V obdobju 1880 se je začela identifikacija in edinstvenost usmernikov. Napredovanje usmernikov je izumilo različne pristope na področju močne elektronike. Začetna dioda, ki je bila uporabljena v usmerniku, je bila zasnovana leta 1883. Z razvojem vakuumskih diod, ki je bila uvedena v prvih dneh 19. stoletja, so pri usmernikih nastale omejitve. Medtem ko se je s spremembami v ceveh z živosrebrnim oblokom uporaba usmernikov razširila na različna območja megavatov. In ena vrsta usmernika je polvalni usmernik.

Izboljšanje vakuumskih diod je pokazalo razvoj za živosrebrne obločne cevi, ki so bile imenovane kot usmerniške cevi. Z razvojem usmernikov so bili uvedeni številni drugi materiali. Torej, to je kratka razlaga, kako so se usmerniki razvijali in kako so se razvijali. Imejmo jasno in podrobno razlago vedenja, kaj je polvalni usmernik, njegovo vezje, načelo delovanja in značilnosti.

“kaj so tiskana vezja ”

Kaj je polvalni usmernik?

Usmernik je elektronska naprava, ki pretvori izmenično napetost v enosmerno napetost. Z drugimi besedami, pretvori izmenični tok v enosmerni tok. Usmernik se uporablja v skoraj vseh elektronskih napravah. Večinoma se uporablja za pretvorbo omrežne napetosti v enosmerno napetost v napajanje odsek. Z uporabo enosmerne napetosti delujejo elektronske naprave. Glede na obdobje prevodnosti so usmerniki razvrščeni v dve kategoriji: polvalni usmernik in Polnovalni usmernik

Gradnja

V primerjavi s polnovalnim usmernikom je HWR najlažji usmernik za gradnjo. Samo z eno diodo je mogoče izdelati napravo.

Gradnja HWR

Polvalni usmernik je sestavljen iz spodnjih komponent:

Vir izmeničnega toka
Upor na obremenitvenem odseku
Dioda
Odstopajoči transformator

AC vir

Ta vir toka dobavlja izmenični tok celotnemu vezju. Ta izmenični tok je na splošno predstavljen kot sinusni signal.

Step-Down transformator

Za povečanje ali zmanjšanje izmenične napetosti se običajno uporablja transformator. Ker se tu uporablja navzdol transformator, ta zmanjša izmenično napetost, medtem ko pri uporabi povečevalnega transformatorja AC napetost poveča z minimalne na visoko raven. V HWR se uporablja večinoma padajoči transformator, kjer je potrebna napetost za diodo zelo minimalna. Če transformatorja ne uporabljamo, velika količina izmenične napetosti povzroči škodo na diodi. Medtem ko se v nekaj primerih lahko uporabi tudi povečevalni transformator.

V spustni napravi ima sekundarno navitje najmanj zavojev kot primarno navitje. Zaradi tega padajoči transformator zmanjša nivo napetosti od primarnega do sekundarnega navitja.

Dioda

Uporaba diode v polvalnem usmerniku omogoča pretok toka samo v eno smer, medtem ko zaustavi tok v drugi poti.

Upor

To je naprava, ki blokira tok električnega toka le do določene ravni.

To je konstrukcija polvalnega usmernika .

Delovanje polvalnega usmernika

Med pozitivnim polovičnim ciklom je dioda v stanju prednapetosti in vodi tok v RL (odpornost na obremenitev). Na obremenitvi se razvije napetost, ki je enaka vhodnemu izmeničnemu signalu pozitivnega pol cikla.

Druga možnost je, da je med negativnim polovičnim ciklom dioda v stanju obratne pristranskosti in skozi diodo ne teče tok. Na obremenitvi se prikaže samo izmenična vhodna napetost in to je neto rezultat, ki je mogoč med pozitivnim polovičnim ciklom. Izhodna napetost pulzira enosmerno napetost.

Usmerjevalna vezja

Enofazno vezje ali večfazno vezje spada pod usmerniška vezja . Za domačo uporabo se uporabljajo enofazna usmerniška vezja z majhno močjo, industrijske aplikacije HVDC pa zahtevajo trifazno usmerjanje. Najpomembnejša uporaba a PN spojna dioda je popravek in gre za postopek pretvorbe AC v DC.

Polvalni popravek

V enofaznem polvalnem usmerniku teče bodisi negativna bodisi pozitivna polovica izmenične napetosti, medtem ko je druga polovica izmenične napetosti blokirana. Zato izhod prejme le polovico AC vala. Za enofazno polvalno rektifikacijo je potrebna ena dioda tri diode za trifazno napajanje. Polvalni usmernik ustvarja več vsebnosti valovanja kot polnovalni usmerniki in za odpravo harmonike zahteva veliko več filtriranja.

Enofazni polvalni usmernik

Za sinusno vhodno napetost je izhodna enosmerna napetost brez obremenitve za idealen polvalni usmernik

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak / ᴨ

Kje

Vdc, Vav - enosmerna izhodna napetost ali povprečna izhodna napetost
Vpeak - najvišja vrednost vhodne fazne napetosti
Vrms - izhodna napetost srednje kvadratne vrednosti

Delovanje polvalnega usmernika

PN-spojna dioda deluje samo v stanju prednaklona. Polvalni usmernik uporablja enako načelo kot PN spojna dioda in tako pretvori AC v DC. V polvalnem usmerniškem vezju je odpornost proti obremenitvi zaporedno povezana s spojno diodo PN. Izmenični tok je vhod polvalnega usmernika. Stopničast transformator vzame vhodno napetost in posledično izhodno napetost transformator je podan obremenitvenemu uporu in diodi.

Delovanje HWR je razloženo v dveh fazah

Pozitiven polvalni proces
Negativni polvalni proces

Pozitiven polval

Ko je frekvenca 60 Hz kot vhodna izmenična napetost, padajoči transformator to zmanjša na minimalno napetost. Torej se na sekundarnem navitju transformatorja ustvari minimalna napetost. Ta napetost na sekundarnem navitju se imenuje sekundarna napetost (Vs). Minimalna napetost se napaja kot vhodna napetost na diodo.

Ko vhodna napetost doseže diodo, se v času pozitivnega polovičnega cikla dioda premakne v stanje preusmeritve in omogoči pretok električnega toka, medtem ko se v času negativnega polovičnega cikla dioda premakne v negativno prednapetost in ovira pretok električnega toka. Pozitivna stran vhodnega signala, ki se nanaša na diodo, je enaka kot enosmerna napetost, ki se napaja na diodi P-N. Na enak način je negativna stran vhodnega signala, ki se nanaša na diodo, enaka obratni enosmerni napetosti, ki se nanaša na diodo P-N

Tako je bilo znano, da dioda prevaja tok v prednapetostnem stanju in ovira pretok toka v obratno pristranskem stanju. Na enak način dioda v izmeničnem krogu omogoča tok toka v času cikla + ve in blokira tok toka v času cikla -ve. Če pride do + ve HWR, ne bo v celoti oviral pol-ciklov -ve, dovoljuje nekaj segmentov -ve polciklov ali omogoča minimalni negativni tok. To je trenutna generacija zaradi manjšinskih nosilcev naboja, ki so v diodi.

Ustvarjanje toka skozi te manjšinske nosilce naboja je zelo majhno, zato ga je mogoče zanemariti. Tega minimalnega dela polovičnih ciklov -ve ni mogoče opaziti na obremenitvenem odseku. V praktični diodi velja, da je negativni tok '0'.

Upor na obremenitvenem odseku uporablja enosmerni tok, ki ga proizvaja dioda. Torej, upor se imenuje električni upor, kjer se enosmerna napetost / tok izračuna na tem uporu (R_L). Električna moč se šteje kot električni faktor vezja, ki uporablja električni tok. V HWR upor uporablja tok, ki ga proizvaja dioda. Zaradi tega se upor imenuje obremenitveni upor. R_Lv HWR's se uporablja za omejevanje ali omejevanje dodatnega enosmernega toka, ki ga ustvarja dioda.

Ugotovljeno je bilo torej, da je izhodni signal v polvalnem usmerniku neprekinjen + več polciklov, ki so sinusoidne oblike.

Negativni polval

Delovanje in konstrukcija polvalnega usmernika v negativnem smislu je skoraj enak pozitivnemu polvalnemu usmerniku. Edini scenarij, ki se bo tu spremenil, je smer diode.

Ko vhodna napetost doseže diodo, se v času negativnega polovičnega cikla dioda premakne v stanje prednapetosti in omogoči pretok električnega toka, medtem ko se v času pozitivnega polovičnega cikla dioda premakne v negativno prednapetost in ovira pretok električnega toka. Negativna stran vhodnega signala, ki se nanaša na diodo, je enaka kot enosmerna napetost, ki se napaja na diodi P-N. Na enak način je pozitivna stran vhodnega signala, ki se nanaša na diodo, enaka obratni enosmerni napetosti, ki se nanaša na diodo P-N

Torej je bilo znano, da dioda prevaja tok v obratno pristranskem stanju in ovira tok toka v prednapetem stanju. Na enak način dioda v izmeničnem krogu omogoča pretok toka za čas -ve cikla in blokira tok toka v času + ve cikla. Ko pride do -ve HWR, ne bo v celoti oviral + ve polciklov, omogoča le nekaj segmentov + ve polciklov ali omogoča minimalni pozitivni tok. To je trenutna generacija zaradi manjšinskih nosilcev naboja, ki so v diodi.

Ustvarjanje toka skozi te manjšinske nosilce naboja je zelo majhno, zato ga je mogoče zanemariti. Tega minimalnega dela + ve pol ciklov ni mogoče opaziti na obremenitvenem odseku. V praktični diodi velja, da je pozitivni tok '0'.

V idealni diodi se zdi, da sta pol-cikla + ve in -ve na izhodnem odseku podobna + ve in -ve polciklu, toda v praktičnih scenarijih se pol-cikla + ve in -ve nekoliko razlikujeta od vhodnih ciklov in to je zanemarljivo.

Ugotovljeno je bilo torej, da je izhodni signal v polvalnem usmerniku neprekinjen pol-cikel, ki je sinusne oblike. Torej, izhod polvalnega usmernika je neprekinjen + ve in -ve sinusni signali, ne pa čisti DC signal in v pulzirajoči obliki.

Delovanje polvalnega usmernika

Ta utripajoča enosmerna vrednost se v kratkem časovnem obdobju spremeni.

Delo polvalnega usmernika

Med pozitivnim polovičnim ciklom, ko je sekundarno navitje zgornjega konca pozitivno glede na spodnji konec, je dioda v stanju predsmerja in prevaja tok. Med pozitivnimi polovičnimi cikli se vhodna napetost nanaša neposredno na odpornost na obremenitev, če je predpostavljena upornost diode enaka nič. Valovne oblike izhodne napetosti in izhodnega toka so enake kot valovne oblike AC vhodne napetosti.

Med negativnim polovičnim ciklom, ko je sekundarno navitje spodnjega konca pozitivno glede na zgornji konec, je dioda v obratnem položaju in ne prevaja toka. Med negativnim polovičnim ciklom napetost in tok na obremenitvi ostaneta nič. Velikost povratnega toka je zelo majhna in je zanemarjena. Torej, v negativnem polovičnem ciklu ni moči.

Niz pozitivnih polciklov je izhodna napetost, ki se razvije v celotnem obremenitvenem uporu. Izhod je pulzirajoč enosmerni val in za izdelavo gladkih izhodnih valov se uporabljajo filtri, ki naj bodo čez obremenitev. Če je vhodni val polciklen, potem je znan kot polvalni usmernik.

Trifazni polvalni usmerniški tokokrogi

Trifazni polvalni nenadzorovani usmernik zahteva tri diode, vsaka priključena na fazo. Trifazno usmerniško vezje trpi zaradi velikega števila harmoničnih popačenj tako na enosmernih kot na izmeničnih povezavah. Na izhodni napetosti enosmerne strani obstajajo trije različni impulzi na cikel.

Trifazni HWR se v glavnem uporablja za pretvorbo trifaznega izmeničnega toka v trifazni enosmerni tok. Pri tem se namesto diod uporabljajo preklopniki, ki se imenujejo nenadzorovana stikala. Tu nekontrolirana stikala ustrezajo, da ne obstaja način regulacije časa vklopa in izklopa stikal. Ta naprava je izdelana iz trifaznega napajalnika, ki je povezan s 3-faznim transformatorjem, pri čemer ima sekundarno navitje transformatorja vedno zvezdasto povezavo.

Tu se upošteva samo zvezdana povezava, ker je za ponovno povezavo tovora s sekundarnim navitjem transformatorja potrebna nevtralna točka, s čimer se zagotovi povratna smer za pretok moči.

Splošna konstrukcija 3-faznega HWR, ki zagotavlja povsem uporovno obremenitev, je prikazana na spodnji sliki. V konstrukcijski zasnovi je vsaka faza transformatorja označena kot posamezen vir izmeničnega toka.

Izkoristek, pridobljen s trifaznim transformatorjem, je skoraj 96,8%. Čeprav je izkoristek treh faz HWR več kot enofazni HWR, je manjši od zmogljivosti trifaznega polnovalnega usmernika.

Trifazni HWR

Značilnosti polvalnega usmernika

Značilnosti polvalnega usmernika za naslednje parametre

PIV (največja inverzna napetost)

V obratno pristranskem stanju mora dioda zdržati zaradi svoje največje napetosti. Med negativnim polovičnim ciklom skozi obremenitev ne teče tok. Torej se na diodi prikaže celotna napetost, ker ni padca napetosti skozi odpornost obremenitve.

PIV polvalnega usmernika = V_SMAX

To je PIV polvalnega usmernika .

Povprečni in največji tokovi v diodi

Ob predpostavki, da je napetost na sekundaru transformatorja sinusna in je njegova najvišja vrednost V_SMAX. Takojšnja napetost, ki jo odda polvalni usmernik, je

Vs = V_SMAXBrez mas

“kako kuhati na soncu ”

Tok, ki teče skozi obremenitev, je

jaz_NAJVEČ= V_SMAX/ (R_F+ R_L)

Uredbe

Regulacija je razlika med napetostjo prostega teka in napetostjo polne obremenitve glede na napetost polne obremenitve, odstotek regulacije napetosti pa je podan kot

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

Učinkovitost

Razmerje med vhodnim AC in izhodnim DC je znano kot učinkovitost (?).

? = Pdc / Pac

Enosmerna napetost, ki se odda v breme, je

Pdc = I^dva_enosmernoR_L= (I_NAJVEČ/ ᴨ)^dvaR_L

Vhodna izmenična moč transformatorja,

Pac = odvajanje moči v odpornosti na obremenitev + odvajanje moči v spojni diodi

= Jaz^dva_rmsR_F+ Jaz^dva_rmsR_L= {I^dva_NAJVEČ/ 4} [R_F+ R_L]

? = Pdc / Pac = 0,406 / {1 + R_F/ R_L}

Učinkovitost polvalnega usmernika je 40,6% pri R_Fje zanemarjen.

Faktor valovanja (γ)

Vsebnost valovanja je definirana kot količina AC vsebine, ki je prisotna v izhodnem enosmernem toku. Če je faktor valovanja manjši, bo zmogljivost usmernika večja. Vrednost faktorja valovanja je za polvalni usmernik 1,21.

DC moč, ki jo ustvarja HWR, ni natančen enosmerni signal, temveč pulzirajoč enosmerni signal, v pulzirajoči enosmerni obliki pa obstajajo valovi. Te valove je mogoče zmanjšati z uporabo filtrirnih naprav, kot so induktorji in kondenzatorji.

Za izračun števila valov v enosmernem signalu se uporabi faktor in se imenuje faktor valovanja, ki je predstavljen kot γ . Ko je faktor valovanja visok, prikazuje podaljšan pulzirajoč enosmerni val, medtem ko minimalni faktor valovanja prikazuje minimalen pulzirajoč enosmerni val,

Ko je vrednost γ zelo minimalna, to pomeni, da je izhodni enosmerni tok skoraj enak čistemu enosmernemu signalu. Torej lahko trdimo, da nižji kot je faktor valovanja, bolj gladek je enosmerni signal.

V matematični obliki je ta faktor valovanja označen kot delež efektivne vrednosti AC odseka do enosmernega odseka izhodne napetosti.

Faktor valovanja = efektivna vrednost AC odseka / RMS vrednost DC odseka

jaz^dva= Jaz^dva_enosmerno+ Jaz^dva_1.+ Jaz^dva_dva+ Jaz^dva_4.= Jaz^dva_enosmerno+ Jaz^dva_in

γ = jaz_in/ JAZ_enosmerno= (I^dva- JAZ^dva_enosmerno) / JAZ_enosmerno= {(I_rms/ JAZ^dva_enosmerno) / Idc = {(I_rms/JAZ^dva_enosmerno) -1} = k_f^dva-1)

Kje kf - faktor faktorja

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

Torej, c = (1,572 - 1) = 1,21

“vrste sistema za nadzor dostopa ”

Faktor uporabe transformatorja (TUF)

Opredeljen je kot razmerje med izmenično močjo in obremenitvijo ter sekundarno napetostjo transformatorja. TUF polvalnega usmernika je približno 0,287.

HWR s kondenzatorskim filtrom

V skladu s splošno teorijo, ki je bila obravnavana zgoraj, je za izhod polvalnega usmernika utripajoč enosmerni signal. To se dobi, ko HWR deluje brez uporabe filtra. Filtri so naprava, ki se uporablja za pretvorbo pulzirajočega enosmernega signala v enakomerne enosmerne signale, kar pomeni (pretvorba pulzirajočega signala v gladki signal). To lahko dosežemo z zatiranjem valov enosmernega toka, ki se zgodijo v signalu.

Čeprav se te naprave lahko teoretično uporabljajo brez filtrov, naj bi jih uporabljali za kakršne koli praktične namene. Ker bo enosmerna naprava potrebovala stalen signal, je treba utripajoči signal pretvoriti v gladkega, da se bo lahko uporabljal za resnične aplikacije. To je razlog, da se HWR uporablja s filtrom v praktičnih scenarijih. Namesto filtra je mogoče uporabiti induktor ali kondenzator, vendar je HWR s kondenzatorjem najpogosteje uporabljena naprava.

Spodnja slika pojasnjuje diagram vezja konstrukcije polvalni usmernik s kondenzatorskim filtrom in kako gladi utripajoč enosmerni signal.

Prednosti in slabosti

V primerjavi s polnovalnim usmernikom polvalni usmernik v aplikacijah ni toliko zaposlen. Čeprav ima ta naprava malo prednosti. The prednosti polvalnega usmernika so :

Poceni - ker se uporablja minimalno število komponent
Preprosto - iz razloga, ker je zasnova vezja popolnoma enostavna
Preprosta uporaba - Ker je konstrukcija enostavna, bo tudi uporaba naprave tako poenostavljena
Majhno število komponent

The slabosti polvalnega usmernika so:

Na obremenitvenem odseku je izhodna moč vključena tako v enosmerni kot v izmenični del, kjer je osnovna frekvenčna stopnja podobna frekvenčni ravni vhodne napetosti. Prav tako bo prišlo do povečanega faktorja valovanja, kar pomeni, da bo hrup velik, za zagotovitev stalne enosmerne napetosti pa je potrebno podaljšano filtriranje.
Ker se bo napajanje oddajalo le v času enega polkroga vhodne izmenične napetosti, je njihova rektifikacijska zmogljivost minimalna in tudi izhodna moč bo manjša.
Polvalni usmernik ima minimalni faktor izkoristka transformatorja
V jedru transformatorja pride do nasičenja enosmernega toka, kjer to povzroči magnetizacijski tok, izgube zaradi histereze in tudi razvoj harmonikov.
Količina enosmerne energije, ki jo dobimo s polvalnim usmernikom, ni zadostna, da bi ustvarila celo splošno količino napajanja. Medtem ko je to mogoče uporabiti za nekaj aplikacij, kot je polnjenje baterije.

Aplikacije

Glavni uporaba polvalnega usmernika je pridobiti izmenično moč iz enosmerne energije. Usmerniki so v glavnem uporabljeni notranji tokokrogi napajalnikov v skoraj vseh elektronskih napravah. V napajalnikih je usmernik praviloma nameščen zaporedno, tako da je sestavljen iz transformatorja, gladilnega filtra in regulatorja napetosti. Nekaj drugih aplikacij HWR je:

Vgradnja usmernika v napajalnik omogoča pretvorbo izmeničnega v enosmerni tok. Mostni usmerniki se pogosto uporabljajo za velike aplikacije, kjer imajo sposobnost pretvorbe izmenične napetosti na visoki ravni v minimalno enosmerno napetost.
Izvedba HWR pomaga doseči zahtevano raven enosmerne napetosti s pomočjo navzdolžnih ali stopnjevalnih transformatorjev.
Ta naprava se uporablja tudi pri varjenju železa vrste vezij in se uporablja tudi v sredstvu proti komarjem, da potisne vodnik za hlape.
Uporablja se na radijski napravi AM za namene zaznavanja
Uporablja se kot vezja za sprožitev in impulz
Vgrajeno v ojačevalnike napetosti in modulacijske naprave.

To je vse o Half Wave usmernik vezje in delo z njegovimi značilnostmi. Menimo, da so informacije v tem članku koristne za boljše razumevanje tega projekta. Poleg tega za kakršna koli vprašanja v zvezi s tem člankom ali kakršno koli pomoč pri izvajanju električni in elektronski projekti , se lahko obrnete na nas tako, da komentirate v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je glavna funkcija polvalnega usmernika?