वोल्टेज रेक्टिफायर क्या है और इसके लिए क्या है: विशिष्ट रेक्टिफायर सर्किट

वैकल्पिक वोल्टेज के रूप में विद्युत ऊर्जा को आसानी से ले जाया जाता है और परिमाण द्वारा परिवर्तित किया जाता है। यह इस रूप में है कि इसे अंतिम उपयोगकर्ता तक पहुंचाया जाता है। लेकिन कई उपकरणों को बिजली देने के लिए आपको अभी भी प्रत्यक्ष वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में रेक्टीफायर

रेक्टिफायर्स को अल्टरनेटिंग वोल्टेज को डायरेक्ट वोल्टेज में बदलने का काम सौंपा जाता है। इस उपकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और रेडियो और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में रेक्टिफायर उपकरणों का मुख्य उपयोग:

• विद्युत विद्युत प्रतिष्ठानों (कर्षण सबस्टेशन, इलेक्ट्रोलिसिस संयंत्र, तुल्यकालिक जनरेटर की उत्तेजना प्रणाली) और शक्तिशाली प्रत्यक्ष वर्तमान मोटर्स के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान का गठन;
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बिजली की आपूर्ति;
• संग्राहक रेडियो संकेतों का पता लगाना;
• स्वचालित लाभ नियंत्रण प्रणाली के निर्माण के लिए इनपुट सिग्नल स्तर के आनुपातिक प्रत्यक्ष वोल्टेज का गठन।

रेक्टिफायर अनुप्रयोगों का पूरा दायरा बहुत बड़ा है, और उन सभी को एक सिंहावलोकन में सूचीबद्ध करना असंभव है।

रेक्टिफायर के सिद्धांत

रेक्टिफायर डिवाइस तत्वों के एकतरफा चालन के गुण पर आधारित होते हैं। यह विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है।औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए कई तरीके अतीत की बात हैं, जैसे यांत्रिक तुल्यकालिक मशीनों या वैक्यूम उपकरणों का उपयोग करना। आजकल, एक तरफ करंट का संचालन करने वाले वाल्वों का उपयोग किया जाता है। बहुत पहले नहीं, उच्च शक्ति वाले रेक्टिफायर के लिए पारा उपकरणों का उपयोग किया जाता था। आजकल, इनका व्यावहारिक रूप से अर्धचालक (सिलिकॉन) तत्वों द्वारा स्थान दिया गया है।

एक ठेठ शुद्ध करनेवाला सर्किट

रेक्टिफायर डिवाइस को विभिन्न सिद्धांतों के अनुसार बनाया जा सकता है। उपकरणों की योजनाओं का विश्लेषण करते समय, यह याद रखना चाहिए कि किसी भी रेक्टिफायर के आउटपुट पर वोल्टेज को केवल सशर्त रूप से स्थिर कहा जा सकता है। यह इकाई एक स्पंदित यूनिडायरेक्शनल वोल्टेज उत्पन्न करती है, जिसे ज्यादातर मामलों में फिल्टर द्वारा सुचारू किया जाना चाहिए। कुछ उपभोक्ताओं को रेक्टिफाइड वोल्टेज के स्थिरीकरण की भी आवश्यकता होती है।

सिंगल फेज रेक्टिफायर

सबसे सरल एसी वोल्टेज रेक्टिफायर सिंगल डायोड है।

यह साइन वेव की पॉजिटिव हाफ वेव को उपभोक्ता तक पहुंचाता है और नेगेटिव हाफ वेव को "कट ऑफ" करता है।

ऐसे उपकरण के आवेदन का क्षेत्र छोटा है - मुख्य रूप से, बिजली की आपूर्ति स्विच करने में रेक्टीफायरस्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति के रेक्टिफायर अपेक्षाकृत उच्च आवृत्तियों पर काम कर रहे हैं। यद्यपि यह एक दिशा में प्रवाहित होने वाली धारा को बचाता है, लेकिन इसके महत्वपूर्ण नुकसान हैं:

• उच्च स्तर की तरंग - एक बड़े और बोझिल संधारित्र को सुचारू करने और निरंतर धारा प्राप्त करने के लिए आवश्यक होगा;
• स्टेप-डाउन (या स्टेप-अप) ट्रांसफार्मर की शक्ति का अधूरा उपयोग, जिससे आवश्यक वजन और आयामों में वृद्धि होती है;
• औसत आउटपुट ईएमएफ इनपुट ईएमएफ के आधे से भी कम है;
• डायोड के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताएं (दूसरी ओर - केवल एक वाल्व की आवश्यकता होती है)।

इसलिए, सबसे व्यापक है दो अर्ध-अवधि (पुल) सर्किट.

यहाँ, भार के माध्यम से धारा एक ही दिशा में प्रति अवधि दो बार प्रवाहित होती है:

• लाल तीरों द्वारा इंगित पथ के साथ सकारात्मक अर्ध-लहर;
• हरे तीरों द्वारा इंगित पथ के साथ नकारात्मक अर्ध-लहर।

नकारात्मक तरंग नष्ट नहीं होती है और इसका उपयोग भी किया जाता है, इसलिए इनपुट ट्रांसफार्मर की शक्ति का अधिक पूर्ण उपयोग किया जाता है। औसत ईएमएफ एकल हाफ-वेव संस्करण की तुलना में दोगुना है। स्पंदनशील धारा का आकार एक सीधी रेखा के बहुत करीब होता है, लेकिन एक चौरसाई संधारित्र की अभी भी आवश्यकता है। इसकी क्षमता और आयाम पिछले मामले की तुलना में छोटे होंगे, क्योंकि धड़कन की आवृत्ति मुख्य वोल्टेज की आवृत्ति से दोगुनी होती है।

यदि आपके पास दो समान वाइंडिंग वाला एक ट्रांसफार्मर है, जिसे श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है या एक ऐसी वाइंडिंग के साथ जिसमें बीच में एक नल है, तो दूसरे सर्किट के अनुसार एक डबल-हाफ-पीरियड रेक्टिफायर बनाया जा सकता है।

यह वास्तव में सिंगल हाफ-पीरियड रेक्टिफायर का दोहरीकरण है, लेकिन इसमें डबल हाफ-पीरियड के सभी फायदे हैं। नुकसान विशिष्ट डिजाइन के ट्रांसफार्मर की आवश्यकता है।

यदि ट्रांसफार्मर को शौकिया तौर पर बनाया जाता है, तो माध्यमिक को आवश्यकतानुसार घुमाने में कोई बाधा नहीं है, लेकिन लोहे को कुछ हद तक बड़ा करना होगा। लेकिन 4 डायोड के बजाय केवल 2 डायोड का उपयोग किया जाता है। यह वजन और आयामों में नुकसान की भरपाई करेगा, और जीत भी जाएगा।

यदि रेक्टिफायर को उच्च धारा के लिए डिज़ाइन किया गया है और वाल्वों को हीट सिंक पर लगाया जाना है, तो डायोड की आधी संख्या स्थापित करने से महत्वपूर्ण बचत होती है। आपको यह भी ध्यान रखना चाहिए कि इस तरह के रेक्टिफायर में ब्रिज सर्किट की तुलना में आंतरिक प्रतिरोध दोगुना होता है, इसलिए ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग का ताप और संबंधित नुकसान भी अधिक होगा।

थ्री-फेज रेक्टिफायर्स

पिछले सर्किट से, एक समान सिद्धांत पर इकट्ठे हुए तीन-चरण वोल्टेज रेक्टिफायर पर आगे बढ़ना तर्कसंगत है।

आउटपुट वोल्टेज का आकार एक सीधी रेखा के बहुत करीब होता है, तरंग का स्तर केवल 14% होता है, और आवृत्ति मुख्य वोल्टेज की आवृत्ति को तीन गुना करने के बराबर होती है।

और फिर भी इस सर्किट का स्रोत सिंगल हाफ-पीरियड रेक्टिफायर है, इसलिए तीन-चरण वोल्टेज स्रोत के साथ भी कई नुकसानों को समाप्त नहीं किया जा सकता है। मुख्य बात यह है कि ट्रांसफार्मर की शक्ति का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है, और औसत ईएमएफ 1.17⋅E . है_2eff (प्रभावी ट्रांसफार्मर माध्यमिक ईएमएफ)।

सबसे अच्छे मापदंडों में ब्रिज थ्री-फेज सर्किट होता है।

यहां आउटपुट वोल्टेज रिपल का आयाम समान 14% है, लेकिन आवृत्ति इनपुट एसी वोल्टेज की अवर आवृत्ति के बराबर है, इसलिए फ़िल्टरिंग कैपेसिटर की समाई सभी प्रस्तुत विकल्पों में सबसे छोटी होगी। और आउटपुट EMF पिछले सर्किट की तुलना में दोगुना अधिक होगा।

इस रेक्टिफायर का उपयोग आउटपुट ट्रांसफॉर्मर के साथ "स्टार" सर्किट में सेकेंडरी वाइंडिंग के साथ किया जाता है, लेकिन ट्रांसफॉर्मर के साथ उपयोग किए जाने पर वही वाल्व असेंबली बहुत कम प्रभावी होगी जिसका आउटपुट "डेल्टा" सर्किट में शामिल है।

यहां तरंग का आयाम और आवृत्ति पिछली योजना की तरह ही है। लेकिन औसत ईएमएफ पिछले सर्किट की तुलना में एक के एक कारक से कम है। इसलिए, इस कनेक्शन का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

वोल्टेज गुणन के साथ रेक्टीफायर

एक रेक्टिफायर बनाना संभव है जिसका आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज का गुणक होगा। उदाहरण के लिए, वोल्टेज दोहरीकरण वाले सर्किट हैं:

यहां, कैपेसिटर C1 को नकारात्मक अर्ध-अवधि के दौरान चार्ज किया जाता है और इनपुट साइन वेव की सकारात्मक तरंग के साथ श्रृंखला में स्विच किया जाता है। इस निर्माण का नुकसान रेक्टिफायर की कम भार क्षमता है, साथ ही यह तथ्य भी है कि कैपेसिटर C2 दोगुने वोल्टेज मान के तहत है। इसलिए, इस तरह की योजना का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग में आयाम डिटेक्टरों के लिए कम-शक्ति संकेतों के दोहरीकरण के साथ, स्वचालित लाभ नियंत्रण सर्किट आदि में मापने वाले निकाय के रूप में किया जाता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में दोहरीकरण सर्किट के दूसरे संस्करण का उपयोग किया जाता है।

लैटौर के सर्किट के अनुसार इकट्ठे किए गए एक डबललर में बड़ी भार क्षमता होती है। प्रत्येक कैपेसिटर इनपुट वोल्टेज के तहत होता है, इसलिए द्रव्यमान और आयामों के मामले में यह संस्करण पिछले वाले से भी जीत जाता है। धनात्मक अर्ध-अवधि के दौरान संधारित्र C1 आवेशित होता है, ऋणात्मक अर्ध-अवधि के दौरान - C2। कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और लोड के संबंध में वे समानांतर में जुड़े हुए हैं, इसलिए लोड पर वोल्टेज के योग के बराबर है आवेशित संधारित्रों के वोल्टता का. तरंग की आवृत्ति लाइन वोल्टेज की आवृत्ति के दोगुने के बराबर होती है, और मान इस पर निर्भर करता है कैपेसिटर के मूल्य पर. वे जितने ऊंचे होते हैं, तरंग उतनी ही कम होती है। और यहां एक उचित समझौता खोजना आवश्यक है।

सर्किट का नुकसान लोड टर्मिनलों में से एक को ग्राउंड करने का निषेध है - इस मामले में डायोड या कैपेसिटर में से एक को छोटा किया जाएगा।

इस सर्किट को कितनी भी बार कैस्केड किया जा सकता है। इस प्रकार, स्विचिंग सिद्धांत को दो बार दोहराकर, आप वोल्टेज चौगुनी, आदि के साथ एक सर्किट प्राप्त कर सकते हैं।

सर्किट में पहला कैपेसिटर बिजली की आपूर्ति के वोल्टेज का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, अन्य को आपूर्ति वोल्टेज को दोगुना करने में सक्षम होना चाहिए। सभी फाटकों को डबल रिवर्स वोल्टेज के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए। बेशक, सर्किट के विश्वसनीय संचालन के लिए, सभी मापदंडों में कम से कम 20% मार्जिन होना चाहिए।

यदि कोई उपयुक्त डायोड नहीं हैं, तो आप उन्हें श्रृंखला में जोड़ सकते हैं - इससे अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज कई गुना बढ़ जाएगा। लेकिन प्रत्येक डायोड के समानांतर प्रतिरोधों को बराबर करना शामिल होना चाहिए। ऐसा करना आवश्यक है, क्योंकि अन्यथा फाटकों के मापदंडों की भिन्नता के कारण डायोड के बीच रिवर्स वोल्टेज असमान रूप से वितरित किया जा सकता है। परिणाम डायोड में से एक के लिए उच्चतम मूल्य हो सकता है। और यदि श्रृंखला के प्रत्येक तत्व को एक रोकनेवाला के साथ हिलाया जाता है (उनकी रेटिंग समान होनी चाहिए), तो रिवर्स वोल्टेज समान रूप से वितरित किया जाएगा।प्रत्येक प्रतिरोधक का प्रतिरोध डायोड के विपरीत प्रतिरोध से लगभग 10 गुना कम होना चाहिए। इस मामले में सर्किट ऑपरेशन पर अतिरिक्त तत्वों का प्रभाव कम से कम हो जाएगा।

इस सर्किट में डायोड के समानांतर कनेक्शन की आवश्यकता होने की संभावना नहीं है, यहां धाराएं छोटी हैं। लेकिन यह अन्य रेक्टिफायर सर्किट में उपयोगी हो सकता है जहां लोड गंभीर शक्ति खींचता है। समानांतर कनेक्शन वाल्व के माध्यम से स्वीकार्य वर्तमान को गुणा करता है, लेकिन पैरामीटर विचलन को खराब करता है। नतीजतन, एक डायोड सबसे अधिक करंट ले सकता है और इसे बनाए नहीं रख सकता है। इससे बचने के लिए, प्रत्येक डायोड के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला लगाया जाता है।

रोकनेवाला की रेटिंग को चुना जाता है ताकि अधिकतम करंट पर वोल्टेज ड्रॉप 1 वोल्ट हो। तो, 1 ए की धारा के लिए, प्रतिरोध 1 ओम होना चाहिए। इस मामले में शक्ति कम से कम 1 वाट होनी चाहिए।

सिद्धांत रूप में, वोल्टेज बहुलता को अनंत तक बढ़ाया जा सकता है। व्यवहार में, याद रखें कि ऐसे रेक्टिफायर्स की भार क्षमता प्रत्येक अतिरिक्त चरण के साथ तेजी से गिरती है। नतीजतन, ऐसी स्थिति में आना संभव है, जब लोड पर वोल्टेज की शिथिलता गुणन की बहुलता से अधिक हो जाएगी और रेक्टिफायर के काम को बेकार कर देगी। यह नुकसान ऐसे सभी सर्किटों में निहित है।

अक्सर ऐसे वोल्टेज गुणक अच्छे इन्सुलेशन में एकल मॉड्यूल के रूप में उत्पादित होते हैं। इस तरह के उपकरणों का उपयोग किया गया था, उदाहरण के लिए, मॉनिटर के रूप में कैथोड रे ट्यूब के साथ टीवी सेट या ऑसिलोस्कोप में उच्च वोल्टेज बनाने के लिए। चोक का उपयोग करने वाले दोहरीकरण सर्किट भी ज्ञात हैं, लेकिन वे व्यापक नहीं हैं - घुमावदार भागों को बनाना मुश्किल है और संचालन में बहुत विश्वसनीय नहीं है।

काफी रेक्टिफायर स्कीम हैं। इस इकाई के अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला को देखते हुए, सर्किट की पसंद और तत्वों की गणना को सचेत रूप से करना महत्वपूर्ण है। केवल इस मामले में, एक लंबे और विश्वसनीय संचालन की गारंटी है।

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