Hvad er en Half Wave-ensretter: kredsløb og dens egenskaber

Hvad er en Half Wave-ensretter: kredsløb og dens egenskaber

I selve perioden 1880 startede identifikatoren og unikheden af ​​ensrettere. Fremskridt med ensrettere har opfundet forskellige tilgange inden for kraftelektronik. Den oprindelige diode, der blev anvendt i ensretteren, blev designet i år 1883. Med udviklingen af ​​vakuumdioder, som blev banebrydende i de første dage af 1900'erne, skete der begrænsninger for ensrettere. Mens der med ændringerne i kviksølvbuerør blev brugen af ​​ensrettere udvidet til forskellige megawatt-områder. Og den ene type ensretter er Half wave rectifier.

En forbedring i vakuumdioderne viste udvikling for kviksølvbuerør, og disse kviksølvbuerør blev betegnet som ensretterrør. Med udviklingen af ​​ensrettere var mange andre materialer banebrydende. Så dette er en kort forklaring på, hvordan ensrettere blev udviklet, og hvordan de udviklede sig. Lad os have en klar og detaljeret forklaring på, hvad vi ved, hvad der er en halvbølge ensretter, dets kredsløb, funktionsprincip og egenskaber.




Hvad er Half Wave-ensretter?

En ensretter er en elektronisk enhed, der konverterer vekselstrøm til jævnstrømsspænding. Med andre ord konverterer den vekselstrøm til jævnstrøm. En ensretter bruges i næsten alle elektroniske enheder. Det bruges hovedsagelig til at konvertere netspændingen til jævnstrømsspænding i Strømforsyning afsnit. Ved hjælp af jævnstrømsforsyning fungerer elektroniske enheder. I henhold til ledningsperioden klassificeres ensrettere i to kategorier: Half Wave-ensretter og Full Wave-ensretter



Konstruktion

Sammenlignet med en fuldbølge-ensretter er en HWR den nemmeste ensretter til konstruktion. Kun med en enkelt diode kan konstruktionen af ​​enheden udføres.

HWR Construction

HWR Construction



En halvbølge ensretter består af nedenstående komponenter:

  • Vekselstrømskilde
  • Modstanden ved belastningssektionen
  • En diode
  • En nedadgående transformer

AC kilde


Denne strømkilde leverer vekselstrøm til hele kredsløbet. Denne vekselstrøm er generelt repræsenteret som et sinussignal.



Trin-ned-transformer

For at øge eller mindske vekselstrømmen anvendes normalt en transformer. Da en step-down transformer bruges her, reducerer den vekselstrømsspændingen, mens når en step-up transformer bruges, forbedrer den vekselspændingen fra et minimalt niveau til et højt niveau. I en HWR anvendes en hovedsagelig nedadgående transformer, hvor den krævede spænding til en diode er meget minimal. Når en transformer ikke bruges, vil en stor mængde vekselstrøm forårsage skader på dioden. Mens der i nogle få situationer også en step-up transformer kan bruges.

I nedtræksindretningen har sekundærviklingen minimale vendinger end den primære vikling. På grund af dette nedsætter en nedadgående transformator spændingsniveauet fra primær til sekundærvikling.

Diode

Brug af diode i en halvbølge ensretter tillader kun strømmen i en retning, mens den stopper strømmen i en anden vej.

Modstand

Dette er enheden, der kun blokerer den elektriske strøm til et bestemt niveau.

Dette er konstruktion af halvbølger ensretter .

Arbejde med Half Wave-ensretter

Under den positive halvcyklus er dioden under videresendingsforstyrrelse, og den leder strøm til RL (belastningsmodstand). En spænding udvikles på tværs af belastningen, hvilket er det samme som indgangs-AC-signalet i den positive halvcyklus.

Alternativt er dioden under den negative halvcyklus under omvendt forspænding, og der er ingen strøm gennem dioden. Kun vekselstrømsindgangsspændingen vises over belastningen, og det er nettoresultatet, der er muligt under den positive halvcyklus. Udgangsspændingen pulserer jævnstrømsspændingen.

Ensretterkredsløb

Enfasede kredsløb eller flerfasekredsløb kommer under ensretterkredsløb . Til husholdningsapplikationer anvendes enfasede ensretterskredsløb med lav effekt, og industrielle HVDC-applikationer kræver trefaseretning. Den vigtigste anvendelse af en PN-forbindelsesdiode er afhjælpning, og det er processen med at konvertere AC til DC.

Halvbølgeforbedring

I en enfaset halvbølge-ensretter strømmer enten den negative eller positive halvdel af vekselstrømmen, mens den anden halvdel af vekselspændingen er blokeret. Derfor modtager output kun den ene halvdel af vekselstrømsbølgen. En enkelt diode er påkrævet til enfaset halvbølgeforligning og tre dioder til en trefaseforsyning. Halvbølgs ensretter producerer mere mængde rippleindhold end fuldbølgs ensrettere, og for at eliminere de harmoniske kræver det meget mere filtrering.

Enfaset halvbølget ensretter

Enfaset halvbølge-ensretter

For en sinusformet indgangsspænding er DC-spændingen uden belastning for en ideel halvbølge-ensretter

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak /

Hvor

  • Vdc, Vav - DC udgangsspænding eller gennemsnitlig udgangsspænding
  • Vpeak - topværdi af indgangsfasespænding
  • Vrms - udgangsspændingen for den gennemsnitlige kvadratværdi

Betjening af Half-Wave-ensretter

PN-forbindelsesdiode udfører kun under den forreste forspændingstilstand. Halvbølge ensretter bruger samme princip som PN-forbindelsesdiode og konverterer således AC til DC. I et halvbølge-ensretterkredsløb er belastningsmodstanden forbundet i serie med PN-forbindelsesdioden. Vekselstrøm er indgangen til halvbølge ensretter. En nedadgående transformer tager en indgangsspænding og den resulterende output af transformeren gives til belastningsmodstanden og til dioden.

Driften af ​​HWR forklares i to faser, som er

  • Positiv halvbølgeproces
  • Negativ halvbølgeproces

Positiv halvbølge

Når en frekvens på 60 Hz som indgangs-vekselstrøm reducerer en nedadgående transformator denne til minimal spænding. Så der genereres en minimumsspænding ved transformatorens sekundære vikling. Denne spænding ved sekundærviklingen betegnes som sekundær spænding (Vs). Den minimale spænding tilføres som indgangsspænding til dioden.

Når indgangsspændingen når til dioden, på tidspunktet for den positive halvcyklus, bevæger dioden sig til fremadrettet forspændingstilstand og tillader strømmen af ​​elektrisk strøm, mens dioden på tidspunktet for den negative halvcyklus bevæger sig til negativ forspændingstilstand og hindrer strømmen af ​​elektrisk strøm. Den positive side af indgangssignalet, der påføres dioden, er den samme som den fremadrettede jævnspænding, der påføres P-N-dioden. På samme måde er den negative side af indgangssignalet, der påføres dioden, den samme som den omvendte jævnspænding, der påføres P-N-dioden

Så det var kendt, at dioder leder strøm i videresendelse af forspændt tilstand og hindrer strømmen af ​​strøm i omvendt forspændt tilstand. På samme måde tillader dioden i et vekselstrømskredsløb strømmen i løbet af + ve-cyklussen og blokerer strømmen på tidspunktet for -ve-cyklussen. Kommer til + ve HWR, vil det ikke helt forhindre -ve halvcyklusser, det tillader få segmenter af -ve halvcykler eller tillader minimal negativ strøm. Dette er den nuværende generation på grund af mindretalsladningsbærere, der er i dioden.

Generering af strøm gennem dette mindretals ladebærere er meget minimal, og det kan derfor overses. Denne minimale del af -ve halve cyklusser er ikke i stand til at observere ved belastningssektionen. I en praktisk diode anses det for at den negative strøm er '0'.

Modstanden ved belastningssektionen bruger jævnstrømmen, som produceres af dioden. Så modstanden betegnes som en elektrisk belastningsmodstand, hvor jævnspænding / strøm beregnes over denne modstand (RL). Den elektriske effekt betragtes som kredsløbets elektriske faktor, der bruger elektrisk strøm. I en HWR bruger modstanden diode produceret strøm. På grund af dette kaldes modstanden en belastningsmodstand. RLi HWR bruges til begrænsning eller begrænsning af yderligere jævnstrøm genereret af dioden.

Så det blev konkluderet, at udgangssignalet i en halvbølge ensretter er en kontinuerlig + ve halvcyklus, som er sinusformet.

Negativ halvbølge

Driften og konstruktionen af ​​halvbølge ensretter på en negativ måde er næsten identisk med den positive halvbølge ensretter. Det eneste scenario, der vil blive ændret her, er dioderetningen.

Når en frekvens på 60 Hz som indgangs-vekselspænding reducerer en nedadgående transformer denne til minimal spænding. Så der genereres en minimal spænding ved transformatorens sekundære vikling. Denne spænding ved sekundærviklingen betegnes som sekundær spænding (Vs). Den minimale spænding tilføres som en indgangsspænding til dioden.

Når indgangsspændingen når til diode, på tidspunktet for den negative halvcyklus, bevæger dioden sig til fremadrettet forspændingstilstand og tillader strømmen af ​​elektrisk strøm, mens dioden på tidspunktet for den positive halvcyklus bevæger sig til negativ forspændingstilstand og hindrer strømmen af ​​elektrisk strøm. Den negative side af indgangssignalet, der påføres dioden, er den samme som den fremadrettede jævnspænding, der påføres P-N-dioden. På samme måde er den positive side af indgangssignalet, der påføres dioden, den samme som den omvendte jævnstrømsspænding, der påføres P-N-dioden

Så det var kendt, at dioder leder strøm i omvendt forspændt tilstand og hindrer strømmen af ​​strøm i fremadspændt tilstand. På samme måde tillader dioden i et vekselstrømskredsløb strømmen af ​​strøm i -ve-cyklusens varighed og blokerer strømmen på tidspunktet for + ve-cyklussen. Kommer til -ve HWR, vil det ikke helt blokere + ve halvcyklusser, det tillader få segmenter af + ve halvcykler eller tillader minimal positiv strøm. Dette er den nuværende generation på grund af mindretalsladningsbærere, der er i dioden.

Generering af strøm gennem dette mindretals ladebærere er meget minimal, og det kan derfor overses. Denne minimale del af + ve halvcykler er ikke i stand til at observere ved belastningssektionen. I en praktisk diode anses det for at en positiv strøm er '0'.

Modstanden ved belastningssektionen bruger jævnstrømmen, som produceres af dioden. Så modstanden betegnes som en elektrisk belastningsmodstand, hvor jævnspænding / strøm beregnes over denne modstand (RL). Den elektriske effekt betragtes som kredsløbets elektriske faktor, der bruger elektrisk strøm. I en HWR bruger modstanden diode produceret strøm. På grund af dette kaldes modstanden en belastningsmodstand. RLi HWR bruges til begrænsning eller begrænsning af yderligere jævnstrøm genereret af dioden.

I en ideel diode synes + ve og -ve halvcyklusser ved udgangssektionen at ligne + ve og -ve halve cyklus Men i praktiske scenarier er + ve og -ve halve cyklusser noget forskellige fra inputcyklerne og dette er ubetydeligt.

Så det blev konkluderet, at udgangssignalet i en halvbølge-ensretter er en kontinuerlig-halv-cyklus, som er sinusformet. Så udgangen fra halvbølger ensretter er kontinuerlig + ve og -ve sinussignaler, men ikke rent DC-signal og i pulserende form.

Arbejde med Half Wave-ensretter

Arbejde med Half Wave-ensretter

Denne pulserende DC-værdi ændres gennem en kort periode.

Arbejde med en halvbølgefjælker

Under den positive halvcyklus, når den sekundære vikling af den øvre ende er positiv i forhold til den nedre ende, er dioden under fremadspændende tilstand, og den leder strøm. Under de positive halvcyklusser påføres indgangsspændingen direkte på belastningsmodstanden, når diodens fremadmodstand antages at være nul. Bølgeformerne for udgangsspænding og udgangsstrøm er de samme som for vekselstrømsindgangsspænding.

Under den negative halvcyklus, når den sekundære vikling af den nedre ende er positiv i forhold til den øvre ende, er dioden under omvendt forspænding, og den leder ikke strøm. Under den negative halvcyklus forbliver spændingen og strømmen over belastningen nul. Omvendt strømstyrke er meget lille, og den overses. Så der leveres ingen strøm i den negative halve cyklus.

En række positive halvcykler er den udgangsspænding, der udvikles over belastningsmodstanden. Outputtet er en pulserende jævnstrømsbølge, og for at gøre de glatte udgangsbølgefiltre, der skal være over belastningen, bruges. Hvis indgangsbølgen har en halv cyklus, er den kendt som en halvbølge ensretter.

Tre-fase halvbølge-ensretterkredsløb

Tre-fase halvbølge ukontrolleret ensretter kræver tre dioder, der hver er forbundet til en fase. Det trefasede ensretterkredsløb lider af en stor mængde harmonisk forvrængning på både DC- og AC-forbindelser. Der er tre forskellige pulser pr. Cyklus på DC-udgangsspændingen.

En trefaset HWR bruges hovedsageligt til at konvertere trefaset vekselstrøm til trefaset jævnstrøm. I dette, i stedet for dioder, anvendes omskiftere, der kaldes ukontrollerede afbrydere. Her svarer ukontrollerede afbrydere til, at der ikke findes nogen fremgangsmåde til at regulere afbrydernes ON- og OFF-tider. Denne enhed er konstrueret ved hjælp af en trefaset strømforsyning, der er forbundet til en 3-fasetransformator, hvor transformatorens sekundære vikling altid har stjerneforbindelse.

Her følges kun stjerneforbindelse på grund af, at et neutralt punkt er nødvendigt for at få forbindelsen af ​​belastning igen til transformatorens sekundære vikling, hvilket giver en returretning for effektstrømmen.

Den generelle konstruktion af 3-faset HWR, der giver en rent resistiv belastning, er vist i nedenstående billede. I konstruktionsdesignet betegnes transformatorens hver fase som en individuel vekselstrømskilde.

Effektiviteten opnået gennem en trefasetransformator er næsten 96,8%. Selvom effektiviteten af ​​tre faser HWR er mere end en enkelt fase HWR, er den mindre end ydeevnen for tre faser fuldbølgs ensretter.

Tre faset HWR

Tre faset HWR

Halvbølge-ensretteregenskaber

Karakteristikaene for en halvbølge ensretter til følgende parametre

PIV (Peak Inverse Voltage)

Under omvendt forspændt tilstand skal dioden modstå på grund af sin maksimale spænding. Under den negative halvcyklus strømmer ingen strøm gennem belastningen. Så der vises en hel spænding på tværs af dioden, fordi der er et spændingsfald gennem belastningsmodstand.

PIV af en halvbølge ensretter = VSMAX

Dette er PIV af halvbølge ensretter .

Gennemsnitlige og maksimale strømme i dioden

Antages det, at spændingen over transformatorens sekundær er sinusformet, og dens topværdi er VSMAX. Den øjeblikkelige spænding, der tildeles halvbølgeretteren er

Vs = VSMAXUden wt

Den strøm, der strømmer gennem belastningsmodstanden er

jegMAX= VSMAX/ (RF+ RL)

Regulering

Regulering er forskellen mellem spænding uden belastning til fuldspænding i forhold til fuldbelastningsspænding, og den procentvise spændingsregulering er angivet som

% Regulering = {(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load} * 100

Effektivitet

Forholdet mellem input AC og output DC er kendt som effektivitet (?).

? = Pdc / Pac

En jævnstrøm, der leveres til lasten, er

Pdc = ItodcRL= (IMAX/ ᴨ)toRL

Indgangsstrømmen til transformeren,

Pac = Effektafledning i belastningsmodstand + strømafbrydelse i krydsdioden

= JegtormsRF+ JegtormsRL= {ItoMAX/ 4} [RF+ RL]

? = Pdc / Pac = 0,406 / {1 + RF/ RL}

Effektiviteten af ​​en halvbølge ensretter er 40,6%, når RFforsømmes.

Rippelfaktor (γ)

Ripple-indhold er defineret som mængden af ​​AC-indhold, der er til stede i output-DC. Hvis krusningsfaktoren er mindre, vil ensretterens ydeevne være mere. Rippelfaktorværdien er 1,21 for en halvbølget ensretter.

DC-strømmen genereret af HWR er ikke et nøjagtigt DC-signal, men et pulserende DC-signal, og i pulserende DC-form eksisterer der krusninger. Disse krusninger kan mindskes ved hjælp af filterenheder som induktorer og kondensatorer.

For at beregne antallet af krusninger i jævnstrømssignalet anvendes en faktor og kaldes en krusningsfaktor, der er repræsenteret som γ . Når krusningsfaktoren er høj, viser den en udvidet pulserende jævnstrømsbølge, hvorimod en minimal krusningsfaktor viser en minimal pulserende jævnstrømsbølge,

Når værdien af ​​γ er meget minimal, repræsenterer det, at udgangsstrømmen er næsten den samme som et rent DC-signal. Så det kan siges, at jo lavere krusningsfaktoren er, desto glattere er DC-signalet.

I en matematisk form betegnes denne krusningsfaktor som andelen af ​​RMS-værdien af ​​AC-sektionen til DC-sektionen af ​​udgangsspændingen.

Rippelfaktor = RMS-værdi for AC-sektionen / RMS-værdien for DC-sektionen

jegto= Jegtodc+ Jegto1+ Jegtoto+ Jegto4= Jegtodc+ Jegtoog

γ = jegog/ Jegdc= (Ito- Jegtodc) / Idc= {(Irms/ Jegtodc) / Idc = {(Irms/JEGtodc) -1} = kfto-1)

Hvor kf - formfaktor

kf = Irms / Iavg = (Imax / 2) / (Imax / ᴨ) = ᴨ / 2 = 1,57

Så, c = (1,572 - 1) = 1,21

Transformer Utilization Factor (TUF)

Det defineres som forholdet mellem vekselstrøm leveret til belastning og transformator sekundær vekselstrøm. TUF for halvbølgeretter er ca. 0,287.

HWR med kondensatorfilter

I henhold til den generelle teori, der blev diskuteret ovenfor for output af en halvbølge ensretter, er et pulserende DC-signal. Dette opnås output, når en HWR betjenes uden at implementere et filter. Filtre er den enhed, der bruges til at omdanne pulserende DC-signal til stabile DC-signaler, hvilket betyder (konvertering af det pulserende signal til glat signal). Dette kan opnås ved at undertrykke jævnstrømsbølger, der sker i signalet.

Selvom disse enheder teoretisk kan bruges uden filtre, men de formodes at blive implementeret til alle praktiske anvendelser. Da jævnstrømsapparatet har brug for et konstant signal, skal det pulserende signal konverteres til et glat for at blive brugt til ægte applikationer. Dette er grunden til, at HWR bruges sammen med et filter i praktiske scenarier. I stedet for et filter kan enten en induktor eller kondensator bruges, men HWR med en kondensator er den mest anvendte enhed.

Nedenstående billede forklarer kredsløbsdiagrammet for konstruktionen af halvbølget ensretter med kondensatorfilter og hvordan det glatter det pulserende jævnstrømssignal.

Fordele og ulemper

Sammenlignet med fuldbølgeretter er en halvbølger ensretter ikke så meget anvendt i applikationerne. Selvom der er få fordele ved denne enhed. Det fordelene ved en halvbølget ensretter er :

  • Billig - Fordi der bruges et minimalt antal komponenter
  • Simpelt - På grund af grunden til, at kredsløbets design er helt ligetil
  • Let at bruge - Da konstruktionen er let, vil udstyrsudnyttelsen også være så strømlinet
  • Et lavt antal komponenter

Det ulemper ved halvbølge ensretter er:

  • Ved belastningssektionen er udgangseffekten inkluderet i både DC- og AC-komponenter, hvor basisfrekvensniveauet svarer til frekvensniveauet for indgangsspændingen. Der vil også være en øget krusningsfaktor, hvilket betyder, at støj vil være høj, og der er behov for udvidet filtrering for at give konstant jævnstrømsudgang.
  • Som fordi der kun vil være strømforsyning på tidspunktet for en halv cyklus af indgangsspændingen, er deres udbedringsydelse minimal, og også udgangseffekten vil være mindre.
  • Halvbølge ensretter har minimal transformatorudnyttelsesfaktor
  • Ved transformerkernen sker der DC-mætning, hvor dette resulterer i magnetiserende strøm, hysteresetab og også udviklingen af ​​harmoniske.
  • Mængden af ​​jævnstrøm, der blev leveret fra en halvbølget ensretter, er ikke tilstrækkelig til at generere en generel strømforsyning. Mens dette kan bruges til et par applikationer, såsom batteriopladning.

Ansøgninger

Det vigtigste anvendelse af halvbølge ensretter er at få vekselstrøm fra jævnstrøm. Ensrettere anvendes hovedsageligt interne kredsløb til strømforsyningerne i næsten alle elektroniske enheder. I strømforsyninger er ensretteren generelt placeret på en seriemåde og består således af transformeren, et udjævningsfilter og en spændingsregulator. Få af de andre anvendelser af HWR er:

  • Implementering af en ensretter i strømforsyningen muliggør konvertering af AC til DC. Bridge-ensrettere anvendes i vid udstrækning til store applikationer, hvor de har evnen til at konvertere vekselstrøm på højt niveau til minimal jævnstrømsspænding.
  • Implementeringen af ​​HWR hjælper med at opnå det krævede niveau af jævnspænding gennem step-down eller step-up transformere.
  • Denne enhed bruges også til svejsning af jern typer kredsløb og bruges også i myggeafvisende middel for at skubbe ledningen til dampene.
  • Bruges på AM-radioenhed til detekteringsformål
  • Brugt som fyring og pulsgenereringskredsløb
  • Implementeret i spændingsforstærker og moduleringsenheder.

Dette handler om Half Wave ensretter kredsløb og arbejde med dets egenskaber. Vi mener, at oplysningerne i denne artikel er nyttige for dig til en bedre forståelse af dette projekt. Desuden til spørgsmål vedrørende denne artikel eller hjælp til implementering elektriske og elektroniske projekter , du er velkommen til at henvende dig til os ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er den vigtigste funktion af halvbølger ensretter?