Іонні прилади з несамостійним розрядом – газотрони, тиратрони дугового розряду

Газотрон (рис. 4, а) — це найпростіший прилад дугового розряду. Всередині колби газотрона, заповненої інертним газом (аргоном, гелієм, ксеноном) або парами ртуті, розміщено два електроди — катод і анод. Конструкція приладу така, що дає можливість при порівняно невеликих анодних напругах утворювати режим дугового розряду, минаючи фазу тліючого розряду.

Вольт-амперна характеристика газотрона (рис. 4, б) показує, що при анодних напругах, які не перевищують напруги запалювання, через газотрон проходить незначний струм, зумовлений термоелектронною емісією катода (ділянка до А). Коли U_a=U ₃, відбувається інтенсивна іонізація газу й утворюється дуговий розряд. Напруга на аноді дещо зменшується (ділянка АВ) і далі майже не залежить від струму, що проходить через нього (ділянка ВС). Цей режим і є робочим режимом газотрона.

Рис. 4. Газотрон:

а — будова; б — вольт-амперна характеристика; в — умовне позначення на схемах.

Збільшення струму понад i_Адоп відповідає точці С на характеристиці, не допускається, оскільки газотрон може вийти з ладу. Основна властивість газотрона — одностороння провідність. Коли до його анода прикладено негативну напругу (відносно катода), то дуговий розряд припиниться. Проте слід зазначити, що через газотрон все-таки піде (хоча й незначний) струм зворотного напрямку, зумовлений наявністю невеликої кількості електронів і іонів на ділянці анод — катод. Цю напругу називають зворотною. Таким чином, газотрону властива одностороння провідність, тобто в одному напрямку він пропускає струм набагато краще, ніж у другому. Разом з тим, коли негативна напруга на аноді перевищить певну величину, то в газотроні утворюється тліючий розряд від анода до катода, який може перейти в дуговий розряд.

Зворотна напруга U _зв значно більша за напругу запалювання U₃ тому властивість односторонньої провідності дає можливість використати газотрон у пристроях перетворення змінного струму на постійний — у випрямлячах.

Газотрони порівняно з вакуумними випрямними приладами (кенотронами) мають набагато менший внутрішній опір і при тих самих розмірах пропускають більші струми при порівняно низьких (10—20 В) спадах напруги на ділянці анод — катод. Газотрони мають суттєвий недолік — зворотний струм проходить навіть у випадках невеликих зворотних напруг.

Умовне позначення газотрона подано на рис. 4, в.

Технічні дані газорозрядних газотронів марок ГП-0,3/8, ГП-1/22 і ГП-6/15 відповідно такі: допустима зворотна напруга 8, 22 і 15 кВ, робочий струм 0,3, 1,0 і 6,0 А, строк служби 500, 300 і 500 год.

Іскровий розрядник — найпоширеніший представник іонних приладів, в яких використовується іскровий розряд. У скляному балоні 2 іскрового розрядника (рис. 5) розміщено два електроди 1, з'єднані з вивідними контактами 3. Балон заповнено інертним газом (звичайно це криптон), але на відміну від приладів тліючого або дугового розрядів тиск газу тут вищий. Такі розрядники призначені для захисту ліній зв'язку, антенних пристроїв, схем і приладів від грозових розрядів та інших видів короткочасних перенапружень.

Рис. 5. Іонні розрядники: а — типу РА; б — типу РБ; в — умовне позначення на схемах.

Коли в схемі, яку захищають, діють звичайні напруги, що не перевищують розрахункові, в розряднику встановлюється режим тихого розряду. Опір розрядника в таких випадках настільки великий, що вмикання його в лінію або схему практично не впливає на їх роботу. Коли напруга перевищить допустиму, в розряднику утворюється іскровий розряд, опір його різко спадає, розрядник ніби замикає лінію накоротко, запобігаючи від перевантажень увімкнену в цю лінію апаратуру. Через розрядник при цьому проходить великий струм, а напруга на його електродах знижується.

Коли потужність джерела перенапруження велика, то іскровий розряд перетворюється на дуговий. Коли ж ця потужність мала, то із зменшенням розрядного струму прилад перейде в режим тихого розряду, оскільки при тиску, що в ньому існує, ні іскровий, ні тліючий розряди при нормальній напрузі на електродах не зберігаються.

Контрольні запитання:

1. Що таке газотрон?

2. Призначення та будова газотрону?

3. Будова та призначення іскрового розрядника?