Давным-давно, в 20-30-х годах прошлого века с силовой электроникой было туго...
Медно-закисные и селеновые выпрямители не выдерживали больших токов и напряжений, а соединение кучи пластин в столбики давало большое падение напряжения и повышало емкость такого прибора.
Выпрямление и регулирование с помощью умформеров (мотор-генераторов) было не слишком эффективным и дорогим (сами понимаете, большие электрические машины и сейчас дорого стоят, да и обслуживания требуют).
А потребителей постоянного тока уже было предостаточно, и требовали они все больших мощностей - это были и трамваи, и мощные радиопередатчики, и двигатели на производствах, и т.д., и т.п.
Решением стали ртутные выпрямители, ранние модели которых имели мощность 10 кВт при напряжении выпрямленного тока 3,5 кВ.
Насчет первенства в изобретении все сложно: сам принцип работы ртутной газоразрядной лампы был запатентован Питером Купером-Хьюиттом в 1902 году, а вот дальнейшие исследования и разработки приборов с использованием данного принципа шли параллельно в Европе, США и СССР.
Так, советские выпрямители были созданы для питания мощных радиотелефонных и радиотелеграфных станций инженером Валентином Петровичем Вологдиным в 1922 году.
Благодаря своей могучести ртутные выпрямители долгое время использовались в тяговых подстанциях электровозов, трамваев, троллейбусов и метро, а также в промышленности для питания ДПТ или сварочных аппаратов.
Также они используются в качестве разрядников, например, ИРТ-6 способен выдержать напряжение 25 кВ и импульсный ток 100 кА. Не слабо, что сказать... Но он и включается импульсом тока от 200 А :)
Принцип работы ртутных выпрямителей
В колбе из стекла или металла, из которой выкачан воздух, находятся анод, жидкая ртуть (катод) и "отросток" с электродом-зажигателем.
Между зажигателем и катодом создается разность потенциалов, и образуется дуга. С катодного пятна начинает испаряться ртуть, и создается электрическое поле высокой напряженности, вызывающее автоэлектронную эмиссию.
Вырванные с катода электроны летят к аноду (на котором положительный потенциал, естессна), а положительные ионы ртути медленно ползут к катоду, и при столкновении с ним нагревают ртуть и поддерживают эмиссию.
Из физики процесса проистекают следующие свойства ртутных выпрямителей:
- не требуется накал (подогрев) катода
- вероятность пробоя между анодом и катодом крайне мала, поэтому ртутные вентили выдерживают большие обратные напряжения
- такие выпрямители неприменимы при малых напряжениях
- в результате ионизации газа в колбе возникает излучение (свечение)
Ртутные выпрямители подразделяют на экситроны и игнитроны.
Экситроны могут иметь несколько основных анодов для работы в трехфазных выпрямителях.
Дуговой заряд поддерживается постоянно анодами возбуждения.
Первое зажигание (создание катодного пятна) производится контактным способом: ртуть и анод зажигания должны соприкасаться, затем их контакт нужно разорвать (например, повернув колбу).
Игнитроны имеют только один основной анод и один или несколько зажигательных.
В отличие от экситронов, в игнитронах катодное пятно необходимо возбуждать только после момента, когда потенциал анода снижается до нуля, и выпрямитель "гаснет" - каждую полуволну напряжения. Это делается импульсами тока с зажигательного электрода.
Так как выпрямитель управляется зажигателем, и может быть открыт в любой момент времени. Это позволяет управлять углом отсечки и регулировать напряжение на выходе.
Так как прямое падение напряжения на ртутных выпрямителях немалое - от 15 до 50 В, а работают они чаще всего на больших токах, то и тепла будет выделяться мноооого. Поэтому жизненно необходимо мастрячить охлаждение.
Но чаще встречалось все же жидкостное.
Можете дать автору копеечку на кофе, а можете и не давать :)