مقومات أحادية الطور

تستخدم المقومات أحادية الطور لتحويل جهد التيار المتردد والتيار إلى تيار مستمر ، كما هو مطلوب لتشغيل المعدات والأجهزة الإلكترونية الرقمية. الطاقة الرئيسية القياسية التي يتم توفيرها للمنازل والتجارة هي التيار المتردد. ومع ذلك ، تم تصميم معظم الإلكترونيات الرقمية لتعمل على طاقة التيار المستمر. المقومات هي أجهزة يمكن استخدامها لتحويل كهرباء التيار المتردد إلى مصدر تيار مستمر متوافق. يمرر المعدل التيار في اتجاه واحد فقط ، وبالتالي يحول مدخلات التيار المتردد ثنائية القطب إلى إخراج مصحح أحادي القطب. تستخدم دوائر المعدل صمامات ثنائية واحدة أو أكثر لتمرير طاقة التيار المتردد الموجبة أو السالبة فقط ، مما ينتج عنه مصدر نابض ، والذي يتم ترشيحه بعد ذلك لتحقيق جهد وتيار تيار مستمر سلس ومتسق. يقدم هذا الفيديو مفاهيم دوائر المعدل والصمام الثنائي الأساسية ، ويوضح العديد من دوائر المعدل الشائعة ، ويختبر خرج الجهد لدوائر المعدل مع الاختلافات في إدخال الجهد وتكوين التحميل.

المقومات هي أجهزة تستخدم في الدوائر الإلكترونية لتمرير التيار في اتجاه واحد ومنعه في الاتجاه الآخر. تسمح المقومات بمرور التيار فقط عند تجاوز جهد العتبة الأمامي. تحتوي مقومات الصمام الثنائي على طرفين ، الأنود والكاثود ، مع تدفق التيار من الأنود إلى الكاثود ويسد من الكاثود إلى الأنود. تقوم مقومات نصف الموجة أحادية الطور بتمرير الجهد عبر صمام ثنائي واحد. في هذه الدائرة ، ينتقل النصف الموجب فقط من جهد إدخال التيار المتردد إلى الإخراج عبر مقاوم الحمل. إذا تم عكس الصمام الثنائي ، فسيظهر النصف السالب فقط من جهد دخل التيار المتردد عبر المقاوم. يتم حظر الجهد للنصف السالب من دورة التيار المتردد. مع قطبية واحدة فقط ، RMS ، أو الجذر متوسط التربيع ، يتم تقليل جهد الخرج مقارنة بجهد الدخل ثنائي القطب. تمر المقومات ذات الموجة الكاملة بدورتين نصفي جهد دخل التيار المتردد عبر دائرة جسر رباعية الصمام الثنائي ، كما هو موضح. تقليب قطبية النصف السالب وينتج عنه متوسط جهد خرج أعلى عبر مقاوم الحمل. ينتج عن المقومات تيار أحادي الاتجاه ، ولكنه نابض مع تأثير أكثر وضوحا في مقومات نصف الموجة. ومع ذلك ، يتم ترشيح إخراج المعدل عادة عن طريق إضافة محث في سلسلة مع مقاومة الحمل. في مقوم الموجة الكاملة ، يخدم المكثف الذي تم تجميعه بالتوازي مع مقاوم الحمل نفس الغرض. يوضح هذا الفيديو تشغيل مقوم أحادي الطور نصف وكامل الموجة مع أحمال إخراج مختلفة ، وخصائص إيقاف تشغيل الصمام الثنائي ، وتصفية جهد خرج التيار المستمر باستخدام دوائر مختلفة.

لهذا العرض التوضيحي لتشغيل المعدل ، يتم استخدام مصدرين مختلفين للتيار المتردد ، يتم إنتاج مدخلات كيلو هرتز واحدة ، باستخدام مولد وظيفة بإخراج جيبي ذروة 10 فولت. يتم توفير مدخلات 60 هرتز منخفضة التردد بواسطة variac. لا تلمس أي جزء من الدائرة أثناء التنشيط. عند استخدام مصدر مولد الدالة، يتم تأريض الدوائر كما هو موضح. لا تقم بتأريض إمدادات المواري. لإعداد مولد الوظيفة لإخراج التردد العالي ، قم بتوصيل المسبار التفاضلي بقناة راسم الذبذبات الأولى ومسبار 10x للقناة الثانية. اضبط عوامل القياس على 20x على المسبار التفاضلي و 10x على المسبار 10x. في قوائم قناة النطاق، قم بتعيين كلا المجسات إلى 10x. بالنسبة للمسبار التفاضلي ، اضرب القياسات يدويا في اثنين للوصول إلى الإخراج المطلوب 20x. بعد ذلك ، قم بتوصيل BNC بكابل التمساح بإخراج 50 أوم لمولد الوظائف وقم بتوصيل مشابك التمساح بمسبار النطاق 10x. اضبط الإخراج على ذروة 10 فولت وشكل موجة جيبية 1,000 هرتز مع إزاحة تيار مستمر صفر. بمجرد ضبط الإشارة وفقا لذلك ، افصل موصل bnc ومسبار النطاق ، ولكن احتفظ بمولد الوظائف قيد التشغيل للحفاظ على إعداداته. لإعداد variac لإخراج التردد المنخفض ، تأكد من فصل وعاء الإخراج ، وأنه مغلق مع ضبط المقبض على الصفر. بعد ذلك ، اضبط مقبض variac ببطء إلى خمسة بالمائة من الإخراج لتحقيق ذروة 10 فولت.

أولا ، اختبر المعدل نصف الموجة بجهد إدخال عالي التردد وحمل مقاوم. قم ببناء الدائرة كما هو موضح ، باستخدام مقاوم حمل 51 أوم وصمام ثنائي مصنف ل 50 فولت واثنين من الأمبير. يتم تصنيف قطبية الصمام الثنائي برمز شرطة في نهاية الكاثود. قبل توصيل المسبار التفاضلي بالدائرة ، قم بتوصيل أطراف المسبار معا واضبط شكل الموجة على جهد الإزاحة الصفر. بعد ذلك ، قم بتوصيل مسبار الجهد التفاضلي عبر مقاوم الحمل لمراقبة جهد الخرج ومسبار 10x عبر جانب التيار المتردد لمراقبة جهد الإدخال. بعد ذلك ، اضبط القاعدة الزمنية على النطاق لإظهار جهد الإدخال والإخراج لأربع دورات من جهد الإدخال. افصل مولد الوظائف وقم بإزالة المسبار التفاضلي من الدائرة قبل إجراء أي تعديلات. بعد ذلك ، اختبر المعدل نصف الموجة بمدخلات عالية التردد وحمل حثي مقاوم. أعد استخدام الدائرة ، مع إضافة محث في سلسلة مع المقاوم ، كما هو موضح. كما هو موضح سابقا ، قم بتوصيل المجسات بالدائرة وعرض أشكال موجة جهد الإدخال والإخراج. قم بإيقاف تشغيل مولد الوظائف ، وافصل المسبار التفاضلي ، وقم بإزالة المحرض من الدائرة. أخيرا ، اختبر المعدل نصف الموجة بمدخلات التردد المنخفض والحمل المقاوم. قم بتوصيل المسبار التفاضلي عبر الحيز وقم بتشغيله. اضبط variac للحصول على خرج ذروة 10 فولت ، ثم قم بإيقاف تشغيل variac دون تغيير إعداد الجهد الخاص به. قم بتوصيل خرج variac بالدائرة المقاومة ، كما هو موضح. بعد ذلك ، قم بتوصيل مسبار الجهد التفاضلي عبر مقاوم الحمل لمراقبة جهد الإخراج. قم بتشغيل المزالي. لا تلمس الدائرة مع توصيل طاقة variac وتشغيلها. كما هو موضح سابقا ، عرض أشكال موجة جهد الإدخال والإخراج.

أولا ، اختبر مقوم الموجة الكاملة بحمل مقاوم. قم ببناء الدائرة كما هو موضح ، وقم بتوصيل المجسات ومخرج variac بالدائرة. كما هو موضح سابقا ، اعرض أشكال الموجة لجهد الإدخال والإخراج وقم بقياس الفولتية من الذروة إلى الذروة. الاحتفاظ بتوصيلات المسبار ، وإيقاف تشغيل variac وتوصيل مكثف كهربائي بالتوازي مع الحمل المقاوم. ثم راقب جهد الإدخال والإخراج.

يوضح الشكل الأول أربع دورات من جهد إمداد التيار المتردد والإخراج من حمل مقاوم مقترن بمعدل نصف موجة. فقط نصف دورة موجبة لجهد التيار المتردد المدخل تمر عبر مقوم الصمام الثنائي. إذا كان جهد الدخل لدائرة المعدل نصف الموجة جيبيا ، فإن متوسط خرج الجهد لصمام ثنائي واحد بحمل مقاوم هو جهد ذروة الإدخال مقسوما على pi. عند إضافة محث في سلسلة مع مقاوم الحمل ، تتأخر منطقة إيقاف تشغيل الصمام الثنائي. هذا المزيج من المحرض والمقاوم هو مرشح تمرير منخفض. عندما تكون قيمة المحرض كبيرة بما فيه الكفاية ، يتم حظر المكون التذبذبي للإخراج ، تاركا فقط مكون التيار المستمر الثابت. بالنسبة لمقوم الجسر الكامل ، تمر نصف دورات الإدخال الموجبة عبر الدائرة ويتم تصحيح الدورات النصفية السالبة إلى موجبة. تؤدي إضافة مكثف كبير بما فيه الكفاية إلى تصفية معظم تموج الجهد ، وتوفر للحمل جهد تيار مستمر ثابت.

توجد مقومات الصمام الثنائي في معظم مصادر الطاقة وأجهزة الشحن ومحركات التردد المتغير وفي العديد من دوائر الحماية. أولا ، تستخدم محولات طاقة التيار المتردد لتحويل الطاقة للآلات المزودة بالتيار المستمر أو لإعادة شحن بطاريات التيار المستمر الموجودة داخل الأجهزة. يمكن أن يكون المحول بسيطا مثل دائرة تتكون من محول لخفض الجهد من مصدر الجدار 120 فولت ، ومقوم موجة كاملة بجسر رباعي الصمام الثنائي ، ومكثف لتنعيم جهد خرج التيار المستمر. الثايرستور عبارة عن مقومات يتم التحكم فيها بالسيليكون تستخدم بشكل شائع في مخفتات الضوء وأجهزة التحكم في سرعة المحرك ومنظمات الجهد. حسب التصميم ، فإن الثايرستور مخصص للطبقات المتناوبة من أشباه الموصلات من النوع P و N المستخدمة لإنشاء أنود في نهاية النوع P ، وكاثود في نهاية النوع N ، وقفزة بوابة متصلة بطبقة النوع P بجوار الكاثود. فوق عتبة الإغلاق ، تقوم نبضة التيار في البوابة بتحويل الثايرستور من إيقاف التشغيل إلى التشغيل ، مما يسمح بتدفق التيار الأمامي من الأنود إلى الكاثود. هذا يصحح تدفق التيار في اتجاه واحد وينظم طاقة الخرج بآلية تحويل متكاملة.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للمقومات أحادية الطور. يجب أن تفهم الآن كيفية عمل المقومات أحادية الطور ، ودوائر المعدل الشائعة ومخرجاتها ، وبعض تطبيقات المعدل الشائعة. شكرا للمشاهدة.