Name: ac to dc conversion with rectifiers
Uploaded: 2023-04-30T06:49:05.000Z
Duration: 11 min 15 s
Channel: JoVE

K12 Standards

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

High School

Physics

motion-and-stability-forces-and-interactions

Motion and Stability: Forces and Interactions

P-PS2-6.

Single Phase Rectifiers

DİKKAT: Bu deney sırasında, enerji verildiğinde devrenin hiçbir yerine dokunmayın. AC kaynağı, yalnızca fonksiyon üreteci bir kaynak olduğunda Şekil 1 ve 2'de gösterildiği gibi topraklanır. VARIAC'ı TOPRAKLAMAYın.
1. AC Kaynak Kurulumu
Bu deney için iki AC kaynağı kullanılmıştır; 60 Hz gibi düşük bir frekansta değişken bir transformatör (VARIAC) ve 10 V tepe sinüzoidal çıkışa ve 1 kHz frekansa sahip bir fonksiyon üreteci.
<ol>
	<li>Başlamadan önce, diferansiyel probu bir kapsam kanalına ve normal bir probu diğer kanala bağlayın.</li>
	<li>Problar üzerindeki düğmeleri aşağıdaki gibi ayarlayın: diferansiyel prob 20X'te (veya 1/20) ve normal prob 10X'te. Diferansiyel probu açmayı unutmayın.</li>
	<li>Kapsam üzerindeki her kanalın menüsünde, probu 10X'te olacak şekilde ayarlayın. Diferansiyel prob için, istenen 20X'e ulaşmak için herhangi bir ölçümü veya sonucu manuel olarak iki ile çarpın.</li>
	<li>Fonksiyon üretecini kurmak için 50 Ω OUTPUT'un bir BNC-timsah kablosuna bağlı olduğundan emin olun.
	<ol>
		<li>Fonksiyon üreteci çıkışını gözlemlemek için timsah klipslerini normal bir dürbün probuna bağlayın.</li>
		<li>Çıkışı 10 V tepe noktasında ve sıfır DC ofsetli 1 kHz frekansında bir sinüzoid olacak şekilde ayarlayın.</li>
		<li>Fonksiyon üreteci çıkışını gözlemleyin ve istenen çıkış dalga biçimini elde etmek için ayarlarını yapın.</li>
		<li>Sinyaliniz ayarlandıktan sonra, BNC konektörünün bağlantısını kesin, ancak ayarlarını korumak için işlev üretecini AÇIK tutun. Kapsam probunu jeneratör çıkışından ayırın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>VARIAC'ı kurmak için, VARIAC çıkışının (normal bir prize benziyor) herhangi bir kabloya bağlı olmadığından emin olun.
	<ol>
		<li>VARIAC'ı KAPALI tutun ve düğmesinin sıfıra ayarlandığından emin olun.</li>
		<li>VARIAC düğmesini yavaşça %5 çıkışa ayarlayın. Bu, yaklaşık 10V tepe voltajı vermelidir.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
Yarım Dalga Doğrultucu
2. Yüksek Frekans Girişli Rezistif Yük
<ol>
	<li>Fonksiyon jeneratörünü AC kaynağı olarak kullanın, ancak şimdilik devreden bağlantısını kesin tutun.</li>
	<li>Proto kartında, Şekil 1'de gösterilen devreyi oluşturun. Diyot (D), 50 V ve 2 A için 2A01G-T dereceliyken, yük direnci (R) 51 Ω'dir.
	<ol>
		<li>Diyot polaritesinin doğru olduğundan emin olun. Diyot üzerindeki çizgi katotta bulunur.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Diferansiyel probu devreye bağlamadan önce, probun terminallerini birbirine bağlayın ve ekranda ölçülen dalga biçimini sıfır ofset voltajı gösterecek şekilde ayarlayın.
	<ol>
		<li>Çıkış voltajı Vçıkışını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca bağlayın.</li>
		<li>Giriş voltajının Vgirişini gözlemlemek için AC tarafına normal bir prob bağlayın.</li>
		<li>Fonksiyon üretecini devreye bağlayın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dört temel Vgiriş döngüsüne kadar Vgirişi ve Vçıkışı göstermek için kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Dalga formlarının bir kopyasını alın.
	<ol>
		<li>Diyot kapatma bölgesini yakınlaştırın ve dalga formlarının bir kopyasını alın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Fonksiyon jeneratörünün bağlantısını kesin ve yük modifikasyonları için diferansiyel probu çıkarın. Devrenin geri kalanını ve bağlantıları olduğu gibi tutun.</li>
</ol>
<img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/10257/10257fig1.jpg"> 
Şekil 1: Rezistif yüke sahip yarım dalga doğrultucu
3. Yüksek Frekans Girişli Dirençli-Endüktif Yük
<ol>
	<li>Şekil 1'deki aynı devreyi kullanarak, Şekil 4.7'de gösterildiği gibi dirençli yük ile seri olarak 2 mH'lik bir indüktör (L) bağlayın.</li>
	<li>RL yük akımı Içıkışı ile aynı dalga biçimi şekline sahip olan direnç voltajı Vçıkışını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca bağlayın.</li>
	<li>Fonksiyon üreteci çıkışını AÇIK konuma getirin.</li>
	<li>Dört temel Vgiriş döngüsüne kadar Vgirişi ve Vçıkışı göstermek için kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Dalga formlarının bir kopyasını alın.
	<ol>
		<li>Diyot kapatma bölgesini yakınlaştırın ve kapanma süresindeki gecikmeyi gözlemleyin. Dalga formlarının bir kopyasını alın.</li>
		<li>Fonksiyon jeneratörü çıkışını KAPALI konuma getirin ve devreden ayırın.</li>
		<li>İndüktörü L çıkarın ve devrenin geri kalanını olduğu gibi tutun.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/10257/10257fig2.jpg"> 
Şekil 2: R-L yüküne sahip yarım dalga doğrultucu
4. Düşük Frekans Girişli Rezistif Yük
<ol>
	<li>VARIAC çıkışının %5'te olduğundan ve devre bağlantısının kesildiğinden emin olun. Diferansiyel probu VARIAC boyunca bağlayın, VARIAC'ı AÇIK konuma getirin ve 10 V tepe noktası elde etmek için çıkışını hafifçe ayarlayın.
	<ol>
		<li>Referans giriş voltajı gözleminiz olarak kullanmak için kapsam üzerindeki dalga biçimini yakalayın.</li>
		<li>VARYAK'ı KAPALI konuma getirin ancak voltaj ayarını değiştirmeyin.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Şekil 1'deki aynı devreyi kullanarak, yani indüktörün bağlantısı kesilmiş ve direnç tek yük iken, fiş-muz kablosunu kullanarak VARIAC çıkışını bağlayın.</li>
	<li>Çıkış voltajını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direncine bağlayın, Vçıkışı.</li>
	<li>VARIAC çıkışını AÇIN. Devreden uzak durun ve dürbün üzerindeki dalga formlarını gözlemleyin. Devrenizde hata ayıklamanız gerekiyorsa, önce VARIAC'ı KAPATIN.</li>
	<li>Dört temel döngüye kadar Vçıkışını göstermek için kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Dalga formunun bir kopyasını alın.
	<ol>
		<li>Diyot kapatma bölgesini yakınlaştırın ve dalga formlarının bir kopyasını alın.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>VARYAK'ı KAPATIN ve devrenizi sökün. VARYAK voltaj ayarını DEĞİŞTİRMEYİN.</li>
</ol>
Tam Dalga Doğrultucu
5. Dirençli Yük
<ol>
	<li>Proto kartında, Şekil 3'te gösterilen devreyi oluşturun.
	<ol>
		<li>Diyot polaritesinin doğru olduğundan emin olun. Diyot üzerindeki çizgi katotta bulunur.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Devre hazır olduğunda, VARIAC çıkışını AC kaynağı olarak bağlayın.</li>
	<li>Çıkış voltajı Vçıkışını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca bağlayın.</li>
	<li>VARIAC çıkışını AÇIN. Devreden uzak durun ve dürbün üzerindeki dalga formlarını gözlemleyin. Devrenizde hata ayıklamanız gerekiyorsa, önce VARIAC'ı KAPATIN.</li>
	<li>Dört adede kadar V giriş döngüsü için Vçıkışını göstermek için kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Dalga formlarının bir kopyasını alın.
	<ol>
		<li>İmleçleri kullanarak Vçıkışının tepeden tepeye değerini ölçün.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Prob bağlantılarını olduğu gibi tutun ve VARYAK'ı KAPATIN ve devrenizi sökün.
	<ol>
		<li>VARYAK voltaj ayarını DEĞİŞTİRMEYİN.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/10257/10257fig3.jpg"> 
Şekil 3. Dirençli yüke sahip tam dalga doğrultucu.
6. Filtreleme Kondansatörü ile Rezistif Yük
<ol>
	<li>Şekil 3'teki aynı devreyi kullanarak, Şekil 4'te gösterildiği gibi dirençli yüke paralel olarak bir elektrolitik kondansatör (C) bağlayın.
	<ol>
		<li>Yükün negatif tarafına bağlı ( - ) terminali ile kondansatör polaritesinin doğru olduğundan emin olun.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>VARIAC çıkışını AÇIN. Devreden uzak durun ve dürbün üzerindeki dalga formlarını gözlemleyin. Devrede hata ayıklamadan önce VARYAK'ı KAPALI konuma getirin.</li>
	<li>Dört adede kadar temel VIN döngüsü için Vçıkışını göstermek için kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Dalga formlarının bir kopyasını alın.
	<ol>
		<li>İmleçleri ve o kanal için AC kuplaj seçeneğini kullanarak V çıkışının tepeden tepeye değerini ölçün (AC kuplajı, bir sinyalin DC ofsetini ortadan kaldırır).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ölçüm yapıldıktan sonra bunu DC kuplajına geri koyun.</li>
	<li>VARIAC'ı KAPATIN.</li>
	<li>Devreyi sökün ve tezgahı temizleyin.</li>
</ol>
<img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/10257/10257fig4.jpg"> 
Şekil 4. Dirençli yük ve kapasitif filtrelemeli tam dalga doğrultucu

Diyot doğrultucular hemen hemen her güç kaynağında, şarj cihazında, değişken frekanslı sürücüde ve birçok koruma devresinde bulunur. Çoğu DC güç kaynağı veya ayarlanabilir AC güç kaynağı, AC'yi DC'ye dönüştürmek için diyot doğrultucular kullanır ve ardından AC güç kaynaklarında ve değişken frekanslı sürücülerde olduğu gibi gerekirse ayarlanabilir AC'ye dönüştürür. Güç elektroniği dönüştürücülerindeki uygulamalar, voltaj engelleme ve indüktörlerde, elektro-mekanik rölelerde ve motor sargılarında serbest dönen enerji için ...

tek fazlı redresörler

Kaynak: Ali Bazzi, Elektrik Mühendisliği Bölümü, Connecticut Üniversitesi, Storrs, CT.
Bir DC güç kaynağı genellikle DC veya tek yönlü voltaj ve akım sağlayan bir cihaz olarak kabul edilir. Piller böyle bir güç kaynağıdır, ancak kullanım ömrü ve masraf açısından sınırlıdırlar. Tek yönlü güç sağlamanın alternatif bir yöntemi, AC hat gücünü bir doğrultucu kullanarak DC gücüne dönüştürmektir. 
Doğrultucu, akımı bir yönde geçiren ve diğer yönde bloke ederek AC'nin DC'ye dönüşümünü sağlayan bir cihazdır. Doğrultucular, elektronik devrelerde önemlidir, çünkü yalnızca belirli bir eşik ileri voltajın üstesinden geldikten sonra belirli bir yönde akıma izin verirler. Bir doğrultucu, bir diyot, bir silikon kontrolör doğrultucu veya diğer silikon PN bağlantı türleri olabilir. Diyotların, akımın anottan katoda aktığı anot ve katot olmak üzere iki terminali vardır. Doğrultucu devreler, iki kutuplu olan AC voltajlarını ve akımlarını, DC voltajları ve akımları elde etmek için kolayca filtrelenebilen tek kutuplu voltajlara ve akımlara dönüştüren bir veya daha fazla diyot kullanır.

Diyot doğrultucu akımı bir yönde geçirebildiğinden, yarım dalga doğrultucuya bağlı dirençli bir yükün, giriş AC voltajının yalnızca pozitif yarım döngüsünü görmesi beklenir. Tam köprü doğrultucu ile, giriş pozitif ve negatif yarım döngüler pozitif olacak şekilde doğrultulur, ancak bir kondansatör eklemek voltaj dalgalanmasının çoğunu filtreleyecek ve yüke temiz bir DC voltajı sağlayacaktır. 
Yük ile seri olarak bir indüktör ekle...

Tek Fazlı Redresörler

Source: Ali Bazzi, Department of Electrical Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT.
A DC power supply is generally considered to be a device ...

Tek fazlı doğrultucular, ekipmana ve dijital elektronik cihazlara güç sağlamak için gerektiği gibi AC besleme voltajını ve akımını DC'ye dönüştürmek için kullanılır. Evlere ve ticarete sağlanan standart şebeke gücü AC'dir. Bununla birlikte, çoğu dijital elektronik, DC gücüyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Redresörler, AC elektriği uyumlu bir DC kaynağına dönüştürmek için kullanılabilen cihazlardır. Bir doğrultucu, akımı yalnızca bir yönde geçirir, böylece bipolar AC girişini tek kutuplu doğrultulmuş bir çıkışa dönüştürür. Doğrultucu devreleri, yalnızca pozitif veya negatif AC gücünü iletmek için bir veya daha fazla diyot kullanır, bu da titreşimli bir kaynakla sonuçlanır ve bu daha sonra düzgün, tutarlı, DC voltaj ve akım elde etmek için filtrelenir. Bu video, temel doğrultucu ve diyot devre kavramlarını tanıtır, birkaç yaygın doğrultucu devresini gösterir ve doğrultucu devrelerinin voltaj çıkışını voltaj girişi ve yükleme konfigürasyonundaki değişikliklerle test eder. Doğrultucular, elektronik devrelerde akımı bir yönde geçirmek ve diğer yönde bloke etmek için kullanılan cihazlardır. Doğrultucular, yalnızca bir eşik ileri voltajı aşıldığında akımın geçişine izin verir. Diyot doğrultucuların anot ve katot olmak üzere iki terminali vardır, akım anottan katoda akar ve katottan anoda bloke edilir. Tek fazlı yarım dalga doğrultucular, voltajı tek bir diyot üzerinden geçirir. Bu devrede, AC giriş voltajının yalnızca pozitif yarısı, yük direnci boyunca çıkışa iletir. Diyot ters çevrilirse, direnç boyunca AC giriş voltajının yalnızca negatif yarısı görünecektir. AC döngüsünün negatif yarısı için voltaj engellendi. Yalnızca bir polarite, RMS veya kök ortalama kare ile çıkış voltajı, iki kutuplu giriş voltajınınkine kıyasla azaltılır. Tam dalga doğrultucular, gösterildiği gibi AC giriş voltajının her iki yarım döngüsünü de dört diyotlu bir köprü devresi boyunca geçirir. Negatif yarının polaritesini çevirmek ve yük direnci boyunca daha yüksek bir ortalama çıkış voltajı elde etmek. Doğrultucular, tek yönlü, ancak titreşimli bir akımla sonuçlanır ve etki yarım dalga doğrultucularda daha belirgindir. Bununla birlikte, doğrultucunun çıkışı tipik olarak yük direnci ile seri olarak bir indüktörün eklenmesiyle filtrelenir. Tam dalga doğrultucuda, yük direncine paralel olarak monte edilmiş bir kondansatör aynı amaca hizmet eder. Bu video, farklı çıkış yükleri, diyot kapanma özellikleri ve farklı devreler kullanarak DC çıkış voltajının filtrelenmesi ile yarım ve tam dalga tek fazlı doğrultucu çalışmasını gösterir. Doğrultucu çalışmasının bu gösterimi için iki farklı AC kaynağı kullanılır, yüksek frekanslı, bir kilohertz girişli, 10 voltluk tepe sinüzoidal çıkışlı bir fonksiyon üreteci kullanılarak üretilir. Düşük frekanslı 60 hertz girişi bir varyak tarafından sağlanır. Enerji verildiğinde devrenin herhangi bir parçasına dokunmayın. Fonksiyon üreteci kaynağını kullanırken, devreler gösterildiği gibi topraklanır. Varyak beslemesini topraklamayın. Fonksiyon üretecini yüksek frekans çıkışı için ayarlamak için, diferansiyel probu bir osiloskop kanal bir'e ve 10x probu ikinci kanala bağlayın. Ölçeklendirme faktörlerini diferansiyel probda 20x'e ve 10x probda 10x'e ayarlayın. Kapsam kanalı menülerinde, her iki probu da 10x olarak ayarlayın. Diferansiyel prob için, istenen 20x çıkışa ulaşmak için ölçümleri manuel olarak iki ile çarpın. Ardından, fonksiyon üretecinin 50 ohm çıkışına bir BNC - timsah kablosu bağlayın ve timsah klipslerini 10x dürbün probuna bağlayın. Çıkışı sıfır DC ofseti ile 10 voltluk bir tepe noktasına ve 1.000 hertz sinüzoidal dalga formuna ayarlayın. Sinyal buna göre ayarlandıktan sonra, bnc konektörünün ve kapsam probunun bağlantısını kesin, ancak ayarlarını korumak için fonksiyon üretecini açık tutun. Varyak'ı düşük frekans çıkışına ayarlamak için, çıkış yuvasının bağlantısının kesildiğinden ve düğmesi sıfıra ayarlıyken kapalı olduğundan emin olun. Ardından, 10 voltluk tepe noktası elde etmek için varyak düğmesini yavaşça yüzde beş çıkışa ayarlayın. İlk olarak, yarım dalga doğrultucuyu yüksek frekanslı bir giriş voltajı ve dirençli bir yük ile test edin. 51 ohm'luk bir yük direnci ve 50 volt ve iki amper için derecelendirilmiş bir diyot kullanarak devreyi gösterildiği gibi oluşturun. Diyot polaritesi, katot ucunda bir çizgi sembolü ile etiketlenmiştir. Diferansiyel probu devreye bağlamadan önce, probun terminallerini birbirine bağlayın ve dalga formunu sıfır ofset voltajına ayarlayın. Ardından, çıkış voltajını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca ve giriş voltajını gözlemlemek için 10x probu AC tarafı boyunca bağlayın. Ardından, dört döngü giriş voltajı için giriş ve çıkış voltajını göstermek üzere kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Herhangi bir değişiklik yapmadan önce fonksiyon üretecinin bağlantısını kesin ve diferansiyel probu devreden çıkarın. Ardından, yarım dalga doğrultucuyu yüksek frekans girişi ve dirençli bir endüktif yük ile test edin. Gösterildiği gibi dirençle seri olarak bir indüktör ekleyerek devreyi yeniden kullanın. Daha önce açıklandığı gibi, probları devreye bağlayın ve giriş ve çıkış voltajının dalga formlarını görüntüleyin. Fonksiyon jeneratörünü kapatın, diferansiyel probu ayırın ve indüktörü devreden çıkarın. Son olarak, yarım dalga doğrultucuyu düşük frekans girişi ve dirençli bir yük ile test edin. Diferansiyel probu varyak boyunca bağlayın ve açın. 10 voltluk bir tepe çıkışı elde etmek için varyakı ayarlayın, ardından voltaj ayarını değiştirmeden varyakı kapatın. Varyak çıkışını gösterildiği gibi dirençli devreye takın. Ardından, çıkış voltajını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca bağlayın. Varyak'ı açın. Varyak gücü bağlı ve açıkken devreye dokunmayın. Daha önce açıklandığı gibi, giriş ve çıkış voltajının dalga formlarını görüntüleyin. İlk olarak, tam dalga doğrultucuyu dirençli bir yük ile test edin. Devreyi gösterildiği gibi oluşturun ve probları ve varyak çıkışını devreye bağlayın. Daha önce açıklandığı gibi, giriş ve çıkış voltajının dalga biçimlerini görüntüleyin ve tepeden tepeye voltajları ölçün. Prob bağlantılarını koruyarak, varyakı kapatın ve dirençli yüke paralel olarak bir elektrolitik kondansatör bağlayın. Ardından giriş ve çıkış voltajını gözlemleyin. İlk şekil, bir AC besleme voltajının dört döngüsünü ve bir yarım dalga doğrultucuya bağlı dirençli bir yükten gelen çıkışı göstermektedir. Giriş AC voltajının yalnızca pozitif yarım döngüsü diyot doğrultucudan geçer. Yarım dalga doğrultucu devresinin giriş voltajı sinüzoidal ise, dirençli yüke sahip tek bir diyot için ortalama voltaj çıkışı, giriş tepe voltajının pi'ye bölünmesiyle elde edilir. Yük direnci ile seri olarak bir indüktör eklendiğinde, diyot kapanma bölgesi gecikir. Bu indüktör ve direnç kombinasyonu düşük geçiren bir filtredir. İndüktörün değeri yeterince büyük olduğunda, çıkışın salınım bileşeni bloke edilir ve geriye sadece sabit DC bileşeni kalır. Tam köprü doğrultucu için, giriş pozitif yarım döngüleri devreden geçer ve negatif yarım döngüler pozitif olarak doğrultulur. Yeterince büyük bir kapasitör eklemek, voltaj dalgalanmasının çoğunu filtreler ve yüke tutarlı bir DC voltajı sağlar. Diyot doğrultucular çoğu güç kaynağında, şarj cihazında, değişken frekanslı sürücüde ve birçok koruma devresinde bulunur. İlk olarak, AC güç adaptörleri, DC ile beslenen makinelerin gücünü dönüştürmek veya cihazlarda bulunan DC pilleri şarj etmek için kullanılır. Adaptör, 120 voltluk duvar kaynağından voltajı düşürmek için bir transformatör, dört diyot köprülü tam dalga doğrultucu ve DC çıkış voltajını yumuşatmak için bir kapasitörden oluşan bir devre kadar basit olabilir. Tristörler, ışık kısıcılarda, motor hız kontrol cihazlarında ve voltaj regülatörlerinde yaygın olarak kullanılan silikon kontrollü doğrultuculardır. Tasarım gereği, tristör, P tipi uçta bir anot, N tipi uçta bir katot ve katodun yanındaki P tipi katmana bağlı bir kapı sıçraması oluşturmak için kullanılan P ve N tipi yarı iletkenlerin alternatif katmanları içindir. Bir kilitleme eşiğinin üzerinde, kapıya giren bir akım darbesi, tristörü kapalıdan açık konuma getirerek anottan katoda ileri akım akışına izin verir. Bu, akım akışını tek yönde düzeltir ve entegre bir anahtarlama mekanizması ile çıkış gücünü düzenler. JoVE'nin tek fazlı doğrultucularla tanışmasını az önce izlediniz. Artık tek fazlı doğrultucuların nasıl çalıştığını, ortak doğrultucu devrelerini ve çıkışlarını ve bazı yaygın doğrultucu uygulamalarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler.

Education

JoVE Science Education

Engineering

Mühendislik

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

ac to dc conversion with rectifiers

Rectifiers convert AC power into DC power for electronic circuits. A DC power supply provides unidirectional voltage and current. Batteries can do this, but they are limited by lifetime and cost. Using a rectifier is another way to turn AC line power into DC power.

A rectifier is a device that lets current pass in one direction and blocks it in the other. It works after a forward voltage threshold is reached. Rectifiers may use a diode, a silicon controlled rectifier, or other silicon P-N junction devices. In a diode, current flows from the anode to the cathode.

Rectifier circuits use one or more diodes to change AC voltages and currents, which are bipolar, into unipolar voltages and currents. The output can then be filtered to produce DC voltage and current that are easier to use in electronic systems.

AC to DC Conversion with Rectifiers

electrical safety precautions and basic equipment

electrical-safety-precautions-and-basic-equipment

Safe Handling of High-Voltage Lab Power

Safe handling of high-voltage lab power is essential in electric machine and power electronics experiments. These labs involve electrical currents, voltages, power, and energy that require extreme care. The systems used in this work can include three-phase AC voltage at 208 V, 230 V, or 480 V. They may also use up to 250 V DC and currents that can reach 10 A. These levels can be dangerous if handled without proper attention. Electrocution can happen when electricity passes through the body.

characterization of magnetic components

B-H Curves and Inductor Core Limits

Magnetic components such as inductors and transformers depend on the core material around their windings. In this experiment, students get hands-on experience with these parts from both a design view and a material view. The work focuses on B-H curves, which show the magnetic behavior of a material. A B-H curve describes the magnetic flux density the core can support as current flows through the windings. It also helps show the limit before magnetic saturation occurs. Magnetic saturation...

introduction to the power pole board

Power Pole Board for DC/DC Converter Labs

The HiRel Power Pole Board is a flexible tool for studying DC/DC converters. A DC/DC converter changes direct-current voltage and current from one level to another. In many cases, voltage conversion is the main goal. This board supports several converter types on one platform. It can be used to examine boost converters, which step voltage up, and buck converters, which step voltage down. It also helps students study buck-boost converters, which can step voltage up or down. The board is also...

dc/dc boost converter

Stepping Up DC Voltage with Boost Converters

DC voltage can be increased with a boost converter. This step-up circuit is useful in many applications where a DC source must be raised without first converting it to AC, using a transformer, and then rectifying the transformer output. A boost converter uses an inductor as an energy storage device. The inductor supports the output with extra energy in addition to the DC input source. That added energy raises the output voltage. This experiment studies several characteristics of a boost...

dc/dc buck converter

Buck Converter Step-Down DC Voltage

A DC/DC buck converter steps down DC voltage in an efficient, regulated way. Unlike transformers, which easily raise or lower AC voltage and current, DC systems need switching power converters to change voltage levels. The buck converter works by chopping the input DC voltage with a series input switch. An L-C low-pass filter then smooths the chopped signal and extracts the average output voltage. A diode gives the inductor current a path when the switch is off during part of the switching...

flyback converter

Flyback Converter Voltage Step-Up and Step-Down

A flyback converter is a buck-boost converter that can both step voltage up and step it down. It also provides electrical isolation between the input and the output by using a coupled inductor, or flyback transformer. The coupled inductor acts like a transformer with a turns ratio, but it also stores energy through the air gap. This setup gives the converter both voltage step-up and step-down capability. In the experiment, the converter is studied in open-loop operation with a manually set...

single phase transformers

Single Phase Transformer Testing

Single-phase transformers step up or step down AC voltage in electric power systems. They are stationary electric machines with primary and secondary coils, also called windings. The primary winding receives the applied voltage, and the secondary winding delivers the changed voltage. Inside the transformer, current in one winding creates magnetic flux in the core. This flux links the two windings and transfers energy between them. With AC current, the changing flux induces voltage in the...

single phase rectifiers

Rectifiers convert AC power into DC power for electronic circuits. A DC power supply provides unidirectional voltage and current. Batteries can do this, but they are limited by lifetime and cost. Using a rectifier is another way to turn AC line power into DC power. A rectifier is a device that lets current pass in one direction and blocks it in the other. It works after a forward voltage threshold is reached. Rectifiers may use a diode, a silicon controlled rectifier, or other silicon P-N...

thyristor rectifier

Controlling SCR Half-Wave Rectification

Thyristors, also called silicon controlled rectifiers (SCRs), are used to control current in a rectifier circuit. Like diodes, they let current pass from the anode to the cathode and block current in the opposite direction. Unlike a diode, a thyristor can be turned on with a gate terminal that receives a small current pulse. A thyristor is a four-layer device with alternating n-type and p-type layers. These layers form a PNPN structure with three junctions. The device has three terminals. The...

single phase inverter

DC to AC Conversion with Half-Bridge Inverters

DC to AC conversion is the main idea behind a power inverter. DC power flows in one direction, while AC current changes direction at about 50-60 Hz. Many electronic devices are designed to run on AC power, so a DC source must be inverted before it can be used with them. An inverter makes this change through switching action. The switches repeatedly flip the polarity of the input DC source at the output, or load side, for part of a switching period. A typical power inverter needs a stable DC...

dc motors

DC Motors and Generator Action

DC machines use direct current and direct voltage to create motion or generate electricity. They were the first machines of this kind to be invented. A DC machine works with two magnetic fields that are controlled by DC currents, and the same machine can be set up as either a motor or a generator when the right field excitation is available. In a DC machine, the field is usually on the stator side and the armature is on the rotor side. That arrangement is the reverse of what is found in many...

ac induction motor characterization

Three-Phase Motor Equivalent Circuit Tests

Three-phase induction motor testing can be used to find equivalent circuit parameters. The experiment uses the per-phase equivalent circuit to model the motor. This model keeps the important behavior of the original system and makes calculations easier. The procedure uses tests similar to those used in transformer characterization. These measurements help estimate the motor's circuit values from its electrical response. The experiment also aims to operate the motor in the linear torque-speed...

vfd-fed ac induction machine

Variable Frequency Drive Speed Control

Variable frequency drives, or VFDs, control the speed of AC induction motors. They are a type of adjustable speed drive and are becoming standard equipment for powering most AC induction motors. In industrial and automation settings, VFDs can provide strong control of motor speed, torque, or position. This experiment focuses on speed control with open-loop operation. It uses constant voltage-to-frequency ratio control, also called V/f control. The motor usually operates at a rated stator flux,...

ac synchronous machine synchronization

Grid Connection of AC Synchronous Generators

AC synchronous generators are a major source of electrical power worldwide. They are three-phase, wound-rotor machines that are used in many power plants. These generators need a prime mover and an exciter to produce power. A prime mover is the device that spins the generator, often a turbine driven by fluid. That fluid can come from water flowing from a dam through a long nozzle or from steam made by burning coal. Most power plants use synchronous generators, including coal, nuclear, natural...

ac synchronous machine characterization

Three-Phase Synchronous Motor Starting and V-Curves

Three-phase synchronous motors and generators are important AC machines. Wound-rotor synchronous motors are less common than permanent magnet rotor synchronous motors because the rotor field uses brushes. Synchronous generators are much more common. They are used in most existing power plants because they provide excellent frequency and voltage regulation. A synchronous motor runs at the same speed as the stator magnetic field. This gives it almost 0% speed regulation, so the rotor speed stays...

electrical engineering

Bu koleksiyon, bir elektrik laboratuvarında yaygın olarak kullanılan ekipmanlar için en iyi uygulamaları gösteren bir elektrik güvenliği videosu ile başlar. Sonraki videolarda indüktörler, transformatörler, konvertörler, doğrultucular ve invertörler gibi öğeler tanıtılmaktadır.

Learn how rectifiers turn AC line power into DC, how diodes block reverse current, and why rectifier circuits matter in electronic systems.

AC to DC Conversion with Rectifiers | JoVE K12

Ali Bazzi

Overview

Principles of Single-Phase Rectifiers

AC Source Setup

Half-Wave Rectifier Test

Full-Wave Rectifier Test

Representative Results

Applications

Summary

Newton's Second Law

Newton&#39;s second law is closely related to his first law of motion. It mathematically gives the cause-and-effect relationship between force and changes ...

Second Law: Motion under Same Force

Newton&#39;s laws can be applied to bodies at rest and bodies in motion. Newton&#39;s first law is applied to bodies in equilibrium, whereas the second ...

Force and Acceleration

Source: Nicholas Timmons,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, ...

second-law-motion-under-same-acceleration

Second Law: Motion under Same Acceleration

Newton&#39;s second law of motion applies to bodies moving under the same acceleration. For example, when a baggage tractor pulls luggage carts, each cart ...

Newton's Laws of Motion

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment examines at various situations involving two interacting ...

Newton's Law of Motion

When we observe objects around us, one question that comes to mind is why they move or stay still. The answer to this question can be explained using ...

Analyze data to support the claim that Newton's second law of motion describes the mathematical relationship among the net force on a macroscopic object, its mass, and its acceleration.

P-PS2-1

Force and Momentum

Force and momentum are intimately related. Force acting over time can change momentum, and Newton&#39;s second law of motion can be stated in its most ...

Internal and External Forces

Newton&#39;s first law states that a net external force causes a change in motion. External forces act on an object or system, originating outside of the ...

Conservation of Momentum: Introduction

The total momentum of a system consisting of N interacting objects is constant in time or is conserved. A system must meet two requirements for its ...

Force

Forces affect every moment of our life. Our bodies are held to the Earth by force, and they are held together by the forces of charged particles. When we ...

Conservation of Momentum

Conservation of Momentum: Problem Solving

Solving problems using the conservation of momentum requires four basic steps:

	Identify a closed system, where the total mass is constant, and no net ...

conservation-of-linear-momentum-for-a-system-of-particles

Conservation of Linear Momentum for a System of Particles

In a game of billiards, when the cue ball strikes a stationary ball, it transfers some of its momentum to the stationary ball. The cue ball slows down, ...

principle-of-linear-impulse-and-momentum-for-a-system-of-particles

Principle of Linear Impulse and Momentum for a System of Particles

Consider a system of particles moving relative to an inertial frame of reference.
The equation of motion for such a system can be written as the sum of ...

Use mathematical representations to support the claim that the total momentum of a system of objects is conserved when there is no net force on the system.

P-PS2-2

principle-of-linear-impulse-and-momentum-for-a-single-particle

Principle of Linear Impulse and Momentum for a Single Particle

Linear momentum is a fundamental concept in physics that describes the motion of an object. It is a vector quantity, having a magnitude equal to the ...

principle-of-angular-impulse-and-momentum-problem-solving

Principle of Angular Impulse and Momentum: Problem Solving

Consider a ball of mass m, attached to a massless rod of known length, subjected to a time-dependent torque. If the initial velocity of the mass is known, ...

Linear Momentum

The term momentum is used in various ways in everyday language, most of which are consistent with the precise scientific definition. Generally, momentum ...

principle-of-angular-impulse-and-momentum

Principle of Angular Impulse and Momentum

The angular impulse and momentum principle provides insights into how forces applied at a distance from an object&#39;s rotational axis influence its ...

principle-linear-impulse-momentum-for-single-particle-problem

Principle of Linear Impulse and Momentum for a Single Particle: Problem Solving

Consider a massless pulley system consisting of a wooden box and a cylinder of known masses. Determine the speed of the attached objects at a specific ...

Angular Momentum

Angular momentum describes the rotational motion of an object.
It is defined as the moment of the object&#39;s linear momentum about a specific point O.
...

relation-between-moment-of-a-force-and-angular-momentum

Relation Between Moment of a Force and Angular Momentum

In a spinning top, applying a force at a distance from the center creates torque, which changes the angular momentum of the top, causing it to spin.
The ...

Apply scientific and engineering ideas to design, evaluate, and refine a device that minimizes the effect of a force on a macroscopic object during a collision.

P-PS2-3

Gravitation

In the years before Newton, a general belief prevailed that different laws governed objects in the sky than objects on Earth. When Kepler wrote down the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14716.jpg

Newton's Law of Gravitation

Our everyday observation tells us that all objects close to the Earth naturally tend to fall to the ground. Early philosophers assumed that this downward ...

gravitation-between-spherically-symmetric-masses

Gravitation Between Spherically Symmetric Masses

The gravitational potential energy between two spherically symmetric bodies can be calculated from the masses and the distance between the bodies, ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14717.jpg

Gravity between Spherical Bodies

Newton&#39;s law of gravitation describes the gravitational force between any two point masses. However, for extended spherical objects like the Earth, ...

Coulomb's Law

Experiments with electric charges have shown that if two objects each have an electric charge, they exert an electric force on each other. The magnitude ...

comparison-between-electrical-and-gravitational-forces

Comparison Between Electrical And Gravitational Forces

There are four fundamental forces in nature: the gravitational force, the electromagnetic force, the strong nuclear force, and the weak nuclear force. To ...

Newton's Law of Gravitational Attraction

Sir Isaac Newton established the universality of the law of gravitational attraction based on empirical evidence and inductive reasoning. He published his ...

Newton's Law of Universal Gravitation

Source: Ketron Mitchell-Wynne, PhD,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of ...

Use mathematical representations of Newton's law of gravitation and Coulomb's law to describe and predict the gravitational and electrostatic forces between objects.

P-PS2-4

Types of Forces

In most situations, forces can be grouped into two categories: contact forces and field forces.&#160; Contact forces occur as a result of direct physical ...

Magnetic Fields

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Magnetic fields can be ...

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electric Fields

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
An electric field is generated ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Magnetic Field Due to Two Straight Wires

Consider two parallel straight wires carrying a current of 10 A and 20 A in the same direction and separated by a distance of 20 cm. Calculate the ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Energy Stored in Capacitors

A parallel plate capacitor connected to a battery develops a potential difference across its plates.
By integrating the equation relating voltage and ...

Power and Energy

Energy is the total work required to drive the current through the circuit.
A rise in voltage results in more work done, passing more current, resulting ...

Voltage

The movement of electrons in a conductor requires some form of energy or work, usually provided by an external force, like a battery. This force is called ...

Electromotive Force

Electromotive force (emf) is the force that causes current to flow from a higher to a lower&#160; potential. The term &#34;electromotive ...

Electrical Energy

Using electric appliances for a longer period of time consumes more electrical energy and results in a higher electric bill. The energy produced by the ...

Electrical Current

Electrical current is defined as the rate at which charge flows. When there is a large current present, such as that used to run a refrigerator, a large ...

Electric Potential Energy

When an electric field accelerates a free positive charge q, it is given kinetic energy. The process is analogous to an object accelerated by a ...

Electrical Power

Electric power is the product of current and voltage, represented in units of joules per second, or watts. For example, cars often have one or more ...

Plan and conduct an investigation to provide evidence that an electric current can produce a magnetic field and that a changing magnetic field can produce an electric current.

P-PS2-5

sources-and-properties-of-electric-charge

Sources and Properties of Electric Charge

All objects we see around us consist of atoms, which combine to form molecules. The lightest element in the universe is hydrogen, and a hydrogen atom ...

Electric Charges

From lightning during thunderstorms to electronic devices, the phenomenon of electromagnetism is all around us. The electromagnetic force is one of the ...

Electron Behavior

Electrons are negatively charged subatomic particles attracted to and orbit around the positively-charged nucleus of an atom. They reside in spaces ...

Electronic Structure of Atoms


An atom comprises protons and neutrons, which are contained inside the dense, central&#160;core called the nucleus, with electrons present around the ...

Communicate scientific and technical information about why the molecular-level structure is important in the functioning of designed materials.

AC to DC Conversion with Rectifiers

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards