یکسو کننده جریان الکتریکی چیست و چه کاربردی دارد

یکسو کننده جریان الکتریکی یکی از ابزارها و البته مباحث مهم برقی و الکتریکی در دنیا محسوب می شود. همانطور که می دانید جریان برق شهری یا همان طبیعی که با آن در ارتباط هستیم یک جریان برق متناوب است و به شکل سینوسی حرکت می کند. به این نوع جریان برق، جریان برق AC گفته می شود. اما مسئله ای که وجود دارد این است که بسیاری از لوازم برقی و نیازهای امروز الکتریکی ما بر اساس برق مستقیم یا همان DC تعریف می شود. برق DC یک نوع میانگیری از جریان ورودی است. بنابراین DC حاصل از AC به صورت عادی و معمولی صفر خواهد بود.

برای حل این مشکل و البته چند کاربرد دیگر از یکسو کننده جریان الکتریکی استفاده می شود.

انواع یکسوسازها

یکسو کننده ها عمدتا دو نوع دارند:

1. یکسوساز کنترل نشده
2. یکسوساز کنترل شده

یکسوساز های پل انواع مختلفی دارند و اساس طبقه بندی می تواند انواع مختلفی باشد ، به عنوان مثال می توان به نوع منبع تغذیه ، پیکربندی مدار پل ، قابلیت کنترل و غیره اشاره کرد. ورودی آنها کار می کنند. هر دو نوع شامل این طبقه بندی های بعدی است که می تواند به یکسو کننده های تک و سه فاز تبدیل شود.

بر اساس نوع مدار اصلاح ، یکسو کننده ها به دو دسته طبقه بندی می شوند.

1. یکسوساز نیمه موج
2. یکسوساز تمام موج

ساختمان یکسو کننده ها

ساختمان یکسو کننده‌ها مبتنی است بر استفاده از لامپ‌های یکسو کننده ، یعنی وسایلی که عبور جریان را در یک جهت اجازه می‌دهند و در جهت مخالف راه آن را سد می‌کنند.

این وسیله همان دیود با کاتد گرمایونی (رشته) است. اگر چنین لامپی را در موارد جریان متناوب به طور متوالی به باری وصل کنیم که برای آن جریان مستقیم مورد نیاز است، جریان از مدار فقط در نیم دور می‌گذرد. یعنی وقتی که رشته به عنوان کاتد و صفحه سرد به عنوان آند عمل می‌کند. در نیم دور بعدی ، وقتی صفحه سرد کاتد و رشته آند می‌شود، جریان نمی‌تواند از لامپ عبور کند زیرا الکترون‌هایی که از رشته خارج می‌شوند توسط میدان جذب صفحه نمی‌شوند بلکه برعکس به طرف رشته پس زده می‌شوند. بنابراین ، جریانی که از بار می‌گذرد مستقیم است، یعنی جهتش را عوض نمی‌کند. این روش یکسو کردن جریان متناوب را یکسو سازی نیم موج می‌نامند.

برای هموار کردن تپش‌های جریان یکسو شونده ، از پالایه “صافی الکتریکی” استفاده می‌شود. ساده ترین پالایه، خازن با ظرفیت نسبتا بالاست که به طور موازی به بار وصل می‌شود. این خازن در طول نیم دوره‌ای که یکسوکننده جریان را در آن هدایت می‌کند پر می‌شود و در طول نیم دوره بعدی در بار خالی می‌شود، و جریان را در آن در طول تمام دوره به طور ثابت نگه می‌دارد. پالایه کاملتر از این ، از دو خازن و یک پیچه با القای زیاد و با هسته آهنی تشکیل شده است.

کنوترون: لامپ‌های یکسو کننده خلا دو الکترودی با الکترود گرمایونی را کنوترون می‌نامند. این یکسو کننده ها در گیرنده‌های رادیو و دستگاههای تلویزیون و سایر وسایل و به طور کلی در مهندسی رادیو استعمال فراوان دارند. کنوترونها (لامپهای یکسو کننده خلا با کاتد گرم) فقط جریان‌های نسبتا ضعیف تا چند ده میلی آمپر را یکسو می‌کنند.

دیودهای یکسوساز عموما در مدارهای جریان متناوب بکار برده می‌شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب(AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می‌شود. از مشهورترین این دیودها می‌توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می‌توانند جریانهای بالا را یکسو کنند. این ولتاژ ، ولتاژی است که دیود می‌تواند بدون شکسته شدن – سوختن – در جهت معکوس آنرا تحمل کند. دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد.

انواع دیود یکسو ساز

انواع پرکاربرد دیود در حالت کلی به مواردی همچون، دیود یکسو کننده معمولی، دیود خازنی (واراکتور)، دیود شاتکی، دیود اتصال نقطه ای، دیود زنر، دیود یکسوساز تقسیم می شوند. برای ساخت یکسو کننده جریان الکتریکی از پل دیودی استفاده می شود. در واقع خاصیت اصلی دیود این است که جریان را تنها از یک سو عبور می دهد و این موضوع برای از بین بردن سیکل منفی یا مثبت کارایی خوبی دارد. در کلام ساده تر این نوع دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم کارایی خوبی دارند.

کاربرد یکسو کننده جریان الکتریکی

به طور کلی هدف از یکسو کردن تبدیل تمام موج سینوسی به نیم موج مثبت یا منفی است. علت این کار کاملا مشخص است. زمانی که شما تمام سیکل های منفی یا مثبت را از مدار خارج کنید، DC از صفر به سمت میانگین این سیکل ها حرکت می کند و حالا شما یک جریان مستقیم خواهید داشت.

شاید این نکته به ذهن شما هم رسیده باشد که با حذف نیم موج، قدرت برق کاهش پیدا می کند. برای حل این مشکل یکسو کننده های تمام موج را طراحی کرده اند. این یکسو کننده ها به جای حذف سیکل مخالف، آن را به سیکل موافق تبدیل می کنند. بنابراین یک موج سینوسی تبدیل به مجموعه ای از نیم دایره های مثبت یا منفی می شود. در این حالت DC تولید شده نیز قوی تر خواهد بود.