Vad är en halvvågslikriktare: krets och dess egenskaper

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Under 1880-talet började identifierare och unika egenskaper för likriktare startas. Framsteget av likriktare har uppfunnit olika tillvägagångssätt inom kraftelektronikområdet. Den initiala dioden som användes i likriktaren designades år 1883. Med utvecklingen av vakuumdioder som var banbrytande under de första dagarna av 1900-talet hände det begränsningar för likriktare. Medan ändringarna i kvicksilverbågsrör utvidgades användningen av likriktare till olika megawattområden. Och den ena typen av likriktare är halvvågslikriktare.

En förbättring av vakuumdioderna visade utveckling för kvicksilverbågsrör och dessa kvicksilverbågsrör kallades likriktarrör. Med utvecklingen av likriktare var många andra material banbrytande. Så detta är en kort förklaring av hur likriktare utvecklades och hur de utvecklades. Låt oss få en tydlig och detaljerad förklaring av att veta vad som är en halvvågslikriktare, dess krets, arbetsprincip och egenskaper.




Vad är Half Wave Rectifier?

En likriktare är en elektronisk enhet som omvandlar växelspänning till likspänning. Med andra ord omvandlar den växelström till likström. En likriktare används i nästan alla elektroniska enheter. För det mesta används den för att omvandla nätspänningen till likspänning i strömförsörjning sektion. Genom att använda likspänningsförsörjning fungerar elektroniska enheter. Enligt ledningsperioden klassificeras likriktare i två kategorier: Half Wave Rectifier och Fullvågslikriktare

Konstruktion

Jämfört med en fullvågslikriktare är en HWR den enklaste likriktaren för konstruktion. Endast med en enda diod kan konstruktionen av enheten göras.



HWR Construction

HWR Construction

En halvvågslikriktare består av nedanstående komponenter:

  • Växelströmskälla
  • Motståndet vid belastningssektionen
  • En diod
  • En nedåtgående transformator

AC-källa


Denna strömkälla levererar växelström till hela kretsen. Denna växelström representeras generellt som en sinussignal.

Steg ner transformator

För att öka eller minska växelspänningen används vanligtvis en transformator. Eftersom en nedtransformator används här minskar den växelspänningen medan när en upptransformator används ökar växelspänningen från en minimal nivå till en hög nivå. I en HWR används en mestadels nedtransformator där den nödvändiga spänningen för en diod är mycket minimal. När en transformator inte används kommer en stor mängd växelspänning att skada dioden. Medan i några få situationer kan en steg-upp-transformator också användas.

I nedstigningsanordningen har sekundärlindningen minimala varv än primärlindningens. På grund av detta minskar en nedåtgående transformator spänningsnivån från primär till sekundärlindning.

Diod

Användning av diod i en halvvågslikriktare tillåter endast strömflödet i en riktning medan det stoppar strömflödet i en annan väg.

Motstånd

Det här är enheten som bara blockerar det elektriska strömflödet till en viss nivå.

Det här är konstruktion av halvvågslikriktare .

Arbeta med halvvågslikriktare

Under den positiva halvcykeln är dioden under vidarebefordrande tillstånd och den leder ström till RL (belastningsmotstånd). En spänning utvecklas över belastningen, vilket är detsamma som ingångs AC-signalen för den positiva halvcykeln.

Alternativt, under den negativa halvcykeln, är dioden under omvänd förspänning och det finns inget strömflöde genom dioden. Endast växelspänningen visas över belastningen och det är nettoresultatet som är möjligt under den positiva halvcykeln. Utgångsspänningen pulserar likspänningen.

Likriktarkretsar

Enfas kretsar eller flerfas kretsar kommer under likriktarkretsar . För hushållsapplikationer används enfas likriktarkretsar med låg effekt och industriella HVDC-applikationer kräver trefasjustering. Den viktigaste tillämpningen av a PN-korsningsdiod är rättelse och det är processen att omvandla växelström till likström.

Halvvågs-korrigering

I en enfas halvvågslikriktare flyter antingen den negativa eller positiva halvan av växelspänningen, medan den andra halvan av växelspänningen blockeras. Följaktligen tar utgången endast emot hälften av växelströmsvågen. En enstaka diod krävs för en enfas halvvåglikriktning och tre dioder för en trefasförsörjning. Halvvågslikriktare producerar mer rippelinnehåll än fullvågslikriktare och för att eliminera övertonerna kräver det mycket mer filtrering.

Enfas halvvågslikriktare

Enfas halvvågslikriktare

För en sinusformad ingångsspänning är likspänning utan belastning likström för en idealisk halvvågslikriktare

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak /

Var

  • Vdc, Vav - DC utspänning eller genomsnittlig utspänning
  • Vpeak - toppvärde för ingångsspänning
  • Vrms - utspänningen för rotens medelvärde

Drift av halvvågslikriktare

PN-korsningsdiod leder endast under det förspända tillståndet. Halvvågslikriktare använder samma princip som PN-korsningsdiod och omvandlar därmed växelström till likström. I en halvvågslikriktarkrets är lastmotståndet anslutet i serie med PN-korsningsdioden. Växelström är ingången till halvvågslikriktaren. En nedåtgående transformator tar en ingångsspänning och den resulterande utgången av transformatorn ges till lastmotståndet och dioden.

Driften av HWR förklaras i två faser som är

  • Positiv halvvågsprocess
  • Negativ halvvågsprocess

Positiv halvvåg

När en frekvens på 60 Hz som ingångs växelspänning minskar en nedtransformator till minimal spänning. Så, en minsta spänning genereras vid transformatorns sekundärlindning. Denna spänning vid sekundärlindningen kallas sekundärspänning (Vs). Den minimala spänningen matas som ingångsspänning till dioden.

När ingångsspänningen når dioden, vid tidpunkten för den positiva halvcykeln, rör sig dioden till framåtriktat förspänningstillstånd och medger strömmen av elektrisk ström, medan dioden vid tidpunkten för den negativa halvcykeln övergår till negativt förspänningstillstånd. och hindrar strömmen av elektrisk ström. Den positiva sidan av insignalen som matas till dioden är densamma som den framåtriktade likspänningen som matas till P-N-dioden. På samma sätt är den negativa sidan av insignalen som matas till dioden densamma som den omvända likspänningen som matas till P-N-dioden.

Så det var känt att dioder leder ström vid vidarebefordrande tillstånd och hindrar strömflödet i omvänd förspänt tillstånd. På samma sätt tillåter dioden i en växelströmskrets strömflödet under + ve-cykeln och blockerar strömflödet vid tidpunkten för -ve-cykeln. Kommer till + ve HWR kommer det inte att helt hindra -ve halvcykler, det tillåter få segment av -ve halvcykler eller tillåter minimal negativ ström. Detta är den nuvarande generationen på grund av minoritetsladdningsbärare som finns i dioden.

Generationen av ström genom denna minoritetsavgiftsbärare är mycket minimal och så kan den försummas. Denna minimala del av -ve halvcykler kan inte observeras vid lastsektionen. I en praktisk diod anses den negativa strömmen vara '0'.

Motståndet vid belastningssektionen använder likströmmen som produceras av dioden. Motståndet betecknas så som ett elektriskt belastningsmotstånd där likspänningen / strömmen beräknas över detta motstånd (RL). Den elektriska utgången betraktas som kretsens elektriska faktor som använder elektrisk ström. I en HWR använder motståndet den diodproducerade strömmen. På grund av detta kallas motståndet ett belastningsmotstånd. RLi HWR används för begränsning eller begränsning av ytterligare likström som genereras av dioden.

Så det drogs slutsatsen att utsignalen i en halvvågslikriktare är en kontinuerlig + ve halvcykel som är sinusformad.

Negativ halvvåg

Driften och konstruktionen av halvvågslikriktaren på ett negativt sätt är nästan identisk med den positiva halvvågslikriktaren. Det enda scenariot som kommer att ändras här är diodriktningen.

När en frekvens på 60 Hz som ingångs växelspänning minskar en nedtransformator till minimal spänning. Så, en minimal spänning genereras vid transformatorns sekundärlindning. Denna spänning vid sekundärlindningen kallas sekundärspänning (Vs). Den minimala spänningen matas som en ingångsspänning till dioden.

När ingångsspänningen når dioden vid tidpunkten för den negativa halvcykeln, rör sig dioden till framåtförspänningstillstånd och tillåter strömmen av elektrisk ström, medan dioden vid tidpunkten för den positiva halvcykeln övergår till negativt förspänningstillstånd. och hindrar strömmen av elektrisk ström. Den negativa sidan av ingångssignalen som matas till dioden är densamma som den framåtriktade likspänningen som matas till P-N-dioden. På samma sätt är den positiva sidan av insignalen som matas till dioden densamma som den omvända likspänningen som matas till P-N-dioden.

Så det var känt att dioder leder ström i omvänd förspänt tillstånd och hindrar strömflödet i framåtförspänt tillstånd. På samma sätt, i en växelströmskrets, tillåter dioden strömflödet under hela -ve-cykeln och blockerar strömflödet vid tidpunkten för + ve-cykeln. Kommer till -ve HWR kommer det inte att helt hindra + ve-halvcyklerna, det tillåter få segment av + ve-halvcykler eller tillåter minimal positiv ström. Detta är den nuvarande generationen på grund av minoritetsladdningsbärare som finns i dioden.

Generationen av ström genom denna minoritetsavgiftsbärare är mycket minimal och så kan den försummas. Denna minimala del av + ve halvcykler kan inte observeras vid lastsektionen. I en praktisk diod anses det att en positiv ström är '0'.

Motståndet vid belastningssektionen använder likströmmen som produceras av dioden. Motståndet betecknas så som ett elektriskt belastningsmotstånd där likspänningen / strömmen beräknas över detta motstånd (RL). Den elektriska utgången betraktas som kretsens elektriska faktor som använder elektrisk ström. I en HWR använder motståndet den diodproducerade strömmen. På grund av detta kallas motståndet ett belastningsmotstånd. RLi HWR används för begränsning eller begränsning av ytterligare likström som genereras av dioden.

I en idealisk diod verkar + ve och -ve halvcyklerna vid utgångssektionen likna + ve och -ve halvcykeln Men i praktiska scenarier är + ve och -ve halvcyklerna något annorlunda än ingångscyklerna och detta är försumbar.

Så det drogs slutsatsen att utsignalen i en halvvågslikriktare är en kontinuerlig-halv halvcykel som är sinusformad. Så, utgången från halvvågslikriktaren är kontinuerlig + ve och -ve sinussignaler, men inte ren DC-signal och i pulserande form.

Arbeta med halvvågslikriktare

Arbeta med halvvågslikriktare

Detta pulserande DC-värde ändras under en kort tidsperiod.

Arbeta med en halvvågslikriktare

Under den positiva halvcykeln, när sekundärlindningen i den övre änden är positiv i förhållande till den nedre änden, är dioden under framåtriktat förspänningsförhållande och den leder ström. Under de positiva halvcyklerna appliceras ingångsspänningen direkt på belastningsmotståndet när diodens främre motstånd antas vara noll. Vågformerna för utgångsspänning och utström är desamma som för växelströmsingångsspänningen.

Under den negativa halvcykeln, när sekundärlindningen i den nedre änden är positiv i förhållande till den övre änden, är dioden under omvänd förspänningsförhållande och den leder inte ström. Under den negativa halvcykeln förblir spänningen och strömmen över belastningen noll. Omvändströmens storlek är väldigt liten och den försummas. Så, ingen kraft levereras under den negativa halvcykeln.

En serie positiva halvcykler är utspänningen som utvecklas över belastningsmotståndet. Utgången är en pulserande likströmsvåg och för att göra de jämna utgångsvågfiltren, som ska vara över belastningen, används. Om ingångsvågen är halvcykel är den känd som en halvvågslikriktare.

Tre-fas halvvågslikriktarkretsar

Tre-fas halvvåg okontrollerad likriktare kräver tre dioder, var och en ansluten till en fas. Trefaslikriktarkretsen lider av en hög mängd harmonisk distorsion på både DC- och AC-anslutningar. Det finns tre distinkta pulser per cykel på DC-sidans utspänning.

En trefas HWR används huvudsakligen för att omvandla trefas växelström till trefas likström. I detta, i stället för dioder, används omkopplare som kallas okontrollerade omkopplare. Här motsvarar okontrollerade omkopplare att det inte finns något tillvägagångssätt för att reglera omkopplarnas PÅ- och AV-tider. Enheten är konstruerad med en trefas strömförsörjning som är ansluten till en 3-fas transformator där transformatorns sekundärlindning alltid har stjärnanslutning.

Här följs endast stjärnanslutning på grund av att en neutral punkt är nödvändig för att ha belastningsanslutningen igen till transformatorns sekundärlindning, vilket ger en returriktning för effektflödet.

Den allmänna konstruktionen av 3-fas HWR som ger en ren resistiv belastning visas i bilden nedan. I konstruktionsutformningen benämns transformatorn varje fas som en enskild växelströmskälla.

Effektiviteten genom en trefasstransformator är nästan 96,8%. Även om effektiviteten för tre faser HWR är mer än en enfas HWR, är den mindre än prestandan för tre faser fullvågslikriktare.

Tre fas HWR

Tre fas HWR

Halvvågslikriktareegenskaper

Egenskaperna hos en halvvågslikriktare för följande parametrar

PIV (Peak Inverse Voltage)

Under det omvända förspända tillståndet måste dioden tåla på grund av dess maximala spänning. Under den negativa halvcykeln flyter ingen ström genom lasten. Så en hel spänning dyker upp över dioden eftersom det finns ett spänningsfall genom belastningsmotstånd.

PIV för en halvvågslikriktare = VSMAX

Det här är PIV för halvvågslikriktare .

Genomsnitt och toppströmmar i dioden

Förutsatt att spänningen över transformatorns sekundär är sinusformad och dess toppvärde är VSMAX. Den momentana spänningen som ges till halvvågslikriktaren är

Vs = V.SMAXUtan vikt

Strömmen som strömmar genom lastmotståndet är

JagMAX= VSMAX/ (RF+ RL)

Förordning

Reglering är skillnaden mellan spänning utan belastning till fullspänning med avseende på fullbelastningsspänning, och procentuell spänningsreglering ges som

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

Effektivitet

Förhållandet mellan ingång AC och utgång DC kallas effektivitet (?).

? = Pdc / Pac

En likström som levereras till lasten är

Pdc = ItvålikströmRL= (JagMAX/ ᴨ)tvåRL

Ingångens växelström till transformatorn,

Pac = Effektförlust i belastningsmotstånd + effektförlust i korsningsdioden

= JagtvårmsRF+ JagtvårmsRL= {JagtvåMAX/ 4} [RF+ RL]

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

Effektiviteten för en halvvågslikriktare är 40,6% när RFförsummas.

Rippelfaktor (γ)

Rippelinnehåll definieras som mängden AC-innehåll som finns i utgången DC. Om krusningsfaktorn är mindre blir likriktarens prestanda mer. Rippelfaktorvärdet är 1,21 för en halvvågslikriktare.

DC-effekten som genereras av HWR är inte en exakt DC-signal utan en pulserande DC-signal, och i pulserande DC-form finns krusningar. Dessa krusningar kan minskas med filteranordningar som induktorer och kondensatorer.

För att beräkna antalet krusningar i DC-signalen används en faktor som kallas en krusningsfaktor som representeras som γ . När krusningsfaktorn är hög visar den en utsträckt pulserande likströmsvåg medan en minimal krusningsfaktor visar en minimal pulserande likströmsvåg,

När värdet på γ är mycket minimalt representerar det att utgångsströmmen är nästan densamma som en ren likströmssignal. Så det kan konstateras att ju lägre rippelfaktorn är, desto jämnare är DC-signalen.

I matematisk form betecknas denna krusningsfaktor som andelen RMS-värde för växelströmssektionen till likströmssektionen för utspänningen.

Rippelfaktor = RMS-värde för AC-sektionen / RMS-värdet för DC-sektionen

Jagtvå= Jagtvålikström+ Jagtvå1+ Jagtvåtvå+ Jagtvå4= Jagtvålikström+ Jagtvåoch

γ = Jagoch/ Jaglikström= (Jagtvå- Jagtvålikström) / Ilikström= {(Jagrms/ Jagtvålikström) / Idc = {(Irms/ Jagtvålikström) -1} = kftvå-1)

Där kf - formfaktor

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

Så, c = (1,572 - 1) = 1,21

Transformator Utilization Factor (TUF)

Det definieras som förhållandet mellan växelström som levereras till belastningen och transformatorns sekundära växelström. TUF för halvvågslikriktare är ungefär 0,287.

HWR med kondensatorfilter

Enligt den allmänna teorin som diskuterades ovan för utgången från en halvvågslikriktare är en pulserande likströmssignal. Detta erhålls utdata när en HWR används utan att ett filter implementeras. Filter är anordningen som används för att omvandla pulserande likspänningssignal till konstanta likspänningssignaler vilket betyder (omvandling av pulserande signal till smidig signal). Detta kan uppnås genom att undertrycka likströmskrusningar som inträffar i signalen.

Även om dessa enheter teoretiskt kan användas utan filter, men de ska implementeras för alla praktiska tillämpningar. Eftersom likströmsapparaten behöver en stadig signal måste den pulserande signalen konverteras till en jämn signal för att kunna användas för verkliga applikationer. Detta är anledningen till att HWR används med ett filter i praktiska scenarier. I stället för ett filter kan antingen en induktor eller kondensator användas, men HWR med en kondensator är den vanligaste anordningen.

Bilden nedan förklarar kretsschemat för konstruktionen av halvvågslikriktare med kondensatorfilter och hur det släpper ut den pulserande likströmssignalen.

Fördelar och nackdelar

Jämfört med fullvågslikriktare används inte en halvvågslikriktare så mycket i applikationerna. Även om det finns få fördelar med den här enheten. De fördelar med halvvågslikriktare är :

  • Billigt - Eftersom ett minimalt antal komponenter används
  • Enkelt - På grund av att kretsens design är helt enkel
  • Enkel att använda - Eftersom konstruktionen är enkel, kommer även enhetsanvändningen att vara så strömlinjeformad
  • Ett lågt antal komponenter

De nackdelarna med halvvågslikriktare är:

  • Vid belastningssektionen ingår uteffekten med både DC- och AC-komponenter där basfrekvensnivån liknar ingångsspänningens frekvensnivå. Det kommer också att finnas en ökad krusningsfaktor som innebär att bruset kommer att vara högt, och utökad filtrering behövs för att ge konstant likström.
  • Eftersom det kommer att ske strömförsörjning endast vid tidpunkten för en halvcykel av ingångens växelspänning, är deras korrigeringsprestanda minimal och utgångseffekten blir också mindre.
  • Halvvågslikriktare har minimal transformatoranvändningsfaktor
  • Vid transformatorns kärna sker DC-mättnad där detta resulterar i magnetiserande ström, hysteresförluster och även utveckling av övertoner.
  • Mängden likström som levererats från en halvvågslikriktare är inte tillräcklig för att generera ens en generell mängd strömförsörjning. Detta kan användas för ett fåtal applikationer som batteriladdning.

Applikationer

Den huvudsakliga applicering av halvvågslikriktare är att få växelström från likström. Likriktare används främst interna kretsar för strömförsörjningen i nästan alla elektroniska enheter. I strömförsörjning är likriktaren generellt placerad på ett seriöst sätt och består således av transformatorn, ett utjämningsfilter och en spänningsregulator. Få av de andra tillämpningarna av HWR är:

  • Implementering av en likriktare i strömförsörjningen möjliggör omvandling av växelström till likström. Brygglikriktare används i stor utsträckning för stora applikationer, där de har förmågan att konvertera högnivå växelspänning till minimal likspänning.
  • Implementeringen av HWR hjälper till att få den erforderliga nivån av likspänning genom steg-ner eller steg-upp-transformatorer.
  • Denna enhet används också i svetsjärn typer av kretsar och används också i myggmedel för att skjuta ledningen för ångorna.
  • Används på AM-radioenhet för detekteringsändamål
  • Används som tänd- och pulsgenereringskretsar
  • Implementerad i spänningsförstärkare och moduleringsenheter.

Det här handlar om Half Wave likriktarkrets och arbeta med dess egenskaper. Vi tror att informationen i den här artikeln är till hjälp för dig för en bättre förståelse av detta projekt. Vidare för frågor angående den här artikeln eller någon hjälp med att implementera el- och elektronikprojekt kan du gärna kontakta oss genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, vad är huvudfunktionen för halvvågslikriktare?