२५. रेक्टिफायर म्हणजे काय ? त्याचे प्रकार सांगा . कोणता रेक्टिफार प्राधान्याने वापरतात ? का ?
रेक्टिफायर हे एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट आहे जे एसी व्होल्टेजचे डीसी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करते. दुस-या शब्दात, ते अल्टरनेटिंग(AC) प्रवाहाला डीसी प्रवाहात रूपांतरित करते. रेक्टिफायर जवळजवळ सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरले जाते. मुख्यतः ते वीज पुरवठा विभागात, एसी मेन्स व्होल्टेजचे डीसी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी वापरले जाते. डीसी व्होल्टेजवर जवळपास सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे काम करतात. रेक्टिफायर्सचे मुख्य दोन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाते:
१) हाफ वेव्ह रेक्टिफायर आणि
२) फुल वेव्ह रेक्टिफायर.
फुल वेव्ह रेक्टिफायरचे पुन्हा दोन प्रकार आहेत
अ) फुल वेव्ह सेंटर टॅपड रेक्टिफायर
बी) ब्रिज रेक्टिफायर
या पैकी ब्रिज रेक्टिफायर प्राधान्याने वापरतात . कारण याच्या आउटपुट मध्ये डी सी व्होल्टेज चे प्रमाण जास्त असते . तसेच सेंटर टॅप ट्रान्सफॉर्मर ची गरज लागत नाही.
२६. हाप वेव्ह रेक्टीफायर ची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा
हाफ वेव्ह रेक्टिफायर एक डायोड सर्किट आहे ज्याचा वापर अल्टरनेटिंग व्होल्टेज (एसी सप्लाय) चे रूपांतरण डायरेक्ट व्होल्टेजमध्ये (डीसी सप्लाय) करण्यासाठी केला जातो. AC ते DC मध्ये रूपांतरण करण्यासाठी HWR सर्किटमध्ये सिंगल डायोड वापरला जातो.
हाफ वेव्ह रेक्टिफायर सर्किट एसी सप्लाई वेव्हफॉर्मचे एक-अर्ध चक्र पास करण्यास अनुमती देते आणि बाकीचे अर्धे चक्र अवरोधित करते.
HWR च्या सर्किटमध्ये खालील तीन मुख्य घटक असतात
१) एक डायोड
२) एक ट्रान्सफॉर्मर
३) लोड रेसिस्टन्स (भार )
हाफ वेव्ह रेक्टिफायर चे कार्य :
एसी उच्च व्होल्टेज ( Vp) स्टेप डाउन ट्रान्सफॉर्मरच्या प्रायमरी वायंडिंग ला दिले जाते आणि सेकंडरी वायंडिंग मध्ये उपलब्ध कमी व्होल्टेज (Vs) डायोड दिले जाते.
सेकंडरीच्या एसी व्होल्टेजच्या पॉझिटिव्ह हाफ सायकल चे वेळी वरील तो धन व खालील टोक ऋण होते. डायोड या पॉझिटिव्ह हाफ सायकल दरम्यान फॉरवर्ड बायस्ड असतो. त्याचा रोध शून्य होतो म्हणजेच तो क्लोज्ड स्वीच म्हणून काम करतो. आता डायोड व लोड रेसिस्टन्स या दोन्ही मधून विद्युत प्रवाह वाहतो. याची दिशा सेकंडरी चे वरील टोक (+) , डायोड , लोड, सेकंडरीचे खालील टोक अशी असते . या मुळे लोड RL मध्ये धन हाफ सायकल चे व्होटेज उपलब्ध होते.
सेकंडरीच्या एसी व्होल्टेजच्या ऋण हाफ सायकल चे वेळी वरील तो ऋण व खालील टोक धन होते. डायोड या निगेटिव्ह हाफ सायकल दरम्यान रिव्हर्स बायस्ड असतो. त्याचा रोध अनंत होतो म्हणजेच तो ओपन स्वीच म्हणून काम करतो. आता डायोड व लोड रेसिस्टन्स या दोन्ही मधून विद्युत प्रवाह वाहत नाही . या मुळे लोड RL मध्ये ऋण हाफ सायकल चे व्होटेज उपलब्ध होत नाही.
अशा रीतीने केवळ धन हाफ सायकल चे वेळी व एकाच दिशेने लोड मधून करंट वाहतो म्हणून याला डी सी करंट असे म्हणतात व या करंट मुळे लोड मध्ये उपलब्ध झालेले व्होल्टेज म्हंणजे डी सी व्होल्टेज होय.
हे डी सी व्होटेज खालील सूत्राने काढतात ..
Vdc = Vpeak / ᴨ
येथे , Vdc, Vav – डी सी आउटपुट व्होल्टेज
Vpeak – सेकंडरीचे जास्तीत जास्त व्होल्टेज
२७. फुल वेव्ह सेंटर टॅप्ड़ रेक्टीफायर ची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
फुल वेव्ह रेक्टिफायरला रेक्टिफायरचा एक प्रकार म्हणून परिभाषित केले जाते जे अल्टरनेटिंग वेव्ह (AC सिग्नल) च्या प्रत्येक सायकलच्या दोन्ही अर्ध्या सायकल ना DC सिग्नलमध्ये रूपांतरित करते.
फुल-वेव्ह रेक्टिफायर्सचा वापर AC व्होल्टेजला DC व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो.
या मध्ये खालील घटकांचा समावेश असतो ..
१. Centre-tapped ट्रान्सफॉर्मर
२. दोन डायोड्स
३. लोड रेसिस्टन्स
कार्य : सेंटर टेप केलेले ट्रान्सफॉर्मर वापरून पूर्ण वेव्ह रेक्टिफायरची चर्चा करू. जेव्हा इनपुट एसी पुरवठा चालू केला जातो, तेव्हा ट्रान्सफॉर्मर सेकंडरीचे S1 आणि S2 आळीपाळीने धन आणि ऋण होतात.
एसी व्होल्टेजच्या पॉझिटिव्ह हाफ सायकलचे वेळी , समजा टर्मिनल S1 पॉझिटिव्ह पोटेन्शियलवर आहे तर टर्मिनल S2 हे टर्मिनल C च्या तुलनेत ऋण पोटेन्शियलवर आहे. म्हणून डायोड D1 फॉरवर्ड बायस्ड होतो व त्यामधून करंट वाहतो., पण डायोड D2 रिव्हर्स बायस्ड झाल्याने त्या मधून करंट वाहत नाही. परिणामी करंट S1 - D1- A- RL या दिशेने वाहतो व एसी व्होल्टेजचे धन हाफ सायकल लोड RL .मध्ये उपलब्ध होते.
एसी व्होल्टेजच्या ऋण हाफ सायकल दरम्यान, टर्मिनल S2 हे धन पोटेन्शियलवर असते तर टर्मिनल S1 हे टर्मिनल C च्या तुलनेत ऋण पोटेन्शियलवर असते. त्यामुळे रिव्हर्स बायस्ड डायोड D1 मधून करंट वाहत नाही, तर फॉरवर्ड बायस्ड डायोड D2 च्या मार्गाने विद्युत प्रवाह वाहतो म्हणून करंट ची दिशा S2.-- D2 –A- RL – C. अशी राहते. येथे ऋण हाफ सायकल पूर्वीच्याच दिशेने लोड RL मध्ये उपलब्ध होते.
येथे इनपुट ac व्होल्टेजच्या च्या दोन्ही अर्ध्या सायकलला विद्युतप्रवाह लोड
RL मधून एकाच दिशेने वाहतो.म्हणजेच उपलब्ध आउटपुट व्होल्टेज हे डी सी व्होल्टेज आहे .
२८. फुल वेव्ह ब्रिज रेक्टीफायर ची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
कार्य - एसी व्होल्टेजच्या धन हाफ सायकल दरम्यान, सेकंडरी टर्मिनल S1 ,S2 टर्मिनलच्या तुलनेत धन पोटेंशिअलवर आहे. टर्मिनल S2 ऋण पोटेंशिअलवर आहे. त्यामुळे डायोड D1 आणि D3 फॉरवर्ड बायस्ड होतील . डायोड D2 आणि D4 रिव्हर्स बायस्ड होतील. या मुळे प्रवाहाची दिशा S1-D1-RL-D3-S2 अशी राहील . यामुळे लोड R Lवर धन हाफ सायकल मुळे व्होल्टेज ड्रॉप तयार होतो.
एसीच्या ऋण हाफ सायकल दरम्यान, सेकंडरीचे टर्मिनल S2 , S1 च्या तुलनेत धन पोटेंशिअलवर आहे. S1 ऋण पोटेंशिअलवर आहे. त्यामुळे डायोड D2 आणि D4 फॉरवर्ड बायस्ड असतील . डायोड D1 आणि D3 रिव्हर्स बायस्ड राहतील यामुळे करंट ची दिशा S2-D2-RL-D4-S1 अशी राहील यामुळे लोड RLवर ऋण हाफ सायकल मुळे व्होल्टेज ड्रॉप तयार होतो. दोन्ही हाफ सायकल दरम्यान लोड RL मधून वाहणाऱ्या करंट ची दिशा एकच राहते म्हणजेच उपलब्ध व्होल्टेज हे डी सी होय.
इनपुट व आउटपुट व्होल्टेज चे आलेख वरील आकृतीत दाखविले आहेत.
२९. पी एन जंक्शन डायोड च्या संदर्भातील खालील संज्ञा स्पष्ट करा.
१)रिपल व्होल्टेज आणि रिपल फॅक्टर
२)रेक्टिफायरची कार्यक्षमता
३) डायोडचे पीक युनिव्हर्स व्होल्टेज (पीआयव्ही) डायोड
रिपल व्होल्टेज आणि रिपल फॅक्टर:
रेक्टिफायरचे आउटपुट शुद्ध डीसी व्होल्टेज नाही. हे DC pulsating आहे याचा अर्थ आउटपुटमध्ये DC तसेच AC व्होल्टेज मिश्रित आहे. हे मिश्रित एसी व्होल्टेज म्हणजेच रिपल व्होल्टेज होय . चांगल्या डी सी वीज पुरवठ्यासाठी हे रिपल व्होल्टेज कमीट कमी असावे लागते .
रेक्टिफायरच्या आउटपुटमध्ये असलेल्या एसी व्होल्टेजच्या आरएमएस व्हॅल्यू आणि डीसी व्होल्टेजच्या मूल्याच्या गुणोत्तराला रिपल फॅक्टर म्हणतात.
हाफ वेव्ह रेक्टिफायरसाठी रिपल फॅक्टर 1.21 आहे आणि फुल वेव्ह रेक्टिफायरसाठी 0.48 आहे.
रेक्टिफायरची कार्यक्षमता:
रेक्टिफायरची आउटपुट पॉवर आणि रेक्टिफायरची इनपुट पॉवरच्या गुणोत्तराला रेक्टिफायरची कार्यक्षमता म्हणतात. हाफ वेव्ह रेक्टिफायरची कार्यक्षमता 40.6% आणि फुल वेव्ह रेक्टिफायरची कार्यक्षमता 81.2% आहे.
डायोडचे पीक युनिव्हर्स व्होल्टेज (पीआयव्ही) डायोड
डायोडचे नुकसान न होता (without damaging) डायोड जे कमाल व्होल्टेज हाताळू हाताळू शकतो त्यास डायोडचे पीआयव्ही म्हणतात.
हाफ वेव्ह रेक्टिफायर आणि फुल वेव्ह ब्रिज रेक्टिफायरमध्ये वापरल्या जाणार्‍या डायोडसाठी आवश्यक असलेले पीआयव्ही, ट्रान्सफॉर्मरच्या सेकंडरीच्या कमाल किंवा पीक व्होल्टेजच्या बरोबरीचे असते.
फुल वेव्ह सेंटर टेपेड रेक्टिफायरमध्ये वापरल्या जाणार्‍या डायोडसाठी आवश्यक असलेले PIV हे ट्रान्सफॉर्मरच्या सेकंडरी च्या कमाल किंवा पीक व्होल्टेजच्या दुप्पट असते.
३०. फिल्टर म्हणजे काय ? त्याचे प्रकार सांगा.
रेक्टिफायरचे आउटपुट व्होल्टेज हे शुद्ध डीसी व्होल्टेज नाही. हे DC pulsating आहे याचा अर्थ आउटपुटमध्ये DC तसेच AC व्होल्टेज आहे. या मिश्रित एसी व्होल्टेजला रिपल व्होल्टेज असे म्हणतात .हे रिपल व्होल्टेज काढून टाकण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या सर्किटला 'फिल्टर' असे म्हणतात.
फिल्टरचे चार प्रकार आहेत
कॅपेसिटर (C ) फिल्टर
इंडक्टर (L) फिल्टर
एल. सी. फिल्टर
सी. एल. सी.फिल्टर
३१. कॅपेसिटर (C) फिल्टरची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
कॅपेसिटर फिल्टर:
सर्किट डायग्राम: येथे कॅपेसिटर रेक्टिफायरचे आउटपुट आणि लोड रेझिस्टन्स RL यांचे समांतर जोडला आहे.
कार्य:
पहिल्या 0-90अंश मध्ये धन हाफ सायकलच्या सर्वोच्च मूल्यापर्यंत कपॅसिटर प्रभारित (चार्ज) होतो. जेव्हा पॉझिटिव्ह हाफ सायकलचे व्होल्टेज कमी होऊ लागते ( 90-180 अंश), कॅपेसिटर चार्ज तसाच ठेवतो कारण तो रेक्टिफायर डायोडद्वारे डिस्चार्ज होऊ शकत नाही. पर्यायाने , कॅपेसिटर C त्याच्या समांतर असणाऱ्या लोड रेझिस्टन्स RL.मार्फत डिस्चार्ज होऊ लागतो. डिस्चार्ज कालावधी लोड RL.व कपॅसिटर C यांचे किमतीच्या गुणाकारावर अवलंबून असतो. या दोन्ही किमती मोठ्या असलेने , कपॅसिटर अल्प प्रमाणात डिस्चार्ज होतो आणि तोपर्यंत आउटपुट व्होटेजची पुढची धन हाफ सायकल सुरु होते व ती कपॅसिटर ला पुन्हा सर्वोच्च मूल्यापर्यंत प्रभारित (चार्ज) करते. हि क्रिया सातत्याने चालू राहते. यामुळे आउटपुट व्होल्टेज मध्ये होणारा बदल/ चढउतार ( रिपल ) कमी होतो. वरील आलेखात हे दर्शविले आहे.
याचाच अर्थ आउटपुट व्होल्टेज मधील ac चे प्रमाण कमी होते व dc चे वाढते म्हणजे आपणास जास्त शुद्ध dc व्होल्टेज मिळते.
पर्यायी स्पष्टीकरण : रेक्टिफायरच्या आउटपुटमध्ये ac तसेच dc घटक असतात. आपल्याला माहित आहे की कॅपेसिटर एसी पास करतो(पुढे पाठवितो) परंतु डीसी करंटला विरोध करतो. येथे कॅपेसिटर रेक्टिफायरच्या आउटपुट आणि लोड RLच्या समांतर जोडला आहे. त्यामुळे कॅपेसिटर ac घटकांना लोड कडे जाऊ न देता ग्राउंडकडे बायपास करतो आणि लोड रेझिस्टन्स RL मध्ये केवळ DC व्होल्टेज उपलब्ध होते. अशा प्रकारे आपण ac घटक(रिपल) काढून टाकतो आणि शुद्ध DC व्होल्टेज मिळवतो.
३२. इण्डक्टर (L ) फिल्टरची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
सर्किट डायग्राम: येथे इंडक्टर लोड रेझिस्टन्स RL च्या सेरीक मध्ये जोडला आहे.
कार्य:
रेक्टिफायरच्या आउटपुटमध्ये ac तसेच dc घटक असतात. आपल्याला माहित आहे की इंडक्टर डीसी पास करतो( पुढे पाठवितो ) परंतु एसी करंटला विरोध करतो.येथे इण्डक्टर लोड च्या एकसर जोडणीत जोडलेला आहे त्यामुळे इंडक्टर लोड मध्ये एसी करंटला जाण्यास प्रतिबंध करतो आणि फक्त डीसी करंट इंडक्टर मधून सहजपणे विना अटकाव लोड रेझिस्टन्स RL मध्ये प्रवाहित होतो. इंडक्टरचा डीसी रेझिस्टन्स खूप कमी आहे म्हणून त्याचा डीसी व्होल्टेज ड्रॉप जवळजवळ शून्य आहे, व लोड RL मध्ये संपूर्ण शुद्ध DC व्होल्टेज उपलब्ध होते.अशा प्रकारे आपण ac घटक(रिपल ) काढून टाकतो आणि शुद्ध DC व्होल्टेज मिळवतो.
३३. इण्डक्टर-कपॅसिटर (LC ) फिल्टरची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
LC फिल्टर मंडलाकृती व आलेख :
येथे इण्डक्टर लोड च्या एकसर (सेरीज) मध्ये व कॅपेसिटर लोड RLच्या समांतर जोडला आहे ,
कार्य:
रेक्टिफायरच्या आउटपुटमध्ये ac तसेच dc घटक असतात. आपल्याला माहित आहे की इंडक्टर डीसी पास करतो परंतु एसी करंटला अवरोधित करतो. इण्डक्टर लोड च्या एकसर मध्ये जोडलेला आहे त्यामुळे ac करंटला लोड मध्ये पाठविला जात नाही . इंडक्टर एसी करंटचा रस्ता ब्लॉक करतो आणि फक्त डीसी करंट इंडक्टर आणि लोड रेझिस्टन्स RL मधून प्रवाहित होतो . इंडक्टरचा डीसी रेझिस्टन्स खूप कमी आहे म्हणून त्याचे डीसी व्होल्टेज ड्रॉप जवळजवळ शून्य होते , व dc व्होल्टेज लोड RLमध्ये उपलब्ध होते. यानंतरही जर आउटपुटमध्ये अजूनही ac घटक असल्यास, ते कपॅसिटर मार्फत ग्राऊंड कडे पाठविले जाते(कारण आपल्याला माहित आहे की कॅपेसिटर ac पास करतो परंतु dc करंटला अवरोधित करतो.) लोड RLमध्ये आपणास जास्त शुद्ध DC व्होल्टेज मिळते.
येथे इंडक्टर आणि कॅपेसिटरच्या एकत्रितपणा मुळे AC व्होल्टेज (रिपल ) मोठ्या प्रमाणात कमी होते.
३४. कपॅसिटर-इण्डक्टर-कपॅसिटर (CLC) फिल्टरची मंडलाकृती काढून कार्य स्पष्ट करा.
CLC फिल्टर:
सह मालिकेत जोडलेला आहेL. आणि त्याच्या प्रत्येक टोकाला दोन कॅपेसिटर जोडलेले आहेत.
कार्य:
येथे हा सी-एल-सी फिल्टर एल-सी फिल्टरपेक्षा अधिक चांगली फिल्टरिंग क्रिया देतो. दोन कॅपेसिटर एसी घटकांना ग्राउंडला बायपास करतात आणि इंडक्टर द्वारे एसी ला लोडकडे जाण्यास विरोध होतो , अशा प्रकारे या प्रकारच्या फिल्टरद्वारे रिपल पूर्णपणे काढून टाकले जाते.
वरील चार फिल्टरपैकी CLC फिल्टर चांगला आहे कारण तो मोठ्या प्रमाणात रिपल काढून टाकतो. परंतु व्यावहारिकदृष्ट्या कॅपेसिटर फिल्टरला प्राधान्य दिले जाते कारण ते स्वस्त आहे आणि कमी जागा आवश्यक आहे.
३५. हाप वेव्ह रेक्टीफायर, फुल वेव्ह सेंटर टॅप्ड़ रेक्टीफायर फुल वेव्ह ब्रिज रेक्टीफायर ची तुलना करा.
