વિદ્યુત ઉર્જાને વૈકલ્પિક વોલ્ટેજના સ્વરૂપમાં તીવ્રતા દ્વારા સરળતાથી પરિવહન અને રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. તે આ ફોર્મમાં છે તે અંતિમ વપરાશકર્તા સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે. પરંતુ ઘણા ઉપકરણોને પાવર કરવા માટે તમારે હજી પણ ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજની જરૂર છે.
સામગ્રી
ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં રેક્ટિફાયર
રેક્ટિફાયર્સને વૈકલ્પિક વોલ્ટેજને ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરવાનું કામ સોંપવામાં આવે છે. આ ઉપકરણનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, અને રેડિયો અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં રેક્ટિફાયર ઉપકરણોના મુખ્ય ઉપયોગો:
- પાવર વિદ્યુત સ્થાપનો (ટ્રેક્શન સબસ્ટેશન, વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પ્લાન્ટ, સિંક્રનસ જનરેટરની ઉત્તેજના પ્રણાલીઓ) અને શક્તિશાળી ડાયરેક્ટ કરંટ મોટર્સ માટે સીધા પ્રવાહની રચના;
- ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે પાવર સપ્લાય;
- મોડ્યુલેટેડ રેડિયો સિગ્નલોની શોધ;
- ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજની રચના, ઇનપુટ સિગ્નલ સ્તરના પ્રમાણસર, સ્વચાલિત ગેઇન કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ બનાવવા માટે.
રેક્ટિફાયર એપ્લિકેશન્સનો સંપૂર્ણ અવકાશ વિશાળ છે, અને તે બધાને એક વિહંગાવલોકનમાં સૂચિબદ્ધ કરવું અશક્ય છે.
રેક્ટિફાયરના સિદ્ધાંતો
રેક્ટિફાયર ઉપકરણો તત્વોના એક-માર્ગી વહનની મિલકત પર આધારિત છે. આ અલગ અલગ રીતે કરી શકાય છે.ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન માટેની ઘણી રીતો ભૂતકાળની વાત છે, જેમ કે યાંત્રિક સિંક્રનસ મશીનો અથવા વેક્યુમ ઉપકરણોનો ઉપયોગ. આજકાલ, વાલ્વનો ઉપયોગ થાય છે જે એક બાજુએ કરંટ વહન કરે છે. આટલા લાંબા સમય પહેલા, પારા ઉપકરણોનો ઉપયોગ હાઇ-પાવર રેક્ટિફાયર માટે થતો હતો. આજકાલ, આને વ્યવહારીક રીતે સેમિકન્ડક્ટર (સિલિકોન) તત્વો દ્વારા બદલવામાં આવ્યા છે.
એક લાક્ષણિક રેક્ટિફાયર સર્કિટ
રેક્ટિફાયર ઉપકરણ વિવિધ સિદ્ધાંતો અનુસાર બનાવી શકાય છે. ઉપકરણોની યોજનાઓનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, તે યાદ રાખવું જોઈએ કે કોઈપણ રેક્ટિફાયરના આઉટપુટ પરના વોલ્ટેજને ફક્ત શરતી રીતે સતત કહી શકાય. આ એકમ ધબકતું યુનિડાયરેક્શનલ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે, જે મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં ફિલ્ટર દ્વારા સુંવાળું હોવું જોઈએ. કેટલાક ગ્રાહકોને સુધારેલા વોલ્ટેજના સ્થિરીકરણની પણ જરૂર છે.
સિંગલ ફેઝ રેક્ટિફાયર
સૌથી સરળ એસી વોલ્ટેજ રેક્ટિફાયર એ સિંગલ ડાયોડ છે.
તે સાઈન વેવના સકારાત્મક અર્ધ-તરંગને ઉપભોક્તા સુધી પહોંચાડે છે અને નકારાત્મક અર્ધ-તરંગને "કાપી નાખે છે".
આવા ઉપકરણની એપ્લિકેશનનું ક્ષેત્ર નાનું છે - મુખ્યત્વે, પાવર સપ્લાય સ્વિચિંગમાં રેક્ટિફાયરસ્વિચ-મોડ પાવર સપ્લાયના રેક્ટિફાયર પ્રમાણમાં ઊંચી ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરે છે. જો કે તે એક દિશામાં વહેતા પ્રવાહને પહોંચાડે છે, તેના નોંધપાત્ર ગેરફાયદા છે:
- ઉચ્ચ સ્તરની લહેર - એક વિશાળ અને બોજારૂપ કેપેસિટરને સરળ બનાવવા અને સતત પ્રવાહ મેળવવા માટે જરૂરી રહેશે;
- સ્ટેપ-ડાઉન (અથવા સ્ટેપ-અપ) ટ્રાન્સફોર્મરની શક્તિનો અપૂર્ણ ઉપયોગ, જે જરૂરી વજન અને પરિમાણોમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે;
- સરેરાશ આઉટપુટ EMF ઇનપુટ EMF ના અડધા કરતાં ઓછું છે;
- ડાયોડ માટે વધેલી આવશ્યકતાઓ (બીજી તરફ - માત્ર એક વાલ્વની જરૂર છે).
તેથી, સૌથી વધુ વ્યાપક છે બે અર્ધ-પીરિયડ (બ્રિજ) સર્કિટ.
અહીં, લોડ દ્વારા પ્રવાહ એક જ દિશામાં સમયગાળા દીઠ બે વાર વહે છે:
- લાલ તીરો દ્વારા દર્શાવેલ પાથ સાથે સકારાત્મક અર્ધ-તરંગ;
- લીલા તીરો દ્વારા દર્શાવેલ પાથ સાથે નકારાત્મક અર્ધ-તરંગ.
નકારાત્મક તરંગ ખોવાઈ નથી અને તેનો ઉપયોગ પણ થાય છે, તેથી ઇનપુટ ટ્રાન્સફોર્મરની શક્તિ વધુ સંપૂર્ણ રીતે વપરાય છે. સરેરાશ EMF સિંગલ હાફ-વેવ વર્ઝન કરતાં બમણું છે. ધબકતા પ્રવાહનો આકાર સીધી રેખાની ખૂબ નજીક છે, પરંતુ હજી પણ સ્મૂથિંગ કેપેસિટરની જરૂર છે. તેની ક્ષમતા અને પરિમાણો પાછલા કિસ્સામાં કરતાં નાના હશે, કારણ કે પલ્સેશનની આવર્તન મુખ્ય વોલ્ટેજની આવર્તન કરતાં બમણી છે.
જો તમારી પાસે બે સરખા વિન્ડિંગ્સ ધરાવતું ટ્રાન્સફોર્મર હોય, જેને શ્રેણીમાં જોડી શકાય અથવા મધ્યમાં નળ બંધ હોય તેવા વિન્ડિંગ સાથે જોડી શકાય, તો બીજા સર્કિટ અનુસાર ડબલ-હાફ-પીરિયડ રેક્ટિફાયર બનાવી શકાય છે.
આ વાસ્તવમાં સિંગલ હાફ-પીરિયડ રેક્ટિફાયરનું બમણું છે, પરંતુ તેમાં ડબલ હાફ-પીરિયડના તમામ ફાયદા છે. ગેરલાભ એ ચોક્કસ ડિઝાઇનના ટ્રાન્સફોર્મરની જરૂરિયાત છે.
જો ટ્રાન્સફોર્મર એમેચ્યોર તરીકે બનાવવામાં આવે તો સેકન્ડરીને જરૂરિયાત મુજબ વાઇન્ડિંગ કરવામાં કોઈ અવરોધ નથી, પરંતુ આયર્નને કંઈક અંશે ઓવરસાઈઝ કરવું પડશે. પરંતુ 4 ડાયોડને બદલે માત્ર 2 ડાયોડ વપરાય છે. આ વજન અને પરિમાણોમાં થયેલા નુકસાનની ભરપાઈ કરશે, અને જીત પણ કરશે.
જો રેક્ટિફાયર ઉચ્ચ પ્રવાહ માટે રચાયેલ છે અને વાલ્વને હીટ સિંક પર માઉન્ટ કરવાનું હોય, તો પછી અડધા નંબરની ડાયોડ ઇન્સ્ટોલ કરવાથી નોંધપાત્ર બચત થાય છે. તમારે એ પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે આવા રેક્ટિફાયરમાં બ્રિજ સર્કિટની તુલનામાં બમણું આંતરિક પ્રતિકાર હોય છે, તેથી ટ્રાન્સફોર્મર વિન્ડિંગ્સની ગરમી અને સંબંધિત નુકસાન પણ વધુ હશે.
થ્રી-ફેઝ રેક્ટિફાયર
અગાઉના સર્કિટમાંથી, સમાન સિદ્ધાંત પર એસેમ્બલ થ્રી-ફેઝ વોલ્ટેજ રેક્ટિફાયર તરફ આગળ વધવું તાર્કિક છે.
આઉટપુટ વોલ્ટેજનો આકાર સીધી રેખાની ખૂબ નજીક છે, લહેરનું સ્તર માત્ર 14% છે, અને આવર્તન મુખ્ય વોલ્ટેજની આવર્તન ત્રણ ગણી બરાબર છે.
અને હજુ સુધી આ સર્કિટનો સ્ત્રોત સિંગલ હાફ-પીરિયડ રેક્ટિફાયર છે, તેથી ત્રણ-તબક્કાના વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સાથે પણ ઘણા ગેરફાયદાને દૂર કરી શકાતા નથી. મુખ્ય એ છે કે ટ્રાન્સફોર્મર પાવરનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ થતો નથી, અને સરેરાશ EMF 1.17⋅E છે2eff (અસરકારક ટ્રાન્સફોર્મર સેકન્ડરી EMF).
શ્રેષ્ઠ પરિમાણોમાં પુલ ત્રણ-તબક્કાની સર્કિટ છે.
અહીં આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલનું કંપનવિસ્તાર સમાન 14% છે, પરંતુ આવર્તન ઇનપુટ એસી વોલ્ટેજની હલકી ગુણવત્તાવાળા આવર્તન જેટલી છે, તેથી ફિલ્ટરિંગ કેપેસિટરની કેપેસિટેન્સ પ્રસ્તુત તમામ વિકલ્પોમાં સૌથી નાની હશે. અને આઉટપુટ EMF અગાઉના સર્કિટ કરતાં બમણું ઊંચું હશે.
આ રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ "સ્ટાર" સર્કિટમાં સેકન્ડરી વિન્ડિંગ ધરાવતા આઉટપુટ ટ્રાન્સફોર્મર સાથે થાય છે, પરંતુ તે જ વાલ્વ એસેમ્બલી જ્યારે "ડેલ્ટા" સર્કિટમાં આઉટપુટ શામેલ હોય તેવા ટ્રાન્સફોર્મર સાથે ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે ઘણી ઓછી અસરકારક રહેશે.
અહીં લહેરિયાંનું કંપનવિસ્તાર અને આવર્તન અગાઉની યોજનાની જેમ જ છે. પરંતુ સરેરાશ EMF અગાઉના સર્કિટ કરતાં એકના પરિબળથી નીચું છે. તેથી, આ જોડાણ ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
વોલ્ટેજ ગુણાકાર સાથે રેક્ટિફાયર
એક રેક્ટિફાયર બનાવવું શક્ય છે જેનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજના બહુવિધ હશે. ઉદાહરણ તરીકે, વોલ્ટેજ ડબલિંગ સાથે સર્કિટ છે:
અહીં, કેપેસિટર C1 ને નકારાત્મક અર્ધ-કાળ દરમિયાન ચાર્જ કરવામાં આવે છે અને ઇનપુટ સાઈન વેવના હકારાત્મક તરંગ સાથે શ્રેણીમાં સ્વિચ કરવામાં આવે છે. આ બાંધકામનો ગેરલાભ એ રેક્ટિફાયરની ઓછી લોડ ક્ષમતા છે, તેમજ એ હકીકત છે કે કેપેસિટર C2 બમણા વોલ્ટેજ મૂલ્ય હેઠળ છે. તેથી, આવી સ્કીમનો ઉપયોગ રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં કંપનવિસ્તાર ડિટેક્ટર્સ માટે ઓછા-પાવર સિગ્નલોને બમણા કરવા, ઓટોમેટિક ગેઇન કંટ્રોલ સર્કિટ વગેરેમાં માપન શરીર તરીકે થાય છે.
ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ અને પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ડબલિંગ સર્કિટનું બીજું સંસ્કરણ વપરાય છે.
Latour ના સર્કિટ મુજબ એસેમ્બલ થયેલ ડબલર મોટી લોડ ક્ષમતા ધરાવે છે. દરેક કેપેસિટર ઇનપુટ વોલ્ટેજ હેઠળ છે, તેથી દળ અને પરિમાણોની દ્રષ્ટિએ આ પ્રકાર પણ અગાઉના એક કરતાં જીતે છે. હકારાત્મક અડધા સમયગાળા દરમિયાન કેપેસિટર C1 ચાર્જ કરવામાં આવે છે, નકારાત્મક અડધા સમયગાળા દરમિયાન - C2. કેપેસિટર્સ શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, અને લોડના સંબંધમાં તેઓ સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે, તેથી લોડ પરનો વોલ્ટેજ તેના સરવાળા જેટલો હોય છે. ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરના વોલ્ટેજનું. લહેરિયાંની આવર્તન લાઇન વોલ્ટેજની આવર્તન કરતાં બમણી જેટલી હોય છે, અને મૂલ્ય તેના પર આધાર રાખે છે કેપેસિટરના મૂલ્ય પર. તેઓ જેટલા ઊંચા છે, લહેરિયાં ઓછા છે. અને અહીં વાજબી સમાધાન શોધવું જરૂરી છે.
સર્કિટનો ગેરલાભ એ લોડ ટર્મિનલ્સમાંથી એકને ગ્રાઉન્ડ કરવાની પ્રતિબંધ છે - આ કિસ્સામાં ડાયોડ અથવા કેપેસિટર્સમાંથી એક ટૂંકા કરવામાં આવશે.
આ સર્કિટ ગમે તેટલી વખત કાસ્કેડ કરી શકાય છે. આમ, સ્વિચિંગ સિદ્ધાંતને બે વાર પુનરાવર્તિત કરીને, તમે વોલ્ટેજ ચારગણું, વગેરે સાથે સર્કિટ મેળવી શકો છો.
સર્કિટમાં પ્રથમ કેપેસિટર પાવર સપ્લાયના વોલ્ટેજનો સામનો કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ, અન્ય સપ્લાય વોલ્ટેજને બમણું કરવામાં સક્ષમ હોવા જોઈએ. બધા દરવાજા ડબલ રિવર્સ વોલ્ટેજ માટે રચાયેલ હોવા જોઈએ. અલબત્ત, સર્કિટના વિશ્વસનીય સંચાલન માટે, બધા પરિમાણોમાં ઓછામાં ઓછું 20% માર્જિન હોવું આવશ્યક છે.
જો ત્યાં કોઈ યોગ્ય ડાયોડ્સ ન હોય, તો તમે તેમને શ્રેણીમાં કનેક્ટ કરી શકો છો - આ મહત્તમ અનુમતિપાત્ર વોલ્ટેજને બહુવિધ દ્વારા વધારશે. પરંતુ દરેક ડાયોડની સમાંતર સમાનતા પ્રતિરોધકો શામેલ હોવા જોઈએ. આ કરવું જરૂરી છે, કારણ કે અન્યથા દરવાજાના પરિમાણોના ભિન્નતાને લીધે વિપરીત વોલ્ટેજ ડાયોડ વચ્ચે અસમાન રીતે વિતરિત કરી શકાય છે. પરિણામ ડાયોડમાંથી એક માટે સૌથી વધુ મૂલ્ય હોઈ શકે છે. અને જો સાંકળના દરેક તત્વને રેઝિસ્ટરથી શન્ટ કરવામાં આવે છે (તેમનું રેટિંગ સમાન હોવું જોઈએ), તો રિવર્સ વોલ્ટેજ સખત રીતે સમાન વિતરિત કરવામાં આવશે.દરેક રેઝિસ્ટરનો પ્રતિકાર ડાયોડના રિવર્સ રેઝિસ્ટન્સ કરતાં લગભગ 10 ગણો ઓછો હોવો જોઈએ. આ કિસ્સામાં સર્કિટ ઓપરેશન પર વધારાના તત્વોની અસર ઘટાડવામાં આવશે.
આ સર્કિટમાં ડાયોડ્સના સમાંતર જોડાણની આવશ્યકતા અસંભવિત છે, અહીં પ્રવાહો નાના છે. પરંતુ તે અન્ય રેક્ટિફાયર સર્કિટમાં ઉપયોગી થઈ શકે છે જ્યાં ભાર ગંભીર શક્તિ ખેંચે છે. સમાંતર જોડાણ વાલ્વ દ્વારા સ્વીકાર્ય પ્રવાહને ગુણાકાર કરે છે, પરંતુ પરિમાણ વિચલનને સ્ક્રૂ કરે છે. પરિણામે, એક ડાયોડ સૌથી વધુ વર્તમાન લઈ શકે છે અને તેને ટકાવી શકતો નથી. આને અવગણવા માટે, દરેક ડાયોડ સાથે શ્રેણીમાં રેઝિસ્ટર મૂકવામાં આવે છે.
રેઝિસ્ટરનું રેટિંગ પસંદ કરવામાં આવે છે જેથી મહત્તમ વર્તમાનમાં તેની તરફનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ 1 વોલ્ટ હોય. તેથી, 1 A ના પ્રવાહ માટે, પ્રતિકાર 1 ઓહ્મ હોવો જોઈએ. આ કિસ્સામાં શક્તિ ઓછામાં ઓછી 1 વોટ હોવી જોઈએ.
સિદ્ધાંતમાં, વોલ્ટેજ ગુણાકારને અનંત સુધી વધારી શકાય છે. વ્યવહારમાં, યાદ રાખો કે આવા રેક્ટિફાયર્સની લોડ ક્ષમતા દરેક વધારાના તબક્કા સાથે ઝડપથી ઘટી જાય છે. પરિણામે, પરિસ્થિતિમાં આવવું શક્ય છે, જ્યારે લોડ પર વોલ્ટેજ ઝૂલતા ગુણાકારની ગુણાકાર કરતાં વધી જશે અને રેક્ટિફાયરનું કામ અણસમજુ બનાવશે. આ ગેરલાભ આવા તમામ સર્કિટમાં સહજ છે.
ઘણીવાર આવા વોલ્ટેજ મલ્ટિપ્લાયર્સ સારા ઇન્સ્યુલેશનમાં એક મોડ્યુલ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે. આવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો, ઉદાહરણ તરીકે, મોનિટર તરીકે કેથોડ રે ટ્યુબ સાથે ટીવી સેટ અથવા ઓસિલોસ્કોપ્સમાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ બનાવવા માટે. ચોક્સનો ઉપયોગ કરીને ડબલિંગ સર્કિટ પણ જાણીતા છે, પરંતુ તે વ્યાપક નથી - વિન્ડિંગ ભાગો બનાવવા મુશ્કેલ છે અને ઓપરેશનમાં ખૂબ વિશ્વસનીય નથી.
ત્યાં ઘણી બધી રેક્ટિફાયર યોજનાઓ છે. આ એકમની એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણીને જોતાં, સર્કિટની પસંદગી અને તત્વોની ગણતરી સભાનપણે સંપર્ક કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. ફક્ત આ કિસ્સામાં, લાંબા અને વિશ્વસનીય કામગીરીની ખાતરી આપવામાં આવે છે.
સંબંધિત લેખો:
