I 6 principali tipi di raddrizzatori

Questo articolo getta luce sui primi sei tipi di raddrizzatori usati nelle miniere. I tipi sono: 1. Tipo di piastra metallica Raddrizzatore 2. Raddrizzatori semiconduttori (diodi) 3. Tiristori 4. Raddrizzatori ad arco di mercurio 5. Costruzione di ponti raddrizzatori 6. Sicurezza intrinseca e raddrizzatori.

Raddrizzatore: Tipo 1. Raddrizzatore a piastra metallica:

Abbiamo visto che alcune piastre metalliche, quando rivestite con altre sostanze offrono un'elevata resistenza al passaggio di corrente in una direzione, offrendo al tempo stesso una resistenza molto più bassa alla corrente nella direzione opposta.

Ci sono due tipi di piastre metalliche in uso comune, sono il raddrizzatore all'ossido di rame e il raddrizzatore al selenio. Un raddrizzatore di ossido di rame è costituito da una piastra di rame rivestita su un lato con uno strato sottile di ossido rameoso (figura 4.1a). Il raddrizzatore al selenio è costituito da uno strato di lega e uno strato di selenio su una piastra di acciaio, come mostrato nella figura 4.1 (b).

Un raddrizzatore di ossido di rame offre una resistenza molto elevata al passaggio di corrente se la piastra è positiva rispetto al rivestimento di ossido rameoso. Se l'ossido rameoso è positivo rispetto alla piastra di rame, il raddrizzatore offre una resistenza molto bassa.

Analogamente, le piastre raddrizzatore di selenio offrono un'elevata resistenza al passaggio di corrente se lo strato di selenio è positivo rispetto allo strato di lega e una resistenza molto bassa se lo strato di lega è positivo rispetto allo strato di selenio.

Tensione massima:

Un raddrizzatore a piastre metalliche impedisce che la corrente scorra nella direzione di alta resistenza solo se la tensione applicata su di esso è inferiore a un certo valore critico. Per le piastre del raddrizzatore al selenio, il valore critico è 18 volt, per le piastre del raddrizzatore all'ossido di rame è di 8 volt. Se viene superata la tensione critica, il raddrizzatore viene rapidamente suddiviso e le sue proprietà di rettifica vengono definitivamente distrutte.

Un raddrizzatore per operare a una tensione più alta viene costruito collegando un numero di piastre in serie. Il metodo standard per costruire un raddrizzatore a tensione più alta è quello di montare le piastre su un'asta centrale, separandole con rondelle metalliche.

Vengono quindi imbullonati per formare una pila ben imballata (vedi Fig. 4.2a). La massima tensione operativa di un raddrizzatore completo può essere calcolata moltiplicando la tensione operativa massima di una piastra per il numero di piastre sulla pila.

Capacità attuale:

La capacità di corrente di un raddrizzatore a piastre metalliche è direttamente proporzionale alla superficie della singola piastra. Se viene superata la capacità di carico nominale di un raddrizzatore, la piastra tende a surriscaldarsi e il raddrizzatore alla fine si rompe. Un po 'di calore si produce necessariamente quando un raddrizzatore di metallo sta funzionando, in modo che il raddrizzatore sia solitamente dotato di ventole di raffreddamento che gli conferiscono un aspetto simile a quello mostrato nella figura 4.2 (b).

I raddrizzatori a piastre metalliche vengono normalmente utilizzati solo quando è richiesta un'uscita di corrente relativamente piccola, ad esempio nei circuiti di segnalazione, nei circuiti pilota e negli strumenti di misura. I raddrizzatori a piastre metalliche per forti correnti sono ingombranti e difficili da raffreddare.

Raddrizzatore: Tipo 2. Raddrizzatori semiconduttori (diodi):

Nei controlli attuali, i raddrizzatori semiconduttori sono più comunemente utilizzati. La maggior parte dei normali materiali conduttori, come rame e alluminio, conducono l'elettricità più facilmente quando sono allo stato puro, cioè quando non sono combinati o mescolati con altre sostanze. I semiconduttori, tuttavia, sono materiali che si comportano esattamente nel modo opposto.

Nel loro stato puro, i semiconduttori presentano un'elevatissima resistenza alla corrente elettrica e sono praticamente isolanti. Quando vengono combinate quantità minime di altre sostanze (ad es. Impurità), esse conducono l'elettricità molto più facilmente. Due materiali semiconduttori attualmente in uso sono gli elementi germanio e silicio.

La maggior parte dei materiali conduttori ordinari, come il rame, conducono l'elettricità consentendo a una carica negativa (ad es. Un elettrone in più) di attraversarli. Quando certe impurità vengono aggiunte al puro semiconduttore, si comporta in questo modo e consente a una carica negativa di attraversarlo. Viene quindi chiamato semiconduttore "tipo P" (positivo).

Ad esempio, il germanio a cui sono state aggiunte impurità di antimonio o fosforo è un semiconduttore di tipo "N", mentre il germanio a cui sono state aggiunte impurità di alluminio o di boro è un semiconduttore di tipo "P". Un raddrizzatore semiconduttore viene realizzato unendo un semiconduttore di tipo "P" a un semiconduttore "tipo N".

Quando il semiconduttore di tipo "P" è positivo rispetto al semiconduttore "tipo N", la carica positiva nel semiconduttore "tipo P" tende a fluire verso la giunzione e allo stesso modo la carica negativa nel tipo "N" Anche il semiconduttore tende a fluire verso la giunzione.

Il flusso di due cariche opposte verso lo stesso punto è assistito dall'attrazione reciproca che esiste tra di loro, così che la corrente scorre molto facilmente in quella direzione.

Quando, tuttavia, il semiconduttore di tipo "N" è positivo rispetto al semiconduttore di tipo "P", le cariche positive e negative tendono ad allontanarsi dalla giunzione e il movimento in questa direzione è ostacolato dall'attrazione tra il oneri. Il raddrizzatore, quindi, presenta una resistenza molto più elevata in quella direzione.

Come con un raddrizzatore a piastre metalliche, la capacità di corrente di un raddrizzatore semiconduttore dipende dalla sua funzione. La resistenza in avanti del raddrizzatore è; tuttavia, inferiore a quello di un raddrizzatore a piastre metalliche di dimensioni simili, in modo che un raddrizzatore semiconduttore possa essere convenientemente realizzato per trasportare una corrente maggiore.

Ad esempio, una caduta di tensione diretta a giunzione tipica è di 0, 3 volt per germanio e 0, 6 volt per dispositivi in ​​silicio. Il raddrizzatore semiconduttore può essere convenientemente realizzato per trasportare una corrente maggiore. Le giunzioni semiconduttori possono sopportare una tensione inversa maggiore rispetto alle piastre del raddrizzatore. Una singola giunzione può, ad esempio, resistere a una tensione inversa superiore a 800 volt.

Come i raddrizzatori a piastra metallica, tuttavia, un raddrizzatore a semiconduttore può essere suddiviso in caso di superamento della tensione inversa massima.

I diodi al silicio opportunamente dimensionati possono essere utilizzati per sostituire i raddrizzatori a piastre metallici che sono in uso in apparecchiature esistenti e che ora stanno diventando sempre più difficili da ottenere con il vantaggio che si genera meno calore dai diodi e un lieve aumento della tensione di uscita a causa di la caduta di tensione diretta più bassa.

Raddrizzatore: Tipo 3. Tiristori:

Un diodo è semplicemente una giunzione PN a due strati che è in grado di raddrizzare una corrente alternata, il suo simbolo convenzionale è-

Il tiristore, tuttavia, è un PNPN a quattro strati che è anche in grado di rettificare la corrente alternata e il suo simbolo convenzionale è

Come si può vedere, il dispositivo ha un terminale aggiuntivo chiamato "gate". Quando il tiristore è collegato al circuito nello stesso modo del diodo "semplice", nessuna corrente scorre nella direzione in avanti finché non viene applicato un segnale al terminale di gate. Per mezzo di un'adeguata circuiteria esterna, il tiristore può essere predisposto per essere comandato (o attivato) in qualsiasi parte particolare della forma d'onda alternata di ingresso.

I tiristori o i raddrizzatori controllati al silicio (SCR) sono disponibili con valori da 1/2 a 850 ampere. RMS e fino a 1.800 volt al momento attuale. Tuttavia, usati come amplificatori, gli SCR più piccoli possono essere attivati ​​con potenze gate di pochi microwatt e con 200 watt di commutazione. Ciò dà un guadagno di potenza di oltre 10 milioni rendendo gli SCR uno dei dispositivi di controllo più sensibili ottenibili.

Raddrizzatore: Tipo # 4 Raddrizzatori ad arco di mercurio:

Un raddrizzatore ad arco di mercurio è costituito da un recipiente di vetro, o forse di acciaio, e contenente un vuoto. Sul fondo del contenitore c'è una pozza di mercurio liquido che funge da lato negativo del raddrizzatore (chiamato catodo). Il lato positivo del raddrizzatore (chiamato anodo) è un elettrodo di carbonio inserito nella camera sopra il pool di mercurio.

La figura 4.2 mostra uno schema del raddrizzatore ad arco di mercurio. Il raddrizzatore viene avviato consentendo a una corrente di fluire attraverso il catodo di mercurio, tramite un elettrodo di accensione che tocca appena la parte superiore del pool di mercurio. Questa corrente riscalda un punto sulla superficie del mercurio, facendo evaporare parte del mercurio.

Lo spazio tra l'anodo e il catodo, quindi, si riempie di vapori di mercurio. L'elettrodo di accensione viene quindi estratto dalla superficie di questo mercurio e un arco viene estratto ionizzando il vapore di mercurio. Se l'anodo è più positivo del catodo, l'arco viene trasferito dall'elettrodo di accensione all'anodo e la corrente fluisce attraverso il raddrizzatore.

Se e quando un'alimentazione di corrente alternata viene applicata al raddrizzatore attraverso l'anodo di carbonio e il catodo di mercurio, la corrente scorre attraverso di esso solo durante il semiperiodo quando l'anodo di carbonio è positivo al catodo di mercurio.

Se, come in molte applicazioni, la corrente viene prelevata solo in modo intermittente dal raddrizzatore, l'arco viene mantenuto consentendo a una piccola corrente di passare continuamente attraverso il raddrizzatore attraverso un piccolo anodo di eccitazione.

I raddrizzatori ad arco di mercurio possono essere utilizzati per fornire correnti pesanti ad alte tensioni e sono quindi in grado di fornire grandi macchinari in corrente continua. Un uso importante nel settore minerario è quello di fornire un'alimentazione per motori per finestre a corrente continua da rete elettrica alternata.

Rettifiche a mezza onda:

Se un singolo raddrizzatore è posto in un circuito a cui è collegata un'alimentazione in corrente alternata, una corrente fluirà in quel circuito solo durante la metà di ciascun ciclo dell'alimentazione. Durante l'altra metà del ciclo, quando la polarità dell'alimentazione viene invertita, la corrente tenta di fluire nella direzione opposta ma viene bloccata dal raddrizzatore.

L'effetto di posizionare un singolo raddrizzatore nel circuito, quindi, è di ottenere una serie di impulsi di corrente in una direzione, con intervalli tra loro quando non vi è alcuna corrente che scorre (Figura 4.3). Un singolo raddrizzatore fornisce quindi la rettifica a semionda.

Rettifica Full Wave:

Per ottenere più alimentazione continua continua, è necessario un ponte raddrizzatore. Un ponte raddrizzatore per un'alimentazione in corrente alternata monofase è composto da quattro raddrizzatori collegati come mostrato in Fig. 4.4. Questa disposizione consente alla corrente di fluire dall'alimentazione alternata alle linee di corrente continua attraverso l'intero ciclo alternato.

Durante metà del ciclo, la corrente scorre dalla linea CA 'A' alla linea CC positiva tramite il raddrizzatore 3 e la corrente scorre dalla linea cc negativa alla linea CA 'B' tramite il raddrizzatore 2. Nel secondo ciclo parziale, la corrente scorre dalla linea ca 'B' alla linea cc positiva tramite il raddrizzatore 4, e la corrente scorre dalla linea cc negativa alla linea CA A tramite il raddrizzatore 1.

Pertanto, la rettifica utilizzando una rete di ponti è nota come rettifica a onda intera.

La rettifica a onda intera di un'alimentazione in corrente alternata monofase, pur facendo uso dell'intero ciclo dell'alimentazione alternata, non produce una corrente continua continua. Produce una serie di impulsi, ciascuno corrispondente a mezzo ciclo dell'alimentazione alternata. La tensione dell'uscita in corrente continua cade momentaneamente a zero due volte in ogni ciclo alternato.

Rettifica del rifornimento trifase:

Un'uscita a corrente continua più regolare può essere ottenuta raddrizzando un'alimentazione trifase che fornisce un'uscita di corrente continua che è quasi costante. L'uscita ha un'ondulazione composta da sei piccoli picchi in ogni ciclo della fornitura. I percorsi correnti attraverso la rete sono anche mostrati nella figura.

Raddrizzatore: Tipo # 5. Costruzione di ponti raddrizzatori:

I principi di rettifica si applicano sia ai raddrizzatori metallici che a quelli ad arco di mercurio. I raddrizzatori metallici a onda intera possono essere ottenuti con quattro o sei sezioni costruite su una barra in modo che tutte le unità raddrizzatori per una rete di ponti siano contenute in un unico componente. È semplicemente necessario collegare i terminali forniti, ai punti corretti del circuito.

I tipi di mercurio-sono il raddrizzatore per lo più utilizzato nelle miniere di carbone sono progettati per produrre una corretta diretta corretta da una fornitura a tre fasi, simile a quella ottenuta da un ponte a sei raddrizzatori. Tale raddrizzatore ha sei anodi, tutti funzionanti da un unico pool di mercurio.

Il raddrizzatore è collegato all'alimentazione trifase attraverso un trasformatore avente sei avvolgimenti primari collegati a stella doppia che fornisce in effetti un'alimentazione a sei fasi. Quando l'arco viene estratto, si trasferisce sempre sull'anodo che è più positivo al momento. Quindi, visita ogni anodo una volta per ogni ciclo e la corrente scorre continuamente attraverso il raddrizzatore.

Raddrizzatore: Tipo # 6. Sicurezza intrinseca e raddrizzatori:

I raddrizzatori sono utilizzati in alcuni tipi di apparecchiature intrinsecamente sicure per scaricare l'energia rilasciata quando il circuito è rotto. Un metodo è quello di collegare un raddrizzatore in parallelo con la parte induttiva del circuito. La polarità del raddrizzatore è disposta in modo da fornire un percorso a bassa resistenza per il circuito autoindotto al momento della scarica, ma non fornisce un percorso parallelo per il normale circuito operativo.

Attenzione:

Tuttavia, si deve sempre ricordare che un test ad alta tensione, o l'uso di un test megger ad alta tensione da parte di un Megger o Metro, non dovrebbe mai essere fatto su alcun circuito contenente un raddrizzatore metallico o semiconduttore. L'uso di un tester ad alta tensione con un raddrizzatore nel circuito potrebbe portare a un'alta tensione applicata alle piastre e al raddrizzatore che si rompe.

Questa precauzione è particolarmente importante quando si testano circuiti intrinsecamente sicuri o di controllo.

Se il raddrizzatore nel circuito è guasto, il circuito potrebbe continuare a funzionare normalmente, ma non sarà sicuro e potrebbe derivarne un incidente dal suo uso continuato. Pertanto, mentre si effettua il test dell'alta tensione, è necessario che il circuito del raddrizzatore sia scollegato.