекает все меньше электронов, уменьшается ток лампы, то есть снижается её усиление и выходная мощность. Срок службы «севшей» лампы можно продлить, немного увеличив напряжение накала; но тут увеличивается риск перегорания подогревателя.

В современных радиолампах часто используют подогревный катод. В результате термоэлектронной эмиссии электроны покидают поверхность катода. Под воздействием разности потенциалов между анодом(+) и катодом(-) электроны достигают анода и образуют анодный ток во внешней цепи.

С помощью дополнительных электродов (экранирующих сеток) осуществляется управление электронным потоком путём подачи на эти электроды электрического потенциала

Сетка совершила в технике революцию. Она позволила усиливать слабые радиосигналы во много тысяч раз. Кроме того, с ее помощью можно генерировать радиоволны.

Подадим на сетку переменное напряжение (см рис. выше), т.е. будем увеличивать и уменьшать с какой-то частотой (столько-то раз в секунду) потенциал сетки. Очевидно, тем самым мы будем ослаблять или увеличивать анодный ток в такт с изменениями напряжения на сетке. На аноде появится копия всех изменений напряжения, поданного на сетку, но копия значительно увеличенная.

В 1920 г. один из основоположников современной радиотехники, М. А. Бонч-Бруевич, сконструировал в Нижегородской радиолаборатории мощную электронную генераторную лампу с водяным охлаждением. Через год, в 1921 г., был передан по радио из Москвы концерт для Берлина.

В 1933—34 сов. академиком А. Л. Минцем и инженером Н. И. Огановым был разработан первый отечественный разборный триод мощностью 200 кВт.

В 1933 г. в Москве была создана самая большая по тому времени радиостанция им. Коминтерна, мощностью в 500 квт.

В 1956 совместно с инженером М. И. Басалаевым — разборный триод мощностью 500 квт.

Что дала вторая сетка в электронной лампе

Чтобы освоить короткие волны, нужно было усилить напряжения высокой частоты. Усилители на триодах для этого не годились: они работали неустойчиво и ненадежно.

Две любые пластины, разделенные промежутком, образуют конденсатор: в триоде между проволочными выводами от сетки и анода тоже образуется конденсатор (емкость), и она значительна. А емкость, не пропуская постоянный ток, свободно пропускает переменный, особенно ток высокой частоты. Поэтому при усилении высоких частот емкость между сеткой и анодом начинала оказывать вредное воздействие. Часть усиленного напряжения поступает с анода через эту емкость обратно на сетку. Работа лампы становится неустойчивой, возникает самовозбуждение, лампа начинает работать как генератор, и усиление прекращается.

Устранить вредное действие этой емкости удалось, поместив между первой управляющей сеткой и анодом еще одну, экранирующую сетку. Емкость между сеткой и анодом уменьшилась.

Так как в вакуумной лампе стало четыре электрода, ее назвали тетродом. Но и тетрод не свободен от недостатков: экранирующая сетка слишком усердно помогает разгонять электроны, и они с такой силой ударяются в анод, что выбивают из оболочек его атомов так называемые вторичные электроны. Часть этих электронов притягивается обратно к аноду, а часть долетает до экранирующей сетки и создает обратный — динатронный ток. Этот эффект, называемый ДИНАТРОННЫМ ЭФФЕКТОМ, приводит к самовозбуждению усилителя или к сильным искажениям сигнала.

И тогда между экранирующей сеткой и анодом поместили еще одну, чтобы не пускать вторичные электроны на экранирующую сетку. Третья сетка не только предотвращает последствия динатронного эффекта: в лампе еще больше уменьшается емкость между управляющей сеткой и анодом, усиление тока лампой возрастает и становится в несколько десятков раз больше, чем у триода. Эта лампа названа пентодом. Пентод оказался идеальной лампой для усиления высокочастотных сигналов.

Динатронный эффект используется в электронных умножителях.

Вторично-электронный умножитель (ВЭУ) англ. electron multiplier — электронное устройство для усиления (умножения) потока электронов на основе вторичной электронной эмиссии.

Литература

1. Разработка технологии откачки мощного генераторного триода с вольфрамовым торированным карбидированным катодом. ссылка

2. Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960;

3. Тягунов Г. А., Электровакуумные и полупроводниковые приборы, М. — Л., 1962;

4. Царев Б. М., Расчет и конструирование электронных ламп, 3 изд., М., 1967

5. Программа моделирования Electronics Workbench

6. Правила эксплуатации и техника безопасности для мощных генераторных ламп охлаждаемых водой ссылка ОСТ11.331.000-73

7. ПитерСвет ссылка

8. Расчет двойного триода ссылка

«Просвещение нужно внедрять с умеренностью, по возможности избегая кровопролития». (М.Е.Салтыков-Щедрин, «История одного города»)

Схема установки для изучения явления термоэлектронной эмиссии

Резонансный трансформатор Мишина, проверенный Андреевым! м видео с 41 мин. 15 дек 2014

Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты от Громова 2006. Недостатком конструкции являются повышенные габариты и вес. Зато простейший резонансный усилитель состоит всего из четырех элементов. В простейшем резонансном усилителе производится ручная настройка в резонанс для конкретной нагрузки

Расчет резонансов в электросетях

Кольцо Стивена Марка

Магнитный экран в резонансном трансформаторе Анквича Если первичная обмотка (R1 1), а короткая на длинную — нет (L21 -> 0). Поэтому «вносимые» нагрузкой потери пренебрежимо малы; отсюда и усиление: Pвых >> Pвх. То есть, обратное влияние ВЧ-тока нагрузки вторичной — это, по сути, обычная «вредная ВЧ-помеха», ее и устраняет экран, не допуская до первичной.