Topp 6 typer av likriktare
Denna artikel lyfter fram de sex bästa typerna av likriktare som används i collieries. Typerna är: 1. Metallplattatriktare 2. Halvledare (Diod) Likriktare 3. Tyristorer 4. Kviksølvbågsmätare 5. Konstruktion av likriktarbroar 6. Initinsäkerhet och likriktare.
Likriktare: Typ # 1. Metallplatta Typ Likriktare:
Vi har sett att vissa metallplattor, när de är belagda med andra ämnen, ger ett högt motstånd mot strömströmmen i en riktning samtidigt som det ger ett mycket lägre motstånd mot strömmen i motsatt riktning.
Det finns två typer av metallplattor gemensamt, de är kopparoxidlikriktaren och selenlikriktaren. En kopparoxidlikriktare består av en kopparplatta belagd på ena sidan med ett tunt lager av kopparoxid (fig 4.1a). Selenlikriktare består av ett lager av legering och ett lager av selen på en stålplåt som visas i figur 4.1 (b).
En kopparoxidlikriktare erbjuder ett mycket högt motstånd mot strömningens passage om plattan är positiv med avseende på kopparoxidbeläggningen. Om kopparoxiden är positiv med avseende på kopparplattan, erbjuder likriktaren ett mycket lågt motstånd.
På liknande sätt erbjuder selenlikriktarplattorna ett högt motstånd mot strömströmmen om selenskiktet är positivt med avseende på legeringsskiktet och en mycket låg resistans om legeringsskiktet är positivt med avseende på selenskiktet.
Max spänning:
En metallplattlikriktare förhindrar att strömmen strömmar i hög motståndsriktning endast om spänningen som är applicerad över den är mindre än ett visst kritiskt värde. För selenlikriktarplattor är det kritiska värdet 18 volt, för kopparoxidlikriktarplattor är det 8 volt. Om den kritiska spänningen överskrids, är likriktaren snabbt uppdelad och dess likriktningsegenskaper förstöras permanent.
En likriktare som arbetar vid en högre spänning är konstruerad genom att koppla ett antal plattor i serie. Standardmetoden för att bygga upp en högre spänningslikriktare är att montera plattorna på en central stång och separera dem med metallbrickor.
De skruvas sedan upp för att bilda en tätt packad hög (se figur 4.2a). Den maximala driftsspänningen för en komplett likriktare kan beräknas genom multiplicering av den maximala driftsspänningen för en platta med antalet plattor på stapeln.
Nuvarande kapacitet:
Den nuvarande kapaciteten hos en metallplåtlikriktare är direkt proportionell mot ytan på enplatta. Om överskridarens nominella strömkapacitet överskrids, tenderar plattan att överhettas, och likriktaren sönderdelas så småningom. Vissa värmer produceras nödvändigtvis när en metalllikriktare arbetar, så att likriktaren normalt är försedd med kylfläktar, vilket ger ett utseende liknande det som visas i figur 4.2 (b).
Metallplåtlikriktare används normalt endast där en relativt liten strömutgång krävs, t.ex. i signalkretsar, pilotkretsar och mätinstrument. Metallplåtlikriktare för kraftig strömförsörjning är besvärliga och svåra att svalna ner.
Likriktare: Typ # 2. Halvledare (Diod) Likriktare:
I dagens kontroller används oftast halvledarlikriktare. De flesta vanliga ledande material, som koppar och aluminium, leder el lättast när de är i ren stat, dvs när de inte kombineras eller blandas med andra ämnen. Halvledare är emellertid material som uppför sig på exakt motsatt sätt.
Halvledare presenterar i sitt rena tillstånd ett mycket högt motstånd mot elektrisk ström och är praktiskt taget isolatorer. När små mängder andra ämnen (dvs. orenheter) kombineras med dem, leder de elektricitet mycket lättare. Två halvledande material som för närvarande används är elementen germanium och kisel.
De flesta vanliga ledande material, som koppar, leder elektricitet genom att låta en negativ laddning (dvs extra elektron) passera genom dem. När vissa föroreningar läggs till ren halvledare uppför den sig på det här sättet och tillåter en negativ laddning att passera genom den. Det kallas då en "P-typ" (positiv) halvledare.
Exempelvis är germanium till vilket föroreningar av antimon eller fosfor har tillsatts en halvledare av typen N, medan germanium, till vilken föroreningar av aluminium eller bor har tillsatts, är en halvledare av typen P. En halvledarlikriktare görs genom att ansluta halvledarens "P-typ" till en "N-typ" halvledare.
När halvledaren av typen "P" är positiv i förhållande till halvledaren "N-typ" tenderar positiv laddning i halvledaren "P-typ" att strömma mot korsningen och på liknande sätt den negativa laddningen i N-typen "halvledare tenderar också att strömma mot korsningen.
Flödet av två motsatta laddningar mot samma punkt stöds av den ömsesidiga attraktion som finns mellan dem, så att strömmen flyter mycket lätt i den riktningen.
När emellertid halvledaren "N" är positiv i förhållande till halvledaren "P-typ", tenderar de positiva och negativa laddningarna att flytta sig från korsningen och rörelsen i denna riktning motstår attraktionen mellan kostnader. Likriktaren uppvisar därför ett mycket högre motstånd i den riktningen.
Som med en metallplåtlikriktare beror den aktuella kapaciteten hos en halvledarlikriktare på dess funktion. Likriktarens framåtriktning är; emellertid lägre än den hos en metallplåtlikriktare av liknande storlek så att en halvledarlikriktare lämpligen kan göras för att bära en större ström.
Exempelvis är ett typiskt förskjutningsspänningsfall på 0, 3 volt för germanium och 0, 6 volt för kiselanordningar. Halvledarlikriktaren kan bekvämt göras för att bära en större ström. Halvledarförbindelser kan motstå en större backspänning än likriktarplattor. En enda korsning kan t ex motstå en backspänning på mer än 800 volt.
Liksom metallplåtlikriktare kan emellertid en halvledarlikriktare brytas ned om den maximala backspänningen överskrids.
Lämpliga kiseldioder kan användas för att ersätta metallplåtlikriktare som används i befintlig utrustning och som nu blir allt svårare att erhålla med fördelen att mindre värme genereras från dioderna och en liten ökning av utspänningen kan förväntas på grund av det lägsta framspänningsfallet.
Likriktare: Typ # 3. Tyristorer:
En diod är helt enkelt en tvåskikts PN-korsning som kan rätta till en växelström, dess konventionella symbol är-
Tyristorn är emellertid en fyra-lagers PNPN som också kan rätta till växelström och dess konventionella symbol är
Som det kan ses har enheten en extra terminal som kallas "porten". När tyristorn är ansluten till kretsen på samma sätt som "enkel" diod strömmar ingen ström i framåtriktningen tills en signal är ansluten till grindkontakten. Med hjälp av lämplig extern krets kan tyristorn vara anordnad att vara gated (eller avfyrade) vid vilken som helst särskild del av den ingående växlande vågformen.
Tyristorer eller kiselstyrda likriktare (SCR) är tillgängliga med betyg från 1/2 till 850 ampere. RMS och upp till 1800 volt vid nuvarande tidpunkt. Används dock som en förstärkare, kan de minsta SCR: erna slås på med grindstyrkor på bara några mikrovågor och byta 200 watt. Detta ger en effektförstärkning på över 10 miljoner vilket gör SCR: erna en av de känsligaste kontrollenheterna som kan erhållas.
Likriktare: Typ # 4. Kvicksilver-Arc Likriktare:
En kvicksilverbåglikriktare består av ett kärl av glas, eller möjligen stål, och innehåller ett vakuum. I botten av behållaren finns en pool av flytande kvicksilver som fungerar som den negativa sidan av likriktaren (kallad katoden). Den positiva sidan av likriktaren (kallad anoden) är en kolelektrod insatt i kammaren ovanför kvicksilverpoolen.
Fig. 4.2 visar ett diagram över kvicksilverbågslikriktaren. Likriktaren startas genom att en ström kan strömma genom kvicksilverkatoden via en tändelektrod som bara rör toppen av kvicksilverpoolen. Denna ström värmer en fläck på kvicksilverytan, vilket förorsakar att vissa kvicksilver förångas.
Utrymmet mellan anoden och katoden fyller därför med kvicksilverånga. Tändelektroden avlägsnas sedan från ytan av detta kvicksilver, och en båge dras ut genom att jonisera kvicksilverångan. Om anoden är mer positiv än katoden överförs bågen från tändelektroden till anoden och strömmen strömmar genom likriktaren.
Om och när en likströmstillförsel appliceras på likriktaren över kolanoden och kvicksilverkatoden strömmar strömmen endast genom halvcykeln när kolanoden är positiv mot kvicksilverkatoden.
Om, såsom i många tillämpningar, strömmen endast dras intermittent från likriktaren bibehålls ljusbågen genom att låta en liten ström passera kontinuerligt genom likriktaren via en liten excitationsanod.
Kvicksilverbåg likriktare kan användas för att leverera kraftiga strömmar vid höga spänningar och kan därför leverera stora likströmsmaskiner. En viktig användning inom gruvindustrin är att tillhandahålla en strömförsörjning för likströmsmotorer från växelströmsnät.
Halvvågsreaktioner:
Om en enda likriktare placeras i en krets till vilken en växelströmsförsörjning är ansluten, kommer en ström att strömma i den kretsen endast under en halv av varje försörjningscykel. Under den andra halvan av cykeln, när försörjningens polaritet är omvänd, försöker ström strömma i motsatt riktning men blockeras av likriktaren.
Effekten av att placera en enda likriktare i kretsen är därför att erhålla en serie pulser av ström i en riktning, med intervall mellan dem när ingen ström strömmar alls (fig 4.3). En enda likriktare ger därför halvvågsriktning.
Full-Wave-korrektion:
För att erhålla mer kontinuerlig likströmstillförsel krävs en likriktarbro. En likriktarbro för en växelströmsförsörjning med en fas består av fyra likriktare anslutna som visas i figur 4.4. Detta arrangemang gör att strömmen kan strömma från den växlande matningen till likströmsledningarna genom hela växelcykeln.
Under den ena halvan av cykeln strömmar strömmen från AC-linjen 'A' till den positiva DC-linjen via likriktaren 3 och strömmen strömmar från den negativa DC-linjen till AC-linjen 'B' via likriktaren 2. I den andra halvan av cykeln, strömmen strömmar från ac linje "B" till den positiva DC-linjen via likriktaren 4, och strömmen strömmar från den negativa DC-linjen till AC-linjen A via likriktaren 1.
Således är korrigering med hjälp av ett bronätverk känt som fullvågsriktning.
Fullvågsriktning av en enfas växelströmsförsörjning, samtidigt som man utnyttjar hela växelströmscykeln, producerar inte en kontinuerlig likström. Den producerar en serie impulser, var och en motsvarar en halv cykel av växelströmmen. Spänningen hos likströmssignalen faller tillfälligt till noll två gånger i varje växelcykel.
Trefasförsörjningsriktning:
En mjukare likströmsströmutgång kan erhållas genom att rätta en trefasförsörjning som ger en likströmsström som är nästan stabil. Utgången har en krusning bestående av sex små toppar i varje försörjningscykel. Nuvarande vägar genom nätverket visas också i figuren.
Likriktare: Typ # 5. Konstruktion av likriktarbroar:
Reaktionsprinciperna gäller både metall- och kvicksilverbåglikriktare. Fullvågsmetallrikare kan erhållas med fyra eller sex sektioner byggda på en stav så att alla korrigeringsenheter för ett bronät finns i en komponent. Det är bara nödvändigt att ansluta de anslutna terminalerna till de korrekta punkterna i kretsen.
De typer av kvicksilver-likriktare som mest används i kolgruvor är utformade för att ge en jämn direktkorrigering från en trefasförsörjning, som liknar den som erhållits från en sex likriktarbro. En sådan likriktare har sex anoder, som alla arbetar från en enda kvicksilverpool.
Likriktaren är ansluten till trefasförsörjningen genom en transformator med sex primära lindningar kopplade i dubbelstjärna vilket i praktiken ger en sexfasförsörjning. När bågen är utdragen överförs den alltid till anoden som är mest positiv vid tiden. Därför besöker den varje anod en gång i varje cykel och strömmen strömmar kontinuerligt genom likriktaren.
Likriktare: Typ # 6. Intrinsic Safety & Rectifiers:
Likriktare används i vissa typer av egentligen säker utrustning för att ladda ut den energi som frigörs när kretsen bryts. En metod är att ansluta en likriktare parallellt med den induktiva delen av kretsen. Likriktarens polaritet är anordnad så att den ger en låg motståndsväg för den självinducerade kretsen vid tidpunkten för urladdning men tillhandahåller inte en parallellbana för den normala driftkretsen.
Varning:
Men det måste alltid komma ihåg att ett högspänningstest eller användning av ett högspännings-meggerprov av en Megger eller Metro aldrig bör utföras på någon krets som innehåller en metall- eller halvledarlikriktare. Användningen av en högspänningstester med likriktare i kretsen kan leda till att högspänning appliceras över plattorna och likriktaren bryts ner.
Denna försiktighet är särskilt viktig när man testar egensäker eller kontrollkretsar.
Om likriktaren i kretsen bryts ner, kan kretsen fortsätta att fungera normalt, men det blir osäkert och en olycka kan bero på att den fortsätter att användas. Därför är det ett måste att likriktarkretsnätet kopplas ifrån varandra när man gör högspänningstest.
