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

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

हमें इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में रेक्टिफायर की आवश्यकता क्यों है

एसी वोल्टेज को डीसी में बदलने का कार्य रेक्टिफायर को सौंपा गया है। इस उपकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और रेडियो और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में सुधार करने वाले उपकरणों के उपयोग के मुख्य क्षेत्र हैं:

• बिजली विद्युत प्रतिष्ठानों (कर्षण सबस्टेशन, इलेक्ट्रोलिसिस संयंत्र, तुल्यकालिक जनरेटर की उत्तेजना प्रणाली) और शक्तिशाली डीसी 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 के स्तर के आनुपातिक निरंतर वोल्टेज का गठन।

रेक्टिफायर्स का पूरा दायरा व्यापक है, और इसे एक समीक्षा के ढांचे के भीतर सूचीबद्ध करना असंभव है।

रेक्टिफायर के संचालन के सिद्धांत

सुधारक उपकरणों का संचालन तत्वों की एकतरफा चालकता की संपत्ति पर आधारित है। आप इसे अलग-अलग तरीकों से कर सकते हैं। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए कई तरीके अतीत की बात बन गए हैं, जैसे यांत्रिक तुल्यकालिक मशीनों या इलेक्ट्रोवैक्यूम उपकरणों का उपयोग। अब वाल्व का उपयोग किया जाता है जो एक दिशा में करंट का संचालन करते हैं। बहुत पहले नहीं, उच्च शक्ति वाले रेक्टिफायर के लिए पारा उपकरणों का उपयोग किया जाता था। फिलहाल, वे अर्धचालक (सिलिकॉन) तत्वों द्वारा व्यावहारिक रूप से स्थानांतरित हो गए हैं।

विशिष्ट शुद्ध करने वाले सर्किट

सुधारक उपकरण विभिन्न सिद्धांतों के अनुसार बनाया जा सकता है। डिवाइस सर्किट का विश्लेषण करते समय, यह याद रखना चाहिए कि किसी भी रेक्टिफायर के आउटपुट पर निरंतर वोल्टेज को केवल सशर्त कहा जा सकता है। यह नोड एक स्पंदित यूनिडायरेक्शनल वोल्टेज उत्पन्न करता 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 रेक्टिफायर्स

सबसे सरल एसी वोल्टेज रेक्टिफायर सिंगल डायोड है।

यह साइनसॉइड की सकारात्मक अर्ध-तरंगों को उपभोक्ता तक पहुंचाता है और नकारात्मक को "काट" देता है।

ऐसे उपकरण का दायरा छोटा होता है - मुख्य रूप से, स्विचिंग पावर सप्लाई रेक्टिफायरअपेक्षाकृत उच्च आवृत्तियों पर काम कर रहा है। यद्यपि यह एक दिशा में प्रवाहित धारा उत्पन्न करता है, इसके महत्वपूर्ण नुकसान हैं:

• उच्च स्तर की तरंग - सीधी धारा को सुचारू और प्राप्त करने के लिए, आपको एक बड़े और भारी संधारित्र की आवश्यकता होगी;
• स्टेप-डाउन (या स्टेप-अप) ट्रांसफार्मर की शक्ति का अधूरा उपयोग, जिससे आवश्यक वजन और आकार संकेतकों में वृद्धि होती है;
• आउटपुट पर औसत ईएमएफ आपूर्ति किए गए ईएमएफ के आधे से भी कम है;
• डायोड के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताएं (दूसरी ओर, केवल एक वाल्व की आवश्यकता होती है)।

इसलिए, अधिक व्यापक पूर्ण-लहर (पुल) सर्किट.

यहां, एक दिशा में प्रति अवधि दो बार लोड के माध्यम से धारा 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 गायब नहीं होती है, बल्कि इसका उपयोग भी किया जाता है, इसलिए इनपुट ट्रांसफार्मर की शक्ति का अधिक उपयोग किया जाता है। औसत ईएमएफ एक-आधा-लहर संस्करण की तुलना में दोगुना है। तरंग 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 तरंग आवृत्ति मुख्य वोल्टेज की आवृत्ति से दोगुनी होती है।

यदि दो समान वाइंडिंग वाला एक ट्रांसफॉर्मर है जिसे श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है या बीच से एक टैप वाले वाइंडिंग के साथ, एक अलग योजना के अनुसार एक पूर्ण-तरंग रेक्टिफायर बनाया जा सकता है।

यह विकल्प वास्तव में हाफ-वेव रेक्टिफायर का डबल सर्किट है, लेकिन इसमें फुल-वेव रेक्टिफायर के सभी फायदे हैं। नुकसान एक विशिष्ट डिजाइन के ट्रांसफार्मर का उपयोग करने की आवश्यकता है।

यदि ट्रांसफार्मर शौकिया परिस्थितियों में बनाया गया है, तो द्वितीयक घुमाव को आवश्यकतानुसार घुमाने में कोई बाधा नहीं है, लेकिन थोड़ा बड़ा लौह का उपयोग करना होगा। लेकिन 4 डायोड के बजाय, केवल 2 का उपयोग किया जाता है। इससे वजन और आकार संकेतकों में नुकसान की भरपाई करना संभव हो जाएगा, और यहां तक ​​​​कि जीत भी जाएगी।

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

तीन-चरण रेक्टिफायर

पिछले सर्किट से, एक समान सिद्धांत के अनुसार इकट्ठे हुए तीन-चरण वोल्टेज रेक्टिफायर पर जाना तर्कसंगत है।

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

और फिर भी इस सर्किट का स्रोत हाफ-वेव रेक्टिफायर है, इसलिए तीन-चरण वोल्टेज स्रोत के साथ भी कई कमियों को दूर नहीं किया जा सकता है। मुख्य एक ट्रांसफार्मर की शक्ति का अधूरा उपयोग है, और औसत EMF 1.17⋅E . है_2eff (ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग के ईएमएफ का प्रभावी मूल्य)।

सर्वोत्तम मापदंडों में तीन-चरण ब्रिज सर्किट होता है।

यहां, आउटपुट वोल्टेज तरंग का आयाम समान 14% है, लेकिन आवृत्ति इनपुट एसी वोल्टेज की हेक्सागोनल आवृत्ति के बराबर है, इसलिए फ़िल्टर कैपेसिटर का समाई प्रस्तुत सभी विकल्पों में से सबसे छोटा होगा। और आउटपुट EMF पिछले सर्किट की तुलना में दोगुना अधिक होगा।

इस रेक्टिफायर का उपयोग एक आउटपुट ट्रांसफॉर्मर के साथ किया जाता है जिसमें एक स्टार सेकेंडरी वाइंडिंग होती है, लेकिन एक ही वाल्व असेंबली बहुत कम कुशल होगी जब एक ट्रांसफॉर्मर के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है जिसका आउटपुट डेल्टा में जुड़ा होता है।

यहां स्पंदनों का आयाम और आवृत्ति पिछले सर्किट की तरह ही है। लेकिन औसत ईएमएफ कई बार पिछली योजना की तुलना में कम है। इसलिए, इस समावेशन का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

वोल्टेज गुणक दिष्टकारी

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

यहाँ, संधारित्र C1 ऋणात्मक अर्ध-चक्र के दौरान आवेशित होता है और इनपुट साइन तरंग की धनात्मक 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 वोल्टेज मान से दोगुना है। इसलिए, इस तरह के सर्किट का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग में आयाम डिटेक्टरों के लिए कम-शक्ति संकेतों के सुधार को दोगुना करने के लिए किया जाता है, स्वचालित लाभ नियंत्रण सर्किट में मापने वाले तत्व के रूप में, आदि।

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

लातूर योजना के अनुसार इकट्ठे किए गए डबलर में बड़ी भार क्षमता होती है। प्रत्येक कैपेसिटर इनपुट वोल्टेज के अधीन है, इसलिए, वजन और आकार के मामले में, यह विकल्प भी पिछले वाले से बेहतर प्रदर्शन करता है। सकारात्मक अर्ध-चक्र के दौरान, संधारित्र C1 को ऋणात्मक - C2 के दौरान चार्ज किया जाता है। कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और लोड के संबंध में - समानांतर में, इसलिए लोड के पार वोल्टेज योग के बराबर है चार्ज कैपेसिटर का वोल्टेज. तरंग आवृत्ति मुख्य वोल्टेज की आवृत्ति के दोगुने के बराबर होती है, और मान निर्भर करता है क्षमताओं के मूल्य से. वे जितने बड़े होते हैं, उतनी ही कम तरंगें होती हैं। और यहां एक उचित समझौता खोजना आवश्यक है।

सर्किट का नुकसान लोड टर्मिनलों में से एक को ग्राउंड करने पर प्रतिबंध 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। तो, समावेशन के सिद्धांत को दो बार दोहराते हुए, आप चौगुनी वोल्टेज आदि के साथ एक सर्किट प्राप्त कर सकते हैं।

सर्किट में पहले संधारित्र को बिजली की आपूर्ति के वोल्टेज का सामना करना पड़ता है, बाकी - आपूर्ति वोल्टेज से दोगुना। सभी वाल्वों को डबल रिवर्स वोल्टेज के लिए रेट किया जाना चाहिए। बेशक, सर्किट के विश्वसनीय संचालन के लिए, सभी मापदंडों में कम से कम 20% का मार्जिन होना चाहिए।

यदि कोई उपयुक्त डायोड नहीं हैं, तो उन्हें श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है - इस मामले में, अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज 1 के कारक से बढ़ जाएगा। लेकिन प्रत्येक डायोड के समानांतर में, बराबर करने वाले प्रतिरोधों को जोड़ा जाना चाहिए। यह किया जाना चाहिए, क्योंकि अन्यथा, वाल्व के मापदंडों के प्रसार के कारण, डायोड के बीच रिवर्स वोल्टेज असमान रूप से वितरित किया जा सकता है। परिणाम डायोड में से एक के लिए सबसे बड़े मूल्य से अधिक हो सकता है। और यदि श्रृंखला के प्रत्येक तत्व को एक रोकनेवाला (उनका मान समान होना चाहिए) के साथ हिलाया जाता है, तो रिवर्स वोल्टेज बिल्कुल समान वितरित किया जाएगा। प्रत्येक प्रतिरोधक का प्रतिरोध डायोड के विपरीत प्रतिरोध से लगभग 10 गुना कम होना चाहिए। इस मामले में, सर्किट के संचालन 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 की खपत करता है। समानांतर कनेक्शन वाल्व के माध्यम से अनुमेय वर्तमान को गुणा करता है, लेकिन सब कुछ मापदंडों के विचलन को खराब करता है। नतीजतन, एक डायोड सबसे अधिक करंट ले सकता है और इसका सामना नहीं कर सकता। इससे बचने के लिए प्रत्येक डायोड के साथ एक प्रतिरोधक को श्रेणीक्रम में रखा जाता है।

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

सिद्धांत रूप में, वोल्टेज बहुलता को अनिश्चित काल तक बढ़ाया जा सकता है। व्यवहार में, यह याद रखना चाहिए कि ऐसे रेक्टिफायर्स की भार क्षमता प्रत्येक अतिरिक्त चरण के साथ तेजी से गिरती है। नतीजतन, आप ऐसी स्थिति में आ सकते हैं जहां लोड के पार वोल्टेज ड्रॉप गुणन कारक से अधिक हो जाता है और रेक्टिफायर के संचालन को अर्थहीन बना देता है। यह नुकसान ऐसी सभी योजनाओं में निहित है।

अक्सर ऐसे वोल्टेज गुणक अच्छे इन्सुलेशन में एकल मॉड्यूल के रूप में उत्पादित होते हैं। इसी तरह के उपकरणों का इस्तेमाल किया गया था, उदाहरण के लिए, मॉनिटर के रूप में कैथोड रे ट्यूब के साथ टीवी या ऑसिलोस्कोप में उच्च वोल्टेज बनाने के लिए। चोक का उपयोग करने वाली दोहरीकरण योजनाओं को भी जाना जाता है, लेकिन उन्हें वितरण नहीं मिला है - घुमावदार भागों का निर्माण करना मुश्किल है और संचालन में बहुत विश्वसनीय नहीं है।

बहुत सारे रेक्टिफायर सर्किट हैं। इस नोड के व्यापक दायरे 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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