Что такое игнитрон или ртутный выпрямитель

Мощные электрические устройства, например, выпрямительные, электроприводные, сварочные или даже целые подстанции требуют чёткого контроля направления электричества. Для этого используют электрические (ртутные) вентили, которые замыкаются при одном направлении электротока и замыкаются при другом.

Так выглядят ртутные выпрямители

Игнитроном или ртутный выпрямитель

Итак, игнитрон или ртутный выпрямитель — что это такое, в чем его особенности. Так называют ионный прибор на основе ртути, выполняющий функцию вентиля. Он является одноанодным, поскольку проводит только отрицательный заряд. Основу прибора составляют ионы ртути-металла, заряженные положительно.

Управление происходит по механизму дугового разряда — процесса проведения электричества через газ. Это объясняется тем, что летающие ионы ртути, имея положительный заряд, могут проводить электроток. При появлении другого заряда в газе образуется «пробоина», по которой вытекает электричество. Такое можно видеть при сварке, поскольку там тоже используется эффект дуги, но за счет ионов водорода.

Изобретатель игнитрона

Как работает игнитрон

Металлическая оболочка игнитрона играет роль вывода катода. Внутри корпуса отсутствует воздух: он выкачивается, а его место занимает испаряющаяся ртуть. Ввод, по которому поступает заряд, выполняется обычно из вольфрама. Его кончик достигает ртути, но не смачивается ею. Электроток подается постоянно с определённой частотностью.

Устройство игнитрона

Из-за силы электротока вся ртуть вокруг ввода испаряется, поэтому он не увлажняется. Когда ртуть испаряется, разрывается связь между вводом и катодом, что способствует возникновению дугового разряда. В результате образуется так называемое катодное пятно, с поверхности которого осуществляется термоэлектронная эмиссия. Электроны при этом вылетают с большой скоростью в свободное пространство. Здесь образуется плазма, способствующая зажиганию дуги основного разряда между катодом и анодом, что приводит к протеканию прямого электротока.

При падении электронапряжения дуга на аноде гаснет, остывает катодное пятно и ртутный вентиль или выпрямитель запирается. Отпереть его можно за счет подачи нового поджигающего импульса при положительном электронапряжении на аноде.

Схема работы выпрямителя

Достоинства и недостатки прибора

Использование ртутных выпрямителей в городских трамвайных сетях, метрополитенах, электрифицированных железных дорогах связано с такими их плюсами, как:

• Простая конструкция.
• Экономичность. Ртути в выпрямителе столько, сколько необходимо для минимальной реакции, а сама она оттуда не вытекает.
• С помощью игнитронов можно регулировать выпрямленный электроток или напряжение в широких диапазонах.
• Низкое падение напряжения при значительном выпрямленном электротоке.
• Высокий КПД.

Но есть и некоторые минусы:

• Опасность ртути. Плазма — очень горячее вещество, которое рано или поздно может разрушить внешний каркас. После его разрушения произойдет загрязнение окружающей среды опасным токсином.
• Необходимы сильные частотные импульсы для начала работы.
• Нельзя, чтобы прибор передвигался в пространстве, поскольку ртуть начнёт плескаться, что приведёт к необратимым последствиям.
• Необходим контроль температуры вокруг самого прибора. В лучшем случае не заработает, в худшем — взорвётся.

Дуговой разряд в игнитроне зажигается с наступлением каждого положительного полупериода электротока. Наличие одного анода практически исключает обратное зажигание.

Видео по теме