До появления кремневой электроники и электротехники, в промышленности и в быту использовались ламповые приборы. Лампы были различные, но всех объединял один принцип - это принцип работы на эмиссии электронов.
Хотелось бы отдельно выделить уникальный, но в то же время простой силовой прибор – игнитрон. Это силовой выпрямитель переменного тока. Приборы этого класса были способны выпрямлять токи в сотни ампер и напряжением до 5000 Вольт. Использовали их на подстанциях, в силовых схемах электровозов и в установках электросварки.
Игнитроны были надежными приборами, т.к. вероятность пробоя между анодом и катодом была крайне мала и приборы выдерживали большие обратные напряжения.
Некоторые игнитроны выглядели как колба какого-то алхимика:
Принцип работы прибора можно описать так. В герметичной емкости на дне находится ртуть, над ее поверхностью находится электрод-зажигатель, создающий дугу электрического разряда. Ртуть в месте разряда испаряется, превращаясь в плазму и из нее происходит эмиссия электронов вверх к аноду. Положительные ионы ртути нагревают ртуть и поддерживают ее испарение и ионизацию. Катод нагревать не нужно.
Впервые в мире ртутный выпрямитель был сконструирован советским учёным-изобретателем Валентином Вологдиным. Испытания завершены в 1922 г. Первые игнитроны Вологдина имели мощность до 10 кВт при напряжении выпрямленного тока более 3,5 кВ. Стали применяться в установках на мощных радиотелефонных и радиотелеграфных станциях. Сконструированный Вологдиным ртутный выпрямитель был так же одним из основных приборов в источниках питания советских ламповых радиостанций.
Игнитроны были не только стеклянные (стекло – не самый надежный материал для техники). В силовой электротехнике применяли в металлическом корпусе.
Такие игнитроны требовали жидкостного охлаждения. Но, не смотря на это, в тепло превращалось всего 1-2% от общей, пропущенной через прибор электроэнергии. Но обладая простотой конструкции и хорошими характеристиками, игнитроны обладали и рядом недостатков.
- Это ртутьсодержащий прибор. При разгерметизации создавал опасность для человека и для живых организмов.
- Необходимо было обеспечить строго вертикальное положение игнитрона, он не переносил тряску
- Ограничения по температурному интервалу использования приборов. Некоторые модели выпрямителей не разрешалось запускать при температуре ниже +25 гр.
Говорят, из таких корпусов умельцы делали самогонные аппараты. Смелое решение, т.к. внутри была ртуть и она могла остаться в структуре металла.
Среди этих ртутных выпрямителей были еще экситроны. Отличие игнитронов от них было в том, что, катодное пятно необходимо было нагревать только после того, как потенциал анода снижался до нуля, и выпрямитель "гас". Т.е. подавать импульс каждую полуволну напряжения. Это происходило импульсами тока с зажигательного электрода.
Если встречали, что игнитроны где-то работают до сих пор – напишите в комментариях.
Статья про еще один прибор, в котором содержится жидкий металл: