Můstkový usměrňovač, obvod, vzorec, 7 důležitých faktorů

Seznam témat

  • Usměrnění a usměrňovač
  • Typy usměrňovače
  • Přemosťovací usměrňovač
  • Obvod a schéma přemosťovacího usměrňovače
  • Práce můstkového usměrňovače
  • Rozdíly mezi přemosťovacím můstkem a usměrňovačem plné vlny
  • Matematické problémy

Náprava

Oprava: Proces, kterým se střídavé napětí převádí na stejnosměrné napětí, se nazývá usměrnění. Usměrňovač je elektronické zařízení, které provádí opravu

Typy usměrňovačů

Usměrňovače jsou hlavně tři typy. Oni jsou -

  1. Usměrňovače poloviční vlny (HWR)
  2. Plnovlnné usměrňovače (FWR)
  3. Přemosťovací usměrňovač (BR)

Usměrňovače mostů

Můstkové usměrňovače jsou druh usměrňovačů, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný, který je střídavým proudem na stejnosměrný. Tento typ usměrňovače umožňuje oběma polovinám vstupního střídavého napětí projít obvodem. K výrobě můstkového usměrňovače jsou nutné čtyři diody.

Bridge & Usměrňovače pracovní a obvod

Můstkový usměrňovač je zobrazen v níže uvedeném obvodu.

1920px Diodový můstek alt 1.svg
Schéma zapojení mostního usměrňovače, zdroj obrazu - Uživatel: WykisDiodový můstek alt 1, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Celovlnovou nápravu lze realizovat také pomocí usměrňovačů, které obsahují čtyři diody. Jak je znázorněno v obvodu, dvě diody protilehlých ramen vedou proud současně, zatímco ostatní dvě diody zůstaly ve vypnutém stavu. Prozatím proud protéká diodou D1 a D3, ale žádný proud neprotéká diodami D2 a D4. K tomu dochází kvůli okamžité polaritě sekundárních vinutí transformátoru. Proud I tedy prochází zatěžovacím odporem RL ve znázorněném směru.

Nyní přichází další polovina cyklu. Tentokrát se polarita transformátoru změní. Proud protéká diodou D2 a diodou D4 a žádný proud neteče diodami D1 a D3. Směr toku proudu zůstává stejný jako v předchozí polovině cyklu.

Vědět, jak funguje transformátor!

Vzorec a rovnice mostního usměrňovače

Ze standardního obvodu usměrňovače Bridge

Vi je vstupní napětí; Vb je napětí diody, rd je dynamický odpor, R je odpor zátěže, Vo je výstupní napětí.

Průměrné O / p napětí:

Vo = Vmsinωt; 0 ≤ ωt ≤ π

Vav = 1 / π * ∫02 XNUMX πVo d (ωt)

Nebo Vav = 1 / π * ∫02 XNUMX πVmSinωt d (ωt)

Nebo Vav = (Vm/ π) [- Cosωt]0π

Nebo Vav = (Vm / π) * [- (- 1) - (- (1))]

Nebo Vav = (Vm/ π) * 2

Nebo Vav = 2 Vm / π = 0.64 V.m

Průměrný zatěžovací proud (Iav) = 2 * Im/ π

RMS (Root Means Square) Hodnota proudu:

Irms = [1 / π * ∫ 0 2 XNUMX π I2  d (ωt)]1/2

I = jámsinωt; 0 ≤ ωt ≤ π

Nebo járms = [1 / π * ∫ 0 2 XNUMX π Im2  Hřích2ωt d (ωt)]1/2

Nebo járms = [Jám2/ π * ∫ 0 2 XNUMX π Hřích2ωt d (ωt)]1/2

Hříchu2ωt = ½ (1 - Cos2ωt)

Nebo járms = [Jám2/ π * ∫ 0 2 XNUMX π (1 - Cos2ωt) d (ωt)]1/2

Nebo járms = [Jám2/ 2] ½   Nebo járms = Im/ √2

Napětí RMS = Vrms = Vm/ √2.

Význam hodnoty RMS je, že je ekvivalentní hodnotě DC.

Za předpokladu, že hodnota RMS je ≤ maximální hodnota

Špičkové inverzní napětí (PIV):

Špičkové inverzní napětí nebo PIV se označuje jako maximální přípustné napětí, které může být přivedeno na diodu před jejím rozpadem.

Špičkové inverzní napětí můstkového usměrňovače se vypočítá jako PIV> = Vm

Přiložením většího napětí než je špičkové inverzní napětí dojde k poškození diody a ovlivnění dalších prvků obvodu, pokud jsou spojeny.

Bridge usměrňovač graf

Následující graf ukazuje vstupní výstupní signál můstkového usměrňovače. Je to stejné jako s usměrňovačem Bridge.

3fázová náprava 2
Bridge Rectifier Graph zobrazující vstupní signál (horní) a výstupní signál (spodní), zdroj obrazu - Krishnavedala3fázová náprava 2CC BY-SA 3.0

Form Factor

Projekt form factor můstkového usměrňovače je stejný jako celovlnový usměrňovač a je definován jako poměr hodnoty RMS (Root Means Square) hodnoty zátěžového napětí k průměrné hodnotě zátěžového napětí.

Tvarový faktor = Vrms /PROTIav

Vrms = Vm/2

Vav = Vm / π

Tvarový faktor = (Vm/ √2) / (2 * Vm/ π) = π / 2√2 = 1.11

Můžeme tedy napsat, Vrms = 1.11 * Vav.

Faktor zvlnění

Zvlnění faktor můstkového usměrňovače je procento složky střídavého proudu přítomné na výstupu můstkového usměrňovače.

„Γ“ představuje faktor zvlnění.

Io = Iac + Idc

Nebo jáac = Io - Jádc

Nebo jáac = [1 / (2π) * ∫02 XNUMX π(I-IDC)2d (ωt)]1/2

Nebo jáac = [Járms2 + Idc2- 2 jádc2] 1/2

Nebo jáac = [Járms2 - Jádc2] 1/2

Takže faktor zvlnění,

γ = járms2 - Jádc2 / Idc2

nebo, γ = [(I.rms2 - Jádc2) - 1] 1/2

γFWR = 0.482

Faktor využití transformátoru

Poměr stejnosměrného výkonu k jmenovitému střídavému výkonu je známý jako Faktor využití transformátoru nebo TUF.

TUF = Pdc/ Pac(hodnocené)

Vs / √2 je napětí jmenovité pro sekundární vinutí a Im/ 2 je proud protékající vinutím.

TUF = Idc2 RL / (V.s/ √2) * (I.m / √2)

TUF = (2Im/ π)2RL / (Jám2 (Rf +RL) / (2√2) = 2√2 / π 2 * (1 / (1 + R.f/RL))

Pokud Rf << R.L, pak,

TUF = 8 / π 2 = 0.812

Čím více TUF, tím lepší výkon.

Efektivita mostního usměrňovače

Účinnost můstkového usměrňovače je definován jako poměr stejnosměrného výkonu dodávaného při zatížení k vstupnímu střídavému výkonu. Představuje to symbol - η

η = Pzatížení / Pin * 100

nebo, η = Idc2 * R / Irms2 * R, jako P = VI, & V = IR

Teď járms = Im/ √2 a jádc = 2 * jám/ π

Takže η = (4Im2/ π2) / (I.m2/ 2)

η = 8 / π2 * 100% = 81.2%

Účinnost ideálního obvodu můstkového usměrňovače je = 81.2%

Určete rozdíl mezi můstkem a usměrňovačem plné vlny

Předmět srovnáníPřemosťovací usměrňovačUsměrňovač plné vlny
Počet použitých diodPoužívají se čtyři diodyPoužívají se dvě diody
Průtok prouduProud teče v obvodu pouze pro kladnou polovinu vstupního cyklu.Proud teče obvodem po celou polovinu vstupního cyklu.
Je vyžadován transformátorJakékoli malé sestoupit or krokový transformátorStředové transformátory s odbočkami jsou středem požadovaným pro plnovlnné usměrňovače. Potřebuje také předimenzovaný transformátor než můstkový usměrňovač.
Špičkové inverzní napětíU můstkového usměrňovače je špičkové inverzní napětí maximální napětí na sekundárním vinutí transformátoru.V případě plného vlnového usměrňovače je špičkové inverzní napětí každé diody dvojnásobkem maximálního napětí mezi středovým odbočkem a jakýmkoli jiným koncem sekundárního vinutí transformátoru.
Dostupnost Usměrňovač můstkových vln je na trhu k dispozici v jednom balení. Ready-made full-wave usměrňovače nejsou na trhu k dispozici.
StátLevnější než plné vlnové usměrňovače.Nákladnější než můstkový usměrňovač.
Faktory využití transformátorůFaktor využití transformátoru je 0.812Pro celovlnový transformátor je TUF = 0.693
Účinnost pro nízké napětíProud protéká dvěma diodami v sérii v můstkovém usměrňovači a v diodách se rozptyluje nesmírný výkon. Účinnost je tedy nižší za podmínek nízkého napětí.U vlnových usměrňovačů takový účinek neexistuje. Účinnost je v takovém stavu více než můstkový usměrňovač.

Některé problémy s přemosťovacími můstky

1. Můstkový usměrňovač má zátěž 1 kiloohm. Přiložené střídavé napětí je 220 V (hodnota RMS). Pokud jsou zanedbány vnitřní odpory diod, jaké bude zvlněné napětí přes odpor zátěže?

A. 0.542 V

b. 0.585 V.

C. 0.919 V

d. 0.945 V

Zvlněné napětí je = γ * Vdc / 100

Vdc = 0.636 * Vrms * √2 = 0.636 * 220 * √2 = 198 V.

Faktor zvlnění ideálního usměrňovače s plnou vlnou je 0.482

Proto je zvlnění napětí = 0.482 * 198/100 = 0.945 V.

2. Pokud je špičkové napětí obvodu můstkového usměrňovače 10 V a dioda je křemíková dioda, jaké bude špičkové inverzní napětí na diodě?

Špičkové inverzní napětí je důležitý parametr definovaný jako maximální reverzní předpětí aplikované na diodu před vstupem do oblasti poruchy. Pokud je špičkové inverzní napětí menší než hodnota, může dojít k poruše. U celovlnového usměrňovače je špičkové inverzní napětí diody stejné jako špičkové napětí = Vm. Špičkové inverzní napětí = 5 voltů.

3. Vstup 100Sin 100 πt voltů je přiveden do plného vlnového usměrňovače. Jaká je výstupní vlnová frekvence?

V = VmSinωt

Zde ω = 100

Frekvence je uvedena jako - ω / 2 = 100/2 = 50 Hz.

Tudíž výstupní frekvence = 50 * 2 = 100 Hz.

4. Jaká je hlavní aplikace usměrňovače? Které zařízení funguje opačně?

Usměrňovač transformuje střídavé napětí na stejnosměrné. Oscilátor převádí stejnosměrné napětí na střídavé.

5. U můstkového usměrňovače je použité vstupní napětí 20Sin100 π t. Jaké bude průměrné výstupní napětí?

Nyní to víme, V = VmSinωt

Vm = 20

Takže výstupní napětí = 2Vm / π = 2 * 20 / π = 12.73 voltů

Výstupní napětí je = 12.73 voltů.

Zanechat komentář