Top 6 rodzajów prostowników

Ten artykuł rzuca światło na sześć najlepszych typów prostowników używanych w kopalniach. Rodzaje to: 1. Prostownik metalowy Prostownik 2. Prostownik półprzewodnikowy (diodowy) 3. Tyrystory 4. Prostowniki prostownicze z rtęcią 5. Konstrukcja mostków prostowniczych 6. Wewnętrzne bezpieczeństwo i prostowniki.

Prostownik: Typ # 1. Prostownik z metalową płytką:

Widzieliśmy, że niektóre metalowe płytki, gdy są pokryte innymi substancjami, oferują wysoką odporność na przepływ prądu w jednym kierunku, jednocześnie oferując znacznie mniejszą odporność na prąd w przeciwnym kierunku.

Istnieją dwa rodzaje metalowych płyt powszechnie używanych, to prostownik z tlenkiem miedzi i prostownik selenowy. Prostownik tlenku miedzi składa się z płytki miedzianej powlekanej jednostronnie cienką warstwą tlenku miedziawego (ryc. 4.1a). Prostownik selenu składa się z warstwy stopu i warstwy selenu na stalowej płycie, jak pokazano na Rys. 4.1 (b).

Prostownik tlenku miedzi zapewnia bardzo wysoką odporność na przepływ prądu, jeśli płyta jest dodatnia w odniesieniu do powłoki tlenku miedziawego. Jeżeli tlenek miedziawy jest dodatni w stosunku do płytki miedzianej, prostownik ma bardzo niską rezystancję.

Podobnie selenowe płyty prostownicze oferują wysoką odporność na przepływ prądu, jeśli warstwa selenu jest dodatnia w stosunku do warstwy stopu i bardzo niskiej rezystancji, jeśli warstwa stopu jest pozytywna w stosunku do warstwy selenu.

Maksymalne napięcie:

Prostownik z blachy metalowej zapobiega płynięciu prądu w kierunku wysokiej rezystancji tylko wtedy, gdy napięcie przyłożone w jego obrębie jest mniejsze niż pewna wartość krytyczna. W przypadku prostowników selenowych wartość krytyczna wynosi 18 woltów, dla prostowników tlenku miedzi wynosi ona 8 woltów. Jeżeli napięcie krytyczne zostanie przekroczone, prostownik szybko się rozpada, a jego właściwości prostownicze zostają trwale zniszczone.

Prostownik działający przy wyższym napięciu jest skonstruowany poprzez połączenie szeregu płyt szeregowo. Standardową metodą budowy prostownika o wyższym napięciu jest zamontowanie płyt na środkowym pręcie, oddzielając je za pomocą metalowych podkładek.

Następnie są one przykręcane w celu utworzenia ciasno upakowanego stosu (patrz rys. 4.2a). Maksymalne napięcie robocze kompletnego prostownika można obliczyć, mnożąc maksymalne napięcie robocze jednej płyty przez liczbę płytek na stosie.

Aktualna pojemność:

Obecna pojemność prostownika wykonanego z blachy jest wprost proporcjonalna do powierzchni pojedynczej płyty. Jeżeli przekroczona zostanie nośność znamionowa prostownika, płyta ma tendencję do przegrzewania, a prostownik jest ostatecznie uszkodzony. Pewne ciepło jest koniecznie wytwarzane, gdy działa prostownik metalowy, tak że prostownik jest zwykle wyposażony w wentylatory chłodzące, co daje mu wygląd podobny do pokazanego na rys. 4.2 (b).

Prostowniki z płyt metalowych są zwykle używane tylko wtedy, gdy wymagany jest stosunkowo mały prąd wyjściowy, na przykład w obwodach sygnalizacyjnych, obwodach pilotowych i przyrządach pomiarowych. Prostowniki z blachy do wytwarzania dużych prądów są kłopotliwe i trudne do schłodzenia.

Prostownik: Typ # 2. Prostownik półprzewodnikowy (diodowy):

W dzisiejszych kontrolach najczęściej stosowane są prostowniki półprzewodnikowe. Większość zwykłych materiałów przewodzących, takich jak miedź i aluminium, najłatwiej przewodzi prąd elektryczny, gdy są w stanie czystym, tj. Gdy nie są łączone lub mieszane z innymi substancjami. Jednak półprzewodniki to materiały, które zachowują się dokładnie odwrotnie.

W stanie czystym półprzewodniki wykazują bardzo wysoką odporność na prąd elektryczny i są praktycznie izolatorami. Kiedy połączone są z nimi niewielkie ilości innych substancji (tj. Zanieczyszczeń), przewodzą one znacznie szybciej. Dwa obecnie stosowane materiały półprzewodnikowe to pierwiastki germanu i krzemu.

Większość zwykłych materiałów przewodzących, takich jak miedź, przewodzi energię elektryczną, umożliwiając przejście przez nie ładunku ujemnego (tj. Dodatkowego elektronu). Kiedy pewne zanieczyszczenia są dodawane do czystego półprzewodnika, zachowuje się on w taki właśnie sposób i umożliwia przepuszczenie ładunku ujemnego. Nazywa się go wtedy półprzewodnikiem typu "P" (dodatni).

Na przykład german, do którego dodano zanieczyszczenia antymonu lub fosforu, jest półprzewodnikiem typu "N", podczas gdy german, do którego dodano zanieczyszczenia aluminium lub boru, jest półprzewodnikiem typu "P". Prostownik półprzewodnikowy powstaje przez połączenie półprzewodnika typu "P" z półprzewodnikiem typu "N".

Gdy półprzewodnik typu "P" jest dodatni w odniesieniu do półprzewodnika typu "N", ładunek dodatni w półprzewodniku typu "P" ma tendencję do płynięcia w kierunku złącza i podobnie ładunek ujemny w rodzaju "N" "półprzewodnik również ma tendencję do przepływu w kierunku skrzyżowania.

Przepływ dwóch przeciwnych ładunków w kierunku tego samego punktu jest wspomagany przez wzajemne przyciąganie, które istnieje pomiędzy nimi, tak że prąd przepływa bardzo łatwo w tym kierunku.

Gdy jednak półprzewodnik typu "N typu" jest dodatni w stosunku do półprzewodnika typu "P", ładunki dodatnie i ujemne mają tendencję do oddalania się od złącza, a ruch w tym kierunku jest powstrzymywany przez przyciąganie pomiędzy opłaty. Prostownik ma zatem znacznie większy opór w tym kierunku.

Podobnie jak w przypadku prostownika z metalową płytką, aktualna pojemność prostownika półprzewodnikowego zależy od jego funkcji. Przednia rezystancja prostownika jest; jednakże mniejszy niż prostownika z metalową płytką o podobnej wielkości, tak że prostownik półprzewodnikowy może być dogodnie wykonany, aby przenosić większy prąd.

Na przykład, typowy spadek napięcia w złączu w złączu wynosi 0, 3 wolta dla germanu i 0, 6 wolta dla urządzeń krzemowych. Prostownik półprzewodnikowy może być wygodnie przystosowany do przenoszenia większego prądu. Złącza półprzewodnikowe mogą wytrzymać większe napięcie wsteczne niż płyty prostownika. Pojedyncze złącze może, na przykład, wytrzymać napięcie wsteczne powyżej 800 woltów.

Podobnie jak w prostownikach metalowych, prostownik półprzewodnikowy może zostać rozbity, jeśli przekroczone zostanie maksymalne napięcie wsteczne.

Odpowiednio ocenione diody krzemowe mogą być stosowane do zastąpienia prostowników z płyt metalowych, które są używane w istniejących urządzeniach i które stają się coraz trudniejsze do uzyskania z tą korzyścią, że z diod wytwarzanych jest mniej ciepła i można oczekiwać niewielkiego wzrostu napięcia wyjściowego z powodu najniższy spadek napięcia przewodzenia.

Rectifier: Type # 3. Tyrystory:

Dioda jest po prostu dwuwarstwowym złączem PN, zdolnym do prostowania prądu przemiennego, którego konwencjonalnym symbolem jest:

Tyrystor jest jednak czterowarstwowym PNPN, który jest również zdolny do prostowania prądu przemiennego i jego konwencjonalnym symbolem jest

Jak widać, urządzenie ma dodatkowy terminal, który jest nazywany "bramką". Kiedy tyrystor jest podłączony do obwodu w taki sam sposób jak "prosta" dioda, żaden prąd nie płynie w kierunku do przodu, dopóki sygnał nie zostanie doprowadzony do zacisku bramki. Za pomocą odpowiedniego obwodu zewnętrznego tyrystor może być ustawiony tak, aby był bramkowany (lub uruchamiany) w dowolnej części wejściowego przemiennego kształtu fali.

Tyrystory lub silicon kontrolowane prostowniki (SCR) są dostępne z ocenami od 1/2 do 850 amperów. RMS i do 1 800 woltów w chwili obecnej. Jednak, jako wzmacniacz, najmniejsze SCR można włączyć za pomocą mocy bramek tylko kilku mikrowatów i przełączania 200 watów. Daje to przyrost mocy ponad 10 milionów, dzięki czemu SCR jest jednym z najbardziej czułych urządzeń sterujących, jakie można uzyskać.

Prostownik: Typ # 4. Prostowniki z łukiem rtęciowym:

Prostownik z łukiem rtęci składa się ze zbiornika wykonanego ze szkła lub ewentualnie stali i zawierającego próżnię. Na dnie pojemnika znajduje się pula ciekłej rtęci, która działa jako ujemna strona prostownika (zwana katodą). Dodatnią stroną prostownika (zwaną anodą) jest elektroda węglowa umieszczona w komorze powyżej puli rtęci.

Ryc. 4.2 pokazuje schemat prostownika rtęciowego. Prostownik uruchamia się, przepuszczając prąd przez katodę rtęciową za pomocą elektrody zapłonowej, która dotyka tylko górnej części kału rtęci. Prąd ten ogrzewa miejsce na powierzchni rtęci, powodując parowanie rtęci.

Przestrzeń między anodą a katodą wypełnia zatem parę rtęci. Elektroda zapłonowa jest następnie odprowadzana z powierzchni tej rtęci, a łuk jest wyciągany przez jonizację par rtęci. Jeśli anoda jest bardziej dodatnia niż katoda, łuk jest przenoszony z elektrody zapłonowej do anody, a prąd przepływa przez prostownik.

Jeżeli i kiedy doprowadzane jest napięcie przemienne do prostownika przez anodę węglową i katodę rtęciową, prąd płynie przez nią tylko podczas półcyklu, gdy anoda węglowa jest dodatnia do katody rtęci.

Jeżeli, jak w wielu aplikacjach, prąd jest pobierany tylko sporadycznie z prostownika, łuk jest utrzymywany przez umożliwienie małym prądom przejścia w sposób ciągły przez prostownik przez małą anodę wzbudzenia.

Prostowniki z łukiem rtęciowym mogą być stosowane do zasilania prądem o wysokim napięciu przy wysokim napięciu i dlatego są w stanie zasilać duże maszyny prądu stałego. Ważnym zastosowaniem w przemyśle wydobywczym jest zapewnienie zasilania dla silników prądu stałego z sieci prądu przemiennego.

Rekonstrukcje półfalowe:

Jeżeli pojedynczy prostownik jest umieszczony w obwodzie, do którego podłączone jest zasilanie prądem przemiennym, prąd przepływa w tym obwodzie tylko przez połowę każdego cyklu zasilania. Podczas drugiej połowy cyklu, gdy polaryzacja zasilania jest odwrócona, obecne próby przepływu w przeciwnym kierunku, ale są blokowane przez prostownik.

Efektem umieszczenia pojedynczego prostownika w obwodzie jest zatem uzyskanie serii impulsów prądu w jednym kierunku, z przerwami między nimi, gdy w ogóle nie płynie prąd (ryc. 4.3). Dlatego pojedynczy prostownik zapewnia rektyfikację półfalową.

Pełna rektyfikacja:

Aby uzyskać więcej ciągłego zasilania prądem stałym, wymagany jest most prostownikowy. Most prostowniczy do jednofazowego zasilania prądem przemiennym składa się z czterech prostowników połączonych jak pokazano na rys. 4.4. Taki układ umożliwia przepływ prądu z naprzemiennego zasilania do linii prądu stałego w całym cyklu przemiennym.

Przez połowę cyklu prąd płynie z linii A "A" do dodatniej linii prądu stałego przez prostownik 3, a prąd płynie z ujemnej linii prądu stałego na linię prądu "B" przez prostownik 2. W drugim cyklu połowicznym prąd płynie z linii A "B" do dodatniej linii prądu stałego przez prostownik 4, a prąd płynie z ujemnej linii prądu stałego na linię prądu A przez prostownik 1.

W ten sposób rektyfikacja za pomocą sieci mostów jest znana jako rektyfikacja pełnofalowa.

Pełna rektyfikacja jednofazowego zasilania prądem przemiennym przy wykorzystaniu całego cyklu przemiennego zasilania nie powoduje ciągłego stałego prądu. Generuje serię impulsów, z których każdy odpowiada połowie cyklu naprzemiennego zasilania. Napięcie prądu stałego spada chwilowo do zera dwukrotnie w każdym cyklu przemiennym.

Odzyskanie trzech faz:

Bardziej płynny prąd stały można uzyskać przez prostowanie zasilania trójfazowego, które zapewnia stały prąd wyjściowy, który jest prawie stały. Wyjście ma tętnienia składające się z sześciu małych szczytów w każdym cyklu zasilania. Aktualne ścieżki przez sieć są również pokazane na rysunku.

Prostownik: Typ # 5. Budowa mostków prostowniczych:

Zasady prostowania dotyczą zarówno prostowników metalowych, jak i łuku rtęci. Metalowe prostowniki pełno-falowe można uzyskać z czterema lub sześcioma sekcjami zbudowanymi na jednym pręcie, dzięki czemu wszystkie jednostki prostownicze dla sieci mostów są zawarte w jednym komponencie. Konieczne jest jedynie podłączenie dostarczonych końcówek do właściwych punktów w obwodzie.

Rodzaje rtęci - są prostownikami stosowanymi głównie w kopalniach węgla, mają na celu zapewnienie bezproblemowej bezpośredniej poprawności z zasilania trójfazowego, podobnego do tego uzyskanego z sześciu mostków prostownikowych. Taki prostownik ma sześć anod, wszystkie pracujące z pojedynczej puli rtęci.

Prostownik jest podłączony do zasilania trójfazowego poprzez transformator mający sześć uzwojeń pierwotnych połączonych w podwójną gwiazdę, która zapewnia w efekcie zasilanie sześciofazowe. Kiedy łuk jest wyciągnięty, przechodzi zawsze do anody, która jest najbardziej pozytywna w danym momencie. Dlatego odwiedza każdą anodę raz w każdym cyklu, a prąd przepływa ciągle przez prostownik.

Prostownik: Typ # 6. Wewnętrzne bezpieczeństwo i prostowniki:

Rektyfikatory są używane w niektórych typach iskrobezpiecznych urządzeń do rozładowania energii uwolnionej po zerwaniu obwodu. Jedną z metod jest podłączenie prostownika równolegle do części indukcyjnej obwodu. Biegunowość prostownika jest ustawiona tak, że zapewnia ścieżkę o niskiej rezystancji dla obwodu samoczynnego w momencie rozładowania, ale nie zapewnia równoległej ścieżki dla normalnego obwodu roboczego.

Uwaga:

Należy jednak pamiętać, że nigdy nie należy przeprowadzać testu wysokonapięciowego lub testu wysokonapięciowego przez Megger lub Metro w żadnym obwodzie zawierającym prostownik metalowy lub półprzewodnikowy. Zastosowanie testera wysokiego napięcia z prostownikiem w obwodzie może doprowadzić do przyłożenia wysokiego napięcia na płytach i rozbicia prostownika.

To zabezpieczenie jest szczególnie ważne podczas testowania obwodów iskrobezpiecznych lub obwodów kontrolnych.

Jeśli prostownik w obwodzie jest uszkodzony, obwód może nadal działać normalnie, ale będzie to niebezpieczne, a jego dalsze używanie może spowodować wypadek. Dlatego przy wykonywaniu testu wysokonapięciowego konieczne jest odłączenie obwodu prostownika.