Ajavahemikul 1880. aastal alustati alaldite tuvastamist ja ainulaadsust. Alaldite edendamine on jõuelektroonika valdkonnas leiutanud erinevaid lähenemisviise. Esialgne alaldis kasutatav diood projekteeriti aastal 1883. Vaakumdioodide arenguga, mis oli teerajajaks 1900. aastate esimestel päevadel, juhtusid alalditega seotud piirangud. Kui elavhõbedakaaretorude modifikatsioonidega laiendati alaldite kasutamist erinevatele megavattvahemikele. Ja üht tüüpi alaldid on poollaine alaldid.

Vaakumdioodide täiustamine näitas elavhõbedakaaretorude arengut ja neid elavhõbeda kaaretorusid nimetati alaldustorudeks. Alaldite väljatöötamisel pioneeriti paljusid muid materjale. Niisiis, see on lühike selgitus selle kohta, kuidas alaldid arenesid ja kuidas nad arenesid. Olgem selge ja üksikasjalik selgitus selle kohta, mis on poollaine alaldi, selle vooluahel, tööpõhimõte ja omadused.

“erinevat tüüpi maja kaitselülitid ”

Mis on poollaine alaldi?

Alaldi on elektrooniline seade, mis muudab vahelduvpinge alalispingeks. Teisisõnu muudab see vahelduvvoolu alalisvooluks. Alaldit kasutatakse peaaegu kõigis elektroonikaseadmetes. Enamasti kasutatakse seda võrgupinge muundamiseks alalisvoolu pingeks toiteallikas jaotises. Alalisvoolu toite abil töötavad elektroonilised seadmed. Juhtimisperioodi järgi liigitatakse alaldid kahte kategooriasse: poollaine alaldi ja Täislaine alaldi

Ehitus

Täislaine alaldiga võrreldes on HWR ehituse jaoks kõige lihtsam alaldi. Ainult ühe dioodiga saab seadme ehitada.

HWR ehitus

Poollaine alaldi koosneb järgmistest komponentidest:

Vahelduvvoolu allikas
Takisti koormuse sektsioonis
Diood
Astmelist trafot

Vahelduvvoolu allikas

See vooluallikas varustab kogu vooluahelat vahelduvvooluga. Seda vahelduvvoolu kujutatakse tavaliselt siinusignaalina.

Astmelülitrafo

Vahelduvpinge suurendamiseks või vähendamiseks kasutatakse tavaliselt trafot. Kuna siin kasutatakse astmelist trafot, vähendab see vahelduvvoolu pinget, samal ajal kui astmelise trafo kasutamisel suurendab see vahelduvvoolu pinget minimaalsest tasemest kõrgele. HWR-is kasutatakse enamasti astmelist trafot, kus dioodi jaoks vajalik pinge on väga minimaalne. Kui trafot ei kasutata, kahjustab suur vahelduvvoolu pinge dioodi. Kui mõnes olukorras võib kasutada ka astmelist trafot.

Astmelises seadmes on sekundaarmähisel minimaalsed pöörded kui primaarmähisel. Selle tõttu alandab trafo pinge primaarsest sekundaarmähiseks.

Diood

Dioodi kasutamine poollaine alaldis võimaldab voolu voolata ainult ühes suunas, samal ajal kui see peatab voolu teises suunas.

Takisti

See on seade, mis blokeerib elektrivoolu voolu ainult kindlaksmääratud tasemeni.

See on poollaine alaldi ehitus .

Poollaine alaldi töö

Positiivse pooltsükli ajal on diood ettepoole suunatud kallutatuse tingimustes ja see juhib voolu RL-le (koormustakistus). Kogu koormuse jaoks arendatakse pinget, mis on sama positiivse pooltsükli sisend-vahelduvvoolu signaaliga.

Teise võimalusena on negatiivse pooltsükli ajal diood vastupidises eelpinges ja dioodi kaudu voolu ei toimu. Ainult vahelduvvoolu sisendpinge ilmub üle koormuse ja positiivse pooltsükli ajal on võimalik puhas tulemus. Väljundpinge pulseerib alalispinge.

Alaldi ahelad

Ühefaasilised või mitmefaasilised ahelad kuuluvad alaldi ahelad . Kodumajapidamistes kasutatakse ühefaasilisi väikese võimsusega alaldi ahelaid ja tööstuslikud HVDC rakendused vajavad kolmefaasilist alaldust. A. Kõige olulisem rakendus PN-ristmiku diood on alaldamine ja see on vahelduvvoolu muundamine alalisvooluks.

Poollaine parandamine

Ühefaasilises poollaine alaldis voolab kas vahelduvpinge negatiivne või positiivne pool, samas kui vahelduvpinge teine pool on blokeeritud. Seega võtab väljund vastu ainult poole vahelduvvoolu lainest. Ühefaasilise poollaine alalduseks on vaja ühte dioodi ja kolm dioodi kolmefaasilise toite jaoks. Poollaine alaldi abil toodetakse rohkem lainepikkusi kui täislaine alaldites ja harmooniliste elimineerimiseks on vaja palju rohkem filtreerida.

Ühefaasiline poollaine alaldi

Sinusoidse sisendpinge korral on ideaalse poollaine alaldi koormuseta väljundpinge

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak / ᴨ

Kus

Vdc, Vav - alalisvoolu väljundpinge või keskmine väljundpinge
Vpeak - sisendfaasi pinge tippväärtus
Vrms - ruutkeskmise väärtuse väljundpinge

Poollaine alaldi töö

PN-ühendusdiood juhib ainult ettepoole suunatud kallutamise tingimustes. Poollaine alaldi puhul kasutatakse sama põhimõte kui PN-ühendusdiood ja muundab seeläbi vahelduvvoolu alalisvooluks. Poollaine alaldi vooluahelas on koormustakistus ühendatud järjestikku PN-ühendusdioodiga. Vahelduvvool on poollaine alaldi sisend. Astmeline trafo võtab sisendpinge ja sellest tuleneva väljundi trafo antakse koormustakistile ja dioodile.

HWR tööd selgitatakse kahes etapis, mis on

Positiivne poollaine protsess
Negatiivne poollaine protsess

Positiivne poollaine

Kui sisendi vahelduvpinge sagedus on 60 Hz, vähendab astmelülitrafo selle minimaalseks pingeks. Niisiis, trafo sekundaarmähisel tekib minimaalne pinge. Seda sekundaarmähise pinget nimetatakse sekundaarpingeks (Vs). Minimaalne pinge juhitakse dioodi sisendpingena.

Kui sisendpinge jõuab dioodini, liigub diood positiivse pooltsükli ajal edasi-eelpinge ja võimaldab elektrivoolu, samas kui negatiivse pooltsükli ajal liigub diood negatiivsesse eeltingimusse ja takistab elektrivoolu voogu. Dioodile rakendatava sisendsignaali positiivne külg on sama kui P-N dioodile rakendatav ettepoole suunatud alalispinge. Samamoodi on dioodile rakendatava sisendsignaali negatiivne külg sama, mis P-N dioodile rakendatav vastupidine alalispinge

Niisiis oli teada, et diood juhib voolu ettepoole suunatud kallutatud olekus ja takistab voolu voolu vastupidises kallutuses. Samamoodi võimaldab diood vahelduvvooluahelas voolu voolamist kogu tsükli jooksul + ve ja blokeerib voolu voolu tsükli ajal. Kui jõuate + ve HWR-ni, ei takista see täielikult -ve pooltsükleid, see võimaldab väheseid -ve pooltsüklite segmente või võimaldab minimaalset negatiivset voolu. See on praegune põlvkond dioodis olevate vähemuslaengukandjate tõttu.

Selle vähemuslaengukandjate kaudu on voolu tekitamine väga minimaalne ja seetõttu võib selle unarusse jätta. See minimaalne poolveeliste tsüklite osa ei ole koormuse sektsioonis jälgitav. Praktilises dioodis peetakse negatiivseks vooluks “0”.

Koormussektsiooni takisti kasutab alalisvoolu, mida diood tekitab. Niisiis nimetatakse takistit elektriliseks koormustakistiks, kus selle takisti jaoks arvutatakse alalispinge / vool (R_L). Elektriväljundit peetakse vooluahela elektriteguriks, mis kasutab elektrivoolu. HWR-is kasutab takisti dioodiga toodetud voolu. Seetõttu nimetatakse takistit koormustakistiks. R_LHWR-s kasutatakse dioodi tekitatud täiendava alalisvoolu piiramiseks või piiramiseks.

Niisiis jõuti järeldusele, et poollaine alaldi väljundsignaal on pidev + ve pooltsüklit, mis on sinusoidaalsed.

Negatiivne poollaine

Poollaine alaldi töö ja ehitus negatiivsel viisil on peaaegu identne positiivse poollaine alaldiga. Ainus stsenaarium, mida siin muudetakse, on dioodi suund.

Kui sisendpinge jõuab dioodini, liigub diood negatiivse pooltsükli ajal edasi-eelpinge seisundisse ja võimaldab elektrivoolu, samas kui positiivse pooltsükli ajal liigub diood negatiivsesse eelpingesse ja takistab elektrivoolu voogu. Dioodile rakendatava sisendsignaali negatiivne külg on sama kui P-N dioodile rakendatav ettepoole suunatud alalispinge. Samamoodi on dioodile rakendatava sisendsignaali positiivne külg sama kui vastupidine alalispinge, mis rakendatakse P-N dioodile

Niisiis oli teada, et diood juhib voolu vastupidises kallutatud olekus ja takistab voolu ettepoole kallutatud olekus. Samamoodi võimaldab diood vahelduvvooluahelas voolu voolamist kogu tsükli kestel ja blokeerib voolu voolu tsükli ajal. HWR-le tulles ei takista see täielikult + ve pooltsükleid, see võimaldab väheseid + ve pooltsüklite segmente või võimaldab minimaalset positiivset voolu. See on praegune põlvkond dioodis olevate vähemuslaengukandjate tõttu.

Selle vähemuslaengukandjate kaudu on voolu tekitamine väga minimaalne ja seetõttu võib selle unarusse jätta. See minimaalne osa + ve pooltsüklist ei ole koormuse osas jälgitav. Praktilises dioodis peetakse positiivseks vooluks “0”.

Ideaalses dioodis näivad väljundi sektsiooni + ve ja -ve pooltsüklid olevat sarnased + ve ja -ve pooltsükliga. Kuid praktiliste stsenaariumide korral erinevad + ve ja -ve pooltsüklid sisendtsüklitest mõnevõrra ja see on tühine.

Niisiis jõuti järeldusele, et poollaine alaldi väljundsignaal on pideva veega pooltsükkel, mis on sinusoidaalse kujuga. Niisiis, poollaine alaldi väljund on pidev + ve ja -ve siinusignaal, kuid mitte puhas alalisvoolu signaal ja pulseerivas vormis.

Poollaine alaldi töö

See pulseeriv alalisvoolu väärtus muutub lühikese aja jooksul.

Poollaine alaldi töötamine

Positiivse pooltsükli ajal, kui ülemise otsa sekundaarmähis on alumise otsa suhtes positiivne, on diood ettepoole kallutatud seisundis ja see juhib voolu. Positiivsete pooltsüklite ajal rakendatakse sisendpinge otse koormustakistusele, kui eeldatakse, et dioodi ettepoole suunatud takistus on null. Väljundpinge ja väljundvoolu lainekujud on samad kui vahelduvvoolu sisendpinge omad.

Negatiivse pooltsükli ajal, kui alumise otsa sekundaarmähis on ülemise otsa suhtes positiivne, on diood vastupidises eelpinges ja see ei juhi voolu. Negatiivse pooltsükli ajal jäävad koormuse pinge ja vool nulliks. Vastupidise voolu suurus on väga väike ja see jäetakse tähelepanuta. Niisiis, negatiivse pooltsükli jooksul ei tarnita energiat.

Positiivsete pooltsüklite jada on väljundpinge, mis areneb üle koormustakistuse. Väljundiks on pulseeriv alalisvoolu laine ja sujuva väljundlaine saamiseks kasutatakse filtreid, mis peaksid olema kogu koormuse ulatuses. Kui sisendlaine on pooltsükliline, siis on see tuntud kui poollaine alaldi.

Kolmefaasilised poollaine alaldi ahelad

Kolmefaasiline poollaine kontrollimata alaldi jaoks on vaja kolme dioodi, millest igaüks on ühendatud faasiga. Kolmefaasiline alaldi ahel kannatab nii alalis- kui vahelduvvooluühenduste harmooniliste moonutuste suure hulga all. Alalisvoolu väljundpingel on tsükli kohta kolm erinevat impulsi.

Kolmefaasilist HWR-i kasutatakse peamiselt kolmefaasilise vahelduvvoolu muundamiseks kolmefaasiliseks alalisvooluks. Selles kasutatakse dioodide asemel lüliteid, mida nimetatakse kontrollimatuteks lülititeks. Siin vastavad kontrollimatud lülitid sellele, et pole olemas lähenemisviisi lülitite sisse- ja väljalülitusaegade reguleerimiseks. See seade on valmistatud kolmefaasilise toiteallika abil, mis on ühendatud kolmefaasilise trafoga, kus trafo sekundaarmähisel on alati täheühendus.

Siin järgitakse ainult täheühendust põhjusel, et koormuse uuesti ühendamiseks trafo sekundaarmähisega on vaja neutraalset punkti, pakkudes seega vooluvoolu tagasisuunda.

Kolmefaasilise HWR-i üldine konstruktsioon, mis tagab puhtalt takistusliku koormuse, on näidatud alloleval pildil. Ehituskonstruktsioonis nimetatakse trafo iga faasi individuaalseks vahelduvvooluallikaks.

Kolmefaasilise trafo abil saavutatud efektiivsus on ligi 96,8%. Kuigi kolme faasi HWR efektiivsus on rohkem kui ühefaasiline HWR, on see väiksem kui kolme faasi täislaine alaldi jõudlus.

Kolmefaasiline HWR

Poollaine alaldi omadused

Poollaine alaldi omadused järgmiste parameetrite jaoks

PIV (tipp-pöördpinge)

Tagurpidi kallutatud seisundi ajal peab diood taluma oma maksimaalse pinge tõttu. Negatiivse pooltsükli ajal ei voola koormuse kaudu voolu. Niisiis, kogu dioodil ilmub kogu pinge, kuna koormustakistuse kaudu puudub pinge langus.

Poollaine alaldi PIV = V_SMAX

See on Poollaine alaldi PIV .

Dioodi keskmine ja tippvool

Eeldades, et trafo sekundaarses osas on pinge sinusoidaalne ja selle tippväärtus on V_SMAX. Poollaine alaldile antud hetkeline pinge on

Vs = V_SMAXIlma wt

“mis on paralleelplaadi kondensaator ”

Koormustakistuse kaudu voolav vool on

Mina_MAX= V_SMAX/ (R_F+ R_L)

Määrus

Reguleerimine on erinevus koormuseta pinge ja täiskoormusega pinge vahel täiskoormuse pinge suhtes ja pinge reguleerimise protsent on esitatud järgmiselt:

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

“Kuidas kontrollida vahelduvvoolu kondensaatorit multimeetriga ”

Tõhusus

Sisendi vahelduvvoolu ja väljundvoolu suhet nimetatakse efektiivsuseks (?).

? = Pdc / Pac

Koormale tarnitav alalisvoolu võimsus on

Pdc = I^kaks_alalisvoolR_L= (I_MAX/ ᴨ)^kaksR_L

Trafo sisendvoolu võimsus,

Pac = võimsuse hajumine koormustakistuse korral + võimsuse hajumine ristmikdioodil

= Mina^kaks_rmsR_F+ I^kaks_rmsR_L= {I^kaks_MAX/ 4} [R_F+ R_L]

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

Poollaine alaldi efektiivsus on R 40,6%_Fon unarusse jäetud.

Ripple Factor (γ)

Ripple sisu on määratletud kui väljund-alalisvoolus sisalduva vahelduvvoolu sisaldus. Kui pulsatsioonitegur on väiksem, on alaldi jõudlus suurem. Poollaine alaldi pulsatsiooniteguri väärtus on 1,21.

HWR-i poolt genereeritud alalisvool ei ole täpne alalisvoolu signaal, vaid pulseeriv alalisvoolu signaal ja pulseerivas alalisvoolu vormis eksisteerivad lainetused. Neid lainetusi saab vähendada filtriseadmete (nt induktorid ja kondensaatorid) abil.

Alalisvoolusignaali lainete arvu arvutamiseks kasutatakse tegurit ja seda nimetatakse laineteguriks, mida tähistatakse kui γ . Kui pulsatsioonitegur on kõrge, näitab see pikendatud pulseerivat alalisvoolu lainet, samas kui minimaalne pulsatsioonitegur näitab minimaalset pulseerivat alalisvoolu lainet,

Kui y väärtus on väga minimaalne, tähendab see, et väljundvoolu vool on peaaegu sama kui puhta alalisvoolu signaal. Niisiis võib öelda, et mida väiksem on pulsatsioonitegur, seda sujuvam on alalisvoolu signaal.

Matemaatilises vormis tähistatakse seda lainetegurit vahelduvvoolu sektsiooni RMS-väärtuse ja väljundpinge alalisvoolu sektsiooni suhtena.

Ripple factor = vahelduvvoolu sektsiooni RMS väärtus / alalisvoolu sektsiooni RMS väärtus

Mina^kaks= Mina^kaks_alalisvool+ I^kaks₁+ I^kaks_kaks+ I^kaks₄= Mina^kaks_alalisvool+ I^kaks_ja

γ = Mina_ja/ I_alalisvool= (I^kaks- Mina^kaks_alalisvool) / I_alalisvool= {(I_rms/ I^kaks_alalisvool) / Idc = {(I_rms/ I^kaks_alalisvool) -1} = k_f^kaks-1)

Kus kf - vormitegur

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

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

Trafo kasutustegur (TUF)

See on määratletud kui edastatud vahelduvvoolu suhe koormuse ja trafo teisese vahelduvvoolu nimiväärtusesse. Poollaine alaldi TUF on umbes 0,287.

HWR koos kondensaatori filtriga

Vastavalt üldisele teooriale, mida poollaine alaldi väljundiks eespool arutati, on pulseeriv alalisvoolu signaal. See saadakse väljundina, kui HWR-i kasutatakse ilma filtrit rakendamata. Filtrid on seade, mida kasutatakse pulseeriva alalisvoolu signaali muutmiseks püsivaks alalisvoolu signaaliks, mis tähendab (pulseeriva signaali muundamine sujuvaks signaaliks). Seda on võimalik saavutada signaalis toimuvate alalisvoolu pulsatsioonide pärssimisega.

Kuigi neid seadmeid saab teoreetiliselt kasutada ilma filtriteta, peaksid need olema rakendatud mis tahes praktiliste rakenduste jaoks. Kuna alalisvooluseade vajab püsisignaali, tuleb pulseeriv signaal muundada sujuvaks, et seda saaks reaalsetes rakendustes kasutada. See on põhjus, miks praktilisi stsenaariume kasutatakse HWR-i koos filtriga. Filtri asemel võib kasutada kas induktiivpooli või kondensaatorit, kuid kõige sagedamini kasutatakse kondensaatoriga HWR-i.

Alloleval pildil selgitatakse ehitise elektriskeemi poollaine alaldi kondensaatori filtriga ja kuidas see pulseerivat alalisvoolu signaali silub.

Eelised ja puudused

Täislaine alaldiga võrreldes pole poollaine alaldit rakendustes nii palju kasutatud. Isegi kui sellel seadmel on vähe eeliseid. The poollaine alaldi eelised on :

Odav - kuna kasutatakse minimaalset arvu komponente
Lihtne - põhjusel, et vooluahela kujundus on täiesti lihtne
Lihtne kasutada - Kuna ehitus on lihtne, on seadme kasutamine ka nii sujuvam
Madal komponentide arv

The poollaine alaldi puudused on:

Koormuse sektsioonis on väljundvõimsus kaasas nii alalis- kui vahelduvvoolu komponentidega, kus põhisageduse tase on sarnane sisendpinge sagedustasemega. Samuti suureneb pulsatsioonitegur, mis tähendab, et müra on kõrge, ja pideva alalisvoolu väljundi tagamiseks on vaja laiendatud filtreerimist.
Kuna toide toimub ainult sisend-vahelduvvoolu ühe poolperioodi ajal, on nende alaldustõhusus minimaalne ja ka väljundvõimsus väiksem.
Poollaine alaldil on trafo kasutustegur minimaalne
Trafo südamikus toimub alalisvoolu küllastus, mille tulemuseks on magnetiseeriv vool, hüsterereesi kaod ja ka harmooniliste areng.
Poollaine alaldi abil tarnitud alalisvoolu kogus ei ole piisav isegi üldise toiteallika tekitamiseks. Seda saab kasutada mõne rakenduse jaoks, näiteks aku laadimiseks.

Rakendused

Peamine poollaine alaldi rakendamine on alalisvoolu abil saada vahelduvvoolu. Alaldid on peamiselt kasutatud toiteallikate siselülitusi peaaegu igas elektroonikaseadmes. Toiteallikates paikneb alaldi üldjuhul järjestikuliselt, mis koosneb trafost, silumisfiltrist ja pinge regulaatorist. Vähesed muud HWR-i rakendused on:

Alaldi rakendamine toiteallikas võimaldab muundada vahelduvvoolu alalisvooluks. Silla alaldeid kasutatakse laialdaselt tohutute rakenduste jaoks, kus neil on võimalus teisendada kõrgetasemeline vahelduvpinge minimaalseks alalispingeks.
HWR-i rakendamine aitab alalis- või astmelist trafode abil saavutada nõutava alalispinge taseme.
Seda seadet kasutatakse ka raua keevitamisel ahelate tüübid ja seda kasutatakse ka sääsetõrjevahendis, et aurude plii suruda.
Kasutatakse AM-raadioseadmes tuvastamiseks
Kasutatakse süüte- ja impulssgeneraatorina
Rakendatud pingevõimendi ja modulatsiooniseadmetes.

See kõik on seotud Poollaine alaldi ahel ja töötades selle omadustega. Usume, et selles artiklis toodud teave on teile abiks projekti paremaks mõistmiseks. Lisaks sellele, kui teil on selle artikliga seotud küsimusi või abi rakendamisel elektri- ja elektroonikaprojektid , võite julgelt pöörduda meie poole, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on poollaine alaldi peamine funktsioon?