נספח מעגלי יישור וסינון: הבדלים בין גרסאות

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(תיקון הסימונים והרחבת הנוסחאות)
(הוספת מבוא מהנספח)
שורה 1: שורה 1:
 +
= הקדמה =
 +
התקנים חשמליים רבים זקוקים למתח קבוע לשם הפעלתם, למשל [[wikipedia:he:רדיו טרנזיסטור|רדיו טרנזיסטור]] או תהליך [[wikipedia:he:אלקטרוליזה|אלקטרוליזה]]. מקור מתח קבוע נקרא גם מקור [[wikipedia:he:מתח ישר|מתח ישר]] והוא מספק מתח קבוע בין הדקיו. [[wikipedia:he:סוללה חשמלית|סוללות ומצברים]] הינם מקורות מקובלים ל[[wikipedia:he:מתח ישר|מתח ישר]], אולם משך חייהם הקצר ומחירם הגבוה מגבילים את השימוש בהם. ניתן לקבל מקור [[wikipedia:he:מתח ישר|מתח ישר]] על ידי המרת [[wikipedia:he:מתח חילופין|מתח חילופין]] המסופק, למשל, על ידי ה[[wikipedia:he:רשת חשמל|רשת]]; המכשיר שעושה זאת נקרא ספק למתח ישר.
 +
# התהליך הראשון המתבצע בספק הינו הפיכת [[wikipedia:he:מתח חילופין|מתח חילופין]], המחליף את קוטביותו באופן מחזורי למתח בעל קוטביות קבועה ובעל גודל שאינו קבוע. תהליך זה נקרא [[wikipedia:he:יישור זרם|יישור]].
 +
# הפעולה הבאה המתבצעת בספק הינה [[wikipedia:Rectifier#Rectifier_output_smoothing|סינון]] המתח המיושר, אחריו מתקבל מתח כמעט קבוע.
 +
# בספקים משוכללים מתבצעת גם פעולה שלישית שנקראת [[wikipedia:Rectifier#Voltage_regulators|ייצוב]] ומטרתה ייצוב גודל המתח.
 +
 +
ההתקן החשמלי המבצע את פעולת היישור הינו [[wikipedia:he:דיודה|דיודת צומת]]. עקב השימוש ב[[wikipedia:he:דיודה|דיודת צומת]] ב[[wikipedia:he:מיישר זרם|מעגלי יישור]] היא נקראת גם מיישר ([[wikipedia:Rectifier|rectifier]]). בניסוי זה ייבדקו אופיין זרם מתח של ה[[wikipedia:he:דיודה|דיודת צומת]], שני מעגלי יישור ומעגל סינון אחד.
 +
 
= פרמטרים המאפיינים מעגלי יישור =
 
= פרמטרים המאפיינים מעגלי יישור =
 
כדי לאפיין ספקי מתח ישר ולאפשר השוואה בין הביצועים של ספקים שונים נוהגים להתייחס לפרמטרים הבאים:
 
כדי לאפיין ספקי מתח ישר ולאפשר השוואה בין הביצועים של ספקים שונים נוהגים להתייחס לפרמטרים הבאים:

גרסה מתאריך 06:49, 24 בספטמבר 2018

1 הקדמה

התקנים חשמליים רבים זקוקים למתח קבוע לשם הפעלתם, למשל רדיו טרנזיסטור או תהליך אלקטרוליזה. מקור מתח קבוע נקרא גם מקור מתח ישר והוא מספק מתח קבוע בין הדקיו. סוללות ומצברים הינם מקורות מקובלים למתח ישר, אולם משך חייהם הקצר ומחירם הגבוה מגבילים את השימוש בהם. ניתן לקבל מקור מתח ישר על ידי המרת מתח חילופין המסופק, למשל, על ידי הרשת; המכשיר שעושה זאת נקרא ספק למתח ישר.

  1. התהליך הראשון המתבצע בספק הינו הפיכת מתח חילופין, המחליף את קוטביותו באופן מחזורי למתח בעל קוטביות קבועה ובעל גודל שאינו קבוע. תהליך זה נקרא יישור.
  2. הפעולה הבאה המתבצעת בספק הינה סינון המתח המיושר, אחריו מתקבל מתח כמעט קבוע.
  3. בספקים משוכללים מתבצעת גם פעולה שלישית שנקראת ייצוב ומטרתה ייצוב גודל המתח.

ההתקן החשמלי המבצע את פעולת היישור הינו דיודת צומת. עקב השימוש בדיודת צומת במעגלי יישור היא נקראת גם מיישר (rectifier). בניסוי זה ייבדקו אופיין זרם מתח של הדיודת צומת, שני מעגלי יישור ומעגל סינון אחד.

2 פרמטרים המאפיינים מעגלי יישור

כדי לאפיין ספקי מתח ישר ולאפשר השוואה בין הביצועים של ספקים שונים נוהגים להתייחס לפרמטרים הבאים:

פרמטרים המאפיינים מעגלי יישור
פרמטר תיאור
VDC=VAVG=VAV הערך הממוצע של המתח על פני העומס, ערך זה נמדד ישירות ברמ"ס.
VDC,RMS הערך היעיל (האפקטיבי) של המתח על פני העומס, כולל המרכיב של המתח הממוצע, ערך זה הוא שילוב של שני ערכים שונים הנמדדים ברמ"ס, אך המשקף תנודות יכול למדוד אותו ישירות.
Vr ההפרש בין המתח הריגעי למתח הממוצע על פני העומס: Vr=VL(t)-VDC
VAC=VAC,RMS=Vr,RMS הערך היעיל (האפקטיבי) של המתח על פני העומס, ללא מרכיב המתח הממוצע (באמצעות חיבור קבל צימוד בטור למעגל אשר מסנן את המתח הממוצע), ערך זה נמדד ישירות ברמ"ס.
FF מקדם צורת הגל: היחס בין המתח האפקטיבי בעומס לבין המתח הממוצע עליו.
RF מקדם הגליות: היחס בין הערך האפקטיבי של Vr לבין המתח הממוצע.

2.1 מקדם צורת הגל

מקדם צורת הגל של פונקציה מחזורית V(t), נקרא בלועזית Form Factor, מסומן באותיות FF, ומוגדר כלהלן:

משוואה 1: [math]FF=\frac{V_{DC,RMS}}{V_{DC}}=\frac{I_{DC,RMS}}{I_{DC}}[/math]

כאשר IRMS ו-IDC מציינים את הזרם-היעיל והזרם הממוצע בעומס בהתאמה, וכן:

[math]I_{DC,RMS}=\sqrt{I_{DC}^2+I_{AC}^2}[/math]

[math]V_{DC,RMS}=\sqrt{V_{DC}^2+V_{AC}^2}[/math]

מתח ישר יהיה בעל FF=1, ובכל מקרה אחר FF>1.

2.2 מקדם הגליות

מקדם הגליות של פונקציה מחזורית V(t), נקרא בלועזית Ripple Factor, מסומן באותיות RF, ומוגדר כלהלן:

משוואה 2: [math]RF=\frac{V_{AC}}{V_{DC}}=\frac{\sqrt{V_{AC}^2}}{V_{DC}}=\frac{\sqrt{V_{DC,RMS}^2-V_{DC}^2}}{V_{DC}}=\sqrt{\frac{V_{DC,RMS}^2-V_{DC}^2}{V_{DC}^2}}=\sqrt{\frac{V_{DC,RMS}^2}{V_{DC}^2}-\frac{V_{DC}^2}{V_{DC}^2}}=\sqrt{\left(\frac{V_{DC,RMS}}{V_{DC}}\right)^2-1}=\sqrt{FF^2-1}[/math]

מקדם הגליות מהווה מדד לטיב היישור. ככל שהיישור והסינון טובים יותר הגליות קטנה יותר.

במתח ישר מקדם הגליות הינו RF=0, כיוון שהמתח-היעיל והמתח הממוצע שווים: VDC=VAC, ככל שהיישור והסינון טובים יותר - הגליות קטנה יותר.

מקדם הגליות של אות סינוסי שלא עבר כל יישור הינו RF=∞

2.3 פרמטרים נוספים

פרמטרים נוספים המאפיינים ספק למתח ישר:

  • הזרם המירבי שניתן לקבל מהספק.
  • אופיין העמסת הספק: התלות בין מתח המוצא של הספק לבין הזרם שהעומס צורך מהספק.
  • נצילות: היחס שבין ההספק הנימסר לעומס, לבין ההספק שמספק המקור הסינוסי המזין את הספק.