Основные теоретические положения. Дуговые потери Vd вместе с работой выхода коллектора FС определяют основные физические потери энергии в ТЭП и соответственно эффективность термоэмиссионного

Дуговые потери V_d вместе с работой выхода коллектора F _С определяют основные физические потери энергии в ТЭП и соответственно эффективность термоэмиссионного преобразователя энергии. Сумма этих величин (F _С + V_d) была названа барьерным индексом V_B. В практике проведения разработок ТЭП и ЭГК для энергетических установок различного назначения он оказался удобным критерием сравнения преобразователей при выборе их электродных материалов, режимов работы и других физических параметров, влияющих на эффективность рабочего процесса преобразования энергии:

V_B @ F _С + V_d. (3.1)

Чем ниже величина V_B, тем выше эффективность термоэмиссионного преобразователя энергии.

Рис. 9. Сравнение формы полной ВАХ низковольтного дугового режима ТЭП с идеальной ВАХ (1) и линией Больцмана (2): 1 – j_SE = 0; 2 – Ф _C + e V_d= 0; 3 – e V = Ф _E – Ф _C; 4 – e V = ej_ПЛ – Ф _С

На рис.9 приведена форма ВАХ ТЭП, обычно регистрируемая при лабораторных исследованиях и испытаниях, содержащая следующие характерные точки: х – напряжение холостого хода, к.з. – ток короткого замыкания, w – перегиб дуговой ветви ВАХ или максимальная электрическая мощность, с – минимальный барьерный индекс или максимальный электродный к.п.д., o – напряжение гашения дуги, f – напряжение поджига дуги, s – насыщение тока диффузионной ветви ВАХ, b – перегиб дуговой ветви ВАХ обратного тока с коллектора; рис.10 иллюстрирует физический процесс преобразования энергии: потенциальная энергия эмиттированного электрона равна F _E; часть ее, равная eV_d, теряется им при прохождении МЭЗ, а часть, равная F _C, при входе в коллектор превращается в тепло. При F _C + eV_d = 0 выходное напряжение eV = F _E, а ВАХ такого ТЭП совпадает с линией Больцмана (кривая 2) и описывается уравнением:

. (3.2)

Соответственно показатель эффективности реального ТЭП, названный барьерным индексом V_B, равен разности напряжений на линии Больцмана и выходного напряжения на ВАХ (V_B = V_{Bol .}– V). Для определения численного значения V_Bol используется следующее выражение:

V_Bol = . (3.3)