Музей электронных раритетов - пассив

Газотроны

Газотроном является неуправляемый вентиль с несамостоятельным дуговым или самостоятельным тлеющим разрядом в инертных газах или парах ртути, предназначенный для выпрямления переменного тока промышленной частоты.

Первые образцы газотронов были разработаны в 1928 году в США, Хэллом в исследовательской лаборатории фирмы General Electric в Скенектеди.

Газотрон представляет собой стеклянный баллон, наполненный парами ртути или инертными газами под низким давлением (от тысячных долей до нескольких мм рт. ст.), с двумя электродами: анодом и накаливаемым катодом. В некоторых типах высоковольтных газотронов используется вспомогательный электрод (вольфрамовый катод), расположенный вблизи анода, для снижения потенциала зажигания. Материалом для анодов служит никель или графит. Лучшим является графит.
Наибольшее давление — в низковольтных газотронах с аргоновым наполнением, рассчитанных на рабочие напряжения до 500 в. Относительно меньшее давление — в высоковольтных газотронах, рассчитанных на рабочие напряжения от 1,5 до нескольких сотен киловольт. Баллоны таких газотронов наполнены парами ртути, аргоном, криптоном, ксеноном или их смесями.
Низковольтные газотроны работают при температуре окружающей среды от —60 до +70° С. Высоковольтные газотроны — при температуре от 15 до 35° С.
В газотронах малой и средней мощности применяются оксидные катоды прямого накала. В газотронах большой мощности — косвенного накала (подогревные катоды). В низковольтных газотронах катоды изготовлены из торированного молибдена. В некоторых газотронах катод никелевый, активированный смесью углекислых солей бария, стронция и кальция.

Типичные конструкции газотронов:

а - открытая; б - экранированная; в - полузакрытая; г - закрытая
А - анод; АЦ - анодный цоколь; АГ - анодная горловина; К - катод; КЦ - катодный цоколь; КГ - катодная горловина; КН - катодная ножка; Э - экран; Б - баллон; П - подогреватель

Типичные вольтамперные характеристики газотронов

а - катод из торированного молибдена; б - оксидный катод; 1 - ртутное наполнение; 2 - наполнение инертным газом

Как и любой ионный прибор, газотроны предназначены для работы на активную и индуктивную нагрузку. При использовании их с ёмкостной нагрузкой быстро происходит отравление катода и прибор выходит из строя.

В газотронах на средние и низкие напряжения потенциал зажигания превышает падение напряжения в дуге на 5-8 В. Для секционированных газотронов с наполнением инертными газами и рабочим напряжением 10-20 кВ потенциал зажигания может превышать падение напряжения в дуге на порядок и более.

   Вследствие незначительности внутренних потерь ртутные газотроны обладают исключительно высоким к.п.д.

    Давление паров в приборах этого типа зависит от температуры ртутной капли, находящейся в нижней части баллона. Для предохранения ртутной капли от тепла дугового разряда и накаленного катода баллоны ртутных газотронов имеют удлиненную нижнюю часть — горловину. Верхняя часть баллонов как правило имеет большой шаровой объем. Горловина имеет температуру не более 50° С и отделена от разрядной части металлическим экраном, предохраняющим ее от температуры разряда. Температура шаровой части баллона порядка 150—180° С. При эксплуатации прибора горловина должна находиться всегда ниже шаровой части баллона, так как она выполняет роль конденсатора ртути.

   При длительном хранении на складе ртутных газотронов пары ртути нередко диффундируют через поры оксида и, образуя амальгаму на металлической основе катода под слоем оксида, делают его чувствительным к резким колебаниям температуры. При быстром нагреве катода в этом случае нередко имеет место осыпание оксида. Для предупреждения формирования прочных слоев амальгамы при длительном хранении ртутных газотронов на складе заводы-изготовители рекомендуют периодически (примерно 1 раз в месяц) прокаливать катод в течение 20-60 мин, в зависимости от типа газотрона. При этом подъем напряжения накала должен производиться с малыми ступенями со значительными интервалами.

   Если требуется выпрямить ток напряжением не выше 100 — 300 В, нет необходимости пользоваться выпрямителями, наполненными ртутными парами, а выгоднее иметь в качестве наполнителя инертный газ. Это дает выпрямителю независимость от температуры окружающей среды, так как плотность газа не зависит от его температуры.

   Такие выпрямители - тунгары - могут быть использованы на морозе и в неотапливаемых помещениях, а также в помещениях, где внешняя температура доходит до -50°С, без каких-либо нарушений работы или снижения долговечности выпрямителя.

   Выпрямители этого рода не требуют значительного времени на разогрев после хранения, так как нет нужды выжидать, пока ртуть разогреется в накальной горловине лампы. Включить выпрямитель можно через 30 — 60 секунд после включения тока накала. Требуется только время на разогрев катода.

   В процессе эксплуатации давление газов в баллоне несколько падает вследствие поглощения газа электродами и стенками баллона. Уменьшение давления ниже определенного предела приводит к разрушению катода и выходу газотрона из строя. В связи с этим срок службы газотронов с газовым наполнением в два раза меньше ртутных.

пример зарубежного газотрона - тунгара

(фото с сайта Mike's Electric Stuff)

Газотроны

домой