व्होल्टेज रेक्टिफायर म्हणजे काय आणि ते कशासाठी आहे: ठराविक रेक्टिफायर सर्किट्स

विद्युत उर्जा सोयीस्करपणे वाहून नेली जाते आणि पर्यायी व्होल्टेजच्या स्वरूपात परिमाणाने रूपांतरित केली जाते. या फॉर्ममध्ये ते अंतिम वापरकर्त्याला वितरित केले जाते. परंतु अनेक उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी आपल्याला अद्याप थेट व्होल्टेजची आवश्यकता आहे.

इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी मध्ये रेक्टिफायर्स

रेक्टिफायर्सना पर्यायी व्होल्टेज थेट व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करण्याचे काम दिले जाते. हे उपकरण मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि रेडिओ आणि इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये रेक्टिफायर उपकरणांचे मुख्य उपयोग:

• पॉवर इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्स (ट्रॅक्शन सबस्टेशन्स, इलेक्ट्रोलिसिस प्लांट्स, सिंक्रोनस जनरेटरची उत्तेजना प्रणाली) आणि शक्तिशाली डायरेक्ट करंट मोटर्ससाठी थेट प्रवाह तयार करणे;
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी वीज पुरवठा;
• मॉड्युलेटेड रेडिओ सिग्नलचा शोध;
• स्वयंचलित लाभ नियंत्रण प्रणाली तयार करण्यासाठी थेट व्होल्टेजची निर्मिती, इनपुट सिग्नल पातळीच्या प्रमाणात.

रेक्टिफायर ऍप्लिकेशन्सची संपूर्ण व्याप्ती खूप मोठी आहे आणि त्या सर्वांची एका विहंगावलोकनमध्ये यादी करणे अशक्य आहे.

रेक्टिफायर्सची तत्त्वे

रेक्टिफायर डिव्हाइसेस घटकांच्या एकमार्गी वहन गुणधर्मावर आधारित असतात. हे वेगवेगळ्या प्रकारे केले जाऊ शकते.औद्योगिक अनुप्रयोगांचे अनेक मार्ग भूतकाळातील गोष्टी आहेत, जसे की यांत्रिक सिंक्रोनस मशीन किंवा व्हॅक्यूम उपकरणे वापरणे. आजकाल, एका बाजूला विद्युत प्रवाह चालविणारे वाल्व्ह वापरले जातात. फार पूर्वी नाही, उच्च-पॉवर रेक्टिफायर्ससाठी पारा उपकरणे वापरली जात होती. आजकाल, हे अर्धसंवाहक (सिलिकॉन) घटकांद्वारे व्यावहारिकरित्या बदलले गेले आहेत.

एक सामान्य रेक्टिफायर सर्किट

रेक्टिफायर डिव्हाइस वेगवेगळ्या तत्त्वांनुसार तयार केले जाऊ शकते. डिव्हाइसेसच्या योजनांचे विश्लेषण करताना, हे लक्षात ठेवले पाहिजे की कोणत्याही रेक्टिफायरच्या आउटपुटवरील व्होल्टेजला केवळ सशर्त म्हटले जाऊ शकते. हे युनिट स्पंदन करणारा एकदिशात्मक व्होल्टेज तयार करते, जे बहुतेक प्रकरणांमध्ये फिल्टरद्वारे गुळगुळीत केले पाहिजे. काही ग्राहकांना सुधारित व्होल्टेजचे स्थिरीकरण देखील आवश्यक आहे.

सिंगल फेज रेक्टिफायर्स

सर्वात सोपा एसी व्होल्टेज रेक्टिफायर एकल डायोड आहे.

हे साइन वेव्हची सकारात्मक अर्ध-वेव्ह ग्राहकांना देते आणि नकारात्मक अर्ध-वेव्ह "कट ऑफ" करते.

अशा उपकरणाच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र लहान आहे - प्रामुख्याने, स्विचिंग पॉवर सप्लायमध्ये रेक्टिफायर्सतुलनेने उच्च फ्रिक्वेन्सीवर कार्यरत स्विच-मोड पॉवर सप्लायचे रेक्टिफायर्स. जरी ते एका दिशेने प्रवाहित करंट वितरीत करत असले तरी, त्याचे महत्त्वपूर्ण तोटे आहेत:

• उच्च पातळीची लहर - गुळगुळीत करण्यासाठी आणि स्थिर प्रवाह प्राप्त करण्यासाठी एक मोठा आणि अवजड कॅपेसिटर आवश्यक असेल;
• स्टेप-डाउन (किंवा स्टेप-अप) ट्रान्सफॉर्मरच्या शक्तीचा अपूर्ण वापर, ज्यामुळे आवश्यक वजन आणि परिमाण वाढतात;
• सरासरी आउटपुट ईएमएफ इनपुट ईएमएफच्या निम्म्यापेक्षा कमी आहे;
• डायोडसाठी वाढीव आवश्यकता (दुसरीकडे - फक्त एक वाल्व आवश्यक आहे).

म्हणून, सर्वात व्यापक आहे दोन अर्ध-कालावधी (ब्रिज) सर्किट.

येथे, लोडमधून प्रवाह एकाच दिशेने प्रति कालावधीत दोनदा वाहतो:

• लाल बाणांनी दर्शविलेल्या मार्गावर सकारात्मक अर्ध-लहर;
• हिरव्या बाणांनी दर्शविलेल्या मार्गावरील नकारात्मक अर्ध-लहर.

नकारात्मक लहर हरवली नाही आणि ती देखील वापरली जाते, म्हणून इनपुट ट्रान्सफॉर्मरची शक्ती अधिक पूर्णपणे वापरली जाते. सरासरी EMF सिंगल हाफ-वेव्ह आवृत्तीच्या दुप्पट आहे. स्पंदन करण्‍याचा आकार सरळ रेषेच्‍या अगदी जवळ आहे, परंतु स्मूथिंग कॅपेसिटरची अजूनही गरज आहे. त्याची क्षमता आणि परिमाणे मागील केसपेक्षा लहान असतील, कारण पल्सेशनची वारंवारता मुख्य व्होल्टेजच्या दुप्पट असते.

जर तुमच्याकडे दोन समान विंडिंग्स असलेला ट्रान्सफॉर्मर असेल, जो मालिकेत जोडला जाऊ शकतो किंवा मध्यभागी टॅप ऑफ असलेल्या वाइंडिंगसह जोडला जाऊ शकतो, तर दुस-या सर्किटनुसार दुहेरी-अर्ध-कालावधी रेक्टिफायर तयार केला जाऊ शकतो.

हे प्रत्यक्षात सिंगल हाफ-पीरियड रेक्टिफायरचे दुप्पट आहे, परंतु दुहेरी अर्ध-कालावधीचे सर्व फायदे आहेत. गैरसोय म्हणजे विशिष्ट डिझाइनच्या ट्रान्सफॉर्मरची आवश्यकता.

हौशी म्हणून ट्रान्सफॉर्मर बनवल्यास दुय्यम वळण लागण्यास कोणताही अडथळा येत नाही, परंतु लोखंडाचा आकार काहीसा ओव्हरसाईज करावा लागेल. परंतु 4 डायोड्सऐवजी फक्त 2 डायोड वापरले जातात. हे वजन आणि परिमाणांमधील नुकसानाची भरपाई करेल आणि जिंकेल.

जर रेक्टिफायर उच्च प्रवाहासाठी डिझाइन केलेले असेल आणि वाल्व हीट सिंकवर बसवावे लागतील, तर डायोडच्या अर्ध्या संख्येने स्थापित केल्याने लक्षणीय बचत होते. आपण हे देखील लक्षात घेतले पाहिजे की अशा रेक्टिफायरमध्ये ब्रिज सर्किटच्या तुलनेत दुप्पट अंतर्गत प्रतिकार असतो, म्हणून ट्रान्सफॉर्मर विंडिंग्स गरम करणे आणि संबंधित नुकसान देखील जास्त असेल.

थ्री-फेज रेक्टिफायर्स

मागील सर्किटवरून, समान तत्त्वावर एकत्रित केलेल्या तीन-फेज व्होल्टेज रेक्टिफायरवर जाणे तर्कसंगत आहे.

आउटपुट व्होल्टेजचा आकार सरळ रेषेच्या खूप जवळ आहे, तरंगची पातळी फक्त 14% आहे आणि वारंवारता मुख्य व्होल्टेजच्या वारंवारतेच्या तिप्पट आहे.

आणि तरीही या सर्किटचा स्त्रोत सिंगल हाफ-पीरियड रेक्टिफायर आहे, त्यामुळे थ्री-फेज व्होल्टेज स्त्रोतासहही अनेक तोटे दूर करता येत नाहीत. मुख्य म्हणजे ट्रान्सफॉर्मरची शक्ती पूर्णपणे वापरली जात नाही आणि सरासरी EMF 1.17⋅E आहे_2eff (प्रभावी ट्रान्सफॉर्मर दुय्यम EMF).

सर्वोत्तम पॅरामीटर्समध्ये ब्रिज थ्री-फेज सर्किट आहे.

येथे आउटपुट व्होल्टेज रिपलचे मोठेपणा समान 14% आहे, परंतु वारंवारता इनपुट एसी व्होल्टेजच्या निकृष्ट वारंवारतेच्या बरोबरीची आहे, म्हणून फिल्टरिंग कॅपेसिटरची क्षमता सर्व सादर केलेल्या पर्यायांपैकी सर्वात लहान असेल. आणि आउटपुट ईएमएफ मागील सर्किटपेक्षा दुप्पट जास्त असेल.

हे रेक्टिफायर "स्टार" सर्किटमध्ये दुय्यम वळण असलेल्या आउटपुट ट्रान्सफॉर्मरसह वापरले जाते, परंतु त्याच व्हॉल्व्ह असेंबली ट्रान्सफॉर्मरसह वापरल्यास कमी प्रभावी होईल ज्याचे आउटपुट "डेल्टा" सर्किटमध्ये समाविष्ट आहे.

येथे तरंगाचे मोठेपणा आणि वारंवारता मागील योजनेप्रमाणेच आहे. परंतु सरासरी EMF मागील सर्किटपेक्षा एक घटकाने कमी आहे. म्हणून, हे कनेक्शन क्वचितच वापरले जाते.

व्होल्टेज गुणाकार सह रेक्टिफायर्स

एक रेक्टिफायर तयार करणे शक्य आहे ज्याचे आउटपुट व्होल्टेज इनपुट व्होल्टेजच्या एकाधिक असेल. उदाहरणार्थ, व्होल्टेज दुप्पट करणारे सर्किट आहेत:

येथे, कॅपेसिटर C1 नकारात्मक अर्ध-कालावधी दरम्यान चार्ज केला जातो आणि इनपुट साइन वेव्हच्या सकारात्मक लहरीसह मालिकेत स्विच केला जातो. या बांधकामाचा तोटा म्हणजे रेक्टिफायरची कमी लोड क्षमता, तसेच कॅपेसिटर सी 2 दुप्पट व्होल्टेज मूल्याखाली आहे हे तथ्य आहे. म्हणून, अशी योजना रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये अॅम्प्लीट्यूड डिटेक्टरसाठी कमी-पॉवर सिग्नलच्या दुप्पटीकरणासह सुधारण्यासाठी वापरली जाते, स्वयंचलित गेन कंट्रोल सर्किट्समध्ये मापन बॉडी म्हणून इ.

इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी आणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये डबलिंग सर्किटची दुसरी आवृत्ती वापरली जाते.

लाटूरच्या सर्किटनुसार एकत्रित केलेल्या दुप्पटमध्ये मोठी लोड क्षमता असते. प्रत्येक कॅपेसिटर इनपुट व्होल्टेज अंतर्गत आहे, म्हणून वस्तुमान आणि परिमाणांच्या बाबतीत हा प्रकार देखील मागील एकापेक्षा जिंकतो. सकारात्मक अर्ध्या कालावधीत कॅपेसिटर C1 चार्ज केला जातो, नकारात्मक अर्ध-कालावधी दरम्यान - C2. कॅपेसिटर मालिकेत जोडलेले आहेत आणि लोडच्या संबंधात ते समांतर जोडलेले आहेत, म्हणून लोडवरील व्होल्टेज बेरीजच्या समान आहे चार्ज केलेल्या कॅपेसिटरच्या व्होल्टेजचे. रिपलची वारंवारता लाइन व्होल्टेजच्या दुप्पट वारंवारतेच्या बरोबरीची असते आणि मूल्य यावर अवलंबून असते कॅपेसिटरच्या मूल्यावर. ते जितके उच्च असतील तितके कमी तरंग. आणि येथे वाजवी तडजोड शोधणे आवश्यक आहे.

सर्किटचा तोटा म्हणजे लोड टर्मिनल्सपैकी एक ग्राउंडिंग करण्यास मनाई आहे - या प्रकरणात डायोड किंवा कॅपेसिटरपैकी एक लहान केले जाईल.

हे सर्किट कितीही वेळा कॅस्केड केले जाऊ शकते. अशा प्रकारे, दोनदा स्विचिंग तत्त्वाची पुनरावृत्ती करून, आपण व्होल्टेज क्वाड्रपलिंग इत्यादीसह सर्किट मिळवू शकता.

सर्किटमधील पहिला कॅपेसिटर वीज पुरवठ्याच्या व्होल्टेजचा सामना करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे, इतरांना पुरवठा व्होल्टेज दुप्पट करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे. सर्व गेट्स दुहेरी रिव्हर्स व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेले असणे आवश्यक आहे. अर्थात, सर्किटच्या विश्वसनीय ऑपरेशनसाठी, सर्व पॅरामीटर्समध्ये किमान 20% मार्जिन असणे आवश्यक आहे.

कोणतेही योग्य डायोड नसल्यास, आपण त्यांना मालिकेत कनेक्ट करू शकता - यामुळे जास्तीत जास्त स्वीकार्य व्होल्टेज एकाधिकने वाढेल. परंतु प्रत्येक डायोडच्या समांतर समानता प्रतिरोधक समाविष्ट करणे आवश्यक आहे. हे करणे आवश्यक आहे, कारण अन्यथा गेट्सच्या पॅरामीटर्सच्या भिन्नतेमुळे डायोड्समध्ये रिव्हर्स व्होल्टेज असमानपणे वितरित केले जाऊ शकते. परिणाम डायोडपैकी एकासाठी सर्वोच्च मूल्य असू शकतो. आणि जर साखळीतील प्रत्येक घटक रेझिस्टरसह बंद केला असेल (त्यांचे रेटिंग समान असले पाहिजे), तर उलट व्होल्टेज काटेकोरपणे समान वितरित केले जाईल.प्रत्येक रेझिस्टरचा रेझिस्टन्स डायोडच्या रिव्हर्स रेझिस्टन्सपेक्षा 10 पट कमी असावा. या प्रकरणात सर्किट ऑपरेशनवरील अतिरिक्त घटकांचा प्रभाव कमी केला जाईल.

या सर्किटमध्ये डायोड्सचे समांतर कनेक्शन आवश्यक असण्याची शक्यता नाही, येथे प्रवाह लहान आहेत. परंतु हे इतर रेक्टिफायर सर्किट्समध्ये उपयुक्त ठरू शकते जेथे लोड गंभीर शक्ती काढते. समांतर कनेक्शन वाल्वद्वारे स्वीकार्य प्रवाहाचा गुणाकार करते, परंतु पॅरामीटर विचलन स्क्रू करते. परिणामी, एक डायोड सर्वाधिक विद्युत् प्रवाह घेऊ शकतो आणि तो टिकवून ठेवू शकत नाही. हे टाळण्यासाठी, प्रत्येक डायोडसह मालिकेत एक रेझिस्टर ठेवला जातो.

रेझिस्टरचे रेटिंग निवडले आहे जेणेकरुन जास्तीत जास्त प्रवाहावर व्होल्टेज ड्रॉप 1 व्होल्ट असेल. तर, 1 A च्या विद्युत् प्रवाहासाठी, प्रतिरोध 1 ohm असावा. या प्रकरणात शक्ती किमान 1 वॅट असावी.

सिद्धांतानुसार, व्होल्टेज गुणाकार अनंतापर्यंत वाढवता येतो. सराव मध्ये, लक्षात ठेवा की अशा रेक्टिफायर्सची लोड क्षमता प्रत्येक अतिरिक्त टप्प्यासह झपाट्याने कमी होते. परिणामी, अशा परिस्थितीत येणे शक्य आहे, जेव्हा लोडवरील व्होल्टेज सॅग गुणाकाराच्या गुणाकारापेक्षा जास्त होईल आणि रेक्टिफायरचे काम मूर्ख बनवेल. हा गैरसोय अशा सर्व सर्किट्समध्ये अंतर्निहित आहे.

बर्याचदा अशा व्होल्टेज मल्टीप्लायर्स चांगल्या इन्सुलेशनमध्ये एकल मॉड्यूल म्हणून तयार केले जातात. अशा उपकरणांचा वापर केला गेला, उदाहरणार्थ, मॉनिटर म्हणून कॅथोड रे ट्यूबसह टीव्ही सेट किंवा ऑसिलोस्कोपमध्ये उच्च व्होल्टेज तयार करण्यासाठी. चोक वापरून दुप्पट सर्किट देखील ज्ञात आहेत, परंतु ते व्यापक नाहीत - वळण भाग तयार करणे कठीण आहे आणि ऑपरेशनमध्ये ते फारसे विश्वासार्ह नाहीत.

रेक्टिफायर योजना भरपूर आहेत. या युनिटच्या अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी लक्षात घेता, सर्किटच्या निवडीकडे जाणे आणि घटकांची गणना जाणीवपूर्वक करणे महत्वाचे आहे. केवळ या प्रकरणात, दीर्घ आणि विश्वासार्ह ऑपरेशनची हमी दिली जाते.

संबंधित लेख: