Nello stesso periodo del 1880 fu iniziata l'identificazione e l'unicità dei raddrizzatori. Il progresso dei raddrizzatori ha inventato vari approcci nel dominio dell'elettronica di potenza. Il diodo iniziale che è stato impiegato nel raddrizzatore è stato progettato nell'anno 1883. Con l'evoluzione dei diodi a vuoto che è stata sperimentata nei primi giorni del 1900, ci sono state limitazioni ai raddrizzatori. Considerando che con le modifiche nei tubi ad arco di mercurio, l'uso di raddrizzatori è stato esteso a varie gamme di megawatt. E l'unico tipo di raddrizzatore è il raddrizzatore a semionda.

Un miglioramento nei diodi a vuoto ha mostrato l'evoluzione dei tubi ad arco di mercurio e questi tubi ad arco di mercurio sono stati definiti come tubi raddrizzatori. Con lo sviluppo dei raddrizzatori, molti altri materiali furono i primi. Quindi, questa è una breve spiegazione di come si sono evoluti i raddrizzatori e come si sono sviluppati. Forniamo una spiegazione chiara e dettagliata per sapere cosa è un raddrizzatore a semionda, il suo circuito, il principio di funzionamento e le caratteristiche.

“quali sono i due tipi di sistemi di crittografia utilizzati oggi nella crittografia? ”

Cos'è il Half Wave Rectifier?

Un raddrizzatore è un dispositivo elettronico che converte la tensione CA in tensione CC. In altre parole, converte la corrente alternata in corrente continua. Un raddrizzatore è utilizzato in quasi tutti i dispositivi elettronici. Principalmente viene utilizzato per convertire la tensione di rete in tensione CC in Alimentazione elettrica sezione. Utilizzando l'alimentazione in corrente continua, i dispositivi elettronici funzionano. In base al periodo di conduzione, i raddrizzatori sono classificati in due categorie: Half Wave Rectifier e Raddrizzatore a onda intera

Costruzione

Se confrontato con un raddrizzatore a onda intera, un HWR è il raddrizzatore più semplice per la costruzione. Solo con un singolo diodo, è possibile eseguire la costruzione del dispositivo.

Costruzione HWR

Un raddrizzatore a semionda è costituito dai componenti seguenti:

Fonte di corrente alternata
Il resistore nella sezione di carico
Un diodo
Un trasformatore step-down

Fonte AC

Questa sorgente di corrente fornisce corrente alternata all'intero circuito. Questa corrente CA è generalmente rappresentata come un segnale sinusoidale.

Trasformatore step-down

Per aumentare o diminuire la tensione CA, viene solitamente utilizzato un trasformatore. Poiché qui viene utilizzato un trasformatore step-down, diminuisce la tensione CA mentre quando viene utilizzato un trasformatore step-up, aumenta la tensione CA da un livello minimo a un livello alto. In un HWR, viene impiegato un trasformatore per lo più step-down dove, poiché la tensione richiesta per un diodo è molto minima. Quando un trasformatore non viene utilizzato, una grande quantità di tensione CA causerà danni al diodo. Mentre in alcune situazioni è possibile utilizzare anche un trasformatore elevatore.

Nel dispositivo step-down, l'avvolgimento secondario ha giri minimi rispetto a quello dell'avvolgimento primario. Per questo motivo, un trasformatore step-down riduce il livello di tensione dall'avvolgimento primario a quello secondario.

Diodo

L'uso del diodo in un raddrizzatore a semionda consente il flusso di corrente solo in una direzione mentre interrompe il flusso di corrente in un altro percorso.

Resistore

Questo è il dispositivo che blocca il flusso di corrente elettrica solo a un livello specificato.

Questo è il costruzione del raddrizzatore a semionda .

Funzionamento del raddrizzatore a mezza onda

Durante il semiciclo positivo, il diodo è in condizione di polarizzazione di inoltro e conduce corrente a RL (resistenza di carico). Viene sviluppata una tensione attraverso il carico, che è la stessa del segnale CA in ingresso del semiciclo positivo.

In alternativa, durante il semiciclo negativo, il diodo è in condizione di polarizzazione inversa e non vi è flusso di corrente attraverso il diodo. Solo la tensione di ingresso AC appare attraverso il carico ed è il risultato netto che è possibile durante il semiciclo positivo. La tensione di uscita fa pulsare la tensione CC.

Circuiti raddrizzatori

I circuiti monofase o il circuito multifase rientrano nel circuiti raddrizzatori . Per le applicazioni domestiche vengono utilizzati circuiti raddrizzatori monofase a bassa potenza e le applicazioni HVDC industriali richiedono un raddrizzatore trifase. L'applicazione più importante di a Diodo di giunzione PN è la rettifica ed è il processo di conversione da AC a DC.

Rettifica a semionda

In un raddrizzatore a semionda monofase, scorre la metà negativa o positiva della tensione CA, mentre l'altra metà della tensione CA è bloccata. Quindi l'uscita riceve solo la metà dell'onda CA. Un singolo diodo è necessario per una rettifica a semionda monofase e tre diodi per un'alimentazione trifase. Il raddrizzatore a semionda produce una quantità maggiore di contenuto di ondulazione rispetto ai raddrizzatori a onda intera e per eliminare le armoniche richiede un filtraggio molto maggiore.

Raddrizzatore a semionda monofase

Per una tensione di ingresso sinusoidale, la tensione CC in uscita a vuoto per un raddrizzatore a semionda ideale è

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpicco / ᴨ

Dove

Vdc, Vav - Tensione di uscita CC o tensione di uscita media
Vpeak - valore di picco della tensione di fase in ingresso
Vrms - la tensione di uscita del valore quadratico medio radice

Funzionamento del raddrizzatore a semionda

Il diodo di giunzione PN conduce solo durante la condizione di polarizzazione diretta. Il raddrizzatore a semionda utilizza l'estensione stesso principio del diodo di giunzione PN e quindi converte AC in DC. In un circuito raddrizzatore a semionda, la resistenza di carico è collegata in serie con il diodo di giunzione PN. La corrente alternata è l'ingresso del raddrizzatore a semionda. Un trasformatore step-down prende una tensione di ingresso e l'uscita risultante di il trasformatore è dato al resistore di carico e al diodo.

Il funzionamento di HWR è spiegato in due fasi che sono

Processo semionda positivo
Processo a semionda negativa

Mezza onda positiva

Quando una frequenza di 60 Hz come tensione CA in ingresso, un trasformatore step-down la riduce in una tensione minima. Quindi, viene generata una tensione minima sull'avvolgimento secondario del trasformatore. Questa tensione all'avvolgimento secondario è definita tensione secondaria (Vs). La tensione minima viene fornita come tensione di ingresso al diodo.

Quando la tensione di ingresso raggiunge il diodo, al momento del semiciclo positivo, il diodo si sposta nella condizione di polarizzazione di inoltro e consente il flusso di corrente elettrica, mentre, al momento del semiciclo negativo, il diodo si sposta nella condizione di polarizzazione negativa e ostruisce il flusso di corrente elettrica. Il lato positivo del segnale di ingresso che viene applicato al diodo è lo stesso della tensione CC diretta che viene applicata al diodo P-N. Allo stesso modo, il lato negativo del segnale di ingresso che viene applicato al diodo è lo stesso della tensione CC inversa che viene applicata al diodo P-N

Quindi, era noto che il diodo conduce la corrente in condizione di polarizzazione di trasmissione e ostruisce il flusso di corrente in condizione di polarizzazione inversa. Allo stesso modo, in un circuito AC, il diodo permette il flusso di corrente per la durata del ciclo + ve e blocca il flusso di corrente al momento del ciclo -ve. Venendo a + ve HWR, non ostruirà completamente i semicicli -ve, consente pochi segmenti di -ve semicicli o consente una corrente negativa minima. Questa è l'attuale generazione a causa dei portatori di carica di minoranza che si trovano nel diodo.

La generazione di corrente attraverso questi portatori di carica di minoranza è minima e quindi può essere trascurata. Questa porzione minima di -ve mezzi cicli non è in grado di osservare nella sezione di carico. In un diodo pratico, si considera che la corrente negativa sia '0'.

Il resistore nella sezione di carico utilizza la corrente continua prodotta dal diodo. Quindi, il resistore è definito come un resistore di carico elettrico in cui la tensione / corrente CC viene calcolata attraverso questo resistore (R_L). L'uscita elettrica è considerata come il fattore elettrico del circuito che utilizza la corrente elettrica. In un HWR, il resistore utilizza la corrente prodotta dal diodo. Per questo motivo, il resistore è chiamato resistore di carico. La R_Lin HWR è utilizzato per la restrizione o la limitazione della corrente CC aggiuntiva generata dal diodo.

Quindi, si è concluso che il segnale di uscita in un raddrizzatore a semionda è un continuo + cinque semicicli di forma sinusoidale.

Mezza onda negativa

Il funzionamento e la costruzione del raddrizzatore a semionda in modo negativo è quasi identico al raddrizzatore a semionda positivo. L'unico scenario che verrà modificato qui è la direzione del diodo.

Quando la tensione di ingresso raggiunge il diodo, al momento del semiciclo negativo, il diodo si sposta nella condizione di polarizzazione di inoltro e consente il flusso di corrente elettrica, mentre, al momento del semiciclo positivo, il diodo si sposta in condizione di polarizzazione negativa e ostruisce il flusso di corrente elettrica. Il lato negativo del segnale di ingresso applicato al diodo è lo stesso della tensione CC diretta applicata al diodo P-N. Allo stesso modo, il lato positivo del segnale di ingresso che viene applicato al diodo è lo stesso della tensione CC inversa che viene applicata al diodo P-N

Quindi, era noto che il diodo conduce la corrente in condizioni di polarizzazione inversa e ostruisce il flusso di corrente in condizioni di polarizzazione diretta. Allo stesso modo, in un circuito AC, il diodo permette il flusso di corrente per la durata del ciclo -ve e blocca il flusso di corrente al momento del ciclo + ve. Venendo a -ve HWR, non ostruirà completamente i + cinque semicicli, consente pochi segmenti di + cinque semicicli o consente una minima corrente positiva. Questa è l'attuale generazione a causa dei portatori di carica di minoranza che si trovano nel diodo.

La generazione di corrente attraverso questi portatori di carica di minoranza è minima e quindi può essere trascurata. Questa porzione minima di + cinque semicicli non è in grado di osservare nella sezione di carico. In un diodo pratico, si considera che una corrente positiva sia '0'.

In un diodo ideale, i semicicli + cinque e -ve nella sezione di uscita sembrano essere simili a + cinque e -ve semiciclo Ma in scenari pratici, i semicicli + cinque e -ve sono leggermente diversi dai cicli di ingresso e questo è trascurabile.

Quindi, si è concluso che il segnale di uscita in un raddrizzatore a semionda è un semiciclo continuo di forma sinusoidale. Quindi, l'uscita del raddrizzatore a semionda è segnali sinusoidali + ve e -ve continui, ma non segnale DC puro e in forma pulsante.

Funzionamento del raddrizzatore a mezza onda

Questo valore CC pulsante viene modificato in un breve periodo di tempo.

Funzionamento di un raddrizzatore a semionda

Durante il semiperiodo positivo, quando l'avvolgimento secondario dell'estremità superiore è positivo rispetto all'estremità inferiore, il diodo è in condizione di polarizzazione diretta e conduce corrente. Durante i semicicli positivi, la tensione di ingresso viene applicata direttamente alla resistenza di carico quando si assume che la resistenza diretta del diodo sia zero. Le forme d'onda della tensione di uscita e della corrente di uscita sono le stesse della tensione di ingresso CA.

Durante il semiciclo negativo, quando l'avvolgimento secondario dell'estremità inferiore è positivo rispetto all'estremità superiore, il diodo è in condizione di polarizzazione inversa e non conduce corrente. Durante il semiciclo negativo, la tensione e la corrente attraverso il carico rimangono zero. L'entità della corrente inversa è molto piccola e viene trascurata. Quindi, nessuna potenza viene erogata durante il semiciclo negativo.

Una serie di semicicli positivi è la tensione di uscita sviluppata attraverso la resistenza di carico. L'uscita è un'onda continua pulsante e per fare in modo che i filtri d'onda di uscita regolari, che dovrebbero essere attraverso il carico, vengono utilizzati. Se l'onda di ingresso è di mezzo ciclo, è nota come raddrizzatore a semionda.

Circuiti raddrizzatori a semionda trifase

Il raddrizzatore non controllato a semionda trifase richiede tre diodi, ciascuno collegato a una fase. Il circuito raddrizzatore trifase soffre di un'elevata quantità di distorsione armonica su entrambe le connessioni CC e CA. Ci sono tre impulsi distinti per ciclo sulla tensione di uscita lato CC.

Un HWR trifase viene utilizzato principalmente per convertire l'alimentazione CA trifase in potenza CC trifase. In questo, al posto dei diodi, vengono utilizzati interruttori chiamati interruttori incontrollati. Qui, interruttori non controllati corrispondono che non esiste un approccio di regolazione dei tempi di accensione e spegnimento degli interruttori. Questo dispositivo è costruito utilizzando un'alimentazione trifase che è collegata a un trasformatore trifase in cui l'avvolgimento secondario del trasformatore ha sempre collegamento a stella.

Qui viene seguito solo il collegamento a stella in quanto è necessario un punto neutro per ricollegare il carico all'avvolgimento secondario del trasformatore, offrendo così una direzione di ritorno al flusso di potenza.

La costruzione generale dell'HWR trifase che fornisce un carico puramente resistivo è mostrata nell'immagine sottostante. Nella progettazione costruttiva, ogni fase del trasformatore è definita come una singola sorgente CA.

L'efficienza ottenuta attraverso un trasformatore trifase è quasi del 96,8%. Sebbene l'efficienza di un HWR a tre fasi sia maggiore di un HWR monofase, è inferiore alle prestazioni di un raddrizzatore a onda intera a tre fasi.

HWR trifase

Caratteristiche del raddrizzatore a semionda

Le caratteristiche di un raddrizzatore a semionda per i seguenti parametri

PIV (tensione inversa di picco)

Durante la condizione di polarizzazione inversa, il diodo deve resistere a causa della sua tensione massima. Durante il semiciclo negativo, nessuna corrente scorre attraverso il carico. Quindi, un'intera tensione appare attraverso il diodo perché non c'è una caduta di tensione attraverso la resistenza di carico.

PIV di un raddrizzatore a semionda = V_SMAX

Questo è il PIV del raddrizzatore a semionda .

Correnti medie e di picco nel diodo

Supponendo che la tensione attraverso il secondario del trasformatore sia sinusoidale e il suo valore di picco sia V._SMAX. La tensione istantanea che viene fornita al raddrizzatore a semionda è

Vs = V_SMAXSenza wt

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La corrente che scorre attraverso la resistenza di carico è

io_MAX= V_SMAX/ (R_F+ R_L)

Regolamento

La regolazione è la differenza tra la tensione a vuoto e la tensione a pieno carico rispetto alla tensione a pieno carico, e la regolazione della tensione percentuale è data come

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

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Efficienza

Il rapporto tra l'ingresso CA e l'uscita CC è noto come efficienza (?).

? = Pdc / Pac

Una potenza CC fornita al carico è

Pdc = I^Due_dcR_L= (I_MAX/ ᴨ)^DueR_L

L'alimentazione CA in ingresso al trasformatore,

Pac = Potenza dissipata nella resistenza di carico + potenza dissipata nel diodo di giunzione

= I^Due_rmsR_F+ I^Due_rmsR_L= {I^Due_MAX/ 4} [R_F+ R_L]

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

L'efficienza di un raddrizzatore a semionda è del 40,6% quando R_Fè trascurato.

Fattore di ondulazione (γ)

Il contenuto di ondulazione è definito come la quantità di contenuto CA presente nella CC di uscita. Se il fattore di ondulazione è inferiore, le prestazioni del raddrizzatore saranno maggiori. Il valore del fattore di ondulazione è 1,21 per un raddrizzatore a semionda.

La potenza CC generata dall'HWR non è un segnale CC esatto, ma un segnale CC pulsante e, nella forma CC pulsante, esistono increspature. Queste ondulazioni possono essere ridotte utilizzando dispositivi di filtro come induttori e condensatori.

Per calcolare il numero di increspature nel segnale CC, viene utilizzato un fattore chiamato fattore di ondulazione che è rappresentato come γ . Quando il fattore di ondulazione è alto, mostra un'onda CC pulsante estesa mentre un fattore di ondulazione minimo mostra un'onda CC pulsante minima,

Quando il valore di γ è molto minimo, rappresenta che la corrente CC in uscita è quasi la stessa di un segnale CC puro. Quindi, si può affermare che più basso è il fattore di ondulazione, più fluido è il segnale CC.

In forma matematica, questo fattore di ondulazione è indicato come la proporzione del valore RMS della sezione CA alla sezione CC della tensione di uscita.

Fattore di ondulazione = valore RMS della sezione AC / valore RMS della sezione DC

io^Due= I^Due_dc+ I^Due₁+ I^Due_Due+ I^Due₄= I^Due_dc+ I^Due_e

γ = io_e/ IO_dc= (I^Due- IO^Due_dc) / IO_dc= {(I_rms/ IO^Due_dc) / Idc = {(I_rms/IO^Due_dc) -1} = k_f^Due-1)

Dove kf - fattore di forma

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

Così, c = (1,572 - 1) = 1,21

Fattore di utilizzo del trasformatore (TUF)

È definito come il rapporto tra la potenza CA fornita al carico e la potenza CA secondaria del trasformatore. Il TUF del raddrizzatore a semionda è di circa 0,287.

HWR con filtro condensatore

Secondo la teoria generale che è stata discussa sopra, l'uscita di un raddrizzatore a semionda è un segnale CC pulsante. Questo è l'output ottenuto quando un HWR viene utilizzato senza implementare un filtro. I filtri sono il dispositivo utilizzato per trasformare il segnale CC pulsante in segnali CC stabili, il che significa (conversione del segnale pulsante in segnale regolare). Ciò può essere ottenuto sopprimendo le ondulazioni della corrente continua che si verificano nel segnale.

Anche se questi dispositivi possono essere teoricamente utilizzati senza filtri, si suppone che siano implementati per qualsiasi applicazione pratica. Poiché l'apparato CC avrà bisogno di un segnale costante, il segnale pulsante deve essere convertito in uno regolare per essere utilizzato per applicazioni reali. Questo è il motivo per cui HWR viene utilizzato con un filtro in scenari pratici. Al posto di un filtro, è possibile utilizzare un induttore o un condensatore, ma HWR con un condensatore è il dispositivo più generalmente utilizzato.

L'immagine sotto spiega lo schema elettrico della costruzione di Raddrizzatore a semionda con filtro condensatore e come leviga il segnale CC pulsante.

Vantaggi e svantaggi

Se confrontato con il raddrizzatore a onda intera, un raddrizzatore a semionda non è molto impiegato nelle applicazioni. Anche se ci sono pochi vantaggi per questo dispositivo. Il vantaggi del raddrizzatore a semionda sono :

Economico - Perché viene utilizzato un numero minimo di componenti
Semplice: perché il design del circuito è completamente semplice
Facile da usare: poiché la costruzione è semplice, anche l'utilizzo del dispositivo sarà semplificato
Un numero ridotto di componenti

Il svantaggi del raddrizzatore a semionda siamo:

Nella sezione di carico, la potenza di uscita è inclusa con entrambi i componenti CC e CA, dove il livello di frequenza di base è simile al livello di frequenza della tensione di ingresso. Inoltre, ci sarà un aumento del fattore di ondulazione, il che significa che il rumore sarà elevato ed è necessario un filtro esteso per fornire un'uscita CC costante.
Poiché ci sarà l'erogazione di potenza solo al momento di un mezzo ciclo della tensione CA in ingresso, le loro prestazioni di rettifica sono minime e anche la potenza in uscita sarà inferiore.
Il raddrizzatore a semionda ha un fattore di utilizzo del trasformatore minimo
Nel nucleo del trasformatore, si verifica la saturazione CC dove ciò si traduce in corrente magnetizzante, perdite di isteresi e anche sviluppo di armoniche.
La quantità di corrente continua fornita da un raddrizzatore a semionda non è adeguata a generare nemmeno una quantità generale di alimentazione. Considerando che questo può essere utilizzato per alcune applicazioni come la ricarica della batteria.

Applicazioni

Il principale applicazione del raddrizzatore a semionda è quello di ottenere alimentazione CA dall'alimentazione CC. I raddrizzatori sono principalmente utilizzati circuiti interni degli alimentatori in quasi tutti i dispositivi elettronici. Negli alimentatori, il raddrizzatore è generalmente posizionato in serie, quindi costituito dal trasformatore, da un filtro levigante e da un regolatore di tensione. Alcune delle altre applicazioni di HWR sono:

L'implementazione di un raddrizzatore nell'alimentatore consente la conversione da CA a CC. I raddrizzatori a ponte sono ampiamente utilizzati per applicazioni enormi, dove hanno la capacità di convertire la tensione CA di alto livello in una tensione CC minima.
L'implementazione di HWR aiuta a ottenere il livello richiesto di tensione CC attraverso trasformatori step-down o step-up.
Questo dispositivo è utilizzato anche nella saldatura del ferro tipi di circuiti ed è utilizzato anche in repellente per zanzare in modo da spingere il piombo per i vapori.
Utilizzato su un dispositivo radio AM per scopi di rilevamento
Utilizzato come circuiti di accensione e generazione di impulsi
Implementato in amplificatori di tensione e dispositivi di modulazione.

Si tratta di Circuito raddrizzatore a mezza onda e lavorando con le sue caratteristiche. Riteniamo che le informazioni fornite in questo articolo siano utili per una migliore comprensione di questo progetto. Inoltre, per qualsiasi domanda riguardante questo articolo o qualsiasi aiuto nell'implementazione progetti elettrici ed elettronici , puoi sentirti libero di avvicinarci commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione principale del raddrizzatore a semionda?