ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอท

thumb|ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอทมีการแสดงในเครื่องส่งสัญญาณของสถานีวิทยุ blosenbergturm ในประเทศสวิสเซอร์แลนด์ก่อนที่จะถูกปลดประจำการ

**ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอท** () หรือ **วาล์วปรอทประกายไฟโค้ง** () หรือ (สหราชอาณาจักร) **ตัวเรียงกระแสแบบปรอทประกายไฟโค้ง** () เป็น ตัวเรียงกระแส ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้สำหรับการแปลง กระแสสลับ (AC) ที่มี แรงดัน สูงหรือ กระแส สูง ให้เป็น กระแสตรง (DC) มันเป็น หลอดเติมก็าซ () แบบ แคโทดเย็น () ประเภทหนึ่ง แต่มันไม่ปกติตรงที่ว่าแคโทดแทนที่จะเป็นของแข็ง มันกลับทำจากปรอทเหลว ดังนั้นมันจึงฟื้นฟูตัวเองได้ ผลก็คือตัวเรียงกระแสแบบไอปรอทจะแข็งแรงทนทานได้มากกว่าและใช้งานได้ยาวนานมากกว่า และมันยังสามารถรองรับกระแสได้สูงกว่าหลอดปล่อยก๊าซชนิดอื่น ๆ ส่วนใหญ่

ได้รับการคิดค้นในปี 1902 โดย ปีเตอร์ คูเปอร์ เฮวิตต์ วงจรเรียงกระแสไอปรอทจะถูกใช้เพื่อให้พลังงานสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรม รถไฟฟ้าระบบราง รถราง และหัวรถจักรไฟฟ้า รวมทั้งเครื่องส่งสัญญาณวิทยุและ ระบบสายส่งกระแสตรงความดันสูง (HVDC)  พวกมันเป็นวิธีการขั้นแรกของการเรียงกระแสพลังงานสูงก่อนการถือกำเนิดของวงจรเรียงกระแสด้วย สารกึ่งตัวนำ เช่น ไดโอด, ทายริสเตอร์ และ ทายริสเตอร์แบบปิดด้วยประตู () ในทศวรรษที่ 1970

## ประวัติความเป็นมา

thumb|upright=0.5|หนึ่งในหลอดไอปรอทตัวแรกที่สร้างขึ้นโดยคูเปอร์เฮวิตต์

ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอทถูกคิดค้นโดยปีเตอร์ คูเปอร์ เฮวิตต์ ในปี 1902 และพัฒนาต่อมาตลอดทศวรรษที่ 1920 และ 1930 โดยนักวิจัยทั้งในยุโรปและอเมริกาเหนือ ก่อนที่จะมีการประดิษฐ์ขึ้น ว​​ิธีเดียวที่จะแปลงกระแส AC ที่ได้จากระบบสาธารณูปโภคให้เป็น DC ก็คือโดยใช้ ตัวแปลงโรตารี่ หรือชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีราคาแพง ไม่มีประสิทธิภาพและค่าบำรุงรักษาสูง วงจรเรียงกระแสปรอทโค้งหรือ "ตัวแปลง" ถูกนำมาใช้สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ในคลังเก็บ, ระบบแสงสว่างจากไฟอาร์ก, มอเตอร์ฉุดลากแบบดีซีสำหรับรถโดยสารบรรทุก, รถรางและรถไฟใต้ดินและอุปกรณ์ชุบด้วยไฟฟ้า ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอทใช้ได้เป็นอย่างดีจนถึงทศวรรษที่ 1970 เมื่อในที่สุดมันก็ถูกแทนที่ด้วย ตัวเรียงกระแสด้วยสารกึ่งตัวนำ

## หลักการทำงาน

thumb|right|ตัวเรียงกระแสแบบไอปรอทในหลอดทำด้วยแก้วจากทศวรรษที่ 1940

การทำงานของตัวเรียงกระแสจะต้องพึ่งพาการปลดปล่อยประกายไฟโค้ง () ระหว่างขั้วไฟฟ้าด้วยกันในซองปิดผนึกที่มีไอปรอทความดันต่ำมากอยู่ข้างใน กองของสารปรอทเหลวทำหน้าที่เป็นแคโทดที่ต่ออายุตนเองได้ ซึ่งทำให้มันไม่เสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ปรอทปลดปล่อยอิเล็กตรอนได้อย่างอิสระในขณะที่แอโหนดที่ทำด้วยคาร์บอนจะปล่อยอิเล็กตรอนน้อยมากแม้เมื่อถูกความร้อน ดังนั้นกระแสของอิเล็กตรอนจะสามารถไหลผ่านหลอดในทิศทางเดียวเท่านั้นจากแคโทดไปยังแอโนดซึ่งจะช่วยให้หลอดเรียงกระแสสลับได้

เมื่อประกายไฟโค้งก่อตัวขึ้น อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวของกองปรอทเหลว ทำให้ไอปรอทแตกตัวเป็นไอออน () ตามเส้นทางไปสู่แอโหนด ไอออน ของปรอทจะถุกดึงดูดไปหาแคโทด ส่งผลให้เกิดการโจมตีของไอออนที่กองปรอทเหลว การโจมตีจะรักษาระดับอุณหภูมิของ "จุดปล่อย" ตราบเท่าที่กระแสไม่กี่แอมแปร์ยังคงไหล

เนื่องจากกระแสถูกนำพาโดยอิเล็กตรอน "และ" ไอออน เส้นทางการนำกระแสจึงไม่ได้รับผลกระทบมกนักจากผลกระทบของประจุในที่ว่าง () ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของหลอดสูญญากาศ ผลที่ตาม ตัวเรียงกระแสจึงสามารถนำพากระแสในระดับสูงที่ "แรงดันไฟฟ้าประกายโค้ง" ที่ต่ำ (ปกติที่ 20-30 V) ดังนั้นมันจึงเป็นตัวเรียงกระแสที่มีประสิทธิภาพ หลอดปล่อยก๊าซแบบแคโทดร้อนเช่น ทายราตรอน (thyratron) ยังอาจสามารถบรรลุระดับของประสิทธิภาพคล้ายกัน แต่ใส้หลอดแคโทดที่ร้อนมีความเปราะบางและมีชีวิตการทำงานที่สั้นเมื่อใช้ที่กระแสสูง

อุณหภูมิของซองจะต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวัง เนื่องจากพฤติกรรมของประกายไฟโค้งจะถูกกำหนดอย่างมากโดยความดันไอของปรอท ซึ่งจะถูกกำหนดโดยจุดที่เย็นที่สุดบนผนังบรรจุภัณฑ์ การออกแบบทั่วไปจะรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 40 องศาเซลเซียส (104 องศาฟาเรนไฮต์) และความดันไอปรอทที่ 7 millipascals

ไอออนของปรอทจะเปล่งแสงในช่วงความยาวคลื่นที่เป็นลักษณะเฉพาะ ความเข้มสัมพัทธ์ของแสงถูกกำหนดโดยความดันของไอ​​่ ที่ความดันต่ำภายในตัวเรียงกระแส แสงจะปรากฏเป็นสีม่วงฟ้าอ่อนและประกอบด้วยแสงอัลตราไวโอเลตมาก

## อ้างอิง

หมวดหมู่:อุปกรณ์ระบบกำลังไฟฟ้า
หมวดหมู่:การแปลงไฟฟ้า
หมวดหมู่:ปรอท