redresseur à arc de mercure

Un redresseur à arc de mercure est un grand tube en verre ou en acier contenant une flaque de mercure liquide au fond et une cathode immergée dedans, avec une anode montée au-dessus. Lorsque le courant alternatif est appliqué, le mercure se vaporise et s'ionise, permettant aux électrons de circuler de la cathode à l'anode pendant le demi-cycle positif de l'entrée CA. La vapeur de mercure ne conduit que dans une seule direction, convertissant le courant alternatif en courant continu avec une chute de tension relativement faible à travers le tube lui-même, typiquement de 10 à 15 volts.

L'appareil fonctionne à des températures d'environ 700 à 900 degrés Celsius au niveau de la colonne d'arc. Plusieurs anodes pouvaient être ajoutées à la même flaque de mercure pour créer des redresseurs multiphasés: un tube à trois anodes pouvait convertir simultanément une entrée CA triphasée. Le tube nécessitait une électrode de démarrage ou un allumeur pour initier l'arc, car la vapeur de mercure ne conduit pas tant que l'ionisation n'a pas commencé. Une fois en marche, l'arc était auto-entretenu tant que le courant circulait à travers l'appareil.

Applications et limites

Les redresseurs à arc de mercure ont dominé les applications industrielles lourdes et les services publics des années 1920 aux années 1960. Ils étaient utilisés pour alimenter en courant continu les tramways et les systèmes ferroviaires, pour convertir le courant alternatif pour la galvanoplastie et l'électrolyse, et dans les premiers centraux téléphoniques. Ils pouvaient gérer des courants beaucoup plus élevés que les redresseurs à oxyde de cuivre ou au sélénium disponibles à l'époque, certaines unités étant conçues pour des milliers d'ampères.

La technologie présentait de sérieux inconvénients. Le tube devait être monté verticalement pour maintenir la flaque de mercure en place. La vapeur de mercure était toxique et les fuites constituaient un risque professionnel. Le mercure devait être périodiquement nettoyé des oxydes. Le tube avait une durée de vie limitée; les électrodes s'érodaient et l'enveloppe de verre pouvait se fissurer en raison de contraintes thermiques ou de chocs mécaniques. Le démarrage de l'appareil nécessitait des précautions, et un tube défectueux pouvait introduire un décalage CC dans le circuit pendant la séquence de redémarrage.

Les redresseurs à semi-conducteurs, d'abord les diodes au silicium dans les années 1950, puis les thyristors et autres dispositifs à semi-conducteurs, ont rendu les tubes à arc de mercure obsolètes. Ils ne nécessitaient aucun temps de préchauffage, généraient moins de chaleur, étaient compacts, géraient mieux les transitoires et ne présentaient aucun risque toxique. Dans les années 1970, les redresseurs à arc de mercure avaient presque entièrement disparu des nouvelles installations, bien que certains soient restés en service pendant des décennies par la suite.