
栅控汞弧整流器(Grid-Controlled Mercury-Arc Rectifier)是一种利用汞蒸气电弧实现整流功能,并通过栅极控制导通时刻的早期大功率电力电子设备。其核心原理与结构如下:
汉英对照
来源:IEEE标准术语库(IEEE Std 100)
工作原理
阴极汞池受热产生电子,阳极吸引电子形成电弧。栅极施加负压延迟电弧点燃,通过调节栅压相位控制输出直流电压平均值,实现:
$$V{dc} = frac{V{max}}{pi} (1 + cosalpha)$$
其中 $alpha$ 为栅极触发延迟角。
来源:Fink, D. G. 《电子工程师手册》
汞池阴极
液态汞受热发射电子,具有自修复特性,适用于大电流场景(可达数千安培)。
石墨阳极
承受高能电子轰击,需高熔点材料(如石墨)以避免熔损。
控制栅极
金属网状电极包围阴极,施加负压抑制电子发射,精确控制导通起始点。
来源:Rissik, H. 《汞弧整流器原理与实践》
来源:英国电气工程师学会(IEE)技术报告
技术演进:1970年代后被晶闸管(SCR)取代,因后者无毒性、响应快且体积小。现代电力电子教材如 Rashid, M. H. 《Power Electronics Handbook》 已将其列为早期整流技术案例。
栅控汞弧整流器(Grid-Controlled Mercury-Arc Rectifier)是一种早期电力电子设备,主要用于将交流电(AC)转换为直流电(DC)。以下是其核心要点:
结构与组成
由密封铁罐构成,底部盛有液态汞作为阴极,顶部装有阳极,中间设置栅极(引弧极)。栅极和阳极通过玻璃绝缘子引出,通过控制栅极电压实现电弧触发。
工作原理
控制特性
栅极通过调节触发时机控制导通角,从而调整输出电压,类似于现代可控硅(晶闸管)的相位控制,但触发功率较大(可达上百瓦)。
应用与淘汰
曾用于工业电机电源、电气化铁路等高功率场景,但1970年代后被硅半导体整流器和晶闸管取代,因后者效率更高、体积更小且无需汞污染风险。
技术意义
作为早期可控整流技术的代表,为后续半导体器件发展奠定了基础。
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