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造形奇特的水銀整流器

桐人控 | 2023-04-13 21:47:00 | 巴幣 2 | 人氣 257


水銀整流器(mercury-arc valve)是一種可將交流電轉換成脈動直流電的器具,其功能類似現代電子電路當中常用的半導體整流器。不過早期功率半導體技術尚未成熟普及且成本高昂的時代,在高電壓、大電流或多相電的用電條件之下相當有經濟效益,且額定容量至少從100kW起跳,因此經常被應用於高壓直流輸電、電氣化鐵路(特別是大眾捷運系統)、工業用戶、電信甚至無線電或廣播發射機等直流用電用途,直到1970年代才逐漸被可靠性較高且製造維護成本較低的功率半導體取代。

水銀整流器的構造相當簡單:將水銀填充於一密閉且絕緣的低壓容器當中,而累積於容器底部的水銀池本身就是陰極,上部拉出陽極(碳棒),陰極與陽極之間再拉出引弧極。陽極施加偏壓且透過引弧極與陰極建立電弧之後,因為陰極(水銀)可自由地發射電子,但陽極(碳棒)只能發射非常少的電子,因此產生出電子流(電流方向相反)的「單行道」效果,此時就可達到將交流電整流成脈動直流電的功能,再加上電容器即可輸出直流電。

而為什麼我會知道水銀整流器?1998年我讀國小時的某一天因擔任值日生整理紙類回收箱時看到一本書,印象書名是「臺北捷運木柵線(今文湖線)供電系統實務」吧!翻閱整本書之後令我特別有印象的段落如下:


『採用水銀整流器將台電提供的交流電源轉換成直流電源,提供電聯車行駛與運作的主要電力。』


加上圖片散發出令人著迷的藍色光芒(後來才知道那些光芒帶有危險的紫外線),因此即使過了20年也依舊記得在那個功率半導體技術尚未成熟普及的時代:水銀整流器對現代化設施的運作是相當重要的。

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