Внутреннего фотоэффекта

В местных сетях внутреннего электроснабжения напряжением выше 1000 В (обычно 6 и 10 кВ), выполненных по магистральной схеме, к одной питающей линии присоединяются вводы нескольких подстанций.

Перечисленные факторы определяют выбор системы внутреннего электроснабжения карьера, которая должна обеспечить экономичность и надежность электроснабжения всех потребителей карьера, безопасность ее обслуживания и требуемое качество электроэнергии.

Рассмотрим электрические показатели. Общее электропотребление предприятия А и получасовой максимум нагрузки Рм на стадии проектирования устанавливаются из расчета электрических нагрузок. Следует отметить, что А и Рц определяют капитальные вложения в электрическое хозяйство предприятия, поскольку в зависимости от их значений выбираются номинальное напряжение сетей внешнего и внутреннего электроснабжения, сечения воздушных и кабельных ЛЭП, мощность трансформаторов ГПП, число и мощность РП и цеховых ТП. Показатели А и Рм получили название параметры электропотребления, так как их значения и изменение во времени характеризуют режим потребления электроэнергии.

Внешнее электроснабжение проектируется, как правило, институтом «Энергосетьпроект» на основе планов перспективного развития энергосистемы или отдельных ее частей. Проекты внутреннего электроснабжения (УРП, ГПП, ПГВ; воздушные и кабельные ЛЭП, токопроводы; РП и ТП; цеховые электрические сети) выполняются последовательно во времени и в направлении «сверху— вниз», начиная с самого высшего уровня системы электроснабжения (предприятия в целом). Внутреннее электроснабжение предприятий проектируется отраслевыми проектными и специализированными институтами (Гипрохим, Гипромез, ВНИПИ «Тяжпромэлектропро-ект», ГПИ «Электропроект» и др.). При проектировании электроснабжения больших предприятий характерным является привлечение к этой работе сразу нескольких, проектных институтов. В этих случаях отраслевой про-ектно-технологический институт выступает в качестве генерального проектировщика.

Магистральные схемы применяются в системе внутреннего электроснабжения предприятий в тех

Схемы с м ешанн ото п и т. а ни я. На предприятиях редко встречаются в чистом виде схемы1, построенные только по радиальному или только по магистральному принципу. Обычно на одном и том же предприятии крупные и ответственные потребители и электроприемники питаются по радиальной схеме. Средние же и мелкие — по магистральной схеме. Комплексное использование радиальной и магистральной схем позволяет создать схему внутреннего электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями. Как правило, для выбора наиболее рациональной схемы электроснабжения составляют варианты, которые в дальнейшем подвергают технико-экономическому сопоставлению.

Эффективность работы системы электроснабжения, зависит от правильного определения расчетных нагрузок на различных ее уровнях и выбора номинальных напряжений внешнего и внутреннего электроснабжения, числа трансформаций электроэнергии, количества и мощности силовых трансформаторов на подстанциях, способов передачи электроэнергии, построения схем элетрических сетей, уровня компенсации реактивной мощности и степени автоматизации учета и контроля расхода электроэнергии. Влияние этих факторов на экономию электроэнергии на промышленных предприятиях различно и может быть определено только на конкретном предприятии. В связи с ростом нагрузок соотношения между перечисленными факторами также изменяются. Большинство мероприятий по экономии электроэнергии внедряется в процессе реконструкции предприятий.

К сетям внутреннего электроснабжения относятся сети, размещенные внутри помещения или на территории объектов с номинальным напряжением до 1000 В. При этом наиболее распространена четырехпроводная трехфазная система напряжений 380/220 и 660/380 В. Расчет электрических сетей обычно выполняется по условиям допустимого нагрева проводов и кабелей и условиям допустимой потери напряжения. Потерю напряжения в электрических сетях постоянного тока рассчитывают по форму-

2) при выборе уровня напряжения в системе внешнего или внутреннего электроснабжения;

Учебник «Электроснабжение промышленных предприятий» представляет собой переработанное и дополненное 3-е издание (2-е — в 1979). В нем приведены сведения об энергетических системах как основных источниках электроснабжения промышленных предприятий, рассмотрены релейная защита, контроль и автоматизация электроустановок, особенности расчетов сетей внешнего и внутреннего электроснабжения, значительно шире изложены по сравнению с предыдущим изданием вопросы снижения активных и реактивных нагрузок потребителей электроэнергии, включен новый материал по источникам питания вторичных вспомогательных цепей электроустановок объяснены условия присоединения и расчетов за потребляемую электроэнергию с учетом ее качественных показателей. Особое внимание уделено технико-экономическим расчетам (ТЭР) и рациональному использованию энергоресурсов и капитальных вложений в электроустанов-ка-х.

Рассматривая отдельные элементы, входящие в систему электроснабжения (сети внешнего и внутреннего электроснабжения, распределительные устройства (РУ), и трансформаторные подстанции различных назначений, питательные и распределительные сети отдельных цехов и установок), можно по ТЭР выбрать их основные параметры и конструктивное выполнение, обеспечивающие оп-тшмальный вариант электроснабжения объекта или отдельных его элементов.

Работа фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров основана на явлении внутреннего фотоэффекта, т. е. генерации в полупроводниках избыточных пар носителей заряда — электронов и дырок - под действием излучения. В фоторезисторах это приводит к изменению электрической проводимости полупроводника при его освещении. В фотодиодах избыточность носителей заряда увеличивает потенциальный барьер р-п перехода. Если к освещенному фотодиоду подключить резистор, то в цепи наблюдается ток, т. е. преобразование энергии излучения в электрическую.

В первом режиме используется фотогальванический эффект —• разновидность внутреннего фотоэффекта, связанная с образованием разности потенциалов (фото-э. д. с.) при освещении неоднородного полупроводника. Фотодиоды, как и обычные полупроводниковые диоды, состоят из двух примесных полупроводников с различными типами электропроводности, на границе между которыми создается p-n-переход ( 4.6). Фотодиоды изготовляют из германия, кремния, селена, арсенида галлия, арсенида индия, сульфида кадмия и других полупроводниковых материалов. Обычно устройство фотодиодов таково, что световой поток при освещении прибора направлен перпендикулярно плоскости р-л-перехода ( 4.6). В отсутствие освещения и внешнего источника электрической энергии в области р-п-перехода возникает, как и в любом полупроводниковом диоде, потенциальный барьер, обусловленный неподвижными носителями заряда — положительными ионами в я-области и отрицательными ионами в р-области.

1. Фоторезисторы — полупроводниковые приборы, действие которых основано на использовании фоторезистивного эффекта (внутреннего фотоэффекта), т. е. изменения электрического сопротивления полупроводника в результате поглощения излучения.

Работа фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров основана на явлении внутреннего фотоэффекта, т. е. генерации в полупроводниках избыточных пар носителей заряда - электронов и дырок - под действием излучения. В фоторезисторах это приводит к изменению электрической проводимости полупроводника при его освещении. В фотодиодах избыточность носителей заряда увеличивает потенциальный барьер р-п перехода. Если к освещенному фотодиоду подключить резистор, то в цепи наблюдается ток, т, е. преобразование энергии излучения в электрическую.

Работа фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров основана на явлении внутреннего фотоэффекта, т. е. генерации в полупроводниках избыточных пар носителей заряда — электронов и дырок — под действием излучения. В фоторезисторах это приводит к изменению электрической проводимости полупроводника при его освещении. В фотодиодах избыточность носителей заряда увеличивает потенциальный барьер р-п перехода. Если к освещенному фотодиоду подключить резистор, то в цепи наблюдается ток, т. е. преобразование энергии излучения в электрическую.

Принципы работы ФЭП основаны на явлениях внешнего или внутреннего фотоэффекта. К ФЭП, использующим явление внешнего фотоэффекта, относятся вакуумные и газонаполненные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители (ФЭУ), электронно-оптические преобразователи и некоторые типы передающих ТВ трубок. К ФЭП,

основанным на яв'лении внутреннего фотоэффекта, относятся преобразователи, в которых фоточувствительным элементом служат фоторезисторы, фотодиоды или фототранзисторы, а также определенные виды ТВ трубок (видикон, плюмбикон и др.).

— I)/-\/N— 1 =-\/'N— 1 раз по сравнению с отношением сигнал/ шум в трубке мгновенного действия (без накопления). Таким образом, использование принципа накопления энергии позволяет увеличить как уровень полезного сигнала (эффективность преобразования свет — сигнал), так и соотношение сигнал/шум. Реализация этого принципа оказалась возможной только тогда, когда в качестве сверхбыстродействующего многоканального коммутатора удалось использовать электронный луч в сочетании с устройствами электронной развертки. Принцип накопления энергии в сочетании с внешним фотоэффектом нашел свое применение в таких ТВ трубках, как иконоскоп, супериконоскоп, суперортикон. В настоящее время эти трубки практически не используются. Их место заняли передающие ТВ трубки, основанные на явлении внутреннего фотоэффекта. Исторически первой трубкой этого типа был видикон ( 9.8, а).

используется явление внутреннего фотоэффекта. Фотодиод предназначен для преобразования световой энергии в электрическую. Внутренний фотоэффект заключается в том, что под действием энергии светового излучения в области p-n-перехода происходит ионизация атомов основного вещества и примеси, в результате чего генерируются пары носителей заряда — электрон и дырка. Во внешней цепи, присоединенной к p-n-переходу, возникает ток, вызванный движением этих носителей (фототек /ф). Промышленность выпускает фотодиоды на основе германия, кремния, арсенида галлия, сернистого серебра. Конструктивно фотодиоды, как и обычные полупроводниковые диоды, состоят из двух слоев полупроводника с электро-проводностями разных типов. На границе между этими слоями создается p-n-переход. В конструкции фотодиодов предусматривается возможность попадания светового потока в область р-п-перехода.

При освещении области базы (Ф >> 0) в ней генерируются неравновесные пары носителей заряда — электроны и дырки, которые диффундируют к эмиттерному и коллекторному переходам. При этом электрическое поле коллекторного перехода втягивает в коллектор дырки, являющиеся для области базы неосновными носителями заряда, но задерживает в базе электроны, разделяя, таким образом, парные заряды. Ушедшие в коллекторную цепь дырки, образующие фототек /ф, увеличивают обратный ток коллектора на величину /к = /ф (режим фотодиода), а оставшиеся электроны при отключенной базе создают в ней отрицательный пространственный заряд, смещающий эмиттерный переход в прямом направлении. Это создает условия для инжекции из эмиттера в базу дополнительного количества дырок, которые, как и в обычном биполярном транзисторе, диффундируют через базу к коллекторному переходу и захватываются его полем, вызывая приращение коллекторного тока /к'. Так как электроны, возникшие в базе в результате внутреннего фотоэффекта, выполняют по сути роль управляющего тока базы обычного транзистора, то это приращение коллекторного тока равно /121э/ф. Общий коллекторный ток фототранзистора, проходящий во внешней цепи:

1. В чем заключается явление внутреннего фотоэффекта в полупроводниках?