
栅控汞弧整流器(Grid-Controlled Mercury-Arc Rectifier)是一種利用汞蒸氣電弧實現整流功能,并通過栅極控制導通時刻的早期大功率電力電子設備。其核心原理與結構如下:
漢英對照
來源:IEEE标準術語庫(IEEE Std 100)
工作原理
陰極汞池受熱産生電子,陽極吸引電子形成電弧。栅極施加負壓延遲電弧點燃,通過調節栅壓相位控制輸出直流電壓平均值,實現:
$$V{dc} = frac{V{max}}{pi} (1 + cosalpha)$$
其中 $alpha$ 為栅極觸發延遲角。
來源:Fink, D. G. 《電子工程師手冊》
汞池陰極
液态汞受熱發射電子,具有自修複特性,適用于大電流場景(可達數千安培)。
石墨陽極
承受高能電子轟擊,需高熔點材料(如石墨)以避免熔損。
控制栅極
金屬網狀電極包圍陰極,施加負壓抑制電子發射,精确控制導通起始點。
來源:Rissik, H. 《汞弧整流器原理與實踐》
來源:英國電氣工程師學會(IEE)技術報告
技術演進:1970年代後被晶閘管(SCR)取代,因後者無毒性、響應快且體積小。現代電力電子教材如 Rashid, M. H. 《Power Electronics Handbook》 已将其列為早期整流技術案例。
栅控汞弧整流器(Grid-Controlled Mercury-Arc Rectifier)是一種早期電力電子設備,主要用于将交流電(AC)轉換為直流電(DC)。以下是其核心要點:
結構與組成
由密封鐵罐構成,底部盛有液态汞作為陰極,頂部裝有陽極,中間設置栅極(引弧極)。栅極和陽極通過玻璃絕緣子引出,通過控制栅極電壓實現電弧觸發。
工作原理
控制特性
栅極通過調節觸發時機控制導通角,從而調整輸出電壓,類似于現代可控矽(晶閘管)的相位控制,但觸發功率較大(可達上百瓦)。
應用與淘汰
曾用于工業電機電源、電氣化鐵路等高功率場景,但1970年代後被矽半導體整流器和晶閘管取代,因後者效率更高、體積更小且無需汞污染風險。
技術意義
作為早期可控整流技術的代表,為後續半導體器件發展奠定了基礎。
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