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引燃管

引燃管,是一种单阳极的汞弧整流管。主要用作控制器和大功率的整流器。以汞池为阴极,并有一个引燃极和一个阳极。引燃极以耐高温的、具有高电阻率且不被汞沾润的物质制成,其一部分浸在汞池中;阳极以石墨制成。当引燃极通过引燃电流时,汞池表面产生阴极炽点而发射电子,电子在向阳极运动过程中使汞蒸气电离,在阳极与汞池间形成弧光放电。它能通过大量电流,耐受很大过载。

原理

用引燃极激励阴极辉点以起动电弧的一种汞弧管。图为一种金属结构的引燃管,管壳为金属圆筒,通水冷却。阳极和栅极用石墨制成,能耐高温而且不会与汞起作用。阳极收集电子,栅极用作控制或屏蔽以提高管子的耐压。在高电压的引燃管中,栅极多达三个。阴极前的挡板用来阻止汞蒸气直接喷溅到阳极上,保证管子能承受较高的反向电压。引燃极用碳化硅或碳化硼等半导体材料制成,具有较高的电阻率而且不会被汞浸润。由于表面张力的作用,浸入液态汞中的引燃极只是下半部和汞紧密接触,而上半部和汞之间有很小的间隙。当脉冲电流通过引燃极和汞阴极时,就在间隙之间引起火花,接着产生辅助电弧,在引燃极附近的汞阴极上产生发射电子的阴极辉点。由于受到阳极电场加速,高速电子使汞蒸气电离,在阳极与阴极之间形成弧光放电。调节引燃极和阳极电压的相位差,就可以改变引燃管的着火时间,从而达到控制阳极导电时间和改变输出回路电压、电流的目的。在大功率引燃管中,为了避免引燃极过热,在阴极附近增加一辅助电极,在引燃极引燃后、主阳极着火前,阴极辉点靠辅助电极维持。为了避免通导大电流时石墨阳极放出气体导致耐压下降,有些引燃管采用金属阳极,同时在汞池中加入碱金属以降低电弧压降,提高管子的极限工作能力。

引燃管应用于可控整流设备、接触电焊设备和大功率脉冲形成装置中,后者要求管子提供大脉冲电流和具有大的过载能力,因此往往把管子做成没有栅极、没有挡板的开式结构,这种管子的冲击电流可以超过平均电流的几十倍。

实际装备情况

引燃管的优势是其耐受功率较大,因此曾被作为整流设备电路的组成部分安装到早期的电力机车内。我国1958年试制的第一代6Y1型电力机车(仿苏联20世纪50年代H60机车)就曾装备引燃管整流系统,但由于其状态不够可靠,后被晶体管整流电路取代。

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