हाफ-वेव रेक्टिफायर बिजली के लिए वन-वे वाल्व की तरह होते हैं। वे केवल एक तरफ से करंट प्रवाहित करते हैं और दूसरे हिस्से को अवरुद्ध कर देते हैं। इसे एक दरवाजे की तरह समझें जो केवल एक तरफ से आने वाले लोगों के लिए खुलता है और विपरीत दिशा से आने वाले लोगों के लिए बंद रहता है। मूल रूप से, यह प्रत्यावर्ती धारा (AC) को प्रत्यक्ष धारा (DC) में परिवर्तित करता है। यह एसी तरंग के सकारात्मक पक्ष को अंदर लाकर और नकारात्मक पक्ष को अवरुद्ध करके ऐसा करता है। यह एक लहरदार सिग्नल को बिजली के सुचारू, एकतरफा प्रवाह में बदलने में मदद करता है। Half wave rectifier क्या है?
Half wave rectifier क्या है?
हाफ वेव रेक्टिफायर क्या है? What is Half wave rectifier? हाफ वेव रेक्टिफायर (जिसे हाफ-वेव ट्रांसफार्मर या हाफ-वेव सर्किट भी कहा जाता है) एक उपकरण या सर्किट है जिसका उपयोग एसी (प्रत्यावर्ती धारा) को डीसी (डायरेक्ट करंट) में बदलने के लिए किया जाता है। अनिवार्य रूप से, यह एक एसी सिग्नल को बिजली के एकतरफा प्रवाह में परिवर्तित करके “सुधार” करता है।
How it works – यह काम किस प्रकार करता है:
- Input AC Voltage: हाफ-वेव रेक्टिफायर प्रत्यावर्ती धारा (एसी) का इनपुट लेता है, जिसका अर्थ है कि वोल्टेज समय के साथ सकारात्मक और नकारात्मक मूल्यों के बीच बदलता रहता है।
- Diode: सर्किट में एक डायोड, जो एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है, का उपयोग किया जाता है। डायोड विद्युत धारा के लिए वन-वे वाल्व की तरह कार्य करता है। यह करंट को एक दिशा में (एनोड से कैथोड तक) प्रवाहित करने की अनुमति देता है जबकि इसे दूसरी दिशा में अवरुद्ध कर देता है।
- Operation: जब इनपुट एसी वोल्टेज सकारात्मक होता है, तो डायोड संचालित होता है, जिससे एसी चक्र का सकारात्मक आधा हिस्सा गुजर जाता है। यह सकारात्मक भाग प्रभावी रूप से डीसी में परिवर्तित हो जाता है, क्योंकि यह केवल एक दिशा में बहता है। एसी चक्र का नकारात्मक आधा भाग डायोड द्वारा अवरुद्ध होता है और आउटपुट में योगदान नहीं देता है।
- Output: परिणामस्वरूप, हाफ-वेव रेक्टिफायर के आउटपुट पर, आपको एक स्पंदित डीसी वोल्टेज मिलता है। इसमें इनपुट एसी तरंग का केवल सकारात्मक आधा हिस्सा होता है। इस स्पंदित डीसी को अधिक उपयोगी बनाने के लिए, आप तरंगों को सुचारू करने और अपेक्षाकृत स्थिर डीसी वोल्टेज प्राप्त करने के लिए एक फिल्टर कैपेसिटर का उपयोग कर सकते हैं।
हाफ-वेव रेक्टिफायर का उपयोग करना और एसी को डीसी में बदलना आसान है। हालाँकि, उनकी अक्षमताओं और इस तथ्य के कारण उनमें कमियां हैं कि वे केवल आधे एसी चक्र का उपयोग करते हैं। दूसरी ओर, फुल-वेव रेक्टिफायर, अधिक सुचारू और कुशल डीसी आउटपुट प्राप्त करने के लिए कई डायोड का उपयोग करता है।
Half wave rectifier circuit diagram – हाफ वेव रेक्टिफायर सर्किट आरेख
आइए अब देखें कि कैसे एक सेमी-वेव रेक्टिफायर एक एसी वोल्टेज लेता है और इसे डीसी आउटपुट में बदल देता है। सबसे पहले, हम अपने स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के सामने एक उच्च एसी वोल्टेज लागू करेंगे, और फिर हम द्वितीयक वाइंडिंग के पीछे एक कम वोल्टेज प्राप्त करेंगे, जिसे हम डायोड पर लागू करेंगे।
जब एसी वोल्टेज सकारात्मक आधे चक्र में होगा तो डायोड आगे की ओर झुका हुआ होगा और इसके माध्यम से करंट प्रवाहित होगा। लेकिन जब वोल्टेज नकारात्मक आधे चक्र में होता है, तो यह वापस बायस्ड हो जाएगा और करंट प्रवाहित नहीं होगा। आउटपुट वोल्टेज तरंगरूप डायोड (डीसी) के दूसरी तरफ होगा।
यह पहली बार में थोड़ा रहस्यपूर्ण हो सकता है, तो आइए इसके पीछे के सिद्धांत पर करीब से नज़र डालें। हम सर्किट के दूसरी तरफ, जो ट्रांसफार्मर कॉइल है, पर ध्यान केंद्रित करेंगे। यदि हम ट्रांसफार्मर कॉइल में एक स्रोत वोल्टेज जोड़ते हैं, तो हम सेमी-वेव रेक्टिफायर के लिए सर्किट आरेख को बहुत सरल बना सकते हैं।
अब हमारे पास सर्किट का ट्रांसफार्मर वाला भाग हमारा ध्यान भटकाने वाला नहीं है।
एसी स्रोत वोल्टेज के सकारात्मक आधे चक्र के लिए, समतुल्य सर्किट प्रभावी रूप से बन जाता है:
ऐसा इसलिए है क्योंकि डायोड आगे की ओर झुका हुआ है, और इसलिए करंट को गुजरने की अनुमति देता है। तो हमारे पास एक बंद सर्किट है।
लेकिन एसी स्रोत वोल्टेज के नकारात्मक आधे चक्र के लिए, समतुल्य सर्किट बन जाता है:
चूंकि डायोड रिवर्स बायस में है, इसलिए डायोड से कोई करंट प्रवाहित नहीं हो सकता है। परिणामस्वरूप, सर्किट अब खुला है। चूँकि इस अवधि के दौरान किसी भी समय लोड में कोई करंट प्रवाहित नहीं हो सकता है, आउटपुट वोल्टेज शून्य के बराबर होता है।
यह पूरी चीज़ वास्तव में तेज़ी से होती है – आवृत्ति के आधार पर एसी तरंगरूप हर सेकंड बहुत बदलता है। यहां बताया गया है कि सुधार के बाद यह विन साइड और आउट साइड पर कैसा दिखता है, जब एसी को डीसी में स्विच किया जाता है।
Half Wave Rectifier Formula – हाफ वेव रेक्टिफायर फॉर्मूला
अब हम पूर्ववर्ती सिद्धांत और उपरोक्त ग्राफ़ के आधार पर हाफ वेव रेक्टिफायर के लिए विभिन्न सूत्र प्राप्त करेंगे।
हाफ वेव रेक्टिफायर का रिपल फैक्टर: रिपल वह एसी घटक है जो एसी वोल्टेज तरंग को डीसी तरंग में परिवर्तित करने के बाद बचा रहता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम प्रत्येक एसी घटक को हटाने की कितनी कोशिश करते हैं, डीसी तरंग के आउटपुट पक्ष पर थोड़ी सी मात्रा बची रहती है जो स्पंदित होती है। इस अवांछित AC घटक को रिपल कहा जाता है।
रिपल फैक्टर वह है जिसका उपयोग हम यह मापने के लिए करते हैं कि एसी वोल्टेज को डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करने में हाफ वेव रेक्टिफायर कितना अच्छा है। यह इनपुट पक्ष पर एसी वोल्टेज के लिए आरएमएस के मूल्य और हाफ वेव रेक्टिफायर के आउटपुट पक्ष पर डीसी वोल्टेज के मूल्य के बीच का अंतर है।
The formula for ripple factor is:
जिसे बराबर में भी पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है:
हाफ वेव रेक्टिफायर का रिपल फैक्टर 1.21 (यानी γ = 1.21) के बराबर है।
ध्यान दें कि एक अच्छे रेक्टिफायर का निर्माण करने के लिए, हम रिपल फैक्टर को यथासंभव कम रखना चाहते हैं। यही कारण है कि हम सर्किट में तरंगों को कम करने के लिए फिल्टर के रूप में कैपेसिटर और इंडक्टर्स का उपयोग करते हैं।
RMS value of Half Wave Rectifier – हाफ वेव रेक्टिफायर का आरएमएस मूल्य
हाफ वेव रेक्टिफायर का आरएमएस मान प्राप्त करने के लिए, हमें पूरे लोड में करंट की गणना करने की आवश्यकता है। यदि तात्कालिक लोड करंट iL = Imsinωt के बराबर है, तो लोड करंट (IDC) का औसत बराबर है:
जहां Im भार (Imax) में चरम तात्कालिक धारा के बराबर है। इसलिए पूरे लोड पर प्राप्त आउटपुट डीसी करंट (आईडीसी) है:
हाफ-वेव रेक्टिफायर के लिए, आरएमएस लोड करंट (आईआरएमएस) औसत करंट (आईडीसी) गुणक π/2 के बराबर होता है। इसलिए हाफ वेव रेक्टिफायर के लिए लोड करंट (Irms) का RMS मान है:
जहां Im = Imax जो भार के पार चरम तात्कालिक धारा के बराबर है।
Efficiency of Half Wave Rectifier – हाफ वेव रेक्टिफायर की दक्षता
रेक्टिफायर दक्षता (η) आउटपुट डीसी पावर और इनपुट एसी पावर के बीच का अनुपात है। दक्षता का सूत्र इसके बराबर है:
हाफ वेव रेक्टिफायर की दक्षता 40.6% के बराबर है (अर्थात ηmax = 40.6%)
Advantages & Disadvantage of Half Wave Rectifier – हाफ वेव रेक्टिफायर के फायदे और नुकसान
हाफ वेव रेक्टिफायर का उपयोग फुल वेव रेक्टिफायर की तरह व्यापक रूप से नहीं किया जाता है। हालाँकि, लेकिन इसके बावजूद भी इसका उपयोग कई सारी चीजों में किया जाता है, अभी भी कुछ अनुप्रयोग हैं:
- किसी एप्लीकेशन में रेक्टिफिकेशन के लिए
- सिग्नल डिमॉड्यूलेशन अनुप्रयोगों के लिए
- सिग्नल पीक अनुप्रयोगों के लिए
Advantage – फायदे
हाफ वेव रेक्टिफायर का मुख्य लाभ यह है कि इन्हें स्थापित करना और बनाना आसान है। क्योंकि उन्हें इतने सारे हिस्सों की आवश्यकता नहीं होती है, उन्हें स्थापित करना आसान होता है और निर्माण करना सस्ता होता है।
तो, हाफ वेव रेक्टिफायर के मुख्य लाभ क्या हैं?
- सरल (घटकों की कम संख्या)
- अग्रिम लागत सस्ती है (क्योंकि उनके उपकरण कम हैं। हालांकि बिजली की बढ़ती हानि के कारण समय के साथ लागत अधिक है)
Disadvantage – नुकसान
हाफ-वेव रेक्टिफायर के नुकसान हैं:
- वे प्रति साइनवेव के माध्यम से केवल आधे चक्र की अनुमति देते हैं, और दूसरा आधा चक्र बर्बाद हो जाता है। इससे बिजली की हानि होती है।
- वे कम आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करते हैं।
- हमें प्राप्त होने वाला आउटपुट करंट पूरी तरह से डीसी नहीं है, और इसमें अभी भी बहुत अधिक तरंग है (यानी इसमें उच्च तरंग कारक है)
निष्कर्ष
Half wave rectifier का उपयोग एसी (alternating current) को डीसी (direct current) में बदलने के लिए किया जाता है, लेकिन यह केवल एसी के एक ही आधे स्विंग को डीसी में परिवर्तित करता है। इसमें एक डायोड का उपयोग किया जाता है, जो बिजली को एक ही दिशा में ही जाने देता है और दूसरी दिशा को ब्लॉक कर देता है। इसके परिणामस्वरूप, आपको आउटपुट में एक पल्सेटिंग डीसी वोल्टेज मिलता है जो केवल एसी की सकारात्मक हीस्सा को डीसी में बदलता है। इस पल्सेटिंग डीसी को सुधारने के लिए एक फ़िल्टर कैपेसिटर का उपयोग किया जा सकता है ताकि आपको एक सामान्य और स्थिर डीसी वोल्टेज मिले।
हालांकि हाफ-वेव रेक्टिफायर एसी को डीसी में बदलने के लिए एक सरल तरीका है, यह अपनी कम दक्षमता और यह बात कि यह केवल एसी के आधे स्विंग का उपयोग करता है की वजह से सीमाओं के साथ होता है। पूर्ण-वेव रेक्टिफायर्स, जो कई डायोड का उपयोग करते हैं, एक सुविधाजनक और अधिक प्रशासक डीसी आउटपुट प्राप्त करने के लिए अधिक आमता हैं।
