Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 4042


4.2.5 газотрон

 

Газотрон — это газоразрядная двухэлектродная лампа с накаливаемым катодом, в которой используется разновидность дугового разряда [1, 3, 4].

Электроды газотрона (рис. 4.12) заключены в стеклянный баллон внутрь

которого введена  капелька ртути. Низковольтные газотроны (тунгары) за- полняются инертным газом. В газотронах применяется мощный оксидный катод (прямого накала или подогревный), анод делается из никеля или гра- фита.

Напряжением            зажигания

называется  минимальное  поло-

жительное напряжение на аноде при котором в газотроне возни- кает ионизация. Для возбужде- ния ионизации  необходимо со- общить электронам определён- ную скорость. Масса электронов невелика, поэтому скорость их оказывается достаточной даже при небольшом положительном напряжении на аноде. Напряже- ние зажигания ртутных газотро- нов около 20 В. Ионизация мо-

жет  возникнуть  и  при  отрица-

тельном  напряжении  на  аноде.

Рис. 4.12 Устройство газотрона

и его условное обозначение

 

 

Минимальное отрицательное напряжение на аноде, при котором в газотроне возникает ионизация, называется напряжением обратного зажигания (Uобр). Напряжение обратного зажигания во много раз больше, чем напряжение за- жигания при положительном напряжении на аноде, так как для возбуждения ионизации при отрицательном напряжении на аноде положительным ионам необходимо сообщить высокие скорости, при которых возникала бы  вторич- ная эмиссия с поверхности анода. В виду большой массы положительных ионов для этого требуется электрическое поле высокой напряжённости.

Для ртутных газотронов напряжение обратного зажигания равно тысячам вольт. Если газотрон включить в цепь переменного тока с напряжением меньшим Uобр, то газатрон будет зажигаться и пропускать ток только во вре- мя одного полупериода, когда напряжение на аноде положительное, т.е. в этом случае газотрон обладает односторонней проводимостью и использует- ся для выпрямления переменного тока.

 

Рис 4.13 Вольтамперная характеристика газотрона

 

На рис. 4.13 приведена вольтамперная характеристика газотрона.  При небольшом анодном напряжении (12-15 В) ионизация не возникает, в анод- ной цепи проходит небольшой ток, измеряемый микроамперами. При напря- жении источника, равном или большем Uзаж, в газотроне наступает процесс ударной ионизации. Ток в цепи в этом случае определяется напряжением ис- точника и сопротивлением, включённым последовательно с газотроном (со- противление нагрузки выпрямителя), так как сопротивление горящего газо- трона очень мало.

В пределах рабочего участка характеристики падение напряжения на га- зотроне не зависит от тока в цепи и бывает менее 15 В. Малое падение на- пряжения на газотроне можно объяснить компенсацией отрицательного про- странственного заряда положительными ионами. Мощность, выделяемая в газотроне (на аноде), невелика, поэтому газотрон имеет малые габариты и

 

 

очень высокий коэффициент полезного действия (КПД газотрона в выпрями-

тельной схеме может доходить до 99 \%).

Параметрами газотрона являются:

— максимальное значение тока через газотрон Iмакс;

— среднее значение выпрямленного тока iа cp;

— напряжение обратного зажигания Uобр;

— напряжение горения (падение напряжения на газотроне при нормальном

режиме) Uгор;

— пределы температуры окружающей среды.

Эксплуатация газотронов. Газотрон во время работы нагревается. Если капля жидкой ртути, имеющаяся в баллоне, будет иметь высокую температу-

ру, то давление паров ртути окажется очень большим. Величина напряжения обратного зажигания в этом случае снижается, и газотрон может выйти из строя. Чтобы этого не произошло, баллон ртутных газотронов делается удли- ненной формы. Благодаря этому температура нижней части баллона, где кон- денсируется ртуть, значительно ниже, чем верхней (газотрон должен рабо- тать в вертикальном положении). Созданию разности температур верхней и

нижней частей баллона способствует тепловой экран, помещаемый ниже ка-

тода.

При очень низкой температуре давление паров ртути оказывается малым. При этом в баллоне образуется недостаточное количество ионов для компен- сации электронного объёмного заряда у катода. В результате увеличение тока сопровождается увеличением падения напряжения на газотроне и увеличени- ем напряжённости электрического поля между анодом и катодом. Увеличи-

вается скорость положительных ионов, бомбардирующий катод, оксидный слой которого разрушается. При температуре нижней части баллона ниже

+15°С срок службы катода резко сокращается, поэтому пользоваться ртут- ными газотронами при окружающей температуре ниже +15°С нельзя. По той же причине анодное напряжение на газотрон можно подавать лишь после то- го, как температура нижней части баллона будет достаточно высокой. Для

этого включают сначала только накал и прогревают газотрон в течение не-

скольких минут. После прогрева включают анодное напряжение.

Пониженная температура катода также приводит к уменьшению давления ртутных  паров,  поэтому  для  ртутных  газотронов  напряжение  накала  не должно быть ниже нормального.

При длительном хранении газотрона на анод могут попасть капельки рту-

ти. При включении такого газотрона с поверхности анода может возникнуть излучение электронов, которое приводит к обратному зажиганию. Поэтому газотрон после длительного хранения необходимо в течение одного часа про- греть при включённом накале и только после этого включать анодное напря- жение.