1. Bộ biến đổi tần số thiristor:
5.1. SỰ ION HĨA CHẤTKHÍ VAØ KHÁI NIỆM VỀ PLASMA:
Trong các điều kiện bình thường chất khí và hỗn hợp khí như: khơng khí, khí argon, helium, CO2 … khơng dẫn điện. Sự dẫn điện xảy ra khi trong mơi trường mơi trường khí, ngồi các phân tử, nguyên tử trung hồ cịn xuất hiện các phần tử mang điện như các electrons, các ions dương hoặc âm, khi đĩ chất khí trở thành plasma.
Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (ngồi các trạng thái rắn, lỏng và khí được đặc trưng bằng sự cĩ mặt của các phần tử mang điện trong mơi trường chất khí. Plasma dẫn điện và tuân thủ theo các định luật của từ khí động.
Sự chuyển hố chất khí thành plasma phải trải qua một vài giai đoạn. Đối với các chất khí phân tử, đầu tiên là quá trình phân ly: hình thành các nguyên tử, tiếp theo là quá trình ion hĩa chất khí dưới tác động của các yếu tố bên ngồi như: nhiệt độ, các tia vũ trụ , , , các tia rơngen (roentgen), tia cực tím, tia laser, điện trường và từ trường.
Để tạo ra ion, các nguyên tử trung hồ cần phải nhận được năng lương từ bên ngồi đủ để vượt qua lực hút Coulon giữa các điện tử (electron) và hạt nhân. Năng lượng này được gọi là năng lượng ion hố Ai:
AI = e0 . Ui (ev) (5.1)
Trong đĩ: e0 là điện tích của điên tử, UI là điện thế ion hố.
Năng lượng này khi cung cấp cho electron sẽ sinh ra động năng đủ lớn để ion hố nguyên tử trung hồ khi va chạm với nĩ.
Tuỳ theo tính tích cực hĩa học của chất khí, năng lượng ion hố cĩ giá trị vào khoảng từ 3,9 đến 26 (ev), cụ thể:
đối với K: 4,3; Fe: 7,9; H: 13,6; N: 12,4; He: 24,6 (ev)
Phương trình cân bằng lưc tác động giữa electron cĩ điện tích đơn vị e0 và một phần tử cĩ khối lượng m cĩ dạng:
e0E = m dv = m . a (5.2) dt
Với E là điện trường (V/m); m là khối lượng của phần tử (g) v là tốc độ của phần tử (m/s); a là gia tốc (m/s2)
(5.3) Đoạn đường phần tử đi được trong thời gian t.
Lt = 0,5 vt = (0,5 e0 / m) E . t2 (5.4)
Tốc độ và đoạn đường phần tử vượt qua trong thời gian t được xác định bởi giá trị (e0/m), được gọi là điện tích đơn vị. Vì vậy ở sự chuyển động tự do trong cùng một điều kiện điện trường thì tốc độ của electron lớn hơn rất nhiều so vớitốc độ của ion. Nếu thay E = U / lt vào (5.3) và (5.4) cĩ thể nhận được biểu thức xác định tốc độ của electron.
(5.5) Cịn tốc độ của ion với nguyên tử cĩ khối lượng M và điện tích Z là:
(5.6)
trong biểu thức (5.5) và (5.6): me là khối lượng của electron, M0 = 1822; me là khối lượng đơn vị nguyên tử.
Cĩ các hình thức ion hố chất khí chủ yếu sau đây:
Ion hố tự nhiên:
Dưới tác động của các tia vũ trụ ( , …) nguyên tử khí cĩ thể bị tách thành electron và ion dương. Số lượng ion nhận được do sự ion hố tự nhiên trong chất khí rất ít.
Sự tự phát xạ electron:
Quá trình này diễn ra khi cĩ sự tác động của điện trường E lên điện cực. Các electron tự do trong mạng tinh thể của điện cực (chất rắn) dưới tác động của điện trường, nhận được năng lượng đủ lớn để vượt qua màng chắn điện thế của vật chất và bay ra mơi trường chung quanh điện cực.
Sự phát xạ electron nhiệt:
Trong trường hợp này, nguồn cung cấp năng lượng cho các electrons tự do trong mạng tinh thể của chất rắn là nhiêt độ. Các electrons này khi nhận đủ năng lượng cĩ khả năng thốt ra khỏi chất rắn và bay ra mơi trường xung quanh.
Sự ion hố do va đập:
Dưới tác động của điệ trường giữa hai điện cực, các ion và electron thực hiện quá trình chuyển động gia tốc về phía các điện cực tương ứng. Trên hành trình của mình chúng cĩ thể va đập với các phân tử, nguyên tử trung hồ trong chất khí. Sự va đập nguyên tử trung hồ lại được kích lên mức năng lượng mới và cuối cùng chúng bị tách thành electron và ion dương.
Um m U e ve 0 /(2 e) 2,97.105 U M Z MM Z U e vi 0 . /2 0) 6,95.103 ( / ) t E m e vt 0 .