Ανορθωτής γέφυρας, κύκλωμα, τύπος, 7 σημαντικοί παράγοντες

Λίστα θεμάτων

  • Διόρθωση & ανορθωτής
  • Τύποι ανορθωτή
  • Ανορθωτής Bridge
  • Κύκλωμα και διάγραμμα ανορθωτή γέφυρας
  • Εργασία ανορθωτή γέφυρας
  • Διαφορές μεταξύ του Rectifier Bridge και του Full Wave Rectifier
  • Μαθηματικά προβλήματα

Διόρθωση

Διόρθωση: Η διαδικασία μέσω της οποίας η τάση AC μετατρέπεται σε τάση Dc είναι γνωστή ως διόρθωση. Το Rectifier είναι η ηλεκτρονική συσκευή για την εκτέλεση της διόρθωσης

Τύποι ανορθωτών

Οι ανορθωτές είναι κυρίως τρεις τύποι. Αυτοί είναι -

  1. Ανορθωτές μισού κύματος (HWR)
  2. Ανορθωτές πλήρους κύματος (FWR)
  3. Ανορθωτής Bridge (BR)

Ανορθωτές γέφυρας

Οι ανορθωτές γεφυρών είναι ένα είδος ανορθωτή που μετατρέπει εναλλασσόμενο ρεύμα σε dc που είναι εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα. Αυτός ο τύπος ανορθωτή επιτρέπει στα δύο μισά της τάσης εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος να περάσουν από το κύκλωμα. Τέσσερις δίοδοι είναι απαραίτητες για την κατασκευή ανορθωτή γέφυρας.

Εργαλείο & κύκλωμα ανορθωτών γεφυρών

Ένας ανορθωτής γέφυρας εμφανίζεται στο παρακάτω κύκλωμα.

1920 px Diode bridge alt 1.svg
Διάγραμμα κυκλώματος ανορθωτή Bridge, πηγή εικόνας - Χρήστης: WykisΓέφυρα διόδων alt 1, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Η ανόρθωση πλήρους κύματος μπορεί επίσης να υλοποιηθεί με τη βοήθεια ανορθωτών, που περιλαμβάνει τέσσερις διόδους. Όπως φαίνεται στο κύκλωμα, δύο δίοδοι των αντίθετων βραχιόνων μεταφέρουν ρεύμα ταυτόχρονα ενώ οι άλλες δύο δίοδοι παρέμειναν σε κατάσταση OFF. Προς το παρόν, το ρεύμα ρέει μέσω των διόδων D1 και D3 αλλά δεν ρέει ρεύμα μέσω των διόδων D2 και D4. Αυτό συμβαίνει λόγω της στιγμιαίας πολικότητας των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή. Ένα ρεύμα I διέρχεται έτσι από την αντίσταση φορτίου RL προς την κατεύθυνση που φαίνεται.

Τώρα, έρχεται το επόμενο μισό του κύκλου. Αυτή τη φορά η πολικότητα του μετασχηματιστή αλλάζει. Το ρεύμα ρέει μέσω της διόδου D2 και της δίοδος D4 και κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσω των διόδων D1 και D3. Η κατεύθυνση της ροής του ρεύματος παραμένει η ίδια με το προηγούμενο μισό του κύκλου.

Μάθετε για το πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής!

Τύπος και εξισώσεις Bridge Rectifier

Από το τυπικό κύκλωμα ανορθωτή Bridge,

Το Vi είναι η τάση εισόδου. Το Vb είναι η τάση διόδου, το rd είναι η δυναμική αντίσταση, το R είναι η αντίσταση φορτίου, το Vo είναι η τάση εξόδου.

Μέση τάση O / p:

Vo = VmΣινωτ; 0 ≤ ωt ≤ π

Vav = 1 / π * ∫0Vo d (ωt)

Ή, Vav = 1 / π * ∫0VmSinωt d (ωt)

Ή, Vav = (Vm/ π) [- Cosωt]0π

Ή, Vav = (Vm / π) * [- (- 1) - (- (1))]

Ή, Vav = (Vm/ Π) * 2

Ή, Vav = 2Vm / π = 0.64 Vm

Το μέσο ρεύμα φόρτωσης (Iav) = 2 * Im/ π

Η τιμή του RMS (Root Means Square) ρεύματος:

Irms = [1 / π * ∫ 0 I2  δ (ωt)]1/2

I = εγώmΣινωτ; 0 ≤ ωt ≤ π

Ή, εγώrms = [1 / π * ∫ 0 Im2  Αμαρτία2ωt d (ωt)]1/2

Ή, εγώrms = [Εγώm2/ π * ∫ 0 Αμαρτία2ωt d (ωt)]1/2

Τώρα, Σιν2ωt = ½ (1 - Cos2ωt)

Ή, εγώrms = [Εγώm2/ π * ∫ 0 (1 - Cos2ωt) d (ωt)]1/2

Ή, εγώrms = [Εγώm2/ 2] ½   Ή, εγώrms = Ιm/ √2

Η τάση RMS = Vrms = Vm/ √2.

Η σημασία της τιμής RMS είναι ότι είναι ισοδύναμη με την τιμή DC.

Υπό την προϋπόθεση ότι η τιμή RMS είναι ≤ Peak Value

Μέγιστη αντίστροφη τάση (PIV):

Η μέγιστη αντίστροφη τάση ή το PIV αναφέρεται ως η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση που μπορεί να εφαρμοστεί σε μια δίοδο πριν από τη διακοπή της.

Η μέγιστη αντίστροφη τάση ενός ανορθωτή γέφυρας υπολογίζεται ως PIV> = Vm

Η εφαρμογή μεγαλύτερης τάσης από την μέγιστη αντίστροφη τάση θα καταστρέψει τη δίοδο και θα επηρεάσει άλλα στοιχεία κυκλώματος εάν σχετίζονται.

Γράφημα ανορθωτή γέφυρας

Το παρακάτω γράφημα δείχνει το σήμα εξόδου εισόδου ενός ανορθωτή γέφυρας. Είναι ίδιο με το Bridge Rectifier.

3 φάση διόρθωση 2
Γέφυρα ανορθωτή Bridge που δείχνει το σήμα εισόδου (άνω) και το σήμα εξόδου (κάτω), Πηγή εικόνας - Κρισναβεντάλα3 φάση διόρθωση 2CC BY-SA 3.0

Form Factor

Η παράγοντα μορφής ενός ανορθωτή γέφυρας είναι ο ίδιος με έναν ανορθωτή πλήρους κύματος και ορίζεται ως ο λόγος της τιμής τάσης φορτίου προς την τιμή τάσης φορτίου προς τη μέση τιμή τάσης φορτίου.

Συντελεστής μορφής = Vrms / V.av

Vrms = Vm/2

Vav = Vm / π

Συντελεστής μορφής = (Vm/ √2) / (2 * Vm/ π) = π / 2√2 = 1.11

Έτσι, μπορούμε να γράψουμε, Vrms = 1.11 * Βαβ.

Συντελεστής κυματισμού

Συντελεστής κυματισμού ενός ανορθωτή γέφυρας είναι το ποσοστό του στοιχείου εναλλασσόμενου ρεύματος που υπάρχει στην έξοδο του ανορθωτή γέφυρας.

Το «γ» αντιπροσωπεύει τον κυματισμό.

Io = Ιac + Ιdc

Ή, εγώac = Ιo - Εγώdc

Ή, εγώac = [1 / (2π) * ∫0(I-Idc)2δ (ωt)]1/2

Ή, εγώac = [Εγώrms2 + Ιdc2- 2 εγώdc2] 1/2

Ή, εγώac = [Εγώrms2 - Εγώdc2] 1/2

Έτσι, ο παράγοντας κυματισμού,

γ = Ιrms2 - Εγώdc2 / Ιdc2

ή, γ = [(Irms2 - Εγώdc2) - 1] 1/2

γFWR = 0.482

Συντελεστής χρησιμοποίησης μετασχηματιστή

Η αναλογία ισχύος DC προς την ονομαστική ισχύ AC είναι γνωστή ως Συντελεστής χρησιμοποίησης μετασχηματιστή ή TUF.

TUF = Ρdc/ Ρac(Βαθμολογήθηκε)

Vs / √2 είναι η ονομαστική τάση για τη δευτερεύουσα περιέλιξη και Im/ 2 είναι το ρεύμα που ρέει μέσω της περιέλιξης.

Λοιπόν, TUF = Idc2 RL / (Vs/ √2) * (Ιm / √2)

TUF = (2Ιm/ π)2RL / ( ΕΓΩm2 (Rf +RL) / (2√2) = 2√2 / π 2 * (1 / (1 + R)f/RL))

Εάν Rf << RL, τότε,

TUF = 8 / π 2 = 0.812

Όσο περισσότερο το TUF, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση.

Απόδοση ανορθωτή Bridge

Αποδοτικότητα ανορθωτή γέφυρας ορίζεται ως ο λόγος της ισχύος DC που παρέχεται στο φορτίο προς την ισχύ AC εισόδου. Αναπαριστάται από το σύμβολο - η

η = Ρφορτίο / Ρin * 100

ή, η = Idc2 * R / Irms2 * R, ως P = VI, & V = IR

Τώρα εγώrms = Ιm/ √2 και εγώdc = 2 * Ιm/ π

Λοιπόν, η = (4Im2/ π2) / (ΕΓΩm2/ 2)

η = 8 / π2 * 100% = 81.2%

Η αποτελεσματικότητα ενός ιδανικού Bridge Rectifier Circuit είναι = 81.2%

Καθορίστε τη διαφορά μεταξύ Bridge και ανορθωτή πλήρους κύματος

Αντικείμενο σύγκρισηςΑνορθωτής BridgeΑνορθωτής πλήρους κύματος
Αριθμός χρησιμοποιούμενων διόδωνΧρησιμοποιούνται τέσσερις δίοδοιΧρησιμοποιούνται δύο δίοδοι
Ροή ρεύματοςΤο ρεύμα ρέει στο κύκλωμα μόνο για το θετικό μισό του κύκλου εισόδου.Ρεύμα ρεύματος στο κύκλωμα για όλο το μισό του κύκλου εισόδου.
Απαιτείται μετασχηματιστήςΟποιοδήποτε μικρό παραιτηθεί or μετασχηματιστής step-upΟι μετασχηματιστές Center Tapped είναι το κέντρο που απαιτείται για ανορθωτές πλήρους κύματος. Χρειάζεται επίσης έναν υπερμεγέθη μετασχηματιστή από έναν ανορθωτή γέφυρας.
Μέγιστη αντίστροφη τάσηΓια ανορθωτή γέφυρας, η μέγιστη αντίστροφη τάση είναι η μέγιστη τάση κατά τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή.Για τον ανορθωτή πλήρους κύματος, η μέγιστη αντίστροφη τάση κάθε διόδου είναι διπλάσια από τη μέγιστη τάση μεταξύ της κεντρικής βρύσης και οποιουδήποτε άλλου άκρου της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή.
Διαθεσιμότητα Ένας ανορθωτής γεφυρών διατίθεται στην αγορά σε ένα πακέτο. Οι έτοιμοι ανορθωτές πλήρους κύματος δεν διατίθενται στην αγορά.
ΚόστοςΦθηνότεροι από ανορθωτές πλήρους κύματος.Ακριβότερο από τον ανορθωτή γέφυρας.
Παράγοντες χρησιμοποίησης μετασχηματιστώνΟ παράγοντας χρησιμοποίησης μετασχηματιστή είναι 0.812Για μετασχηματιστή πλήρους κύματος, το TUF είναι = 0.693
Απόδοση για χαμηλές τάσειςΤο ρεύμα ρέει διαδοχικά από δύο διόδους σε έναν ανορθωτή γέφυρας και η τεράστια ισχύς διαλύεται στις διόδους. Ως εκ τούτου, η απόδοση είναι χαμηλότερη σε συνθήκες χαμηλής τάσης.Δεν υπάρχει τέτοια επίδραση στους ανορθωτές πλήρους κύματος. Η απόδοση είναι περισσότερο σε μια τέτοια κατάσταση από έναν ανορθωτή γέφυρας.

Μερικά προβλήματα με τους Bridge Rectifier

1. Ένας ανορθωτής γεφυρών έχει φορτίο 1 κιλο-ωμ. Η εφαρμοζόμενη τάση AC είναι 220 V (τιμή RMS). Εάν οι εσωτερικές αντιστάσεις των διόδων παραμεληθούν, ποια θα είναι η τάση κυματισμού σε όλη την αντίσταση φορτίου;

ένα. 0.542 V.

σι. 0.585 V

ντο. 0.919 V.

ρε. 0.945 V.

Η τάση κυματισμού είναι = γ * Vdc / 100

Vdc = 0.636 * Vrms * √2 = 0.636 * 220 * √2 = 198 V.

Ο συντελεστής κυματισμού ενός ιδανικού ανορθωτή πλήρους κύματος είναι 0.482

Εξ ου και η τάση κυματισμού = 0.482 * 198/100 = 0.945 V

2. Εάν η τάση κορυφής ενός κυκλώματος ανορθωτή γέφυρας είναι 10 V και η δίοδος είναι δίοδος πυριτίου, ποια θα είναι η αντίστροφη τάση κορυφής στη δίοδο;

Η μέγιστη αντίστροφη τάση είναι μια σημαντική παράμετρος που ορίζεται ως η μέγιστη τάση αντίστροφης πόλωσης που εφαρμόζεται σε ολόκληρη τη δίοδο πριν από την είσοδο στην περιοχή κατανομής. Εάν η μέγιστη τιμή αντίστροφης τάσης είναι μικρότερη από την τιμή, τότε ενδέχεται να προκληθεί βλάβη. Για ανορθωτή πλήρους κύματος, η αντίστροφη μέγιστη τάση της διόδου είναι ίδια με την μέγιστη τάση = Vm. Έτσι, μέγιστη αντίστροφη τάση = 5 βολτ.

3. Εφαρμόζεται είσοδος 100Sin 100 πt volt σε ανορθωτή πλήρους κύματος. Ποια είναι η συχνότητα κυματισμού εξόδου;

V = VmΣινωτ

Εδώ, ω = 100

Η συχνότητα δίνεται ως - ω / 2 = 100/2 = 50 Hz.

Έτσι, η συχνότητα εξόδου = 50 * 2 = 100 Hz.

4. Ποια είναι η κύρια εφαρμογή ενός ανορθωτή; Ποια συσκευή κάνει την αντίθετη λειτουργία;

Ένας ανορθωτής μετατρέπει την τάση AC στην τάση DC. Ένας ταλαντωτής μετατρέπει μια τάση DC σε τάση AC.

5. Για ανορθωτή γέφυρας, η τάση εισόδου που εφαρμόζεται είναι 20Sin100 π t. Ποια θα είναι η μέση τάση εξόδου;

Τώρα το γνωρίζουμε, V = VmΣινωτ

Vm = 20

Έτσι, η τάση εξόδου = 2Vm / π = 2 * 20 / π = 12.73 βολτ

Η τάση εξόδου είναι = 12.73 βολτ.

Αφήστε ένα σχόλιο