Un ignitrón es un tipo de tubo lleno de gas utilizado como rectificador controlado y que data de la década de 1930. Inventado por Joseph Slepian mientras trabajaba en Westinghouse , Westinghouse era el fabricante original y poseía los derechos de marca registrada del nombre "Ignitron". Los ignitrones están estrechamente relacionados con las válvulas de arco de mercurio, pero difieren en la forma en que se enciende el arco. Funcionan de manera similar a los tiratrones ; un pulso de activación en el electrodo de encendido enciende el dispositivo, permitiendo que fluya una alta corriente entre el cátodo y el ánodoelectrodos. Después de encenderlo, la corriente a través del ánodo debe reducirse a cero para restaurar el dispositivo a su estado no conductor. Se utilizan para conmutar altas corrientes en aplicaciones industriales pesadas.
Construcción y operación
Un ignitrón suele ser un gran recipiente de acero con un charco de mercurio en el fondo que actúa como cátodo durante el funcionamiento. Un gran cilindro de grafito o metal refractario, sostenido sobre la piscina por una conexión eléctrica aislada, sirve como ánodo . Un electrodo de encendido (llamado encendedor ), hecho de un material semiconductor refractario como el carburo de silicio, [1] se pulsa brevemente con una alta corriente para crear una bocanada de plasma de mercurio conductor de electricidad . El plasma une rápidamente el espacio entre la piscina de mercurio y el ánodo, lo que permite una conducción pesada entre los electrodos principales. En la superficie del mercurio, el calentamiento por el arco resultante libera una gran cantidad de electrones que ayudan a mantener el arco de mercurio . La superficie de mercurio sirve así como cátodo, y la corriente normalmente es solo en una dirección. Una vez encendido, un ignitrón continuará pasando corriente hasta que la corriente se interrumpa externamente o se invierta el voltaje aplicado entre el cátodo y el ánodo. [2]
Aplicaciones
Los ignitrones se utilizaron durante mucho tiempo como rectificadores de alta corriente en las principales instalaciones industriales y de servicios públicos donde se deben convertir miles de amperios de CA en CC , como las fundiciones de aluminio . Los ignitrones se utilizaron para controlar la corriente en las máquinas de soldar eléctricas . Los motores eléctricos grandes también fueron controlados por ignitrones usados de manera cerrada [ aclaración necesaria ] , de una manera similar a los dispositivos semiconductores modernos como rectificadores y triacs controlados por silicio . Muchas locomotoras eléctricas los usaban junto con transformadores para convertir CA de alto voltaje de las líneas aéreas a CC de voltaje relativamente bajo para los motores de tracción . Las locomotoras de carga E44 del ferrocarril de Pennsylvania llevaban ignitrones a bordo, al igual que la locomotora de carga rusa ВЛ-60 . Para muchas aplicaciones modernas, los ignitrones han sido reemplazados por alternativas de estado sólido.
Debido a que son mucho más resistentes a los daños causados por sobrecorriente o contratensión, los ignitrones todavía se fabrican y utilizan con preferencia a los semiconductores en algunas instalaciones. Por ejemplo, los ignitrones "clasificados por impulsos" especialmente construidos todavía se utilizan en ciertas aplicaciones de energía por impulsos . Estos dispositivos pueden conmutar cientos de kiloamperios y contener hasta 50 kV. Los ánodos en estos dispositivos a menudo se fabrican de un metal refractario , generalmente molibdeno , para manejar la corriente inversa durante las descargas de timbre (u oscilatorias) sin daños. Los ignitrones clasificados por pulsos generalmente operan en ciclos de trabajo muy bajos . A menudo se utilizan para conmutar baterías de condensadores de alta energía durante la formación electromagnética , la formación electrohidráulica o para el cortocircuito de emergencia de fuentes de energía de alto voltaje ( conmutación de "palanca" ).
Comparación con la válvula de arco de mercurio
Aunque los principios básicos de cómo se forma el arco, junto con muchos aspectos de la construcción, son muy similares a otros tipos de válvulas de arco de mercurio, los ignitrones se diferencian de otras válvulas de arco de mercurio en que el arco se enciende cada vez que se inicia un ciclo de conducción. arranca y luego se apaga cuando la corriente cae por debajo de un umbral crítico.
En otros tipos de válvula de arco de mercurio, el arco se enciende solo una vez cuando la válvula se energiza por primera vez, y luego permanece establecido permanentemente, alternando entre el ánodo principal y un ánodo auxiliar de baja potencia o circuito de mantenimiento . Además, se requieren rejillas de control para ajustar la sincronización del inicio de la conducción.
La acción de encender el arco en un tiempo controlado, cada ciclo, permite al ignitrón prescindir del ánodo auxiliar y las rejillas de control requeridas por otras válvulas de arco de mercurio. Sin embargo, una desventaja es que el electrodo de encendido debe colocarse con mucha precisión, apenas tocando la superficie de la piscina de mercurio, lo que significa que los ignitrones deben instalarse con mucha precisión dentro de unos pocos grados de una posición vertical.
Ver también
Referencias
- ^ Turner pág. 7-182
- ^ LW Turner, (ed), Libro de referencia del ingeniero electrónico , 4ª ed. Newnes-Butterworth, Londres 1976 ISBN 0408001682 páginas 7-181 a 7-189
enlaces externos
- Estudio integral de ignitrones de alta potencia Diana Lynn Loree
- Los interruptores semiconductores reemplazan al thyratron y al ignitron
- Enciclopedia británica en línea - Ignitron
- Electropedia - Ignitron