Top 6 types de redresseurs

Cet article met en lumière les six principaux types de redresseurs utilisés dans les mines. Les types sont les suivants: 1. Redresseur de type à plaque métallique 2. Redresseurs à semi-conducteur (diode) 3. Thyristors 4. Redresseurs à arc au mercure 5. Construction de ponts de redressement 6. Sécurité intrinsèque et redresseurs.

Redresseur: Type n ° 1. Type de redresseur à plaque métallique:

Nous avons vu que certaines plaques métalliques, lorsqu'elles sont recouvertes d'autres substances, offrent une résistance élevée au passage du courant dans une direction, tout en offrant une résistance beaucoup plus faible au courant dans la direction opposée.

Il existe deux types de plaques métalliques d'usage courant: le redresseur à l'oxyde de cuivre et le redresseur au sélénium. Un rectificateur à l'oxyde de cuivre se compose d'une plaque de cuivre recouverte sur une face d'une fine couche d'oxyde cuivreux (figure 4.1a). Le redresseur au sélénium est constitué d’une couche d’alliage et d’une couche de sélénium sur une plaque d’acier, comme illustré à la Fig. 4.1 (b).

Un redresseur à l'oxyde de cuivre offre une très grande résistance au passage du courant si la plaque est positive par rapport au revêtement en oxyde cuivreux. Si l'oxyde cuivreux est positif par rapport à la plaque de cuivre, le redresseur offre une très faible résistance.

De même, les plaques de redressement au sélénium offrent une résistance élevée au passage du courant si la couche de sélénium est positive par rapport à la couche d'alliage et une résistance très faible si la couche d'alliage est positive par rapport à la couche de sélénium.

Tension maximale:

Un redresseur à plaque métallique empêche le courant de circuler dans le sens de la résistance élevée uniquement si la tension appliquée est inférieure à une certaine valeur critique. Pour les plaques de redresseur au sélénium, la valeur critique est de 18 volts, pour les plaques de redressement en oxyde de cuivre, elle est de 8 volts. Si la tension critique est dépassée, le redresseur est rapidement décomposé et ses propriétés de rectification détruites de manière permanente.

Un redresseur fonctionnant à une tension plus élevée est construit en connectant un certain nombre de plaques en série. La méthode standard pour construire un redresseur à haute tension consiste à monter les plaques sur une tige centrale en les séparant par des rondelles métalliques.

Ils sont ensuite boulonnés pour former un pieu très serré (voir fig. 4.2a). La tension maximale de fonctionnement d'un redresseur complet peut être calculée en multipliant la tension maximale de fonctionnement d'une plaque par le nombre de plaques de la pile.

Capacité actuelle:

La capacité actuelle d'un redresseur à plaque métallique est directement proportionnelle à la surface d'une plaque unique. Si la capacité de charge nominale d'un redresseur est dépassée, la plaque a tendance à surchauffer et le redresseur finit par tomber en panne. Un peu de chaleur est nécessairement produite quand un redresseur en métal fonctionne, de sorte que le redresseur est généralement équipé de ventilateurs de refroidissement lui donnant une apparence similaire à celle illustrée à la Fig. 4.2 (b).

Les redresseurs à plaque métallique sont normalement utilisés uniquement dans les cas où une sortie de courant relativement faible est requise, comme dans les circuits de signalisation, les circuits pilotes et les instruments de mesure. Les redresseurs à plaque métallique à sortie de courant intense sont encombrants et difficiles à refroidir.

Redresseur: Type # 2. Redresseurs à semi-conducteurs (à diodes):

Dans les commandes actuelles, les redresseurs à semi-conducteurs sont les plus couramment utilisés. La plupart des matériaux conducteurs ordinaires, tels que le cuivre et l'aluminium, conduisent l'électricité plus facilement lorsqu'ils sont à l'état pur, c'est-à-dire qu'ils ne sont ni combinés ni mélangés à d'autres substances. Les semi-conducteurs, cependant, sont des matériaux qui se comportent exactement de la même manière.

À l'état pur, les semi-conducteurs présentent une très grande résistance au courant électrique et sont pratiquement des isolants. Lorsque de petites quantités d'autres substances (par exemple des impuretés) y sont associées, elles conduisent l'électricité beaucoup plus facilement. Deux des matériaux semi-conducteurs actuellement utilisés sont le germanium et le silicium.

La plupart des matériaux conducteurs ordinaires, tels que le cuivre, conduisent l'électricité en laissant passer une charge négative (c'est-à-dire des électrons supplémentaires). Lorsque certaines impuretés sont ajoutées à un semi-conducteur pur, il se comporte exactement de la sorte et laisse passer une charge négative. On l'appelle alors semi-conducteur de type "P" (positif).

Par exemple, le germanium auquel des impuretés d'antimoine ou de phosphore ont été ajoutées est un semi-conducteur de type «N», tandis que le germanium auquel des impuretés d'aluminium ou de bore ont été ajoutées est un semi-conducteur de type «P». Un redresseur à semi-conducteur est fabriqué en joignant un semi-conducteur de type «P» à un semi-conducteur de type «N».

Lorsque le semi-conducteur de type "P" est positif par rapport au semi-conducteur de "N", la charge positive dans le semi-conducteur de "P" a tendance à s'écouler vers la jonction et de manière similaire à la charge négative dans le "N". Le semi-conducteur a également tendance à couler vers la jonction.

L'écoulement de deux charges opposées vers le même point est facilité par l'attraction mutuelle qui existe entre elles, de sorte que le courant circule très facilement dans cette direction.

Toutefois, lorsque le semi-conducteur de type "N" est positif par rapport à celui de type "P", les charges positives et négatives ont tendance à s’éloigner de la jonction et le mouvement dans cette direction est contrecarré par l’attraction entre des charges. Le redresseur présente donc une résistance beaucoup plus élevée dans cette direction.

Comme avec un redresseur à plaque métallique, la capacité en courant d'un redresseur à semi-conducteur dépend de sa fonction. La résistance du redresseur est de: cependant, inférieure à celle d'un redresseur à plaque métallique de taille similaire, de sorte qu'un redresseur à semi-conducteur peut convenablement être amené à supporter un courant supérieur.

Par exemple, une chute de tension directe de jonction typique est de 0, 3 volt pour le germanium et de 0, 6 volt pour les dispositifs au silicium. Un redresseur à semi-conducteur peut facilement être amené à supporter un courant supérieur. Les jonctions semi-conductrices peuvent supporter une tension inverse supérieure à celle des plaques redresseuses. Une seule jonction peut, par exemple, résister à une tension inverse supérieure à 800 volts.

Cependant, à l'instar des redresseurs à plaque métallique, un redresseur à semi-conducteur peut être décomposé si la tension inverse maximale est dépassée.

Des diodes au silicium de calibre approprié peuvent être utilisées pour remplacer les redresseurs à plaque métallique utilisés dans les équipements existants et qui deviennent de plus en plus difficiles à obtenir, avec l’avantage que moins de chaleur est générée par les diodes et qu’on peut s’attendre à une légère augmentation de la tension de sortie la plus basse chute de tension directe.

Redresseur: Type # 3. Thyristors:

Une diode est simplement une jonction PN à deux couches capable de redresser un courant alternatif, son symbole conventionnel est:

Le thyristor, cependant, est un PNPN à quatre couches qui est également capable de rectifier le courant alternatif et son symbole conventionnel est

Comme on peut le constater, l’appareil est doté d’un terminal supplémentaire appelé «porte». Lorsque le thyristor est connecté au circuit de la même manière qu'une "simple" diode, aucun courant ne circule dans le sens aller jusqu'à ce qu'un signal soit appliqué à la borne de grille. Au moyen d'un circuit externe approprié, le thyristor peut être agencé pour être déclenché (ou déclenché) sur une partie particulière de la forme d'onde alternative entrante.

Des thyristors ou des redresseurs au silicium sont disponibles avec des puissances nominales allant de 1/2 à 850 ampères. RMS et jusqu'à 1800 volts à l'heure actuelle. Cependant, utilisés comme amplificateurs, les plus petits SCR peuvent être activés avec des puissances de grille de seulement quelques microwatts et une commutation de 200 watts. Cela donne un gain de puissance de plus de 10 millions, faisant du SCR l’un des dispositifs de contrôle les plus sensibles pouvant être obtenus.

Redresseur: Type n ° 4. Redresseurs au mercure:

Un redresseur à arc de mercure consiste en un récipient en verre ou éventuellement en acier contenant un vide. Au fond du conteneur se trouve un pool de mercure liquide qui agit comme le côté négatif du redresseur (appelé cathode). Le côté positif du redresseur (appelé l'anode) est une électrode de carbone insérée dans la chambre au-dessus du pool de mercure.

La Fig. 4.2 montre un schéma du redresseur à arc au mercure. Le redresseur est démarré en laissant un courant circuler dans la cathode à mercure, via une électrode d’allumage qui vient juste de toucher le sommet de la piscine de mercure. Ce courant chauffe une tache à la surface du mercure, ce qui provoque la vaporisation d'une partie du mercure.

L'espace entre l'anode et la cathode se remplit donc de vapeur de mercure. L'électrode d'allumage est alors retirée de la surface de ce mercure et un arc est formé en ionisant la vapeur de mercure. Si l'anode est plus positive que la cathode, l'arc est transféré de l'électrode d'allumage à l'anode et le courant circule dans le redresseur.

Si et quand une alimentation en courant alternatif est appliquée au redresseur à travers l'anode en carbone et la cathode à mercure, le courant ne le traverse que pendant le demi-cycle lorsque l'anode en carbone est positive pour la cathode à mercure.

Si, comme dans de nombreuses applications, le courant ne sort que par intermittence du redresseur, l'arc est maintenu en permettant à un petit courant de passer en continu dans le redresseur via une petite anode d'excitation.

Les redresseurs à arc de mercure peuvent être utilisés pour fournir des courants forts à des tensions élevées et sont donc capables de fournir de grosses machines à courant continu. Une utilisation importante dans l’industrie minière consiste à fournir une alimentation pour les moteurs de fenêtre à courant continu à partir de réseaux à courant alternatif.

Rectifications demi-onde:

Si un seul redresseur est placé dans un circuit auquel une alimentation en courant alternatif est connectée, un courant ne circulera dans ce circuit que pendant la moitié de chaque cycle de l'alimentation. Au cours de l'autre moitié du cycle, lorsque la polarité de l'alimentation est inversée, le courant tente de circuler dans le sens opposé mais est bloqué par le redresseur.

La mise en place d'un seul redresseur dans le circuit a donc pour effet d'obtenir une série d'impulsions de courant dans une direction, avec des intervalles entre elles lorsqu'aucun courant ne circule (Fig. 4.3). Un seul redresseur permet donc une rectification demi-onde.

Rectification pleine onde:

Pour obtenir une alimentation en courant continu plus continue, un pont redresseur est nécessaire. Un pont redresseur pour une alimentation en courant alternatif monophasé est composé de quatre redresseurs connectés comme indiqué sur la Fig. 4.4. Cette disposition permet au courant de circuler de l'alimentation alternative dans les lignes de courant continu pendant tout le cycle alternatif.

Pendant une moitié du cycle, le courant circule de la ligne alternative 'A' dans la ligne continue positive via le redresseur 3, et le courant circule de la ligne continue négative vers la ligne alternative 'B' via le redresseur 2. Au cours du deuxième demi-cycle, le courant circule de la ligne alternative 'B' dans la ligne continue positive via le redresseur 4 et le courant circule de la ligne continue négative vers la ligne alternative A via le redresseur 1.

Ainsi, le redressement utilisant un réseau en pont est appelé redressement à double alternance.

Le redressement à double alternance d'une alimentation en courant alternatif monophasé, tout en utilisant l'ensemble du cycle de l'alimentation en alternance, ne produit pas de courant continu continu. Il produit une série d’impulsions, chacune correspondant à un demi-cycle de l’alternance. La tension de la sortie de courant continu tombe momentanément à zéro deux fois par cycle.

Rectification d’approvisionnement en trois phases:

Une sortie de courant continu plus régulière peut être obtenue en redressant une alimentation triphasée, ce qui donne une sortie de courant continu presque constante. La sortie a une ondulation constituée de six petites pointes à chaque cycle de l’offre. Les chemins actuels à travers le réseau sont également indiqués sur la figure.

Redresseur: Type n ° 5. Construction des ponts de redresseur:

Les principes de la rectification s’appliquent aussi bien aux redresseurs à arc métallique qu’au mercure. Les redresseurs métalliques à double alternance peuvent être obtenus avec quatre ou six sections intégrées sur une tige, de sorte que toutes les unités de redressement pour un réseau de ponts soient contenues dans un composant. Il est simplement nécessaire de connecter les bornes fournies aux points appropriés du circuit.

Les types de mercure sont les redresseurs principalement utilisés dans les mines de charbon sont conçus pour produire une alimentation douce et correcte à partir d’une alimentation triphasée, similaire à celle obtenue avec un pont à six redresseurs. Un tel redresseur comporte six anodes, toutes fonctionnant dans un seul pool de mercure.

Le redresseur est raccordé à l’alimentation triphasée par l’intermédiaire d’un transformateur à six enroulements primaires raccordés en double étoile, ce qui assure une alimentation en six phases. Lorsque l'arc est dessiné, il passe toujours à l'anode qui est la plus positive à ce moment-là. Il visite donc chaque anode une fois par cycle et le courant circule de manière continue dans le redresseur.

Redresseur: Type # 6. Sécurité Intrinsic & Redresseurs:

Les redresseurs sont utilisés dans certains types d’équipements à sécurité intrinsèque pour décharger l’énergie libérée lorsque le circuit est cassé. Une méthode consiste à connecter un redresseur en parallèle avec la partie inductive du circuit. La polarité du redresseur est agencée de manière à fournir un trajet à faible résistance pour le circuit auto-induit au moment de la décharge, mais ne fournit pas un trajet parallèle pour le circuit de fonctionnement normal.

Mise en garde:

Cependant, il ne faut jamais oublier qu'un test de haute tension ou l'utilisation d'un test de Megger haute tension par un Megger ou un Metro ne doit jamais être effectué sur un circuit contenant un redresseur en métal ou à semi-conducteur. L'utilisation d'un testeur de haute tension avec un redresseur en circuit peut entraîner l'application d'une haute tension sur les plaques et la panne du redresseur.

Cette précaution est particulièrement importante lors du test de circuits de sécurité intrinsèque ou de contrôle.

Si le redresseur dans le circuit est en panne, le circuit peut continuer à fonctionner normalement, mais cela risque d’être dangereux et un accident pourrait résulter de son utilisation continue. Par conséquent, tout en effectuant un test haute tension, il est indispensable que le circuit du redresseur soit déconnecté.