Un ignitrón es un tipo de tubo lleno de gas que se utiliza como rectificador controlado y que data de la década de 1930. Inventado por Joseph Slepian mientras trabajaba en Westinghouse , Westinghouse fue el fabricante original y poseía los derechos de marca del nombre "Ignitron". Los encendedores 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 al electrodo de encendido enciende el dispositivo, permitiendo que fluya una corriente alta entre los electrodos del cátodo y del ánodo . 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 corrientes elevadas en aplicaciones industriales pesadas.
Un ignitrón suele ser un recipiente grande 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 mediante 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 corriente alta para crear una bocanada de plasma de mercurio eléctricamente conductor . El plasma une rápidamente el espacio entre el depósito de mercurio y el ánodo, permitiendo una conducción intensa 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 del mercurio sirve así como cátodo y la corriente normalmente sólo circula 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]
Los encendedores se utilizaron durante mucho tiempo como rectificadores de alta corriente en importantes instalaciones industriales y de servicios públicos donde miles de amperios de CA deben convertirse en CC , como las fundiciones de aluminio . Los ignitrones se utilizaban para controlar la corriente en las máquinas de soldar eléctricas . Los grandes motores eléctricos también estaban controlados por ignitrones utilizados en forma cerrada [ se necesita aclaración ] , de manera similar a los dispositivos semiconductores modernos, como los rectificadores y triacs controlados por silicio . Muchas locomotoras eléctricas las utilizaron junto con transformadores para convertir CA de alto voltaje de las líneas aéreas en CC de voltaje relativamente bajo para los motores de tracción . Las locomotoras de carga E44 del Ferrocarril de Pensilvania 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 debidos a sobrecorriente o contravoltaje, los ignitrones todavía se fabrican y utilizan con preferencia a los semiconductores en algunas instalaciones. Por ejemplo, en ciertas aplicaciones de energía pulsada todavía se utilizan ignitrones "clasificados por pulsos" especialmente construidos . Estos dispositivos pueden conmutar cientos de kiloamperios y mantener hasta 50 kV. Los ánodos de estos dispositivos suelen estar fabricados de un metal refractario, generalmente molibdeno , para manejar la corriente inversa durante las descargas sonoras (u oscilatorias) sin sufrir daños. Los ignitrones con clasificación de pulso generalmente funcionan en ciclos de trabajo muy bajos . A menudo se utilizan para conmutar bancos de condensadores de alta energía durante el conformado electromagnético , el conformado electrohidráulico o para cortocircuitos de emergencia de fuentes de energía de alto voltaje ( conmutación de "palanca" ).
Aunque los principios básicos de cómo se forma el arco, junto con muchos aspectos de la construcción, son muy similares a los de 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. inicia y luego se extingue cuando la corriente cae por debajo de un umbral crítico.
En otros tipos de válvulas de arco de mercurio, el arco se enciende solo una vez cuando la válvula se activa por primera vez y luego permanece establecido permanentemente, alternando entre el(los) ánodo(s) principal(es) y un ánodo auxiliar de baja potencia o circuito de mantenimiento . Además, se requieren rejillas de control para ajustar el momento del inicio de la conducción.
La acción de encender el arco en un tiempo controlado, cada ciclo, permite que el ignitron prescinda del ánodo auxiliar y las rejillas de control que requieren 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 del baño de mercurio, lo que significa que los ignitrones deben instalarse con mucha precisión a unos pocos grados de una posición vertical.