» www.elektroncso.hu » cikkek

Önfenntartó kisülésű csövek (Higanygőz egyenírányítók)
Bozó Balázs

Ipari célokat szolgáló berendezésekben gyakorta szükséges a tekintélyes áramerősségek szabályozása, kapcsolása, egyenirányítása. Erre a célra a hagyományos vákuumcsövek nem, vagy csak kevéssé alkalmasak. Ezeket a feladatokat a teljesítmény félvezetők megjelenése előtt, illetve olyan helyeken ahol még nem helyettesíthetők félvezetőkkel a gáztöltésű csöveket alkalmazták. Nagyteljesítményű folyékony higanykatódos 12 fázisú egyenirányítócső működésközben Az erősáramú technikában használatos higanygőz egyenirányítókat fémházba szerelik. A szükséges vákuumot az egyenirányítóval egybe épített higany- vagy olajszivattyúval állítják elő. Ezek a vasedényes egyenirányítók 600-800V feszültség mellett maximálisan 5000A áramot, 10-15kV mellett pedig maximálisan 100A áramot szolgáltatnak. Az 50A-es áramerősségig és 2-2,5kV maximális zárófeszültségig üvegballonba építik az egyenirányítót. Az egyenirányító cső katódja folyékony higany. Az anódok vasból vagy grafitból vannak kialakítva, amelyeket ballonnyúlványokba helyeznek el. A kisülési teret betöltő higanygőzt az állandóan elpárolgó higanykatód táplálja. A ballon belső része kiöblösödik, amely elősegíti a higanygőz lecsapódását. A lecsapodótt higany a ballon falán viszafolyik a katódba. A folyékony higany azért alkalmas katódnak, mert emissziója szinte korlátlan, rendkívűl jól bírja a túlterhelést, élettartama igen hosszú és a kisülési teret betöltő higanygőz alacsony ívfeszültsége (15-25V) a hatásfokot igen jól megnöveli. A nagyteljesítményű higanygőz egyenírányítók hatásfoka a 89%-ot is eléri. Ignitron A PL5552A típusú ignitron belső felépítése A katódja folyékony higany, az anódja vas vagy grafit az előbb megtárgyaltak szerint. A kisteljesítményű ignitronokat üvegballonba, a nagy teljesítményűeket kettősfalú vasedénybe építik be, hogy a keletkező hőmennyiség elvezethető legyen. A higany potenciálja a fémbúrával azonos. A higanykatódba 2-5mm mélyen egy segédelektróda - a gyújtóelektróda - nyúlik be. A félvezető szilicium-karbid gyújtóelektródát a higany nem nedvesíti. Ha a katódhoz képest a gyújtóelektródára 60-150V nagyságú pozitív feszültséget adnak, a gyújtóelektróda és a higany érintkezési felületén olyan nagy térerősség jön létre, hogy hidegemisszió lép fel. A hideg emisszió hatására ívkisülés jön létre a gyújtóelektróda és a katód között, és ha az ignitron anódja pozitív a katódhoz képest, akkor az anód és a katód között is megindul az ívkisülés. A gyújtóelektróda üzemi adatainál a legfontosabb a gyújtáshoz szükséges legnagyobb feszültség és áramértéke. Fontos még a legnagyobb pozitív és nagatív feszültség érték is, ami a gyújtóelektródára adható. A negatív feszültség rendszerint csak néhány volt lehet, így fordított ívkisülés nem jöhet létre a gyújtóelektróda és a katód között. A fordított ívkisülés katódfoltot hozna létre a gyújtóelektródán és a katód igen rövid időn belül tönkremenne. A hűtőviz megadott mennyisége és hőmérséklete befolyásolja a csőben uralkodó higanygőz nyomását is, ami a kioltás és a visszagyújtás szempontjából betartandó, nem csak a veszteségi hőmennyiség elvezetése miatt fontos. Kis hőmérséklethez tartozó kis higanygőznyomás az ionképzés szempontjából káros, míg a túl nagy higanygőznyomás visszagyújtást okoz. Szenditron A szenditron A szenditron csöveket olyan helyeken alkalmazzák, ahol az igen rövid ismétlődő áramterhelés a követelmény. Az áramközépérték figyelembe vételével a csúcsértékhez képest több nagyságrenddel kisebb, így a nagy áramok kis csövekkel is kapcsolhatóak. Egy H alakú csőnek a két lenti szára az anód és a katód. Mindkét elektróda folyékony higany. A gyújtóelektróda egy üvegcsőbe van forrasztva így nyúlik bele a katód higanytócsájába. Az üvegcső miatt kapacitív gyújtót képez. A hideg emisszióhoz a gyújtóelektródára nagyfeszültséget adnak. A segédanódra adott nagyfeszültségű impulzus hatására a katódból kilépő elektronok felgyorsulva ionizálják a higanygőzatomokat, és ha a fő anód és a katód között a pillanatnyi feszültség pozitív megindul a főkisülés. A szimetrikus felépítésű szenditron csöveknél teljesen közönbös, hogy melyik oldalát nevezzük katódnak, vagy anódnak. A választott katód oldalán kivűlről az üvegcsőre egy fémgyűrűt helyeznek, amely a higanykatóddal kapacitív gyújtót képez. A gyújtóelektróda és a katód közé adott nagyfeszültség hatására létrejöhet a hidegemisszió. A kilépő elektronokat csak az anódra adott pozitív feszültség tudja az ionizációhoz elegendő mértékűre felgyorsítnai, így az előző megoldáshoz kissé nagyobb anódfeszültségre van szükség a főkisülés beindításához. Az eddig tárgyalt mindkét megoldás hátránya, hogy az anódpárolgás hatására ionvándorlás jön létre a kisülési csőben, aminek következtében a higany átvándorol a katód oldalára, ami később gyújtászavarokat idézhet elő. Ezért a szenditronokat olyan mechanikus megoldással szokás beépíteni, hogy a cső megbillentésével a kellő mennyiségű higany vissza tudjon folyni az anód oldalra. Ezen a későbbi szenditroncső konstrukcióknál a különlegesen kiképzett anódoldali ballon szűkítése segített, és így a felesleges higany visszacsorog az anódra. A szenditron csövekkel számos pontheggesztőt vezéreltek, de a későbbi tirátronos megoldások elterjedtebbek voltak.

Felhasznált irodalom:

[1] Mészáros Sándor, Garai László:

Különleges Elektroncsövek (Műszaki Könyvkiadó 1982 621.3.032.9)