(张川文)汞气(即水银蒸气)整流管在工作时,屏阴极间加交流电压,当屏极的电位比阴极高时,灯丝上放射出来的电子,在冲向屏极的过程中,撞击汞气,使汞气电离,产生电子和正离子。电子流到屏极,正离子跑向阴极,减少了阴极附近空间电荷的作用,所以尽管电流很大,屏极和阴极间的电位差不过十几伏。开始电离的电压,一般只要10.4伏。电离时,发出弧光,屏极和阴极间大部分区域同时有汞原子、电子和正离子存在,就像普通导体的内部状态一样。所以,电力的消耗小,整流效率可高到98%以上。这是汞气整流管的基本优点。可是当使用不得当时,常有可能产生“逆弧”,毁损电子管。
当交流电压使屏极电位低于阴极电位的那一半周,管内应当没有电流。但如果空间这时还有上半周所剩下的正离子,它们便向屏极移动,撞碰屏极,使屏极面上出现“热点”,放出电子来,向阴极倒流,同样起电离作用,所得正离子又撞碰屏极,增加屏极的电子放射,于是电流愈来愈大,形成所谓“逆孤”。产生逆弧还另有一种可能性:在这一半周,因为管内没有电流,屏阴极间的电位差随交流电压变化。汞气的耐压程度和汞气压力及管内水银液的温度有关系。当温度升到一定程度时,交流峰压会破裂汞气的绝缘,屏极和阴极间有大量电流通过,这也是“逆弧”。逆弧是三千伏以上的高压整流器中常有的故障。逆弧有的很微小,自己立即熄灭;较大的逆弧在屏阴极间火花一闪,机器里的电源过负荷继电器跳开,但整流管已受微伤;严重的逆弧,发生强烈的闪光和热力,顷刻间屏极边缘和阴极圆筒往往烧成缺口, 或把屏极烧穿。
防止逆弧的办法

天气太冷或太热时发生逆弧的次数都比较多。天冷时,汞气密度小,弧光暗淡,管内降压增加,同时灯丝散热较快,影响电子放射,常在开机时发生逆弧。因此机房应有保温设备,不要降到摄氏10度以下;或在管座上装用电热器,如图1。室温在摄氏15度以下时,可用石绵绳绕里灯腰,如图2,或用石绵套套没灯腰部分来保温,如图3。严寒的时候,还需要加长灯丝预热时间,提高管温后再加高压,并避免在整流管四周有冷空气流动。相反的,如果室温太高,管内汞气密度过大,汞气的绝缘容易破裂,也引起逆弧。热天当室温达到摄氏30度以上时,直流高压输出5—6千伏,负荷相当重的整流管就需要吹风冷却,其装置如图4,风力集中到管腰上管内一部分汞气凝结,降低汞气密度。同时便提高了汞气的耐压程度,免得发生逆弧。一般整流管周围温度在摄氏20度至28度最适宜,这样耐逆电压既不低而管内降压又不太高,工作正常,效率最好。

汞气整流管灯丝电压的调节比任何电子管要求严格。灯丝电压低时,热电子放射不足,导电不够,管内降压增高,电弧截面积增大。正常运用时,弧光都聚集在灯丝和屏极之间,如果扩大到整个或大部分管池内,并发淡白的光辉,就是丝压不够或放射不足的表现。如果丝压超过了规定值也是不好的。灯丝上的氧化物蒸发过速,影响电子管的寿命;又提高了工作温度,天热时,显著地降低耐逆电压。一般应将丝压保持在额定值的±4%以内,愈接近愈好。

汞气整流管的管内电压降和整流管工作温度、灯丝放射效能和负荷电流的大小有着密切的关系。经常测试管内降压,便能看出整流管性能的优劣,对减少逆弧大有帮助。测试时可将灯丝预热一两分钟,加上220伏交流屏压和适当负荷,使屏流达到额定最大值,如管内降压在15伏以下(室温15℃以上时),一般都属正常。如管内降压过高,屏极上常发生热点,提高管温,尤其在热天,容易产生逆弧。在管内降压超过22伏时,比负电子重几十万万倍的汞气正离子的动量,会将灯丝上的氧化物表层撞坏,甚至击落,降低放射率。

汞气整流管的灯丝插脚与灯座接触良好与否,对防止逆弧很有关系。如接触不好,直接影响到灯丝电压的降低;若接触面小,偶有松动,必会引起严重的逆弧。在经常的维护工作上,需要趁关机后立即检查接触部分,用手指摸摸有无发烫现象,如图5。并需要改善有效的接触面积,如图6。


新的、长久未使用过的或移动倒置过的整流管,管内到处都有水银滴。在使用时必须将灯丝预热一个相当长的时间,特别是屏极面上留有水银滴未等到它蒸发掉就开高压,会立即发生逆弧。小型低压用的不太严重;中型的如872A整流管就需要预热30分钟以上;大型的尤其是库存年久的,更需要预热数小时。经常在使用的,也要按照说明书上所规定的灯丝预热时间,调节好延迟继电器。使灯丝达到正常放射量和管泡温度升到一定程度后,再开高压,否则也很容易造成逆弧。每部整流器上可附装一二个备用整流管或整个机房内装设一具整流管预热器,经常用70%的丝压预热着各种程式的整流管,一遇有逆弧损坏,在半分至一分钟内即可接替使用,缩短机障时间。
此外尚有其他次要的起因:如直流过负荷,交流电源供给瞬时低落,滤波器扼流圈感应量小,输出脉冲电流大(在起步时逆弧),外来高频的高压感应,屏极上附有从灯丝上蒸发出来的氧化物,管内有杂质气体等。逆弧的因素是复杂的,而且常可能由于一两个原因同时存在而促成的。例如一个灯丝放射衰退的整流管,夏秋两季中一直很好的工作着,在冬天某一夜间,室温很低,灯丝电压不够,又没有调节好,在6000伏高整流器上有逆弧了;又例如一个管内降压17伏的整流管,在大热天时工作,吹风管已漏了气未及早发觉,同样的免不了逆弧。要彻底防止逆弧是比较困难的,如果能注意到以上一些关键问题,做好预防措施,就可避免大部分的逆孤故障。在管理工作上,还需要经常调度某些性能较差的、寿命较长或会受逆弧打击而尚可使用的整流管,应减低电压和负荷来使用,一方面为了防止再发生逆弧,又做到了物尽其用。