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电子~阀门转换器

灯丝电流为4400安培，板电压为200000伏特的真空管
威廉·格伦斯坦，《实验者》的E.E.， 1925年1月，第186页和201页

随着工业文明的日益复杂，在方便的地方产生的电力必须传输到越来越远的地方。在目前的电力发展阶段，输电线路延伸超过300英里，集中式发电和伴随的大面积配电将成为电力工业的普遍做法的时间并不遥远。这些要求将提出新的和困难的问题，工程师将不得不解决之前，长距离传输成为可行的。

在大多数这些问题中，有一个涉及传输电压。在高压下，导体之间的空气电离，造成电晕损失。这个损失,在一个大范围的频率,频率成正比的电流横向线,并通过频率为零,即通过使用直流电,电晕损失可以小至½或¼损失60赫兹的频率。

现在，长距离传输系统需要高的传输电压，这反过来可能会导致严重的电晕损耗(图1)。因此，以直流电的形式传输电力可能比交流电具有很大的优势。然而，交流机械已经变得如此普遍，这种电流必须在传输系统的接收端可用。此外，在高电压下产生直流电的过程中已经经历了很大的困难，交流发电机由于具有更高的绝缘能力，对产生高电压有更好的适应。此外，这种交流发电机的输出可以直接连接变压器和终端电压，效率很高。换句话说，虽然直流电在传输线中可能是有利的，但在产生端和接收端使用交流电是更好的(图2)。

这种传输系统必须在线路的两端提供变换器，但在这种情况下，几乎只在现代电力系统中使用的旋转变换器不能使用。因为旋转变流器会遇到与直流电发电机相同的问题，即它不适用于高电压下的电流转换。为了远距离高压直流输电的目的，必须设计一种全新的变换器。

在不到一代人的时间以前，这种设备仅仅是一种学术兴趣，现在却满足了这一要求，这是对公正研究的最终效用的进一步赞扬。电子管以无线电真空管的形式得到了如此广泛的应用，在这里又发现了一个扩展的有用领域。

电子阀已经以小功率整流器的形式被用作变换器，当用于振荡电路时，它基本上是作为直接转换为交流电的变换器，但还没有应用于高功率高电位的转换。通用电气公司的a . W. Hall已经证明，真空转换管非常适合于发挥这种功能。他在最近的实验中研制出了一种非常高效的真空管转换管。

我们的大多数读者都知道这样一个事实:在热灯丝发射电子和冷电极之间的空间，这些电子被吸引，是单方面导电的，也就是说，电流只能从后一个电极流动到灯丝。所有的电子管都是按这一原理工作的，但在无线电电路中使用的电子管是经过调制的。今天几乎普遍使用的调制方法依赖于管中第三个元件的静电影响。也就是说，电子流是通过改变第三个元素，即所谓的栅极上的电荷而改变的。

另一种尚未得到普遍应用的方法是，依赖于灯丝发出的电子上的电磁场。众所周知，当电子通过磁场时，磁场的力线与电子的运动方向成直角，电子被限制在圆周路径上运动(图3)。事实上，如果电场足够强，电子可能被迫留在电场中，并在直径较小的圆形轨道上旋转。这样，如果一个磁场横向作用于真空管中电子的运动，电子可能会偏转到这样的程度，以阻止它们到达板，并限制它们返回灯丝(图4)。

在一个小的功率管中，一个单独的线圈必须提供磁场，但在使用重灯丝电流的非常大的功率管中，由这个电流建立的磁场足以使电子偏转。当然，必须使磁场强到足以克服灯丝和极板之间的静电场。

在霍尔先生开发的管中，他称之为“磁控管”(图5)，灯丝是与形成阳极的圆柱形板同轴的直丝。细丝直径为2.0厘米。(．79英寸)，阳极缸直径为8.0厘米。(3.1)。加热灯丝需要4400安培的电流，将其加热到2500摄氏度的温度。在这个温度下，电子发射的强度足以在圆柱体和灯丝之间产生170安培的电流。然而，当灯丝电流流动时，这些电子不会到达极板，因为它们被电流设置的强磁场偏转。这个磁场阻止了所有的电子流，即使在圆柱体和灯丝之间有20万伏特的电势。

换句话说，灯丝被一股强大的电流加热，产生了巨大的电子发射，但同样的电流通过其磁场的作用阻止了任何电子到达极板，因此当灯丝电流打开时，没有“极板”电流流过。但是如果灯丝的电流在灯丝达到适当的温度后停止，磁场就会崩溃，而发射仍将继续，因此电流就会在阳极和灯丝之间流动。因此，如果灯丝电流变为交流电，那么每次灯丝为零时，极板电流就会流动。