یکسوسازی ها

دید کلی

هر چند در مهندسی بیشتر جریان متناوب به کار می‌رود، ولی در بعضی موارد جریان الکتریکی مستقیم نیز مورد احتیاج است. برای مثال ، جریان مستقیم برای تغذیه گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو ،دستگاه های تلویزیون ، برای پرکردن انباره‌ها ، برای تهیه فلزات با روش الکترولیتی ، برای راه‌اندازی موتورهای تراموای ، اتوبوس‌های برقی و لوکوموتیوهای برقی و برای بسیاری از کارهای دیگر، به همین دلیل ، وسایلی که جریان متناوب را به مستقیم تبدیل می‌کنند، یا آنرا یکسو سازی می‌کنند، دارای اهمیت قابل توجهی هستند. 

ساختمان یکسو کننده‌ها

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 آندیکسو سازی نیم موجمی‌نامند. 
عمل می‌کند. در نیم دور بعدی ، وقتی صفحه سرد کاتد و رشته آند می‌شود، جریان نمی‌تواند ازلامپ 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 ساز تمام موج          

سایر یکسوکننده‌ها

• برای هموار کردن تپشهای جریان در مدار ، از مدار یکسو کننده تمام موج باید استفاده شود.
  
  
• 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. اینها 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 و یکسوسازی بوسیله دیود

دیودهای یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می‌شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به 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. 

یکسو سازی جریان متناوب با یک دیود

شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته می‌شود. بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژ مستقیم باید در خروجی از خازنهایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود و در نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه ، وظیفه تغذیه بار را به عهده خواهد داشت. 

                           

یکسو ساز نیم موج                   

         

یکسو ساز تمام موج با استفاده از پل دیود

دیود پل یا Bridge Rectifiers: اما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل دیود همانطور که از شکل دوم مشخص است متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگر متصل هستند وصل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می‌شود. روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تأمین می‌کنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تأمین می‌کند. 

موارد کاربرد یکسوکننده‌ها

• برای یکسو کردن جریان‌های شدید (تا 50A) ، از دیودهای یکسو کننده گازی استفاده می‌شود. این نوع یکسو کننده‌ها نیز لامپ‌های دو الکترودی با کاتد گرم و آند فلزی یا کربنی هستند، ولی برخلاف کنوترونها ، یکسو کننده‌ها نیز لامپ‌های دو الکترودی با کاتد گرم و آند فلزی یا کربنی هستند، ولی بر خلاف کنوترونها ، حاوی بخار جیوه یا یک گاز بی اثر هستند.الکترون های که از کاتد گرم خارج می‌شوند، در سر راه خود به سمت آند ، اتمهای جیوه را یونیزه می‌کنند. یون‌های مثبت حاصل ، گسیل الکترون از کاتد را آسان می‌کند، و جریان در این لامپ به مراتب شدید تر از جریان در لامپ یکسو کننده با خلا زیاد است.
  
  
• برای یکسو کردن جریان های خیلی قوی ( تا 200A با ولتاژ 50Kv) ، از یکسو کننده‌هایی با لامپ قوس الکتریکی جیوه استفاده می‌شود. این یکسو کننده‌ها از یک محفظه شیشه‌ای یا فلزی تشکیل شده‌اند که در آن تخلیه قوسی در بخار جیوه و بین جیوه مایع (به عنوان کاتد) و الکترودهای گرافیکی که به نوک‌های فلزی کناری لامپ جوش داده شده‌اند، صورت می‌گیرد. این نوع یکسو کننده‌ها به مدار یکسو کننده تمام موج وصل می‌شود.
  
  
• همگام با یکسو کننده‌های الکترونیکی و تخلیه گازی ، در طول چند دهه اخیر یکسو کننده‌های نیم رسانالامپ‌های خلادیودهای یکسو کننده گازی وصل می‌کنند. نیز متداول شده‌اند. این نوع یکسوکننده‌ها را در مدارهای نیم موج یا تمام موج درست نظیر