Газотрон представляет собой двухэлектродный ионный прибор, который функционирует как неуправляемый вентиль с электрическим разрядом. Основная сфера его применения — высоковольтные выпрямители в радиопередатчиках, где он преобразует переменный ток в постоянный. Конструкция прибора включает анод, изготовленный из никеля, графита или стали, и оксидный катод с прямым или косвенным подогревом. Эти элементы помещены в герметичную колбу, заполненную инертным газом (или их смесью) под давлением 0,1—0,25 мм рт. ст. либо парами ртути при давлении 0,001—0,01 мм рт. ст.
Особенности конструкции и тепловой режим
Для обеспечения стабильной работы и защиты от перегрева катод газотрона обычно размещают внутри специального металлического теплового экрана. Это позволяет оптимизировать тепловой режим и продлить срок службы прибора.
Принцип выпрямления тока
Выпрямляющее действие газотрона основано на особенностях дугового разряда. При положительном полупериоде переменного напряжения, когда оно превышает порог зажигания, между катодом и анодом возникает несамостоятельный дуговой разряд. Он поддерживается сравнительно малым напряжением горения, составляющим всего 10—30 В. Во время отрицательного полупериода на аноде действует максимальное выпрямляемое напряжение, и ток через прибор практически прекращается. Важно отметить, что напряжение горения почти не зависит от величины протекающего тока, который может варьироваться от 0,01-0,5 А для маломощных моделей до 15—150 А для мощных газотронов.
Эффективность и рабочие условия
Благодаря малому падению напряжения при дуговом разряде, выпрямители на основе газотронов отличаются высоким коэффициентом полезного действия, достигающим 95—99%. Рабочий температурный диапазон зависит от типа наполнения: для приборов с ртутными парами допустимая температура окружающей среды составляет от 15 до 50 °C, а для газонаполненных моделей — от 60 до 100 °C.
Классификация газотронов
Газотроны классифицируют по нескольким ключевым параметрам. По типу наполнения различают приборы с парами ртути, гелием, аргоном или их смесями. Конструкция анода может быть закрытой, полузакрытой или открытой. По амплитуде выпрямляемого напряжения газотроны делят на три основные категории: высоковольтные (до 70 кВ), нормальные (до 15 кВ) и низковольтные, известные как тунгары, с напряжением на аноде до 300 В.
