Механический выпрямитель — это устройство для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) с помощью механических переключателей. Наиболее известным типом является коммутатор , который является неотъемлемой частью динамо постоянного тока , но до того, как стали доступны твердотельные устройства, для определенных применений использовались независимые механические выпрямители. До изобретения полупроводников выпрямление при больших токах было связано со значительными потерями.
Существовали различные вакуумные/газовые устройства, такие как ртутные дуговые выпрямители , тиратроны , игнитроны и вакуумные диоды . Твердотельная технология находилась в зачаточном состоянии, представленная медно-оксидными и селеновыми выпрямителями . Все они давали чрезмерное прямое падение напряжения при больших токах. Одним из ответов было механическое размыкание и замыкание контактов, если это можно было сделать быстро и достаточно чисто.
Это было противоположностью инвертора вибратора . Электромагнит , питаемый постоянным током через контакты, которыми он управлял (как зуммер) (или питаемый переменным током), заставлял пружину вибрировать, а пружинные переключающие контакты преобразовывали переменный ток в постоянный. Такое устройство подходило только для маломощных устройств, например, для автомагнитол , а также использовалось в некоторых электрических системах мотоциклов, где оно было объединено с регулятором напряжения .
Он работал по тому же принципу, что и вибраторный тип, но переключающие контакты управлялись синхронным двигателем . Он был пригоден для применений с высокой мощностью, например, в электролизерах и электрофильтрах .
Механический выпрямитель был запатентован в 1895 году (патент США 547043) [1] Уильямом Джозефом Стиллом . Детали неясны, но из схемы следует, что он похож на динамо-машину с третьей щеткой .
Машина, показанная в ссылке [2], была разработана Ридом и Гимсоном и др. в British Thomson-Houston (BTH) Rugby, Уорикшир , Англия , в начале 1950-х годов. Это трехфазный механический выпрямитель, работающий при 220 вольтах и 15 000 амперах , и его применение заключалось в питании огромных батарей электролизеров .
Центральный вал вращался синхронным двигателем , приводя в движение эксцентрик с ходом около 2 мм. (0,077 дюйма). Толкатели от него управляли контактами. Синхронизация была критически важной и регулировалась вращением положения эксцентрика на его валу и скольжением клиньев между эксцентриком и толкателями.
Решающее значение для этой системы имели коммутирующие реакторы , индукторы , которые обеспечивали замыкание контактов, когда напряжение на них было небольшим, и размыкание, когда ток был небольшим. Без них износ контактов был бы невыносимо тяжелым. Это были последовательные индукторы, которые работали большую часть цикла с насыщенными сердечниками . Когда ток опускался ниже насыщения, их индуктивности значительно уменьшали ток. Переключение контактов было рассчитано на то, чтобы происходить, когда их сердечники были ненасыщенными.
В США аналогичные выпрямители производила компания ITE Circuit Breaker.
Эта техника, несомненно, была успешной; ее эффективность была определена в 97,25%. Срок службы контактов так и не был полностью определен, но значительно превысил 2000 часов. Однако быстрое развитие кремниевых диодов сделало его в конечном итоге излишним.