ПРИБОРЫ С ДУГОВЫМ РАЗРЯДОМ

К ионным приборам с дуговым разрядом относятся:

– газотроны;

– тиратроны;

– тригатроны;

– игнитроны.

Газотроны

Газотрон представляет собой двухэлектродную лампу, наполненную газом. Лампа наполняется парами ртути или каким-либо инерт­ным газом (рис. 5.3.5).

a) b)

Рис. 5.3.5. Газотрон

a) конструктивное исполнение;

b) условное обозначение.

Принцип действия газотрона состоит в следующем. Катод при нагревании начинает излучать электроны. При своем движении к аноду электроны, сталкиваясь с молекулами паров ртути или газа, ионизируют их. Электроны, получаемые при ионизации, попадают на анод, создавая анодный ток, а положительно заряженные ионы, при­тягиваясь отрицательно заряженным катодом, уменьшают простран­ственный заряд, окружающий катод. Газотроны широко применяются в выпрямительных схемах благодаря тому, что дают больший коэффи­циент полезного действия, чем кенотроны.

При включении газотрона необходимо сначала прогреть катод в те­чение 3 – 5 мин (в зависимости от мощности газотрона) и только после этого можно подавать анодное напряжение.

Выключение газотрона производится в обратном порядке, т. е. вначале надо выключить анод­ное напряжение, а потом – напряжение накала. Несоблюдение этого условия вызывает разрушение катода и порчу газотрона.

Газотронные выпрямители применяются в таких же схемах, как и кенотронные. Особенностью газотронного выпрямителя является то, что схема фильтра должна начинаться не с конденсатора, а с дросселя. Дроссель ограничивает зарядный ток конденсатора фильтра и тем самым предотвращает разрушение катода газотрона.

Тиратроны

Тиратроном называется газонаполненная лампа, в которой кроме катода и анода, имеется еще третий электрод – сетка. В от­личие от электронных ламп, сетка тиратрона устроена так, что свои­ми боковыми экранами она полностью закрывает катод от воздействия электрического поля анода.

При подаче на сетку отрицательного напряжения положительный потенциал анода не вызовет анодного тока в тиратроне до тех пор, пока напряжение на аноде не преодолеет отталкивающее действие сетки на электроны. Если уменьшить отрицательный потенциал на сетке или соответственно увеличить положительное напряжение на аноде, то сквозь отверстия в сетке начнут проникать на анод электроны, кото­рые вызовут в цепи анода небольшой ток.

При достижении электронами достаточных скоростей возникает ионизация газа (тиратрон "зажигается"), и ток, проходящий через ти­ратрон, резко возрастает. При "зажигании" тиратрона действие сетки полностью компенсируется, и изменение напряжения на сетке не влияет на величину анодного тока. Зависимость анодного тока тиратрона i_a от напряжения на сетке u_c приведена на рис. 5.3.6.

i_а

U_заж

–u_c +u_c

Рис. 5.3.6. Характеристика тиратрона

Указанная особенность характеристики тиратрона позволяет широ­ко использовать его в различных схемах автоматического управления приборами, а также в выпрямительных устройствах, где тиратроны позволяют сравнительно легко регулировать величину выпрямленного напряжения. Тиратроны с водородным наполнением в настоящее вре­мя применяются в импульсных модуляторных устройствах радиоло­кационных станций. Наряду с односеточными встречаются тиратроны с экранирующей сеткой. Экранирующая сетка устраняет влияние на потенциал зажигания внешних полей, а также защищает управляющую сетку от теплового воздействия со стороны анода и катода.

Тригатроны

Тригатроном называется ионный прибор без накаливаемого катода. Он имеет два рабочих электрода и один поджигающий электрод. Рабочие электроды выполнены в виде полусфер из тугоплавкого металла. Поджигающий электрод имеет стержнеобразную форму. Он расположен в отверстии одного из рабочих электродов, который обычно служит катодом, и при работе заземляется. Стеклянный баллон наполняется смесью аргона и кислорода. При­меняется тригатрон в качестве электрического разрядника в модуля­торах радиолокационных станций. Принцип действия тригатрона со­стоит в следующем. При подаче высокого напряжения на рабочие электроды (анод и катод) разряд в приборе не возникает до тех пор, пока на поджигающий электрод не будет подан управляющий импульс напряжения положительной полярности. При подаче управляющего импульса возникает газовый разряд между поджигающим электродом и катодом. Ионизация, возникающая в результате этого разряда, замы­кает цепь между рабочими электродами, вследствие чего происходит пробой основного промежутка.

Игнитроны

Игнитрон – одноанодный ионный прибор с ртутным катодом и управляемым дуговым разрядом. Игнитроны применяют в качестве ртутных вентилей в мощных выпрямительных устройствах, электроприводах, электросварочных устройствах, электротяговых подстанциях на железной дороге и т. п.

Дуговой разряд между анодом и катодом игнитрона происходит при положительном напряжении на аноде около 5 кв. Этот разряд возникает, благодаря использованию вспомогательной дуги, которая образуется перед зажиганием основного дугового разряда. Вспомогательная дуга периодически создается с помощью поджигающего электрода, частично погруженного в жидкую ртуть катода. Для того, чтобы получить вспомогательную дугу, через поджигающий электрод пропускаются импульсы тока длительностью несколько миллисекунд с амплитудой в несколько десятков ампер. Как только возникает вспомогательная дуга, на катоде появляется одно или несколько ярко светящихся участков (катодных пятен), которые начинают испускать электроны. Испускание электронов вызывает основной дуговой разряд между анодом и катодом игнитрона. Изменяя момент зажигания вспомогательной дуги, можно управлять началом зажигания основной дуги и тем самым регулировать среднее значение выпрямленного анодного тока от нуля до максимального значения.

Игнитроны выполняются, главным образом, в металлическом корпусе, но могут выпускаться и в стеклянной оболочке.

Игнитроны, выпускаемые в настоящее время, имеют средние значения тока от 20 до 700 ампер. При этом коммутируемая мощность составляет от 100 до 3 600 ква.