ब्रिज रेक्टिफायर की संपूर्ण गाइड - निर्माण, कार्य, लाभ

आज, अधिकांश विद्युत उपकरणों में ट्रांसफॉर्मर के रूप में एक सेमीकंडक्टर डायोड ब्रिज होता है जो विद्युत स्रोत से एसी इनपुट को डीसी आउटपुट में परिवर्तित करता है जो इसके सर्किटरी और घटकों को शक्ति प्रदान करता है। इन अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक भागों को आमतौर पर रेक्टिफायर के रूप में संदर्भित किया जाता है और मोटर नियंत्रकों और घरेलू उपकरणों से लेकर वेल्डिंग अनुप्रयोगों तक हर चीज में पाया जा सकता है।

ब्रिज रेक्टिफायर क्या है?

ए ब्रिज रेक्टिफायर प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है और इसका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जैसे स्विच मोड पावर सप्लाई और रैखिक पावर सप्लाई। इसके अलावा, ब्रिज रेक्टिफायर इलेक्ट्रिक वेल्डिंग उपकरण या रेडियो जैसे उपकरणों में पाए जा सकते हैं।

एक सामान्य ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट में एक इनपुट एसी वोल्टेज, चार डायोड और आउटपुट डीसी सिग्नल के पॉजिटिव टर्मिनल से जुड़ा एक लोड रेसिस्टर होता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, यह प्रत्येक डायोड के माध्यम से बहने वाले करंट को कम करके आउटपुट वोल्टेज को कम करता है।

ब्रिज रेक्टिफायर की अधिकतम दक्षता डीसी आउटपुट पावर और एसी इनपुट पावर के बीच के अनुपात से निर्धारित होती है। यह 81.2% तक पहुंच सकता है, हालांकि, वास्तव में, डायोड के माध्यम से प्रवाहित होने वाले करंट के कारण वोल्टेज ड्रॉप के कारण यह आंकड़ा बहुत कम होता है।

ब्रिज रेक्टिफायर का निर्माण

फुल वेव रेक्टिफायर एक कुशल डीसी कनवर्टर है जो प्रत्यावर्ती धारा (एसी) को प्रत्यक्ष धारा (डीसी) में बदलने के लिए ब्रिज सर्किट में चार डायोड का उपयोग करता है। इस प्रकार के सर्किट का प्राथमिक लाभ यह है कि इसे महंगे सेंटर-टैप्ड ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे इसका आकार और लागत दोनों ही काफी कम हो जाते हैं।

जब AC सिग्नल को ब्रिज रेक्टिफायर पर लगाया जाता है, तो डायोड D1 और D3 फॉरवर्ड-बायस्ड हो जाते हैं, जबकि डायोड D2 और D4 रिवर्स-बायस्ड हो जाते हैं। इससे लोड करंट डायोड D2 और D3 से होकर बहता है, जिससे आउटपुट लोड रेसिस्टर पर प्रतिरोध RL बनता है।

नेगेटिव हाफ साइकिल पर, डायोड D2 और D3 फॉरवर्ड-बायस्ड हो जाते हैं जबकि C और D4 रिवर्स-बायस्ड हो जाते हैं। इससे डायोड C और D से होकर आउटपुट RL तक करंट प्रवाहित होता है।

ब्रिज रेक्टिफायर आउटपुट वोल्टेज पल्स-जैसे होते हैं, इसलिए एक सुचारू डीसी आपूर्ति प्राप्त करने के लिए, हमें इसे कैपेसिटर से फ़िल्टर करना चाहिए। संधारित्र तब तक चार्ज होता है जब तक कि रेक्टिफाइड वोल्टेज अपने चरम पर नहीं पहुंच जाता, फिर रेक्टिफिकेशन के वेवफॉर्म को सुचारू करने के लिए लोड सर्किट में डिस्चार्ज हो जाता है।

ब्रिज रेक्टीफायर्स के प्रकार

ब्रिज रेक्टीफायर्स सेमीकंडक्टर मॉड्यूल उत्पाद हैं जो एसी इनपुट को डीसी आउटपुट में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग उपकरणों को पावर देने के लिए किया जा सकता है। वे आमतौर पर कार्यस्थल के उपकरणों और बिजली के सामान में पाए जाते हैं।

1. एकल-चरण

सिंगल फेज ब्रिज रेक्टिफायर एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला रेक्टिफायर सर्किट है जिसका उपयोग स्विच मोड पावर सप्लाई और लीनियर पावर सप्लाई जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह AC को DC में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने के लिए लोड रेसिस्टर (RL) के साथ चार डायोड (D1, D2, D3 और D4) का उपयोग करता है।

सुधार प्रक्रिया इनपुट एसी तरंग की ध्रुवता पर निर्भर करती है। जब इस सिग्नल में सकारात्मक आधा चक्र दिखाई देता है, तो डायोड D1 और D3 आगे की ओर बायस हो जाते हैं जबकि डायोड D2 और D4 रिवर्स बायस हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, D3 और D4 के शॉर्ट-सर्किट पथ से करंट प्रवाहित होने लगता है.

2. तीन चरण

तीन-चरणीय एसी वोल्टेज को डीसी में परिवर्तित करने के लिए प्रयुक्त इस उपकरण में छह डायोड होते हैं तथा यह केंद्र टैप ट्रांसफार्मर की आवश्यकता के बिना एसी विद्युत आपूर्ति को डीसी में परिवर्तित करने के लिए लागत प्रभावी समाधान प्रदान करता है। 

तीन-फेज रेक्टिफायर, एकल-फेज रेक्टिफायर की तुलना में अधिक सुधार दक्षता प्रदान करते हैं, क्योंकि उनका आउटपुट करंट कम होता है और डी.सी. आउटपुट के लिए कम ए.सी. घटक की आवश्यकता होती है।

तीन-चरण ब्रिज रेक्टिफायर एसी पावर को स्थिर डीसी आउटपुट में परिवर्तित करने के लिए एक लोकप्रिय समाधान है, लेकिन इसके लिए महंगे हीट सिंक और सक्रिय शीतलन समाधान की आवश्यकता होती है, जो इसके आकार और जटिलता को बढ़ा देते हैं।

3. परिवर्तनशील-चरण

वेरिएबल फेज ब्रिज रेक्टीफायर्स (वीपीबीआर) इलेक्ट्रिक पावर कन्वर्टर्स हैं जो एसी इनपुट वोल्टेज को डीसी आउटपुट वोल्टेज में बदलते हैं। वे आमतौर पर विमान जैसे उच्च आवृत्तियों पर काम करने वाले सिस्टम में पाए जाते हैं।

इन सर्किटों के कई अनुप्रयोग हैं, जैसे कि मोटर, इलेक्ट्रिक ड्राइव, लाइटिंग और अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स को पावर देना। इन उपकरणों में सुधार सर्किट आमतौर पर डायोड का उपयोग करके बनाया जाता है।

ब्रिज रेक्टिफायर के अनुप्रयोग

ब्रिज रेक्टिफायर का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक एसी पावर उपकरणों जैसे घरेलू उपकरणों, मोटर नियंत्रकों, मॉड्यूलेशन प्रक्रियाओं और वेल्डिंग प्रक्रियाओं में कई अनुप्रयोगों में किया जाता है।

ब्रिज रेक्टिफायर चार डायोड का एक कुशल विन्यास है जिसे AC को DC में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ब्रिज रेक्टिफायर का उपयोग करने का प्राथमिक लाभ यह है कि इसमें सेंटर-टैप्ड ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे डिवाइस का आकार और लागत कम हो जाती है।

ब्रिज रेक्टिफायर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों अर्ध चक्रों पर उनके माध्यम से एसी वोल्टेज पारित करके संचालित होते हैं। यह इन दो चक्रों के दौरान समान मात्रा में लोड प्रतिरोधक RL में करंट प्रवाहित करता है, जिससे टर्मिनल D और C पर डीसी वोल्टेज उत्पन्न होता है।

ब्रिज रेक्टिफायर के कार्य सिद्धांत

एक ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट में चार डायोड, D1, D2, D3, और एक लोड रेसिस्टर RL होते हैं जो टर्मिनलों A और B के बीच जुड़े होते हैं। यह विन्यास एक विशेष केंद्रित-टैप्ड ट्रांसफार्मर की आवश्यकता के बिना AC (डायरेक्ट करंट) संकेतों को प्रभावी ढंग से परिवर्तित करता है।

जब इनपुट AC सिग्नल को ब्रिज रेक्टिफायर पर लगाया जाता है, तो टर्मिनल A पॉजिटिव हो जाता है, और टर्मिनल B एक-आधे चक्र के दौरान नेगेटिव हो जाता है। इस प्रकार, डायोड D1 और D3 फॉरवर्ड-बायस्ड हो जाते हैं, जबकि डायोड D2 और D4 रिवर्स-बायस्ड हो जाते हैं।

सकारात्मक और नकारात्मक दोनों अर्ध चक्रों पर, लोड प्रतिरोधक RL से समान मात्रा में धारा प्रवाहित होती है। इसलिए, चाहे AC सिग्नल को किसी भी तरह से लागू किया गया हो, आउटपुट DC सिग्नल की ध्रुवता हमेशा समान होती है।

ब्रिज रेक्टिफायर के फायदे और नुकसान

ब्रिज रेक्टिफायर एक सर्किट है जो AC को DC में बदलता है। इसमें चार डायोड और एक लोड रेसिस्टर होता है।

• क्षमता

यह अर्ध-तरंग दिष्टकारी की तुलना में अधिक सुचारू और विश्वसनीय आउटपुट प्रदान करता है तथा इसका उपयोग रेडियो संकेतों के मॉड्यूलेशन या विद्युत वेल्डिंग में ध्रुवीकृत डीसी वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

• तरंग कारक

रिपल फैक्टर, या ब्रिज रेक्टिफायर से रेक्टिफाइड आउटपुट में मौजूद एसी घटकों की मात्रा को यथासंभव कम रखा जाना चाहिए। इस संख्या को कम करने का सबसे कुशल तरीका फ़िल्टर कैपेसिटर का उपयोग करना है जो गैर-साइनसॉइडल तरंगों को फ़िल्टर करता है।

• पीक व्युत्क्रम वोल्टेज

ब्रिज रेक्टिफायर सेंटर-टैप्ड फुल-वेव रेक्टिफायर की तुलना में दोगुना पीक इनवर्स वोल्टेज उत्पन्न करते हैं, जिससे अतिरिक्त सेंटर-टैप ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। इसके अलावा, उनके आउटपुट में सेंटर-टैप्ड फुल-वेव रेक्टिफायर की तुलना में उच्च ट्रांसफॉर्मर उपयोगिता कारक होते हैं, जो उन्हें कई अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है। हालाँकि, उनकी स्पंदनशील प्रकृति संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए जोखिम पैदा कर सकती है।

• लागत

इस प्रकार के रेक्टिफायर का एक लाभ यह है कि इसमें सेंटर-टैप्ड ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे डिवाइस की लागत और आकार दोनों कम हो जाते हैं। हालाँकि, इस प्रकार के रेक्टिफायर में कुछ नुकसान भी हैं। उदाहरण के लिए, इस रेक्टिफायर के साथ पावर लॉस हाफ-वेव रेक्टिफायर या सेंटर-टैप्ड फुल-वेव रेक्टिफायर की तुलना में बहुत अधिक है।

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