Покоренная плазма

Без искры автомобильный двигатель работать не станет. Это известно любому шоферу. Поэтому, когда двигатель автомобиля вдруг перестает работать, первым делом нужно убедиться, что искры проскакивают во всех цилиндрах.

Глава IX

Плазменные приборы и аппараты

Давайте ответим на один вопрос: какой ток, переменный или постоянный, нужен больше людям?

— Конечно, переменный, — ответят многие из вас. — Переменным током освещаются дома, улицы, автомагистрали, он приводит в движение моторы всевозможных станков на фабриках и заводах, заставляет работать блюминги и подъемные краны. Даже в наших домах все электроустройства — утюги, пылесосы, холодильники, телевизоры и приемники — включаются в сеть переменного тока.

Выслушаешь такое мнение и невольно придешь к выводу, что на долю постоянного тока почти ничего не остается, что время, когда он был в ходу, прошло, и сейчас на нем работают только машины и аппараты, перешагнувшие к нам из прошлого века.

А это неправильно.

Что бы случилось, если бы однажды постоянный ток «забастовал», перестал работать на людей.

Прямо нужно сказать, картина получилась бы неприглядная.

Вмиг остановился бы весь городской транспорт. Ни трамваи, ни троллейбусы, ни автомобили без постоянного тока двигаться не могут. В трамваях и троллейбусах, а также в электропоездах установлены моторы-силачи, которые работают только на постоянном токе. В автомобилях, как известно, работают бензиновые двигатели, но они становятся беспомощными, если аккумуляторы перестанут питать постоянным током систему зажигания.

«Забастовка» постоянного тока тяжело отразилась бы и на промышленности.

Остановились бы электрокраны и другие подъемные механизмы, погасла бы дуга в электрических печах, выплавляющих алюминий, мощные электролизные установки перестали бы производить металлы — магний, бериллий, медь и др.

В общем, трудно перечесть все неприятности, которые принесло бы людям «исчезновение» постоянного тока.

Даже те электрические устройства, которые получают свой «паек» из сети переменного тока, — например, киноустановки, приемники, телевизоры и др., — тоже отказались бы работать.

В кинопроекционном аппарате, как вы знаете, дуга, освещающая экран, питается постоянным током, в приемниках и телевизорах радиолампы и кинескопы выполняют свои обязанности только в том случае, когда на их электроды подано постоянное напряжение нужной величины.

Откуда же берется это постоянное напряжение в устройствах, которые вы включаете в сеть переменного тока?

От вмонтированных внутрь выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.

Современная техника располагает целым набором выпрямителей различных типов — механических, твердых, жидких, электронных и… плазменных. Последние часто называются ионными, или газовыми, выпрямителями.

О них и поговорим сейчас.

Плазменные выпрямители тока по устройству и размерам бывают разные. Есть среди них такие, рост которых превышает метр, а есть совсем малютки, умещающиеся на ладони ребенка. Все зависит от того, где тот или иной выпрямитель применяется.

Для питания постоянным током моторов электропоездов, трамваев, троллейбусов, плазменных установок для получения удобрений из воздуха, в дуговых печах нужны выпрямители мощные, способные «выдать» ток большой силы. С этой работой, как правило, хорошо справляются ртутные дуговые выпрямители.

На рисунке показан разрез ртутного выпрямителя. В стеклянную колбу, из которой выкачан воздух, налита ртуть. Это — катод. Второй электрод — анод — спрятан в стеклянном рукаве — отростке. Сделано это для того, чтобы на него не попадали брызги ртути, когда в колбе возникнет дуга. Рядом с катодом есть еще один электрод. Это зажигающий, или дежурный, электрод.

Когда на главные электроды подано переменное напряжение, разряд в колбе не начинается — нет паров ртути, которые могли бы переносить заряды. Для зажигания дуги нужно наклонить колбу так, чтобы ртуть соединила катод и зажигающий электрод. Во время этого короткого замыкания возникает разряд между катодом и дежурным электродом. От нагрева появляются пары ртути, и разряд перекидывается на анод. Это и нужно для начала работы выпрямителя.

Выпрямитель — это дверь, открывающаяся в одну сторону. К его электродам подводится переменное напряжение, но ток между этими электродами не мечется туда и обратно, а протекает только в одном направлении. Это бывает тогда, когда на аноде оказывается плюс, а на катоде минус, то есть в положительный полупериод переменного тока.

Выпрямленный ртутным выпрямителем ток хоть и течет в одну сторону, но по своей величине постоянно пульсирует, меняется. Чтобы это ликвидировать, «пригладить» ток, сделать его ровным, применяют специальные устройства — фильтры. Простейший фильтр состоит из катушки индуктивности, через которую проходит весь ток, и конденсатора, включенного параллельно выходным зажимам выпрямителя.

«Исправленный» фильтром постоянный ток расходуется затем по назначению.

Возможно, вам придется услышать слово «игнитрон». Что это за прибор?

Это ртутный выпрямитель, обычно довольно мощный, в котором зажигание разряда происходит особенно. У игнитрона нет отдельного рукава для поджигающего электрода. Это электрод, изготовленный из карборунда, «плавает» в ртути. Карборунд — плохой проводник тока. Когда выпрямитель подключают к сети и на поджигающий электрод поступит напряжение, между ним и ртутью вспыхивает дуга, которая испарит часть ртути и даст возможность выпрямителю работать нормально.

Таким образом, игнитрон не нужно наклонять в начале работы, как это делают с обычным ртутным выпрямителем.

Ртутные выпрямители и игнитроны, внутри которых неутомимо работает дуга, применяются тогда, когда нужно получить целые реки выпрямленного тока. Этот ток должен быть в состоянии вращать колеса трамваев и электропоездов, плавить глинозем и отбирать у него алюминий, поднимать грузы на многометровую высоту.

В устройствах, в которых нет нужды в таком мощном постоянном токе, применяются другие выпрямители. Среди многочисленного семейства маломощных выпрямителей можно встретить и плазменные. В этих выпрямителях трудится уже не дуга, а более экономный тлеющий разряд или дуга низкого напряжения.

Широкое распространение получили плазменные выпрямители — газотроны.

В стеклянном баллоне газотрона под небольшим давлением находятся пары ртути или инертные газы. Катод у этого прибора особенный: в нем имеется спираль, которая его сильно нагревает. Благодаря такому подогреву из катода вылетает много электронов.

Когда на аноде газотрона оказывается плюс, эти электроны устремляются к аноду, ионизируют газ, и через лампу идет ток. В обратный полупериод, когда анод оказывается заряженным отрицательно по отношению к катоду, тока нет, так как электроны тормозятся электрическим полем.

И здесь, как мы видим, разряд может возникать только в виде отдельных импульсов, при этом ток течет лишь в одну сторону.

Кроме газотронов, есть еще выпрямители переменного тока, в которых тоже «работает» низковольтная дуга. Это тиратроны. От газотронов они отличаются тем, что в них между катодом и анодом помещена металлическая сетка. Заряжая эту сетку отрицательными зарядами разной величины, можно изменять начало возникновения разряда, или, иными словами, раньше или позже открывать «дверь» — лампу для пропускания зарядов. Чем меньший отрезок времени через тиратрон течет ток, тем меньшей величины будет выпрямленное напряжение.

Это обстоятельство позволяет регулировать величину напряжения.

Тиратронные выпрямители широко применяются в радиотехнике, например, в мощных передатчиках.