Ανορθωτής πλήρους κύματος | Είναι κύκλωμα, τύπος, σημαντικός παράγοντας και αποτελεσματικότητα

Περιεχόμενο

Διόρθωση & ανορθωτής

Τύποι ανορθωτή

Ανορθωτής πλήρους κύματος

Λειτουργία & κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος

Τύπος ανορθωτή πλήρους κύματος

Γράφημα ανορθωτή πλήρους κύματος

Form Factor

Συντελεστής κυματισμού

Συντελεστής χρησιμοποίησης μετασχηματιστή (TUF)

Αποδοτικότητα ανορθωτή πλήρους κύματος

Διαφορά μεταξύ ανορθωτή πλήρους κύματος και ανορθωτή μισού κύματος

Διόρθωση

Η διόρθωση είναι η ηλεκτρική διαδικασία για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος (ή τάσης) σε συνεχές ρεύμα (ή τάσης).

A ανορθωτής είναι μια συσκευή που έχει χαμηλή αντίσταση στο ρεύμα σε μία κατεύθυνση και υψηλότερη αντίσταση σε άλλη σειρά.

Τύποι ανορθωτή

Οι ανορθωτές μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις τύπους -

  1. Ανορθωτής μισού κύματος
  2. Ανορθωτής πλήρους κύματος
  3. Ανορθωτής Bridge

Ανορθωτής πλήρους κύματος

Οι ανορθωτές πλήρους κύματος είναι ένα είδος ανορθωτή που μετατρέπει ac 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. Για τη δημιουργία ανορθωτή πλήρους κύματος απαιτούνται δύο δίοδοι.

Λειτουργία & κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος

Ένας ανορθωτής πλήρους κύματος εμφανίζεται στο παρακάτω κύκλωμα.

Ανορθωτής πλήρους κύματος
Πλήρης ανορθωτής κυμάτων χρησιμοποιώντας δύο διόδους.
Image Credit: WdwdFullwave.rectifier.elCC-BY 3.0

Υπάρχει ένας μετασχηματιστής Τ στην πλευρά εισόδου. ο μετασχηματιστής T ανεβαίνει ή κατεβάζει την τάση AC που παρέχεται στην πρωτεύουσα πλευρά. Είναι ένας μετασχηματιστής με κεντρικό άγγιγμα. Τάση εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος V = nVoΤο Sinwt εφαρμόζεται στο κύκλωμα. N είναι ο λόγος στροφής του μετασχηματιστή με κεντρικό άγγιγμα. Δύο δίοδοι συνδέονται στο μάθημα. Το ρεύμα ρέει μέσω μιας διόδου για το πρώτο μισό του κύκλου και ρέει μέσω της άλλης δίοδος για το επόμενο μισό της διαδικασίας. Έτσι ρέει ένα μονοκατευθυντικό ρεύμα προς το φορτίο.

Πρόκειται για μια τροποποιημένη και επίσης βελτιωμένη έκδοση του ανορθωτή μισού κύματος. Χρησιμοποιούμε μετασχηματιστή με κεντρικό άγγιγμα. Κάθε μισό του δευτερεύοντος μετασχηματιστή έχει ίσο αριθμό στροφών. η τάση που προκαλείται σε κάθε μισό του δευτερεύοντος είναι ίση σε τιμές και αντίθετη σε φάση.

Τώρα για κάθε περίπτωση του μισού κύκλου εισόδου, το σημείο Α έχει θετική τάση σχετικά με το O (κέντρο). Το κάτω σημείο Β έχει ίση τάση αλλά αρνητικό σε μέγεθος (Είναι ο μετασχηματιστής με κεντρικό άγγιγμα). Έτσι, η δίοδος D1 διεξάγει ρεύμα και η δίοδος D2 δεν εμφανίζεται σε αυτό το μισό του κύκλου. Για το επόμενο μισό της διαδικασίας, η δίοδος D1 είναι σε αναλογία προς τα πίσω και η δίοδος D2 είναι μεροληπτική προς τα εμπρός. Έτσι, η δίοδος D1 δεν μεταδίδει το ρεύμα ενώ η D2 κάνει για αυτό το μισό του κύκλου εισόδου. Το ρεύμα φορτίου είναι το άθροισμα του ρεύματος από τη δίοδο D1 και τη δίοδο D2 και από τους δύο κύκλους τάσης εισόδου.

Οι δίοδοι D1 και D2 είναι πανομοιότυπες, επομένως η μέση τιμή του ρεύματος φορτίου για ένα κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος είναι διπλάσια από αυτήν του ανορθωτή μισού κύματος.

Καθώς και τα δύο μισά του κύκλου διέρχονται από το κύκλωμα, αυτό είναι γνωστό ως ανορθωτής μισού κύματος. 

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής; Κάντε κλικ για να μάθετε!

Τύπος και εξισώσεις ανορθωτή πλήρους κύματος

Από το κύκλωμα,

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 *  ∫ 0 Vo d (wt)

Ή, Vav = 1/ π *  ∫ 0 VmSinwt d (βάρος)

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) έρχεται ως = 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 έρχεται ως - 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 είναι μια σημαντική παράμετρος. Ορίζεται ως η μέγιστη τάση αντίστροφης πόλωσης που εφαρμόζεται σε όλη τη δίοδο πριν από την είσοδο στην περιοχή Zenner ή στην περιοχή βλάβης.

Για ανορθωτή πλήρους κύματος Η μέγιστη αντίστροφη τάση δίνεται ως PIV> = 2Vm

Εάν, σε οποιοδήποτε σημείο, PIV <Vm, η δίοδος θα καταστραφεί.

Το ρεύμα φορτίου ενός κυκλώματος ανορθωτή είναι κυμαινόμενο και μονοκατευθυντικό. Η έξοδος είναι μια περιοδική συνάρτηση του χρόνου. Χρησιμοποιώντας το θεώρημα Fourier, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το ρεύμα φορτίου έχει μια μέση τιμή που υπερτίθεται στην οποία τα ημιτονοειδή ρεύματα έχουν αρμονικά σχετικές συχνότητες. Ο μέσος όρος της ποσότητας dc του ρεύματος φορτίου είναι - Idc = 1 / 2π * ∫0Iφορτίο δ (ωt)

Iφορτίο είναι το στιγμιαίο ρεύμα φόρτωσης στο χρόνο t, και  είναι η γωνιακή συχνότητα της ημιτονοειδούς τάσης πηγής. Μια πιο εξαιρετική τιμή του Idc συνεπάγεται καλύτερη απόδοση από το κύκλωμα ανορθωτή.

Γράφημα ανορθωτή πλήρους κύματος

Το παρακάτω διάγραμμα αντιπροσωπεύει το γράφημα εισόδου και εξόδου.

Γράφημα ανορθωτή πλήρους κύματος, Πηγή εικόνας - Βασικά ηλεκτρονικά

Form Factor

Ο συντελεστής μορφής ενός ανορθωτή πλήρους κύματος μπορεί να οριστεί ως λόγος RMS (Root Means Square) 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 * Vav.

Συντελεστής κυματισμού

Ο συντελεστής κυματισμού δίνεται ως η τιμή RMS (Root Means Square) της συνιστώσας AC στη μέση τιμή της εξόδου. Το ρεύμα εξόδου αποτελείται τόσο από τα συστατικά AC όσο και από DC. Ο συντελεστής κυματισμού μετρά το ποσοστό των συστατικών AC που υπάρχουν στην διορθωμένη έξοδο. Το σύμβολο αντιπροσωπεύει τον συντελεστή κυματισμού - γ

Io = Ιac + Ιdc

Ή, εγώac = Ιo - Εγώdc

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

Ο συντελεστής χρησιμοποίησης του μετασχηματιστή ορίζεται ως ο λόγος ισχύος DC που παρέχεται στο φορτίο ισχύος AC του μετασχηματιστή.

TUF = Ρdc/ Ρac(Βαθμολογήθηκε)

Τώρα, για να βρούμε τον παράγοντα χρησιμοποίησης μετασχηματιστή, χρειαζόμαστε την ονομαστική δευτερεύουσα τάση. Ας πούμε ότι Vs. / √2. Το ρεύμα RMS μέσω της περιέλιξης είναι εγώm/ 2.

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

Ο μέσος συντελεστής χρησιμοποίησης μετασχηματιστή είναι =

(0.574 + 0.812) / 2 = 0.693

Η αύξηση του συντελεστή χρησιμοποίησης του μετασχηματιστή προτείνει καλύτερη απόδοση του ανορθωτή πλήρους κύματος.

Αποδοτικότητα ανορθωτή πλήρους κύματος

Η απόδοση του ανορθωτή πλήρους κύματος ορίζεται ως ο λόγος της ισχύος DC που διατίθεται στο φορτίο προς την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος. Αντιπροσωπεύεται 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 απόδοση ενός ιδανικού κυκλώματος ανορθωτή πλήρους κύματος είναι = 81.2%

Καθορίστε τη διαφορά μεταξύ ανορθωτή μισού κύματος και πλήρους κύματος

Αντικείμενο σύγκρισηςΑνορθωτής μισού κύματοςΑνορθωτής πλήρους κύματος
Αριθμός χρησιμοποιούμενων διόδωνΧρησιμοποιείται μόνο μία δίοδοςΧρησιμοποιούνται 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 μετασχηματιστήςΚάθε παραιτηθεί or step-up μετασχηματιστής,Οι μετασχηματιστές Center Tapped είναι το κέντρο που απαιτείται για ανορθωτές πλήρους κύματος.
Μέγιστη αντίστροφη τάσηΓια ανορθωτή μισού κύματος, η μέγιστη αντίστροφη τάση είναι η μέγιστη τάση στη 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.
Συχνότητα ρεύματος φορτίουΗ συχνότητα του ρεύματος φορτίου στον ανορθωτή μισού κύματος είναι η ίδια με την παροχή συχνότητας εισόδου.Η συχνότητα του ρεύματος φορτίου είναι διπλάσια από την τροφοδοσία εισόδου.
Συντελεστής κυματισμούΟ παράγοντας κυματισμού είναι 1.21Ο παράγοντας κυματισμού είναι 0.482
Παράγοντες χρησιμοποίησης μετασχηματιστώνΟ παράγοντας χρησιμοποίησης μετασχηματιστή είναι 0.287Για μετασχηματιστή πλήρους κύματος, το TUF είναι = 0.693
ΑποδοτικότηταΗ απόδοση ενός ανορθωτή μισού κύματος είναι μικρότερη από έναν ανορθωτή πλήρους κύματος και είναι = 40.56%Η απόδοση είναι περισσότερο από ανορθωτή μισού κύματος και είναι = 81.2%

Μερικά προβλήματα με τους ανορθωτές πλήρους κύματος

1. Ο ανορθωτής πλήρους κύματος έχει φορτίο 1 κιλό. Η εφαρμοζόμενη τάση AC είναι 220 V (τιμή RMS). Εάν παραμεληθούν οι εσωτερικές αντιστάσεις των διόδων, 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 ανορθωτή πλήρους κύματος είναι 0.482

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

2. Εάν η μέγιστη τάση ενός κυκλώματος ανορθωτή πλήρους κύματος είναι 5 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. Η μέγιστη αντίστροφη τάση της διόδου είναι διπλάσια από την μέγιστη τάση = 2Vm -Vd για ανορθωτή πλήρους κύματος. Vd είναι η τάση διακοπής της διόδου. Τώρα για μια δίοδο πυριτίου, η τάση διακοπής = 0.7 v. Έτσι, μέγιστη αντίστροφη τάση = 2 * 5 -0.7volts = 9.3 volt.

3. Εφαρμόζεται είσοδος 200Sin 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.

Η συχνότητα εξόδου μιας κεντρικής συχνότητας διπλασιάζεται η συχνότητα εισόδου. 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.

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks