خانه » مفاهیم پایه الکترونیک » الکترونیک قدرت » یکسوساز تکفاز چیست؟

یکسوساز تکفاز چیست؟

بازدید: 1984

Half-Wave-Rectifier

یکسوساز تکفاز چیست؟

بازدید: 1984

یکسوسازی، فرآیند اتصال یک منبع تغذیه AC به یک بار DC با استفاده از المان‌های نیمه هادی حالت جامد است.

یکسوسازی، یک منبع ولتاژ متناوب سینوسی نوسانی را با استفاده از دیودها، تریستورها، ترانزیستورها یا مبدل‌ها به منبع ولتاژ DC ثابت تبدیل می‌کند. این فرآیند یکسوسازی می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد شامل یکسوکننده‌های نیم موج، تمام موج، کنترل‌نشده و کاملاً کنترل‌شده که منبع تغذیه تک فاز یا سه فاز را به سطح DC ثابت تبدیل می‌کند. در این آموزش به یکسوسازی تک فاز و تمام اشکال آن خواهیم پرداخت.

یکسوکننده‌­ها یکی از بلوک­‌های اصلی تبدیل برق AC با یکسوسازی نیم موج یا تمام موج هستند که عموماً توسط دیودهای نیمه‌هادی انجام می­‌شود. دیودها به جریان‌های متناوب اجازه می‌دهند که از طریق آن­ها در جهت مستقیم عبور کنند در حالی که عبور جریان را در جهت معکوس مسدود می‌کنند و یک سطح ولتاژ DC ثابت ایجاد می‌کنند که آن­ها را برای یکسوسازی ایده‌آل می‌کند.

با این حال، جریان مستقیمی که توسط دیودها یکسو شده است به اندازه جریانی که از منبع باتری به دست می‌آید، خالص نیست، بلکه دارای تغییرات ولتاژی به شکل موج‌هایی است که در نتیجه منبع تغذیه متناوب روی آن قرار می‌گیرد.

اما برای اینکه یکسوسازی تک فاز اتفاق بیفتد، به شکل موج سینوسی AC با ولتاژ و فرکانس ثابت مانند شکل زیر نیاز داریم.

شکل موج سینوسی AC

1 شکل موج سینوسی AC

شکل موج AC به طور کلی دارای دو عدد مرتبط با آن­ها است. عدد اول درجه چرخش شکل موج را در امتداد محور x بیان می­‌کند که برق متناوب به وسیله آن از 0 تا 360 درجه چرخیده است. این مقدار به عنوان دوره (T) شناخته می­‌شود که به عنوان فاصله زمانی برای تکمیل یک چرخه کامل شکل موج تعریف می­‌شود.

دوره‌­ها بر حسب واحد درجه، زمان یا رادیان اندازه­‌گیری می­‌شوند. رابطه بین دوره­ موج سینوسی و فرکانس به صورت زیر تعریف می­‌شود: T = 1/ƒ.

عدد دوم، دامنه مقدار جریان یا ولتاژ را در امتداد محور y نشان می­‌دهد. این عدد مقدار لحظه­‌ای را از صفر تا مقدار پیک یا حداکثر (AMAX، VMAX یا IMAX) می­‌دهد که نشان­‌دهنده بیشترین دامنه امواج سینوسی قبل از بازگشت دوباره به صفر است. برای شکل موج سینوسی، دو مقدار حداکثر یا پیک وجود دارد، یکی برای نیم سیکل مثبت و دیگری برای نیم سیکل منفی.

اما علاوه بر این دو مقدار، دو مقدار دیگر نیز وجود دارد که برای اهداف یکسوسازی مورد توجه هستند. یکی مقدار متوسط شکل موج سینوسی و دیگری مقدار RMS آن است. مقدار متوسط ​​یک شکل موج با اضافه کردن مقادیر لحظه‌­ای ولتاژ (یا جریان) در یک نیم چرخه به دست می‌­آید و به صورت: 0.6365×VP است.

توجه داشته باشید که مقدار متوسط ​​در یک سیکل کامل از یک موج سینوسی متقارن صفر خواهد بود زیرا میانگین نیم موج مثبت توسط نیم موج منفی متوسط ​​مخالف لغو می­‌شود، یعنی +1 + (-1) = 0.

RMS، ریشه میانگین مربع یا مقدار مؤثر یک سینوسی (سینوسی نام دیگری برای موج سینوسی است) همان مقدار انرژی را به یک مقاومت ارائه می­‌دهد که منبع DC با همان مقدار است. مقدار ریشه میانگین مربع (rms)، ولتاژ (یا جریان) سینوسی به صورت: 0.7071×VP تعریف می­‌شود.

یکسوکننده تک فاز

همه یکسوکننده­‌های تک فاز از ادوات حالت جامد به عنوان دستگاه اصلی تبدیل AC به DC خود استفاده می‌­کنند. یکسو­کننده‌­های نیم موج کنترل­‌نشده تک فاز ساده‌­ترین و احتمالاً پرکاربردترین مدار یکسوسازی برای سطوح توان کوچک هستند زیرا خروجی آن­ها به شدت تحت تأثیر راکت‌انس بار متصل می‌­باشد.

برای مدارهای یکسو­کننده کنترل­نشده، دیودهای نیمه هادی متداول­ترین وسیله مورد استفاده هستند و طوری چیده شده­‌اند که یک مدار یکسو­کننده نیمه موج یا تمام موج ایجاد کنند. مزیت استفاده از دیودها به عنوان دستگاه یکسوسازی این است که از نظر طراحی، دستگاه‌­های یک طرفه و دارای یک اتصال داخلی یک طرفه pn هستند.

این اتصال pn با حذف یک دوم منبع تغذیه متناوب دو جهته، آن را به جریان یک طرفه تک جهتی تبدیل می‌­کند. بسته به اتصال دیود، برای مثال می‌تواند نیمه مثبت شکل موج AC را هنگام بایاس مستقیم عبور دهد، در حالی که وقتی دیود بایاس معکوس می‌شود، نیم چرخه منفی را حذف می‌کند.

عکس آن نیز با حذف نیمه مثبت شکل موج و عبور نیمه منفی صادق است. در هر صورت، خروجی یکسوساز دیودی تنها شامل نیمی از شکل موج 360o  است که نشان داده شده است.

یکسوسازی نیم موج

2. یکسوسازی نیم موج

پیکربندی یکسوکننده نیم موج تک فاز بالا، نیمه مثبت شکل موج منبع AC را عبور داده و نیمه منفی را حذف می­‌کند. با معکوس کردن جهت دیود می‌توانیم نیمه‌های منفی را عبور داده و نیمه‌های مثبت شکل موج AC را حذف کنیم. بنابراین، خروجی مجموعه‌ای از پالس­‌های مثبت یا منفی خواهد بود.

در نتیجه، هیچ ولتاژ یا جریانی به بار متصل، RL برای نیمی از هر چرخه اعمال نمی­‌شود. به عبارت دیگر، ولتاژ در مقاومت بار، RL فقط از نیم شکل موج، مثبت یا منفی تشکیل شده است، زیرا تنها در طول نیمی از چرخه ورودی کار می‌­کند، از این رو نام یکسوکننده نیم موج را به خود اختصاص داده است.

می­‌توان دید که دیود به جریان اجازه می‌دهد که فقط در یک جهت عبور کند و خروجی نیم چرخه تولید کند. این شکل موج خروجی پالس‌­دار نه تنها در هر چرخه روشن و خاموش می‌­شود، بلکه تنها در 50 درصد مواقع وجود دارد و با یک بار کاملاً مقاومتی، این مقدار ریپل ولتاژ و جریان بالا در حداکثر خود است.

این DC پالسی به این معنی است که مقدار DC معادل در مقاومت بار کاهش یافته است، بنابراین RL تنها نیمی از مقدار شکل موج سینوسی را دارا می­‌باشد. از آنجایی که حداکثر مقدار تابع سینوسی شکل موج 1 است (sin(90o))، مقدار متوسط ​​یا میانگین DC گرفته شده در نیمی از یک سینوسی به صورت: 0.637 × حداکثر دامنه، تعریف می­‌شود.

بنابراین، در طول نیم چرخه مثبت، AAVE برابر با 0.637×AMAX است. با این حال، همانطور که نیم چرخه‌­های منفی به دلیل یکسوسازی توسط دیود بایاس معکوس حذف می­‌شوند، مقدار متوسط ​​شکل موج در طول این نیم چرخه منفی، همانطور که نشان داده شده است، صفر خواهد بود.

مقدار متوسط سینوسی‌ها

3. مقدار متوسط سینوسی‌ها

بنابراین برای یکسو­کننده‌­های نیم موج، 50 درصد مواقع مقدار متوسط ​​0.637×AMAX و 50 درصد مواقع صفر است. اگر حداکثر دامنه 1 باشد، میانگین یا معادل مقدار DC که در مقاومت بار RL مشاهده می­‌شود، خواهد بود:

بنابراین عبارات مربوط به مقدار متوسط ​​ولتاژ یا جریان برای یکسو­کننده نیمه موج با DC پالسی به صورت زیر ارائه می­‌شود:

توجه داشته باشید که حداکثر مقدار، AMAX، برای شکل موج ورودی است، اما می‌توانیم از RMS یا مقدار میانگین مربع ریشه آن برای یافتن مقدار خروجی DC معادل یکسوکننده نیم موج تک فاز استفاده کنیم.

برای تعیین ولتاژ متوسط ​​برای یکسو­کننده نیم موج، مقدار RMS را در 0.9 ضرب می‌­کنیم (ضریب شکل‌­دهی) و حاصل‌ضرب را بر 2 تقسیم می­‌کنیم، یعنی آن را در 0.45 ضرب می­‌کنیم:

بنابراین، می­‌بینیم که یک مدار یکسوکننده نیم موج، نیمه‌­های مثبت یا منفی یک شکل موج AC را بسته به جهت دیودها، به خروجی DC پالسی تبدیل می­‌کند که دارای مقدار DC معادل 0.318×AMAX یا 0.45×ARMS، همانطور که نشان داده شده، است.

ولتاژ متوسط یکسو کننده نیم موج

4. ولتاژ متوسط یکسو کننده نیم موج

مثال یکسوکننده - 1

یکسوکننده نیم موج تک فاز به منبع 50 ولتRMS  با فرکانس 50 هرتز AC متصل است. اگر یکسو­کننده برای تامین بار مقاومتی 150 اهم استفاده شود، ولتاژ DC معادل ایجاد شده در بار، جریان بار و توان تلف شده توسط بار را محاسبه کنید. مشخصه‌­های دیود را ایده‌­آل را در نظر بگیرید.

ابتدا باید 50 ولت RMS را به حداکثر یا پیک ولتاژ معادل آن تبدیل کنیم (ضروری نیست اما کمک می­‌کند).

الف) حداکثر دامنه ولتاژ، VM

 

VM = 1.414 × VRMS = 1.414 × 50 = 70.7 ولت

ب) ولتاژ DC معادل، VDC

 

VDC = 0.318 × VM = 0.318 × 70.7 = 22.5 ولت

ج) جریان بار، IL

 

IL = VDC ÷ RL = 22.5/150 = 0.15A یا 150 میلی آمپر

د) توان تلف شده توسط بار، PL

 

PL = V*I یا I2×RL = 22.5×0.15 = 3.375W ≅ 3.4W

در عمل، VDC به دلیل افت ولتاژ 0.7 ولتی بایاس مستقیم در دیود یکسوکننده، کمی کمتر است.

یکی از معایب اصلی یکسوکننده‌­های نیم موج تک فاز این است که در طول نیمی از شکل موج سینوسی ورودی موجود، خروجی وجود ندارد و در نتیجه مقدار متوسط ​​پایینی ایجاد می­‌شود. یکی از راه‌­های غلبه بر این مشکل، استفاده از دیودهای بیشتر برای تولید یکسوکننده تمام موج است.

یکسوسازی تمام موج

برخلاف یکسوکننده نیم موج قبلی، یکسوکننده تمام موج از هر دو نیمه شکل موج سینوسی ورودی برای ارائه خروجی یک جهته استفاده می­‌کند. این ویژگی به این دلیل است که یکسوکننده تمام موج اساساً شامل دو یکسوکننده نیمه موج است که برای تغذیه بار به یکدیگر متصل شده‌­اند.

یکسوکننده تمام موج تک فاز این کار را با استفاده از چهار دیود مرتب شده در یک آرایش پل انجام می‌­دهد که مانند قبل نیمه مثبت شکل موج را عبور می‌­دهد اما نیمه منفی موج سینوسی را معکوس می­‌کند تا یک خروجی DC پالسی ایجاد کند.

اگر چه ولتاژ و جریان خروجی از یکسو­کننده پالسی است، با استفاده از تمام 100% شکل موج ورودی، جهت را معکوس نکرده و در نتیجه یکسوسازی تمام موج را فراهم می­‌کند.

یکسوکننده پل تک فاز تمام موج

5. یکسوکننده پل تک فاز تمام موج

این پیکربندی پل دیودی، یکسوسازی تمام موج را فراهم می­‌کند زیرا در هر زمان دو دیود از چهار دیود بایاس مستقیم هستند در حالی که دو دیود دیگر بایاس معکوس هستند. بنابراین، دو دیود در مسیر هدایت به جای تک دیود برای یکسوکننده نیم موج وجود دارد.

بنابراین تفاوتی در دامنه ولتاژ بین VIN و VOUT به دلیل دو افت ولتاژ مستقیم دیودهای متصل سری وجود خواهد داشت. در اینجا مانند قبل، برای سادگی ریاضیات دیودها را ایده­آل فرض می­‌کنیم.

پس چگونه یکسوکننده تمام موج تک فاز کار می­‌کند؟ در طول نیم سیکل مثبت VIN، دیودهای D1 و D4 بایاس مستقیم هستند در حالی که دیودهای D2 و D3 بایاس معکوس هستند.

بنابراین برای نیم سیکل مثبت شکل موج ورودی، جریان در مسیر: D1 – A – RL – B – D4 جریان می­‌یابد و به منبع تغذیه باز می­‌گردد.

در طول نیم چرخه منفی VIN، دیودهای D3 و D2 بایاس مستقیم هستند در حالی که دیودهای D4 و D1 بایاس معکوس هستند.

برای نیم سیکل منفی شکل موج ورودی، جریان در مسیر: D3 – A – RL – B – D2 جریان می­‌یابد و به منبع تغذیه باز می­‌گردد.

در هر دو مورد، نیم چرخه­‌های مثبت و منفی شکل موج ورودی بدون توجه به قطبیت شکل موج ورودی، پیک­‌های خروجی مثبت ایجاد می­‌کنند و به این ترتیب جریان بار، i همیشه در یک جهت از طریق بار، RL بین نقاط یا گره­های A و B جریان می­‌یابد. بنابراین نیم چرخه منفی منبع در بارگذاری به نیم چرخه مثبت تبدیل می­‌شود.

بنابراین، هر مجموعه­‌ای از دیودها هدایت کرده و گره A همیشه مثبت‌­تر از گره B است. در نتیجه، جریان بار و ولتاژ یک طرفه یا DC هستند که شکل موج خروجی زیر را می­‌دهند.

شکل موج خروجی یکسوکننده تمام موج

6. شکل موج خروجی یکسوکننده تمام موج

اگرچه این شکل موج خروجی پالسی از 100 درصد شکل موج ورودی استفاده می‌­کند، ولتاژ (یا جریان) DC متوسط ​​آن در یک مقدار نیست. ما از بالا به یاد داریم که مقدار متوسط ​​یا میانگین DC گرفته شده روی نیمی از یک سینوسی به صورت: 0.637 × حداکثر مقدار دامنه، تعریف می­‌شود.

با این حال، برخلاف یکسوسازی نیم موج بالا، یکسوکننده‌­های تمام موج دارای دو نیم سیکل مثبت در هر شکل موج ورودی هستند که مقدار میانگین متفاوتی را به ما می‌­دهد.

مقدار متوسط یکسوکننده تمام موج

7. مقدار متوسط یکسوساز تمام موج

در اینجا می­بینیم که برای یک یکسو­‌کننده تمام موج، برای هر پیک مثبت یک مقدار متوسط ​​0.637×AMAX وجود دارد و از آنجایی که در هر شکل موج ورودی دو پیک وجود دارد، این بدان معنی است که دو مقدار متوسط ​​با هم جمع می‌­شوند.

بنابراین ولتاژ خروجی DC یکسوکننده تمام موج دو برابر یکسوکننده نیم موج قبلی است. اگر حداکثر دامنه 1 باشد، میانگین یا معادل مقدار DC که در مقاومت بار RL مشاهده می­‌شود، به صورت زیر خواهد بود:

بنابراین عبارات مربوط به مقدار متوسط ​​ولتاژ یا جریان برای یکسوکننده تمام موج به صورت زیر ارائه می‌­شود:

مانند قبل، حداکثر مقدار، AMAX شکل موج ورودی است، اما می‌توانیم از RMS یا مقدار میانگین مربع ریشه آن برای یافتن مقدار خروجی DC معادل یکسوساز تمام‌ موج تک فاز استفاده کنیم. برای تعیین ولتاژ متوسط ​​برای یکسوکننده تمام موج، مقدار RMS را در 0.9 ضرب می‌­کنیم و به این ترتیب:

می‌توانیم ببینیم که یک مدار یکسوکننده تمام موج، هر دو نیمه مثبت یا منفی یک شکل موج AC را به یک خروجی DC پالسی تبدیل می‌کند که دارای مقدار 0.637×AMAX یا 0.9×ARMS مطابق شکل است.

ولتاژ متوسط یکسوکننده تمام موج

8. ولتاژ متوسط یکسوساز تمام موج

مثال یکسوساز - 2

چهار دیود برای ساخت یک مدار یکسوکننده پل تمام موج تک فاز استفاده می­‌شود که برای تامین یک بار مقاومتی خالص 1 کیلو اهم در 220 ولت DC مورد نیاز است. مقدار RMS ولتاژ ورودی مورد نیاز، کل جریان بار گرفته­ شده از منبع تغذیه، جریان بار عبوری از هر دیود و کل توان تلف شده توسط بار را محاسبه کنید. مشخصه­‌های دیود را ایده‌­آل در نظر بگیرید.

الف) ولتاژ منبع تغذیه یکسو­کننده، VRMS

VDC = 0.9 × VRMS بنابراین: VRMS = VDC ÷ 0.9 = 220/0.9 = 244.4 VRMS

ب) جریان بار، IL

IL = VDC ÷ RL = 220/1000 = 0.22A یا 220 میلی آمپر

ج) جریان بار عبوری از هر دیود، ID

جریان بار توسط دو دیود در هر سیکل تامین می­شود، بنابراین:

ID = IL ÷ 2 = 0.22/2 = 0.11A یا 110 میلی آمپر

د) توان تلف شده توسط بار، PL

PL = V×I یا I2×RL = 220×0.22 = 48.4W

یکسوکننده پل نیمه کنترل‎‌شده تمام موج

یکسوسازی تمام موج مزایای زیادی نسبت به یکسوکننده نیم موج ساده‌تر دارد، مانند ولتاژ خروجی سازگارتر، میانگین ولتاژ خروجی بالاتر، فرکانس ورودی با فرآیند یکسوسازی دو برابر شده و نیاز به یک خازن هموار‌کننده با مقدار ظرفیت کمتری دارد. اما می‌توانیم با استفاده از تریستور به جای دیود در طراحی پل یکسوکننده، طراحی آن را بهبود ببخشیم.

با جایگزینی دیودهای یکسوکننده پل تک فاز با تریستورها، می‌توانیم یک یکسوساز AC به DC کنترل‌شده فاز برای تبدیل ولتاژ منبع تغذیه AC ثابت به ولتاژ خروجی DC کنترل‌شده ایجاد کنیم. یکسوکننده­‌های فاز کنترل­‌شده هر دو نوع نیمه کنترل­‌شده یا کاملاً کنترل­‌شده، کاربردهای زیادی در منابع تغذیه ولتاژ متغیر و کنترل موتور دارند.

یکسوکننده پل تک فاز، “یکسو کننده کنترل­‌نشده” نامیده می­‌شود، زیرا ولتاژ ورودی اعمال شده مستقیماً به پایانه‌­های خروجی ارسال می‌­شود که یک مقدار معادل متوسط ​​DC ثابت را ارائه می‌­دهد. برای تبدیل یک یکسو­کننده پل کنترل‌­نشده به یک مدار یکسو­کننده نیمه ­کنترل‌­شده تک فاز، فقط باید دو تا از دیودها را با تریستورها (SCR) جایگزین کنیم.

یکسوکننده پل نیمه کنترل‌شده

9. یکسوکننده پل نیمه کنترل‌شده

در پیکربندی یکسو­کننده نیمه کنترل شده، متوسط ​​ولتاژ بار DC با استفاده از دو تریستور و دو دیود کنترل می­‌شود. همانطور که در آموزش خود در مورد تریستورها آموختیم، یک تریستور تنها زمانی هدایت می‌­کند (حالت روشن) که آند (A) مثبت­‌تر از کاتد (K) آن باشد، و یک پالس راه­‌انداز به پایانه گیت (G) آن اعمال شود. در غیر این صورت، غیر فعال می­‌ماند.

همچنین متوجه شدیم که یک تریستور هنگامی که “روشن” می‌­شود، تنها زمانی دوباره “خاموش” می­‌شود که سیگنال گیت آن حذف شود و جریان آند به زیر جریان نگهدارنده تریستور، IH برسد، زیرا ولتاژ منبع تغذیه AC آن را معکوس می­‌کند. بنابراین با به تأخیر انداختن پالس راه­‌انداز اعمال شده به ترمینال گیت تریستور، برای یک دوره زمانی کنترل شده یا زاویه (α)، پس از عبور ولتاژ تغذیه AC از نقطه تقاطع ولتاژ صفر ولتاژ آند به کاتد، می‌­توانیم کنترل کنیم که چه زمانی تریستور شروع به هدایت جریان کند و از این رو میانگین ولتاژ خروجی را کنترل کرد.

یکسوکننده پل نیمه کنترل‌شده

10. یکسوکننده پل نیمه کنترل‌شده

در طول نیم سیکل مثبت شکل موج ورودی، جریان در امتداد مسیر SCR1 و D2 جریان می­‌یابد و به منبع تغذیه باز می‌­گردد. در طول نیم سیکل منفی VIN، هدایت از طریق SCR2 و D1 انجام می­‌شود و به منبع باز می‌­گردد.

پس واضح است که یک تریستور از گروه بالا (SCR1 یا SCR2) و دیود مربوطه آن از گروه پایین (D2 یا D1) باید با هم هدایت شوند تا هر باری جریان داشته باشد.

بنابراین، متوسط ​​ولتاژ خروجی، VAVE به زاویه تحریک α برای دو تریستور موجود در یکسوکننده نیمه کنترل‌­شده وابسته است، زیرا دو دیود کنترل­‌نشده هستند و هر زمان که بایاس مستقیم  باشند، جریان عبور می‌­کند. بنابراین برای هر زاویه تحریک گیت، α، میانگین ولتاژ خروجی برابر است با:

ولتاژ خروجی متوسط یکسوکننده نیمه کنترل‌شده

توجه داشته باشید که حداکثر میانگین ولتاژ خروجی زمانی اتفاق می‌افتد که α = 1 باشد، اما همچنان تنها 0.637×VMAX است که برای یکسوساز پل کنترل‌نشده تک فاز یکسان است.

می‌توانیم این ایده را برای کنترل متوسط ​​ولتاژ خروجی پل، با جایگزین کردن هر چهار دیود با تریستور یک قدم جلوتر ببریم که یک مدار یکسوکننده پل کاملاً کنترل‌شده را به ما می‌دهد.

یکسوکننده پل کاملاً کنترل‌شده

یکسوکننده‌­های پل تک فاز کاملاً کنترل­‌شده بیشتر به عنوان مبد‌ل­‌های AC به DC شناخته می­‌شوند. مبدل­‌های پل کاملاً کنترل‌­شده به طور گسترده­ای در کنترل سرعت ماشین­‌های DC استفاده می‌­شوند و به راحتی با جایگزینی هر چهار دیود یکسوساز پل با تریستورها مطابق شکل به دست می‌­آید.

مدار یکسو‌کننده پل کاملاً کنترل‌شده

11. یکسو‌کننده پل کاملاً کنترل‌شده

در پیکربندی یکسو­کننده کاملاً کنترل­‌شده، متوسط ​​ولتاژ بار DC با استفاده از دو تریستور در هر نیم سیکل کنترل می‌­شود. تریستورهای SCR1 و SCR4 با هم به صورت جفت در طول نیم چرخه مثبت تحریک می­‌شوند، در حالی که تریستورهای SCR3 و SCR4 نیز در طول نیم چرخه منفی، یعنی 180 درجه بعد از SCR1 و SCR4، با هم به صورت جفت تحریک می‌­شوند.

بنابراین، در طول حالت هدایت پیوسته، چهار تریستور دائماً به عنوان جفت متناوب سوئیچ می‌­شوند تا ولتاژ خروجی DC متوسط ​​یا معادل آن را حفظ کنند. مانند یکسو­کننده نیمه کنترل‌­شده، ولتاژ خروجی را می‌­توان با تغییر زاویه تاخیر تحریک تریستور (α) به طور کامل کنترل کرد.

بنابراین، بیان ولتاژ DC متوسط یکسو­کننده تک فاز کاملاً کنترل شده در حالت هدایت پیوسته آن به صورت زیر است:

ولتاژ خروجی متوسط یکسوکننده کاملاً کنترل‌شده

با تغییر زاویه شلیک، α از π تا 0، تغییر میانگین ولتاژ خروجی از VMAX/π تا VMAX/π- به ترتیب بدست می‌­آید. بنابراین، وقتی α < 90o است، میانگین ولتاژ DC مثبت و زمانی که α > 90o است، میانگین ولتاژ DC منفی است. یعنی جریان برق از بار DC به منبع AC جریان می­‌یابد.

بنابراین، در اینجا در این آموزش در مورد یکسوسازی تک فاز دیدیم که یکسو­کننده‌­های تک فاز می‌­توانند اشکال مختلفی برای تبدیل ولتاژ AC به ولتاژ DC از یکسو­کننده­‌های نیمه موج تک دیودی کنترل­‌نشده تا یکسو­کننده‌­های پل تمام موج کاملاً کنترل‌­شده با استفاده از چهار تریستور، داشته باشند.

مزایای یکسوکننده نیم موج، سادگی و کم هزینه بودن آن است زیرا تنها به یک دیود نیاز دارد. با این حال، بسیار کارآمد نیست زیرا تنها نیمی از سیگنال ورودی برای تولید ولتاژ خروجی متوسط ​​کم استفاده می‌­شود.

یکسوکننده تمام موج کارآمدتر از یکسوکننده نیم موج است زیرا از هر دو نیم چرخه موج سینوسی ورودی استفاده می­‌کند که ولتاژ خروجی DC متوسط ​​یا معادل بالاتری را تولید می‌­کند. یک نقطه ضعف مدار پل تمام موج این است که به چهار دیود نیاز دارد.

یکسوسازی کنترل­‌شده فاز از ترکیبی از دیودها و تریستورها (SCR) برای تبدیل ولتاژ ورودی AC به ولتاژ خروجی DC کنترل­‌شده استفاده می­‌کند. یکسو­کننده­‌های کاملاً کنترل‌­شده از چهار تریستور در پیکربندی خود استفاده می‌­کنند، در حالی که یکسو­‌کننده‌­های نیمه کنترل­‌شده، از ترکیبی از تریستورها و دیودها استفاده می­‌کنند.

بنابراین مهم نیست که چگونه این کار را انجام دهیم، تبدیل یک شکل موج AC سینوسی به یک منبع DC حالت ثابت را یکسوسازی می‌گویند.

نظرتان را درباره این مقاله بگویید 8 نظر

یکسوساز تکفاز چیست؟

با ثبت نظر و نوشتن کامنت، تیم ما را در راستای بهبود و افزایش کیفیت محتوا یاری خواهید کرد :)

فهرست مطالب

مقالات مرتبط

مشاهده محصولات

بروزترین مقالات

این مقاله را با دوستانتان به اشتراک بگذارید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یک × چهار =

فروشگاه