Os 6 principais tipos de retificadores

Este artigo esclarece os seis principais tipos de retificadores usados ​​em collieries. Os tipos são: 1. Retificador tipo placa metálica 2. Retificadores semi-condutores (diodo) 3. Tiristores 4. Retificadores de arco de mercúrio 5. Construção de pontes retificadoras 6. Segurança e retificadores intrínsecos.

Retificador: Tipo # 1. Retificador Tipo Placa De Metal:

Vimos que algumas chapas de metal, quando revestidas com outras substâncias, oferecem uma alta resistência à passagem de corrente em uma direção, enquanto oferecem uma resistência muito menor à corrente na direção oposta.

Existem dois tipos de placas de metal em uso comum, elas são o retificador de óxido de cobre e o retificador de selênio. Um retificador de óxido de cobre consiste de uma placa de cobre revestida de um lado com uma camada fina de óxido cuproso (Fig. 4.1a). O retificador de selênio consiste de uma camada de liga e uma camada de selênio em uma placa de aço, como mostrado na Fig. 4.1 (b).

Um retificador de óxido de cobre oferece uma resistência muito alta à passagem de corrente se a placa for positiva em relação ao revestimento de óxido cuproso. Se o óxido cuproso for positivo em relação à placa de cobre, o retificador oferece uma resistência muito baixa.

Da mesma forma, as placas retificadoras de selênio oferecem uma alta resistência à passagem de corrente se a camada de selênio for positiva em relação à camada de liga e uma resistência muito baixa se a camada de liga for positiva em relação à camada de selênio.

Tensão Máxima:

Um retificador de chapa de metal impede que a corrente flua na direção da alta resistência somente se a tensão aplicada através dele for menor do que um determinado valor crítico. Para placas retificadoras de selênio, o valor crítico é de 18 volts, para placas retificadoras de óxido de cobre é de 8 volts. Se a tensão crítica for excedida, o retificador é rapidamente quebrado e suas propriedades de retificação são destruídas permanentemente.

Um retificador para operar em uma tensão mais alta é construído conectando várias placas em série. O método padrão de construir um retificador de tensão mais alta é montar as placas em uma haste central, separando-as por arruelas de metal.

Eles são então parafusados ​​para formar uma pilha bem compactada (veja Fig. 4.2a). A tensão máxima de operação de um retificador completo pode ser calculada multiplicando-se a tensão operacional máxima de uma placa pelo número de placas na pilha.

Capacidade atual:

A capacidade atual de um retificador de placa de metal é diretamente proporcional à superfície da placa única. Se a capacidade de corrente nominal de um retificador for excedida, a placa tende a superaquecer, e o retificador eventualmente é quebrado. Algum calor é necessariamente produzido quando um retificador de metal está funcionando, de modo que o retificador é normalmente fornecido com ventiladores de resfriamento, o que lhe dá uma aparência similar àquela mostrada na Fig. 4.2 (b).

Os retificadores de placas de metal são normalmente usados ​​somente quando uma saída de corrente relativamente pequena é necessária, como em circuitos de sinalização, circuitos piloto e instrumentos de medição. Retificadores de chapas metálicas para alta corrente são trabalhosos e difíceis de resfriar.

Retificador: Tipo # 2. Retificadores Semi-Condutores (Diodo):

Nos controles atuais, os retificadores semicondutores são mais comumente usados. A maioria dos materiais condutores comuns, como o cobre e o alumínio, conduz a eletricidade com mais facilidade quando estão em estado puro, ou seja, quando não são combinados ou misturados a outras substâncias. Semicondutores, no entanto, são materiais que se comportam exatamente da maneira oposta.

Em seu estado puro, os semicondutores apresentam uma resistência muito alta à corrente elétrica e são praticamente isolantes. Quando pequenas quantidades de outras substâncias (isto é, impurezas) são combinadas com elas, elas conduzem eletricidade muito mais prontamente. Dois materiais semicondutores atualmente em uso são os elementos germânio e silício.

A maioria dos materiais condutores comuns, como o cobre, conduz eletricidade, permitindo que uma carga negativa (isto é, elétrons extras) passe através deles. Quando certas impurezas são adicionadas ao semicondutor puro, ele se comporta exatamente dessa maneira e permite que uma carga negativa passe por ele. É então chamado de semicondutor 'P type' (Positivo).

Por exemplo, germânio ao qual foram adicionadas impurezas de antimônio ou fósforo é um semicondutor do tipo "N", enquanto o germânio ao qual foram adicionadas impurezas de alumínio ou boro é um semicondutor tipo "P". Um retificador semicondutor é feito unindo o semicondutor 'tipo P' a um semicondutor tipo 'N'.

Quando o semicondutor «tipo P» é positivo em relação ao semicondutor «tipo N», a carga positiva no semi-condutor «P» tende a fluir para a junção e, de igual modo, a carga negativa no tipo «N O semicondutor também tende a fluir em direção à junção.

O fluxo de duas cargas opostas em direção ao mesmo ponto é auxiliado pela atração mútua que existe entre elas, de modo que a corrente flui muito facilmente nessa direção.

Quando, no entanto, o semicondutor tipo "N" é positivo em relação ao semicondutor tipo "P", as cargas positiva e negativa tendem a afastar-se da junção e o movimento nessa direção é resistido pela atração entre a cobranças. O retificador, portanto, apresenta uma resistência muito maior nessa direção.

Tal como acontece com um retificador de chapa de metal, a capacidade de corrente de um retificador semicondutor depende da sua função. A resistência direta do retificador é; no entanto, menor que a de um retificador de placa de metal de tamanho similar, de modo que um retificador semicondutor pode ser convenientemente fabricado para transportar uma corrente maior.

Por exemplo, uma típica queda de tensão direta na junção é de 0, 3 volts para germânio e de 0, 6 volts para dispositivos de silício. O retificador de semicondutores pode ser convenientemente fabricado para transportar uma corrente maior. As junções semicondutoras podem suportar uma voltagem reversa maior que as placas retificadoras. Uma junção única pode, por exemplo, suportar uma voltagem reversa superior a 800 volts.

Como os retificadores de placas de metal, no entanto, um retificador de semicondutor pode ser quebrado se a tensão reversa máxima for excedida.

Diodos de silício adequadamente classificados podem ser usados ​​para substituir os retificadores de placa metálica que estão em uso nos equipamentos existentes e que agora estão se tornando cada vez mais difíceis de obter com a vantagem de que menos calor é gerado a partir dos diodos e um leve aumento na tensão de saída a mais baixa queda de tensão direta.

Retificador: Tipo # 3. Tiristores:

Um diodo é simplesmente uma junção PN de duas camadas que é capaz de retificar uma corrente alternada, seu símbolo convencional é:

O tiristor, no entanto, é um PNPN de quatro camadas que também é capaz de retificar a corrente alternada e seu símbolo convencional é

Como pode ser visto, o dispositivo tem um terminal extra que é chamado de 'portão'. Quando o tiristor é conectado no circuito da mesma maneira que o diodo "simples", nenhuma corrente flui na direção para frente até que um sinal seja aplicado ao terminal do gate. Por meio de circuitos externos adequados, o tiristor pode ser disposto para ser fechado (ou acionado) em qualquer parte específica da forma de onda de entrada alternada.

Os tiristores ou retificadores controlados por silício (SCR's) estão disponíveis com classificações de 1/2 a 850 amps. RMS e até 1.800 volts no momento atual. No entanto, usado como um amplificador, o SCR mais pequeno pode ser ligado com potências de porta de apenas alguns microwatts e comutação de 200 watts. Isso proporciona um ganho de energia de mais de 10 milhões, tornando os SCRs um dos dispositivos de controle mais sensíveis que podem ser obtidos.

Retificador: Tipo # 4. Retificadores de Arco de Mercúrio:

Um retificador de arco de mercúrio consiste de um vaso feito de vidro, ou possivelmente aço, e contendo vácuo. No fundo do recipiente há uma poça de mercúrio líquido que atua como o lado negativo do retificador (chamado cátodo). O lado positivo do retificador (chamado de ânodo) é um eletrodo de carbono inserido na câmara acima do pool de mercúrio.

A Fig. 4.2 mostra um diagrama do retificador de arco de mercúrio. O retificador é iniciado permitindo que uma corrente flua através do cátodo de mercúrio, através de um eletrodo de ignição que apenas toca o topo da piscina de mercúrio. Essa corrente aquece um ponto na superfície do mercúrio, fazendo com que parte do mercúrio se vaporize.

O espaço entre o ânodo e o cátodo, portanto, enche-se de vapor de mercúrio. O eletrodo de ignição é então retirado da superfície desse mercúrio e um arco é retirado pela ionização do vapor de mercúrio. Se o ânodo for mais positivo que o cátodo, o arco é transferido do eletrodo de ignição para o ânodo e a corrente flui através do retificador.

Se e quando uma fonte de corrente alternada é aplicada ao retificador através do ânodo de carbono e do cátodo de mercúrio, a corrente flui através dele somente durante o meio ciclo quando o anodo de carbono é positivo para o cátodo de mercúrio.

Se, como em muitas aplicações, a corrente é extraída apenas intermitentemente do retificador, o arco é mantido permitindo que uma pequena corrente passe continuamente através do retificador através de um pequeno ânodo de excitação.

Os retificadores de arco de mercúrio podem ser usados ​​para fornecer correntes pesadas em altas tensões e, portanto, são capazes de fornecer grande maquinário de corrente contínua. Um uso importante na indústria de mineração é fornecer um suprimento para motores de janela de corrente contínua a partir de corrente alternada.

Retificações de meia onda:

Se um único retificador é colocado em um circuito ao qual uma fonte de corrente alternada é conectada, uma corrente fluirá naquele circuito somente durante uma metade de cada ciclo da fonte. Durante a outra metade do ciclo, quando a polaridade da fonte é invertida, a corrente tenta fluir na direção oposta, mas é bloqueada pelo retificador.

O efeito de colocar um único retificador no circuito, portanto, é obter uma série de pulsos de corrente em uma direção, com intervalos entre eles quando nenhuma corrente flui, (Fig. 4.3). Um único retificador, portanto, fornece retificação de meia onda.

Retificação de Onda Completa:

Para obter um fornecimento de corrente contínua mais contínuo, é necessária uma ponte retificadora. Uma ponte retificadora para uma alimentação de corrente alternada monofásica consiste de quatro retificadores conectados como mostrado na Fig. 4.4. Este arranjo permite que a corrente flua da fonte alternada para as linhas de corrente contínua através de todo o ciclo alternado.

Durante uma metade do ciclo, a corrente está fluindo da linha CA 'A' para a linha CC positiva através do retificador 3, e a corrente está fluindo da linha CC negativa para a linha CA 'B' via o retificador 2. No segundo meio ciclo, a corrente está fluindo da linha CA 'B' para a linha CC positiva através do retificador 4, e a corrente está fluindo da linha CC negativa para a linha CA A através do retificador 1.

Assim, a retificação usando uma rede de ponte é conhecida como retificação de onda completa.

A retificação de onda completa de uma fonte monofásica de corrente alternada, enquanto faz uso de todo o ciclo da fonte alternada, não produz uma corrente contínua contínua. Produz uma série de impulsos, correspondendo cada um a meio ciclo da oferta alternada. A tensão da saída de corrente contínua cai momentaneamente para zero duas vezes em cada ciclo alternado.

Retificação trifásica do suprimento:

Uma saída de corrente contínua mais suave pode ser obtida pela retificação de uma fonte trifásica que fornece uma saída de corrente contínua que é quase estável. A saída tem uma ondulação que consiste em seis pequenos picos em cada ciclo do fornecimento. Os caminhos atuais através da rede também são mostrados na figura.

Retificador: Tipo 5. Construção de pontes retificadoras:

Os princípios de retificação aplicam-se tanto aos retificadores de arco de metal como de mercúrio. Retificadores de metal de onda completa podem ser obtidos com quatro ou seis seções embutidas em uma haste, de modo que todas as unidades de retificação de uma rede de ponte estejam contidas em um componente. É apenas necessário conectar os terminais fornecidos aos pontos corretos no circuito.

Os tipos de mercúrio são retificadores usados ​​principalmente em minas de carvão e são projetados para produzir uma correta correção direta de um suprimento trifásico, similar àquele obtido de uma ponte de seis retificadores. Tal retificador tem seis ânodos, todos operando a partir de um único reservatório de mercúrio.

O retificador é conectado à alimentação trifásica através de um transformador com seis enrolamentos primários conectados em estrela dupla, que fornece, com efeito, um suprimento de seis fases. Quando o arco é retirado, ele transfere sempre para o ânodo que é mais positivo no momento. Portanto, ele visita cada ânodo uma vez em cada ciclo e a corrente flui continuamente pelo retificador.

Retificador: Tipo # 6. Segurança e Retificadores Intrínsecos:

Os retificadores são usados ​​em alguns tipos de equipamentos intrinsecamente seguros para descarregar a energia liberada quando o circuito é quebrado. Um método é conectar um retificador em paralelo com a parte indutiva do circuito. A polaridade do retificador é disposta de modo a fornecer um caminho de baixa resistência para o circuito auto-induzido no momento da descarga, mas não fornece um caminho paralelo para o circuito operacional normal.

Cuidado:

No entanto, deve ser lembrado sempre que um teste de alta tensão, ou o uso de um megômetro de alta tensão por um Megômetro ou Metro nunca deve ser feito em qualquer circuito que contenha um retificador de metal ou semicondutor. O uso de um testador de alta tensão com um retificador no circuito pode levar a uma alta tensão sendo aplicada através das placas e o retificador sendo quebrado.

Essa precaução é especialmente importante ao testar circuitos intrinsecamente seguros ou de controle.

Se o retificador no circuito estiver quebrado, o circuito pode continuar a funcionar normalmente, mas não será seguro e poderá resultar em um acidente devido ao uso continuado. Portanto, durante o teste de alta tensão, é necessário que o circuito retificador seja desconectado.