Top 6 soorten gelijkrichters

Dit artikel werpt licht op de zes belangrijkste soorten gelijkrichters die in mijnen worden gebruikt. De typen zijn: 1. Metalen plaat Type gelijkrichter 2. Halfgeleider (diode) gelijkrichters 3. Thyristoren 4. Mercury-Arc gelijkrichters 5. Constructie van gelijkrichterbruggen 6. Intrinsieke veiligheid en gelijkrichters.

Gelijkrichter: Type # Metaalplaat Type Gelijkrichter:

We hebben gezien dat sommige metalen platen, wanneer gecoat met andere stoffen, een hoge weerstand bieden tegen de stroomdoorgang in één richting terwijl ze een veel lagere weerstand bieden tegen stroom in de tegenovergestelde richting.

Er zijn twee typen metalen platen die algemeen worden gebruikt, het zijn de koperoxide gelijkrichter en de seleen gelijkrichter. Een koperoxidegelijkrichter bestaat uit een koperen plaat die aan één zijde is bekleed met een dunne laag cupro-oxide (afb. 4.1a). Seleniumgelijkrichter bestaat uit een legeringslaag en een laag selenium op een stalen plaat zoals weergegeven in figuur 4.1 (b).

Een koperoxidegelijkrichter biedt een zeer hoge weerstand tegen het passeren van stroom als de plaat positief is ten opzichte van de cuprooxidebekleding. Als het cupro-oxide positief is ten opzichte van de koperplaat, biedt de gelijkrichter een zeer lage weerstand.

Evenzo bieden de seleniumgelijkrichtplaten een hoge weerstand tegen het passeren van stroom als de seleenlaag positief is ten opzichte van de legeringslaag en een zeer lage weerstand als de legeringslaag positief is ten opzichte van de seleenlaag.

Maximale spanning:

Een metalen plaat gelijkrichter voorkomt dat stroom in de richting van hoge weerstand alleen vloeit als de spanning die erover wordt aangelegd minder is dan een bepaalde kritische waarde. Voor seleniumgelijkrichtplaten is de kritische waarde 18 volt, voor koperoxide gelijkrichtplaten is deze 8 volt. Als de kritische spanning wordt overschreden, wordt de gelijkrichter snel afgebroken en worden de gelijkrichtende eigenschappen permanent vernietigd.

Een gelijkrichter die op een hogere spanning werkt, wordt geconstrueerd door een aantal platen in serie te verbinden. De standaardmethode voor het opbouwen van een gelijkrichter voor hogere spanningen is om de platen op een centrale staaf te monteren en ze te scheiden door metalen ringen.

Ze worden vervolgens vastgeschroefd tot een dicht opeengepakte stapel (zie afb. 4.2a). De maximale bedrijfsspanning van een complete gelijkrichter kan worden berekend door de maximale bedrijfsspanning van één plaat te vermenigvuldigen met het aantal platen op de stapel.

Huidige capaciteit:

De stroomcapaciteit van een metalen plaat gelijkrichter is recht evenredig met het oppervlak van een enkele plaat. Als de nominale stroomcapaciteit van een gelijkrichter wordt overschreden, heeft de plaat de neiging oververhit te raken en wordt de gelijkrichter uiteindelijk afgebroken. Enige warmte wordt noodzakelijkerwijs geproduceerd wanneer een metalen gelijkrichter in werking is, zodat de gelijkrichter gewoonlijk is voorzien van koelventilatoren waardoor deze een uiterlijk krijgt dat vergelijkbaar is met dat wat wordt getoond in figuur 4.2 (b).

Metaalplaatgelijkrichters worden normaal alleen gebruikt waar een relatief kleine stroomuitgang vereist is, zoals in signaalcircuits, stuurcircuits en meetinstrumenten. Metaalplaat gelijkrichters voor zware stroomafgifte zijn omslachtig en moeilijk af te koelen.

Gelijkrichter: Type # Semi-conductor (diode) Gelijkrichters:

Bij de huidige besturing worden meestal halfgeleidergelijkrichters gebruikt. De meeste gewone geleidende materialen, zoals koper en aluminium, geleiden elektriciteit het meest gemakkelijk wanneer ze zich in een zuivere staat bevinden, dwz wanneer ze niet worden gecombineerd of gemengd met andere stoffen. Halfgeleiders zijn echter materialen die zich precies op de tegenovergestelde manier gedragen.

In hun pure toestand hebben halfgeleiders een zeer hoge weerstand tegen elektrische stroom en zijn ze vrijwel isolatoren. Wanneer minieme hoeveelheden van andere stoffen (dwz onzuiverheden) ermee worden gecombineerd, geleiden ze veel gemakkelijker elektriciteit. Twee halfgeleidende materialen die momenteel in gebruik zijn, zijn de elementen germanium en silicium.

De meeste gewone geleidende materialen, zoals koper, geleiden elektriciteit door een negatieve lading (dwz extra elektron) door te laten. Wanneer bepaalde onzuiverheden worden toegevoegd aan pure halfgeleider, gedraagt ​​het zich precies op deze manier en laat het een negatieve lading door. Het wordt dan een 'P-type' (positieve) halfgeleider genoemd.

Zo is bijvoorbeeld germanium waaraan verontreinigingen van antimoon of fosfor zijn toegevoegd een halfgeleider van het "N-type", terwijl germanium waaraan verontreinigingen van aluminium of boor zijn toegevoegd een halfgeleider van het "P-type" is. Een halfgeleidergelijkrichter wordt gemaakt door de halfgeleidende 'P-type' te verbinden met een 'N type' halfgeleider.

Wanneer de 'P type' halfgeleider positief is ten opzichte van de 'N type' halfgeleider, neigt positieve lading in de 'P-type' halfgeleider naar de junctie en op dezelfde manier de negatieve lading in het 'N type' 'halfgeleider neigt ook naar de kruising te stromen.

De stroom van twee tegenovergestelde ladingen naar hetzelfde punt wordt bijgestaan ​​door de onderlinge aantrekkingskracht die ertussen bestaat, zodat de stroom zeer gemakkelijk in die richting stroomt.

Wanneer echter de halfgeleider van het "N-type" positief is ten opzichte van de halfgeleidende 'P-type', neigen de positieve en negatieve ladingen van de junctie af te wijken en wordt de beweging in deze richting verzet door de aantrekkingskracht tussen de kosten. De gelijkrichter heeft daarom een ​​veel hogere weerstand in die richting.

Net als bij een metalen plaat gelijkrichter, hangt de stroomcapaciteit van een halfgeleider gelijkrichter af van zijn functie. De voorwaartse weerstand van de gelijkrichter is; echter lager dan die van een metalen plaat gelijkrichter van vergelijkbare grootte zodat een halfgeleider gelijkrichter geschikt kan worden gemaakt om een ​​grotere stroom te dragen.

Een typische junctie voorwaartse spanningsval is bijvoorbeeld 0, 3 volt voor germanium en 0, 6 volt voor siliciuminrichtingen. Halfgeleider gelijkrichter kan gemakkelijk worden gemaakt om een ​​grotere stroom te voeren. Halfgeleiderovergangen zijn bestand tegen een grotere sperspanning dan gelijkrichtplaten. Een enkele junctie kan bijvoorbeeld bestand zijn tegen een sperspanning van meer dan 800 volt.

Net als bij metalen plaatgelijkrichters kan een halfgeleidergelijkrichter worden afgebroken als de maximale sperspanning wordt overschreden.

Geschikte siliciumdioden kunnen worden gebruikt om metaalplaatgelijkrichters te vervangen die in gebruik zijn in bestaande apparatuur en die nu steeds moeilijker te verkrijgen zijn met het voordeel dat minder warmte wordt gegenereerd uit de diodes en een geringe toename van de uitgangsspanning kan worden verwacht als gevolg van de laagste voorwaartse spanningsval.

Gelijkrichter: Type # 3. Thyristoren:

Een diode is gewoon een tweelagige PN-junctie die in staat is om een ​​wisselstroom te corrigeren, het conventionele symbool is-

De thyristor is echter een PNPN met vier lagen die ook in staat is om wisselstroom te corrigeren en het conventionele symbool is

Zoals te zien is, heeft het apparaat een extra terminal die de 'poort' wordt genoemd. Wanneer de thyristor op dezelfde manier in een circuit is aangesloten als een 'eenvoudige' diode, vloeit er geen stroom in de voorwaartse richting totdat een signaal wordt toegevoerd aan de poortaansluiting. Door middel van geschikte externe schakelingen kan de thyristor worden ingericht om te worden gepoort (of afgevuurd) op elk specifiek deel van de ingangsafwisselende golfvorm.

Thyristoren of siliciumgestuurde gelijkrichters (SCR's) zijn beschikbaar met waarden van 1/2 tot 850 ampère. RMS en tot 1800 volt op dit moment. Echter, gebruikt als een versterker, kunnen de kleinste SCR's worden ingeschakeld met poortvermogens van slechts enkele microwatt en schakelen van 200 watt. Dit levert een vermogenswinst van meer dan 10 miljoen op, waardoor de SCR's een van de meest gevoelige besturingsapparaten zijn die verkrijgbaar is.

Gelijkrichter: Type # Mercury-Arc Gelijkrichters:

Een kwikbooggelijkrichter bestaat uit een vat van glas of mogelijk van staal en bevat een vacuüm. Aan de onderkant van de container bevindt zich een pool van vloeibaar kwik die fungeert als de negatieve kant van de gelijkrichter (de kathode genoemd). De positieve kant van de gelijkrichter (de anode genoemd) is een koolstofelektrode die in de kamer boven de kwikvijver wordt ingebracht.

Fig. 4.2 toont een diagram van de kwikbooggelijkrichter. De gelijkrichter wordt gestart door een stroom door de kwikkathode te laten stromen, via een ontstekingselektrode die net de top van de kwikbassin raakt. Deze stroom verhit een plek op het kwikoppervlak, waardoor een deel van het kwik verdampt.

De ruimte tussen de anode en de kathode wordt daarom gevuld met kwikdamp. De ontstekingselektrode wordt dan teruggetrokken van het oppervlak van dit kwik, en een boog wordt uitgetrokken door ionisatie van de kwikdamp. Als de anode positiever is dan de kathode, wordt de boog overgedragen van de ontstekingselektrode naar de anode en vloeit er stroom door de gelijkrichter.

Indien en wanneer een wisselstroomtoevoer wordt toegevoerd aan de gelijkrichter over de koolstofanode en de kwikkathode, stroomt er slechts gedurende de halve cyclus stroom door wanneer de koolstofanode positief is voor de kwikkathode.

Als, zoals in veel toepassingen, stroom slechts af en toe uit de gelijkrichter wordt getrokken, wordt de boog gehandhaafd door een kleine stroom continu door de gelijkrichter te laten gaan via een kleine excitatieanode.

Kwikbooggelijkrichters kunnen worden gebruikt voor het leveren van zware stromen bij hoge spanningen en zijn daarom in staat om grote gelijkstroommachines te voeden. Een belangrijk gebruik in de mijnindustrie is het leveren van een voeding voor gelijkstroom-raammotoren van wisselstroomnetten.

Halve Wave-correcties:

Als een enkele gelijkrichter in een circuit wordt geplaatst waarop een wisselstroomtoevoer is aangesloten, zal er in die kring alleen stroom vloeien gedurende de helft van elke cyclus van de voeding. Tijdens de andere helft van de cyclus, wanneer de polariteit van de voeding wordt omgekeerd, stroomt de stroom in de tegenovergestelde richting maar wordt geblokkeerd door de gelijkrichter.

Het effect van het plaatsen van een enkele gelijkrichter in het circuit is daarom het verkrijgen van een reeks stroompulsen in één richting, met intervallen ertussen wanneer er helemaal geen stroom vloeit (figuur 4.3). Een enkele gelijkrichter levert daarom een ​​correctie met een halve golf.

Full-Wave Rectificatie:

Om een ​​meer continue gelijkstroomtoevoer te verkrijgen, is een gelijkrichterbrug vereist. Een gelijkrichterbrug voor een enkelfasige wisselstroomvoeding bestaat uit vier gelijkrichters die zijn aangesloten zoals weergegeven in Afb. 4.4. Deze rangschikking maakt het mogelijk dat de stroom van de wisselende toevoer naar de gelijkstroomleidingen door de gehele wisselcyclus vloeit.

Gedurende de helft van de cyclus stroomt stroom via de gelijkrichter 3 van de AC-lijn 'A' naar de positieve gelijkstroomlijn en stroomt de stroom via de gelijkrichter 2 van de negatieve gelijkstroomlijn naar de lijn 'B'. In de tweede halve cyclus stroom vloeit van ac lijn 'B' naar de positieve gelijkstroomlijn via gelijkrichter 4, en stroom vloeit van de negatieve gelijkstroomlijn naar ac lijn A via gelijkrichter 1.

Aldus is rectificatie met behulp van een brugnetwerk bekend als dubbelzijdige gelijkrichting.

Full-wave gelijkrichting van een enkelfasige wisselstroomtoevoer, terwijl gebruik wordt gemaakt van de gehele cyclus van de wisselstroomvoeding, produceert geen continue gelijkstroom. Het produceert een reeks impulsen, elk corresponderend met een halve cyclus van de wisselspanning. De spanning van de gelijkstroomuitgang daalt tijdelijk tot nul in elke wisselcyclus.

Driefase aanbod rectificatie:

Een gelijkmatigere gelijkstroomoutput kan worden verkregen door een driefasetoevoer recht te zetten die een gelijkstroomoutput geeft die bijna stabiel is. De uitgang heeft een rimpel bestaande uit zes kleine pieken in elke cyclus van de voeding. De huidige paden door het netwerk worden ook weergegeven in de afbeelding.

Gelijkrichter: Type # 5. Bouw van Gelijkrichterbruggen:

De principes van rectificatie zijn zowel van toepassing op metalen als op kwikbooggelijkrichters. Full-wave metalen gelijkrichters kunnen worden verkregen met vier of zes secties die op één staaf zijn gebouwd, zodat alle gelijkrichteenheden voor een brugnetwerk in één component zijn ondergebracht. Het is alleen nodig om de meegeleverde aansluitingen aan te sluiten op de juiste punten in het circuit.

De soorten kwik-gelijkrichters die meestal in steenkoolmijnen worden gebruikt, zijn ontworpen om een ​​gelijkmatige directe correctie uit een driefasetoevoer te produceren, vergelijkbaar met die van een zes gelijkrichterbrug. Zo'n gelijkrichter heeft zes anodes, die alle werken vanuit een enkele kwikpool.

De gelijkrichter is verbonden met de driefasetoevoer via een transformator met zes primaire wikkelingen die zijn verbonden in een dubbele ster, wat in feite een zesfase voeding verschaft. Wanneer de boog wordt uitgetrokken, wordt deze altijd overgebracht naar de anode die op dat moment het meest positief is. Het bezoekt daarom elke anode eenmaal in elke cyclus en de stroom vloeit continu door de gelijkrichter.

Gelijkrichter: Type # 6. Intrinsieke veiligheid en gelijkrichters:

Gelijkrichters worden in sommige soorten intrinsiek veilige apparatuur gebruikt om de energie vrij te geven die vrijkomt wanneer het circuit wordt verbroken. Eén methode is om een ​​gelijkrichter parallel aan het inductieve deel van het circuit aan te sluiten. De polariteit van de gelijkrichter is zo gerangschikt dat deze een pad met lage weerstand verschaft voor de zelf-geïnduceerde schakeling op het moment van ontlading, maar geen parallel pad voor de normale werkschakeling verschaft.

Voorzichtigheid:

Er moet echter altijd aan worden herinnerd dat een hoogspanningstest of het gebruik van een hoogspanningstest door Megger of Metro nooit moet worden uitgevoerd op een circuit dat een metalen of halfgeleider-gelijkrichter bevat. Het gebruik van een hoogspanningstester met een gelijkrichter in het circuit kan leiden tot een hoge spanning over de platen en de gelijkrichter wordt afgebroken.

Deze voorzorgsmaatregel is vooral belangrijk bij het testen van intrinsiek veilige of besturingsschakelingen.

Als de gelijkrichter in het circuit wordt afgebroken, kan het circuit normaal blijven werken, maar het zal onveilig zijn en een ongeval kan het gevolg zijn van continu gebruik. Daarom is het tijdens het uitvoeren van de hoogspanningstest een vereiste dat het gelijkrichtcircuit moet worden losgekoppeld.