Какво е изправител с половин вълна: схема и неговите характеристики

Какво е изправител с половин вълна: схема и неговите характеристики

В самия период на 1880 г. започват идентифицирането и уникалността на токоизправителите. Напредъкът на токоизправителите е изобретил различни подходи в областта на силовата електроника. Първоначалният диод, който е бил използван в токоизправителя, е проектиран през 1883 г. С развитието на вакуумните диоди, което е пионер в първите дни на 1900-те, се случиха ограничения за токоизправителите. Докато с модификациите на живачни дъгови тръби, използването на токоизправители беше разширено до различни мегаватни диапазони. И един вид токоизправител е токоизправител с половин вълна.



Усъвършенстването на вакуумните диоди показва развитие на живачни дъгови тръби и тези живачни дъгови тръби бяха наречени като изправителни тръби. С развитието на токоизправителите, много други материали бяха пионери. И така, това е кратко обяснение за това как са се развивали и как са се развивали токоизправителите. Нека имаме ясно и подробно обяснение на знанието какво е изправител с половин вълна, неговата схема, принцип на работа и характеристики.


Какво е изправител с половин вълна?

Изправителят е електронно устройство, което преобразува променливото напрежение в постояннотоково напрежение. С други думи, той преобразува променлив ток в постоянен. Изправител се използва в почти всички електронни устройства. Най-често се използва за преобразуване на мрежовото напрежение в постояннотоково напрежение в захранване раздел. Чрез използване на захранване с постоянен ток електронните устройства работят. Според периода на проводимост, токоизправителите са класифицирани в две категории: Изправител с половин вълна и Изправител с пълна вълна





Строителство

В сравнение с изправител с пълна вълна, HWR е най-лесният изправител за изграждане. Само с един диод може да се направи конструкцията на устройството.

HWR строителство

HWR строителство



Изправителят с половин вълна се състои от следните компоненти:

  • Източник на променлив ток
  • Резисторът в товарната секция
  • Диод
  • Понижаващ трансформатор

Източник на променлив ток


Този източник на ток доставя променлив ток на цялата верига. Този променлив ток обикновено се представя като синусов сигнал.

Понижаващ трансформатор

За да се увеличи или намали променливото напрежение, обикновено се използва трансформатор. Тъй като тук се използва понижаващ трансформатор, той намалява променливото напрежение, докато когато се използва повишаващ трансформатор, той повишава променливото напрежение от минимално ниво до високо ниво. В HWR се използва предимно понижаващ трансформатор, където тъй като необходимото напрежение за диод е много минимално. Когато не се използва трансформатор, тогава голямо количество променливо напрежение ще доведе до повреда на диода. Докато в няколко ситуации може да се използва и усилващ трансформатор.

В понижаващото устройство вторичната намотка има минимални обороти от тази на първичната намотка. Поради това понижаващ трансформатор намалява нивото на напрежение от първичната към вторичната намотка.

Диод

Използването на диод в полувълнов токоизправител позволява потока на тока само в една посока, докато спира потока на тока в друга пътека.

Резистор

Това е устройството, което блокира потока на електрически ток само до определено ниво.

Това е конструкция на полувълнов токоизправител .

Работа на полувълнов токоизправител

По време на положителния полуцикъл диодът е в състояние на пренасочване и той провежда ток към RL (съпротивление на натоварване). В товара се развива напрежение, което е същото като входния променлив сигнал на положителния полупериод.

Като алтернатива, по време на отрицателния полупериод диодът е в състояние на обратен отклонение и няма ток през диода. Само входящото напрежение на променлив ток се появява в товара и това е нетният резултат, който е възможен по време на положителния полуцикъл. Изходното напрежение пулсира постояннотоковото напрежение.

Изправителни вериги

Еднофазни вериги или многофазни вериги попадат под токоизправителни вериги . За битови приложения се използват еднофазни токоизправителни вериги с ниска мощност, а индустриалните HVDC приложения изискват трифазно коригиране. Най-важното приложение на a PN свързващ диод е коригиране и това е процесът на преобразуване на AC в DC.

Поправка на половин вълна

В еднофазен полувълнов токоизправител отрицателната или положителната половина на променливотоковото напрежение протича, докато другата половина на променливотоковото напрежение е блокирана. Следователно изходът получава само половината от променливата вълна. Необходим е единичен диод за еднофазно полувълново коригиране и три диода за трифазно захранване. Изправителят с половин вълна произвежда повече количество пулсации от изправителите с пълна вълна и за премахване на хармониците се изисква много повече филтриране.

Еднофазен полувълнов токоизправител

Еднофазен полувълнов токоизправител

За синусоидално входно напрежение изходното постояннотоково напрежение на празен ход за идеален изправител с половин вълна е

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak /

Където

  • Vdc, Vav - DC изходно напрежение или средно изходно напрежение
  • Vpeak - пикова стойност на входното фазово напрежение
  • Vrms - изходното напрежение на средно квадратната стойност

Работа с полувълнов токоизправител

PN-диодът за свързване провежда само по време на предното отклонение. Изправителят с половин вълна използва същия принцип като диода за свързване PN и по този начин преобразува AC в DC. В полу-вълнова токоизправителна верига съпротивлението на натоварването е свързано последователно с диода за свързване PN. Променлив ток е входът на полувълновия токоизправител. Понижаващият трансформатор отнема входно напрежение и произтичащия изход от трансформатора се дава на товарния резистор и на диода.

Работата на HWR се обяснява в две фази, които са

  • Положителен полувълнов процес
  • Отрицателен полувълнов процес

Положителна половин вълна

Когато честота от 60 Hz като входно променливо напрежение, понижаващ трансформатор намалява това до минимално напрежение. И така, на вторичната намотка на трансформатора се генерира минимално напрежение. Това напрежение на вторичната намотка се нарича вторично напрежение (Vs). Минималното напрежение се подава като входно напрежение към диода.

Когато входното напрежение достигне до диод, по време на положителния полуцикъл, диодът се премества в състояние на пристрастие за пренасочване и позволява поток на електрически ток, докато по време на отрицателния полуцикъл диодът преминава в състояние на отрицателно отклонение и възпрепятства протичането на електрически ток. Положителната страна на входния сигнал, който се прилага към диода, е същата като напрежението с постоянен ток, което се прилага към диода P-N. По същия начин отрицателната страна на входния сигнал, който се прилага към диода, е същата като обратното постояннотоково напрежение, приложено към P-N диода

И така, беше известно, че диодът провежда ток в пренасочено пристрастно състояние и възпрепятства потока на тока в обратно пристрастно състояние. По същия начин, в променливотокова верига, диодът позволява потока на тока за продължителността на цикъла + ve и блокира текущия поток по време на цикъла -ve. Достигайки до + ve HWR, той няма да възпрепятства изцяло полу-циклите, позволява няколко сегмента от -ve полу-цикъла или позволява минимален отрицателен ток. Това е сегашното поколение поради малцинствените носители на заряд, които са в диода.

Генерирането на ток чрез този малцинствен носител на заряд е много минимално и затова може да се пренебрегне. Тази минимална част от -ve полуцикъла не може да се наблюдава в товарната секция. В практичен диод се счита, че отрицателният ток е „0“.

Резисторът в товарната секция използва постоянния ток, който се произвежда от диода. И така, резисторът се нарича електрически резистор на натоварване, където DC напрежението / токът се изчислява през този резистор (RL). Електрическата мощност се счита за електрически фактор на веригата, който използва електрически ток. В HWR резисторът използва ток, произведен от диод. Поради това резисторът се нарича товарен резистор. RLв HWR’s се използва за ограничаване или ограничаване на допълнителен постоянен ток, генериран от диода.

Така се стигна до заключението, че изходният сигнал в полувълновия токоизправител е непрекъснат + ve полуцикли, които имат синусоидална форма.

Отрицателна половин вълна

Работата и конструкцията на полувълновия токоизправител по отрицателен начин е почти идентичен с положителния полувълнов токоизправител. Единственият сценарий, който ще бъде променен тук, е посоката на диода.

Когато честота от 60 Hz като входно променливо напрежение, понижаващ трансформатор намалява това до минимално напрежение. И така, на вторичната намотка на трансформатора се генерира минимално напрежение. Това напрежение на вторичната намотка се нарича вторично напрежение (Vs). Минималното напрежение се подава като входно напрежение към диода.

Когато входното напрежение достигне до диод, по време на отрицателния полуцикъл, диодът преминава в състояние на пренасочване и позволява поток на електрически ток, докато по време на положителния полуцикъл диодът преминава в състояние на отрицателно отклонение и възпрепятства протичането на електрически ток. Отрицателната страна на входния сигнал, който се прилага към диода, е същата като напрежението с постоянен ток, което се прилага към P-N диода. По същия начин положителната страна на входния сигнал, който се прилага към диода, е същата като обратното DC напрежение, приложено към P-N диода

И така, беше известно, че диодът провежда ток в обратно пристрастено състояние и възпрепятства потока на тока в преднапреднало състояние. По същия начин, в променливотокова верига, диодът позволява потока на тока за продължителността на -ve цикъл и блокира текущия поток по време на + ve цикъла. Достигайки до -ve HWR, той няма да възпрепятства изцяло + ve полупериодите, той позволява няколко сегмента от + ve полупериоди или позволява минимален положителен ток. Това е сегашното поколение поради малцинствените носители на заряд, които са в диода.

Генерирането на ток чрез този малцинствен носител на заряд е много минимално и затова може да се пренебрегне. Тази минимална част от + ve полуцикли не може да се наблюдава в товарната секция. В практичен диод се счита, че положителният ток е „0“.

Резисторът в товарната секция използва постоянния ток, който се произвежда от диода. И така, резисторът се нарича електрически резистор на натоварване, където DC напрежението / токът се изчислява през този резистор (RL). Електрическата мощност се счита за електрически фактор на веригата, който използва електрически ток. В HWR резисторът използва ток, произведен от диод. Поради това резисторът се нарича товарен резистор. RLв HWR’s се използва за ограничаване или ограничаване на допълнителен постоянен ток, генериран от диода.

В идеалния диод полу-циклите + ve и -ve в изходната секция изглеждат подобни на полу-циклите + ve и -ve Но в практическите сценарии полу-циклите + ve и -ve са малко по-различни от входните цикли и това е нищожно.

Така се стигна до заключението, че изходният сигнал в полуволновия токоизправител е непрекъснат-полупериод, който има синусоидална форма. И така, изходът на полувълновия токоизправител е непрекъснат + ve и -ve синусоидални сигнали, но не чист DC сигнал и в пулсираща форма.

Работа на полувълнов токоизправител

Работа на полувълнов токоизправител

Тази пулсираща DC стойност се променя за кратък период от време.

Работа на полувълнов токоизправител

По време на положителния полуцикъл, когато вторичната намотка на горния край е положителна по отношение на долния край, диодът е в състояние на пренасочване и той провежда ток. По време на положителните полупериоди входното напрежение се прилага директно към съпротивлението на натоварването, когато предното съпротивление на диода се приема за нула. Формите на вълните на изходното напрежение и изходния ток са същите като тези на променливото входно напрежение.

По време на отрицателния полупериод, когато вторичната намотка на долния край е положителна по отношение на горния край, диодът е в условие на обратното отклонение и не провежда ток. По време на отрицателния полупериод напрежението и токът в товара остават нула. Величината на обратния ток е много малка и се пренебрегва. Така че, не се подава мощност по време на отрицателния полупериод.

Поредица от положителни полуцикли е изходното напрежение, което се развива в съпротивлението на товара. Изходът е пулсираща DC вълна и за направата на гладките изходни вълни се използват филтри, които трябва да бъдат в целия товар. Ако входната вълна е с половин цикъл, тогава тя е известна като полувълнов токоизправител.

Трифазни полувълнови токоизправителни вериги

Трифазният полувълнов неконтролиран токоизправител изисква три диода, всеки свързан към фаза. Трифазната токоизправителна верига страда от високо ниво на хармонично изкривяване както на постояннотокови, така и на променливи връзки. Има три различни импулса на цикъл на изходното напрежение от страната на постояннотока.

Трифазен HWR се използва главно за преобразуване на трифазна променлива мощност в трифазна постоянна мощност. При това на мястото на диодите се използват комутирани, които се наричат ​​неконтролирани превключватели. Тук неконтролираните превключватели съответстват, че не съществува подход за регулиране на времето за включване и изключване на превключвателите. Това устройство е конструирано с помощта на трифазно захранване, което е свързано с 3-фазен трансформатор, където вторичната намотка на трансформатора винаги има звездна връзка.

Тук се следва само звездна връзка поради причината, че е необходима неутрална точка, за да има отново връзката на товара към вторичната намотка на трансформатора, като по този начин предлага посока на връщане за силовия поток.

Общата конструкция на 3-фазен HWR, осигуряващ чисто съпротивителен товар, е показана на снимката по-долу. В конструкцията на конструкцията всяка фаза на трансформатора се нарича отделен източник на променлив ток.

Ефективността, получена чрез трифазен трансформатор, е близо 96,8%. Въпреки че ефективността на трифазния HWR е повече от еднофазна HWR, тя е по-малка от производителността на трифазен изправител с пълна вълна.

Трифазен HWR

Трифазен HWR

Характеристики на изправител с половин вълна

Характеристиките на полувълнов токоизправител за следните параметри

PIV (пиково обратно напрежение)

По време на обратното предубедено състояние диодът трябва да издържи поради максималното си напрежение. По време на отрицателния полупериод през товара не протича ток. И така, през диода се появява цяло напрежение, тъй като има съпротивление на натоварване без напрежение.

PIV на полувълнов токоизправител = VSMAX

Това е PIV на полувълнов токоизправител .

Средни и пикови токове в диода

Ако приемем, че напрежението на вторичната част на трансформатора е синусоидално и неговата пикова стойност е VSMAX. Моментното напрежение, което се дава на полувълновия токоизправител, е

Vs = VSMAXБез тегл

Токът, протичащ през товарното съпротивление е

АзМАКС= VSMAX/ (RF+ RL)

Регламент

Регулирането е разликата между напрежението на празен ход до напрежението с пълен товар по отношение на напрежението с пълен товар, а процентното регулиране на напрежението е дадено като

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

Ефективност

Съотношението на входящия AC към изходния DC е известно като ефективност (?).

? = Pdc / Pac

DC мощност, която се доставя на товара е

Pdc = IдвеdcRL= (IМАКС/ ᴨ)двеRL

Входната променлива мощност към трансформатора,

Pac = разсейване на мощността в съпротивление на натоварване + разсейване на мощността в диода на кръстовището

= АздвеrmsRF+ IдвеrmsRL= {IдвеМАКС/ 4} [RF+ RL]

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

Ефективността на полувълновия токоизправител е 40,6%, когато RFе пренебрегван.

Пулсационен фактор (γ)

Съдържанието на пулсации се дефинира като количеството AC съдържание, налично в изходния DC. Ако коефициентът на пулсации е по-малък, производителността на токоизправителя ще бъде по-голяма. Стойността на коефициента на пулсации е 1,21 за изправител с половин вълна.

DC мощността, генерирана от HWR, не е точен DC сигнал, а пулсиращ DC сигнал и в пулсиращата DC форма има пулсации. Тези вълни могат да бъдат намалени чрез използване на филтърни устройства като индуктори и кондензатори.

За изчисляване на броя на пулсациите в DC сигнала се използва коефициент и се нарича фактор на пулсации, който се представя като γ . Когато коефициентът на пулсации е висок, той показва удължена пулсираща DC вълна, докато минималният коефициент на пулсации показва минимална пулсираща DC вълна,

Когато стойността на γ е много минимална, това означава, че изходният постоянен ток е почти същият като чист постоянен постоянен сигнал. Така че, може да се твърди, че колкото по-нисък е коефициентът на пулсации, толкова по-плавен е DC сигналът.

В математическа форма този коефициент на пулсации се обозначава като съотношението на RMS стойността на променливотоковото сечение към постояннотоковото сечение на изходното напрежение.

Пулсационен коефициент = RMS стойност на AC секция / RMS стойност на DC секция

Аздве= Аздвеdc+ Iдве1+ Iдведве+ Iдве4= Аздвеdc+ Iдвеи

γ = Ази/ Idc= (Iдве- Аздвеdc) / Idc= {(Irms/ Iдвеdc) / Idc = {(Irms/ Iдвеdc) -1} = kедве-1)

Където kf - форм-фактор

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

Така, ° С = (1,572 - 1) = 1,21

Коефициент на използване на трансформатора (TUF)

Определя се като съотношението на доставената променлива мощност към номиналната променлива стойност на товара и трансформатора. TUF на полувълновия токоизправител е около 0,287.

HWR с кондензаторен филтър

Съгласно общата теория, която беше обсъдена по-горе за изхода на полувълнов токоизправител е пулсиращ DC сигнал. Това се получава при извеждане на HWR без прилагане на филтър. Филтрите са устройството, което се използва за трансформиране на пулсиращия DC сигнал в постоянни DC сигнали, което означава (преобразуване на пулсиращия сигнал в плавен сигнал). Това може да се постигне чрез потискане на пулсации на постоянен ток, които се случват в сигнала.

Въпреки че теоретично тези устройства могат да се използват без филтри, но се предполага, че те трябва да бъдат приложени за всякакви практически приложения. Тъй като DC апаратът ще се нуждае от стабилен сигнал, пулсиращият сигнал трябва да се преобразува в плавен, за да се използва за реални приложения. Това е причината HWR да се използва с филтър в практически сценарии. На мястото на филтър може да се използва индуктор или кондензатор, но HWR с кондензатор е най-често използваното устройство.

Долната снимка обяснява електрическата схема на конструкцията на полувълнов токоизправител с кондензаторен филтър и как изглажда пулсиращия DC сигнал.

Предимства и недостатъци

В сравнение с изправител с пълна вълна, изправителят с половин вълна не е толкова използван в приложенията. Въпреки че има малко предимства за това устройство. The предимствата на полувълновия токоизправител са :

  • Евтино - Тъй като се използват минимален брой компоненти
  • Просто - Поради причината, че дизайнът на веригата е напълно ясен
  • Лесен за използване - Тъй като конструкцията е лесна, използването на устройството също ще бъде толкова рационализирано
  • Малък брой компоненти

The недостатъци на полувълновия токоизправител са:

  • В секцията за натоварване изходната мощност се включва както с постоянния, така и с променливия компонент, където основното честотно ниво е подобно на честотното ниво на входното напрежение. Също така ще има повишен коефициент на пулсации, което означава, че шумът ще бъде висок и е необходимо удължено филтриране, за да се осигури постоянен изход на постоянен ток.
  • Тъй като ще има подаване на енергия само по време на един полупериод на входното променливо напрежение, тяхната ефективност на коригиране е минимална и също така изходната мощност ще бъде по-малка.
  • Изправителят с половин вълна има минимален коефициент на използване на трансформатора
  • В сърцевината на трансформатора се получава наситеност с постоянен ток, където това води до намагнителен ток, загуби от хистерезис, а също и до развитие на хармоници.
  • Количеството DC мощност, получено от изправител с половин вълна, не е достатъчно за генериране дори на общо количество захранване. Докато това може да се използва за няколко приложения като зареждане на батерията.

Приложения

Основното приложение на полувълнов токоизправител е да се получи променлива мощност от постоянна мощност. Изправителите са основно използвани вътрешни вериги на захранващите устройства в почти всяко електронно устройство. В захранващите устройства токоизправителят обикновено е разположен последователно, като по този начин се състои от трансформатор, изглаждащ филтър и регулатор на напрежението. Малко от другите приложения на HWR са:

  • Внедряването на токоизправител в захранването дава възможност за преобразуване на AC в DC. Мостовите токоизправители се използват широко за огромни приложения, където притежават способността да преобразуват променливотоково напрежение на високо ниво в минимално постояннотоково напрежение.
  • Внедряването на HWR помага да се постигне необходимото ниво на постояннотоково напрежение чрез понижаващи или повишаващи трансформатори.
  • Това устройство се използва и при заваряване на желязо видове вериги и също така се използва в репелент срещу комари, за да изтласка оловото за изпаренията.
  • Използва се на AM радио устройство за целите на откриване
  • Използва се като вериги за изстрелване и генериране на импулси
  • Внедрен в усилвател на напрежение и модулационни устройства.

Това е всичко за Изправителна верига с половин вълна и работа с неговите характеристики. Вярваме, че информацията, дадена в тази статия, е полезна за вас за по-добро разбиране на този проект. Освен това, за всякакви въпроси относно тази статия или помощ при прилагането проекти за електричество и електроника , можете да се обърнете към нас, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето един въпрос към вас, каква е основната функция на полувълновия токоизправител?