penerus
TRANSCRIPT
P
N
Anod
Katod
Penerus
Penerus ialah satu litar yang menggunakan satu diod atau lebih dari satu diod untuk menukar voltan a.u. ke voltan a.t. berdenyut. Penerus yang akan dibincangkan ialah :-
penerus gelombang separuh penerus gelombang penuh penerus tetimbang.
Di dalam litar penerus, komponen utama yang digunakan ialah diod. Sebelum menganalisi litar penerus, fungsi diod hendaklah difahami :
Diod
Binaan dan Simbol Skematik Diod
i. Diod ialah komponen elektronik dua pin yang terdiri dari anod dan katod.ii. Anod adalah bahan jenis P dan katod bahan jenis N.iii. Arah anak panah (anod) pada simbol diod menunjukkan arah arus konvensional.
Komponen ini hanya membenarkan satu arah sahaja dan hanya berfungsi apabila dipincang hadapan sahaja.
iv. Pincang hadapan bermaksud kaki anod lebih positif daripada kaki katod.v. Rajah 3.1 menunjukkan struktur binaan dan simbol skematik diod.
Rajah 3.1 Struktur Binaan dan Simbol Skematik Diod
Arah arus konvensional
Konsep Diod Unggul
i. Semasa diod beroperasi, ciri-ciri dalam diod akan menyulitkan kerja-kerja menganalisa litar-litar elektronik. Ciri-ciri tersebut ialah :-
a. Voltan Sawarb. Arus Depanc. Arus Songsang ( arus bocor )
ii. Dalam konsep diod unggul, diod dianggap tidak mempunyai voltan sawar, tiada arus bocor, tiada kerintangan depan ( rd )dan tiada takat pecah tebat.
iii. Rajah 3.4 menunjukkan lengkuk cirian diod menjadi unggul apabila beberapa perkara diabaikan.
Tips
Operasi diod dapat diandaikan diod beroperasi sebagai sebuah suis
V V V
V V V
I
normal
normal
abaikan rd
abaikan arus bocor
abaikan voltan sawar
abaikan voltan pecah tebat
Rajah 3.4 : Lengkuk cirian I-V apabila diod diunggulkan
II
III
Penerus gelombang separuh satu fasa
Rajah 3: litar penerus gelombang separuh satu fasa dan gelombang masukan dan keluaran
Kendalan Litar
Semasa kitar positif isyarat masukan, diod D pincang depan. D bertindak sebagai suis tertutup maka arus boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL adalah sama dengan magnitud kitar positif isyarat masukan jika kita abaikan kejatuhan voltan pada diod.
Semasa kitar negatif isyarat masukan, diod D pincang songsang. D bertindak sebagai suis terbuka maka arus tidak boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL semasa kitar negatif ialah kosong.
Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah di bawah.
Voltan Keluaran
Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang separuh terhasil semasa kitar positif sahaja. Oleh kerana arus melalui diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-
Vk = Vm - 0.7V
Voltan Purata
V= 12π
∫0
π
V m sin θdθ
V=V m2π
[−cosθ ]0π❑
V=V m2π
[−cosθ+cosθ ]❑❑❑
V=V m2π
[−(−1 ) +1 ]❑❑❑
V=V m2π
Voltan Purata Kuasa Dua
V ppgd2 = 1
2π∫
0
π
V m2 sin❑
2 θdθ
V ppgd2 =
V m2
2π∫
0
π12
[1−cos2θ ]❑
❑
dθ
V ppgd2 =
V m2
4 π [θ− sin 2θ2 ]
0
π
V ppgd2 =
V m2
4 π [[ π− sin 2π2 ]
❑
❑
−[0− sin 02 ]
❑
❑]V ppgd
2 =V m
2
4 π[π ]❑
❑
V ppgd2 =
V m❑
2
Frekuensi
Frekuensi isyarat keluaran adalah sama dengan frekuensi masukan.
Vm
VMG
VNG
t
t
t
Vk
t
M
N
CA
B
G
D1
D2 RL
Penerus gelombang penuh dua fasa
Litar dan gelombang masukan serta keluaran penerus gelombang penuh dua fasa
Kendalan Litar
Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi negatif. Diod D1 menjadi pincang depan manakala diod D2 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, D1, C, A, B, G. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL.
Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi positif. Diod D2 menjadi pincang depan manakala diod D1 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, D2, C, A, B, G. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban RL adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga.
Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.2.
Voltan Keluaran
Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui satu diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-
Vk = VM-G - 0.7V
M
N
A
B
C
E
F
D1
D2D3
D4
RL
Frekuensi
Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan.
Penerus gelombang penuh satu fasa tetimbang
Litar dan gelombang masukan serta keluaran penerus gelombang penuh satu fasa tetimbang
Kendalian litar
Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif dan N menjadi negatif. Diod D1 dan D3 menjadi pincang depan manakala diod D2
dan D4 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, E, A, B, C, F N. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL.
Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif dan N menjadi positif. Diod D2 dan D4 menjadi pincang depan manakala diod D1 dan D3 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, F, A, B, C, E, M. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban RL adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga.
Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.3.
Voltan Keluaran
Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh tetimbang terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui dua diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 1.4V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-
Voltan purata
V= 12π [∫
0
π
V m sin θdθ−∫π
2 π
V msin θdθ]V=
2V m2π [∫
0
π
sinθdθ]V=
V mπ
[−cosθ ]0π
V=V mπ
[−cosπ+cos0 ]❑❑
V=2V mπ
❑❑❑
Voltan punca purata ganda dua
V ppgd2 =
2V m2
2 π [∫0
π
sin2θdθ]V ppgd
2 =V m
2
π∫0
π12
(1−cos 2θ )dθ❑
❑❑
V ppgd2 =
V m2
2π [θ− sin 2θ2 ]
0
π
V ppgd2 =
V m2
2π [[ π− sin 2π2 ]−[0−sin 0
2 ]]❑❑
V ppgd2 =
V m2
2ππ
Vk = VM-N - 1.4V
V ppgd❑ =
V m❑
√2
Frekuensi
Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan.
Litar penerus separuh gelombang tiga fasa
Graf litar penerus separuh gel 3 fasa
KENDALIAN LITAR
Bagi menerangkan kendalian penerus ini, kita perle mempertimbangkan tiga titik X,Y, dan Z. dari graf diketahui bahawa V1 mendahului V2, V2 mendahului V3 dan V3 mendahului V1 masing – masing sebanyak 120 darjah.
Selepas titik X V1 mendahulu V2, maka D1 pincang hadapan manakala D2 dan D3 pincang belakang, oleh itu arus akan mengalir dari V1,D1, R kembali ke neutral. Apabila sampai ke titik Y V1=V2 pada ketika ini pertukaran aliran diod akan berlaku
Selepas titik Y V2 akan mengambil alih V2 untuk mendahului v3 d2 pincang hadapan manakala V1 dan V3 pincang belakang, oleh itu arus akan mengalir dari V2D2R dan kembali ke neutral. Apabila V2 sampai ke titik Z, V2 = V3 pada ketika ini, pertukaran aliran akan berlaku di antara D2 dan D3.
Selepas titik Z, V3 mendahului V1 maka D3 pincang hadapan manakala D1 dan D2 pincang belakang oleh itu arus akan mengalir dari V3, D3,R dan kembali ke neutral. Proses ini akan berlaku berulang – ulang sehingga litar di matikan.
Graf gelombang voltan keluaran.
Voltan purata:
V=3V m2π [∫
300
1500
sin θdθ]V=
3V m2π
[−cos θ ]300
1500
V=3V m2π
[−cos θ ]300
1500
V=3V m2π
[−cos θ ]300
1500
V=3V m2π
[−cos1500+cos300 ]❑❑
V=3√3V m
2π
Voltan punca kuasa dua
V ppgd2 =
3V m2
2π∫300
1500
sin2θ dθ
V ppgd2 =
3V m2
2π∫300
1500
12
[1−cos2θ ] dθ
V ppgd2 =
3V m2
4 π [θ− sin 2θ2
❑]300
1500
V ppgd❑ =√ 3V m
2
4 π [ 2π4 π
+ √32 ]
❑
❑
V ppgd❑ =
V m❑
2 √ 3π [ 2π
4 π+ √3
2 ]❑
❑
Penerus gelombang penuh 3 fasa
Voltan purata
V=6V m2π [∫
600
1200
sinθdθ ]V=
6V m2π
[−cosθ ]600
1200
V=3V mπ
¿¿
V=3V mπ
Voltan punca kuasa dua