Phase Controlled Rectifiers MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Phase Controlled Rectifiers - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत

एक पूर्ण-ब्रिज रेक्टिफायर के लिए औसत आउटपुट वोल्टेज दिया गया है:

\(V_{o(avg)}={2V_m \over \pi}cosα\)

जहाँ, V_m = इनपुट वोल्टेज का अधिकतम मान

cos α = फायरिंग कोण

व्याख्या

दिया गया है, α = 120°

\(V_{o(avg)}={2V_m \over \pi}cos(120)\)

\(V_{o(avg)}={-V_m \over \pi}\)

चूँकि परिणाम ऋणात्मक है, औसत लोड वोल्टेज ऋणात्मक है।

लोड धारा की प्रकृति:

• लोड अत्यधिक प्रेरक है, जिसका अर्थ है कि धारा सतत (अर्थात, यह शून्य नहीं होती है)।
• भले ही औसत वोल्टेज ऋणात्मक है, प्रेरक में संग्रहीत ऊर्जा के कारण धारा धनात्मक रहती है।

सही उत्तर विकल्प 2 है।

व्याख्या:

तीन-फेज प्रणालियों में फेज अनुक्रम

परिभाषा: तीन-फेज प्रणाली में फेज अनुक्रम (या फेज घूर्णन) उस क्रम को संदर्भित करता है जिसमें तीन फेज (आमतौर पर A, B और C के रूप में लेबल किए जाते हैं) अपने संबंधित अधिकतम धनात्मक मानों तक पहुँचते हैं। यह अनुक्रम ABC या ACB हो सकता है, और यह तीन-फेज उपकरणों, विशेष रूप से मोटर्स और अन्य घूर्णन मशीनरी के सही संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

कार्य सिद्धांत: तीन-फेज प्रणाली में, समान परिमाण और आवृत्ति के तीन ज्यावक्रीय वोल्टेज उत्पन्न होते हैं, प्रत्येक वोल्टेज चरण दूसरों से 120 डिग्री से चरण-स्थानांतरित होता है। मानक फेज अनुक्रम सुनिश्चित करता है कि वोल्टेज एक विशिष्ट क्रम में अपने शिखर मानों तक पहुँचते हैं (जैसे, पहले A, फिर B, फिर C)। यदि फेज अनुक्रम बदल दिया जाता है (जैसे, ABC से ACB तक), तो मोटर्स में चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णन की दिशा उलट जाएगी, जिससे मोटर विपरीत दिशा में चल सकती है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 3: फेज धारा कोण से बदलती है लेकिन परिमाण से नहीं।

यह विकल्प तीन-फेज प्रणाली में फेज अनुक्रम को बदलने पर फेज धाराओं के प्रभाव का सही वर्णन करता है। जब फेज अनुक्रम बदल दिया जाता है, तो फेज धाराएँ 120 डिग्री से चरण कोण में स्थानांतरित हो जाएँगी, लेकिन उनके परिमाण अपरिवर्तित रहेंगे। ऐसा इसलिए है क्योंकि फेज अनुक्रम परिवर्तन ज्यावक्रीय धाराओं के आयाम को प्रभावित नहीं करता है, केवल उनके सापेक्ष समय को।

विस्तृत व्याख्या:

तीन-फेज प्रणाली में, वोल्टेज और करंट वेवफॉर्म को आमतौर पर इस प्रकार दर्शाया जाता है:

मूल फेज अनुक्रम (ABC):

• फेज A: V_A(t) = V_msin(ωt)
• फेज B: V_B(t) = V_msin(ωt - 120°)
• फेज C: V_C(t) = V_msin(ωt - 240°)

यहाँ, V_m शिखर वोल्टेज है, ω कोणीय आवृत्ति है, और t समय है।

जब फेज अनुक्रम ABC से ACB में बदल जाता है, तो वोल्टेज वेवफॉर्म बन जाते हैं:

• फेज A: V_A(t) = V_msin(ωt)
• फेज C: V_C(t) = V_msin(ωt - 120°)
• फेज B: V_B(t) = V_msin(ωt - 240°)

नतीजतन, फेज धाराएँ भी 120 डिग्री से चरण कोण में स्थानांतरित हो जाएँगी, लेकिन उनके परिमाण समान रहेंगे। चरण कोण में यह बदलाव उन उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है जो घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की दिशा पर निर्भर करते हैं, जैसे कि प्रेरण मोटर्स, क्योंकि यह उन्हें विपरीत दिशा में घुमाएगा।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: फेज शक्ति का परिमाण बदल जाता है।

यह विकल्प गलत है क्योंकि संतुलित तीन-फेज प्रणाली में फेज शक्ति का परिमाण फेज अनुक्रम पर निर्भर नहीं करता है। फेज शक्ति मुख्य रूप से वोल्टेज, करंट और पावर फैक्टर द्वारा निर्धारित की जाती है। फेज अनुक्रम को बदलने से केवल चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णन की दिशा प्रभावित होती है, शक्ति के परिमाण पर नहीं।

विकल्प 2: फेज धारा का परिमाण बदल जाता है।

यह विकल्प भी गलत है क्योंकि फेज अनुक्रम को बदलने से फेज धाराओं के परिमाण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। फेज धाराओं का आयाम समान होगा लेकिन 120 डिग्री से चरण-स्थानांतरित हो जाएगा।

विकल्प 4: खपत की गई कुल शक्ति बदल जाएगी।

यह विकल्प गलत है क्योंकि संतुलित तीन-फेज प्रणाली में खपत की गई कुल शक्ति प्रत्येक फेज में खपत की गई शक्ति का योग है। चूँकि प्रत्येक फेज में शक्ति फेज अनुक्रम की परवाह किए बिना अपरिवर्तित रहती है, इसलिए खपत की गई कुल शक्ति भी अपरिवर्तित रहेगी।

निष्कर्ष:

तीन-फेज प्रणालियों पर फेज अनुक्रम के प्रभाव को समझना उपकरणों के सही संचालन के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर मोटर्स। फेज अनुक्रम को बदलने से धाराओं का 120 डिग्री से चरण बदलाव होता है, लेकिन उनके परिमाण अपरिवर्तित रहते हैं। यह चरण बदलाव मोटर्स के घूर्णन की दिशा को उलट सकता है, जो तीन-फेज मशीनरी के उचित कामकाज को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक जानकारी है।

व्याख्या

• फायरिंग कोण (α) वह बिंदु है जिस पर SCR चालू होता है (चालू किया जाता है).
• विलोप कोण (β) वह बिंदु है जिस पर SCR बंद हो जाता है (धारा के धारक धारा से नीचे गिरने या जबरन दिक्परिवर्तन के कारण) 
• चालन कोण (γ) उस अवधि का प्रतिनिधित्व करता है जिसके लिए SCR चालन करता रहता है।

चूँकि चालन α पर शुरू होता है और β पर समाप्त होता है, इसलिए चालन कोण इस प्रकार दिया जाता है:

चालन कोण = β - α

एकल कला पूर्ण तरंग दिष्टकारी

स्थिति 1: α < ωt < π + α से

T1 और T2 चालू हैं।

इसलिए, Vo = V_s

स्थिति 2: π + α < ωt < 2π + α से

T₃ और T₄ चालू हैं।

इसलिए, Vo = -Vs

\(V_{o(avg)}={1\over \pi}\int_{\alpha}^{\pi+\alpha}V_m \space sin\omega t \space d\omega t\)

\(V_{o(avg)}={V_m\over \pi}(\mathrm{cos\space \omega t})_{\pi +\alpha}^{\alpha}\)

\(V_{o(avg)}={V_m\over \pi}(\mathrm{cos \alpha-cos(\pi+\alpha)})\)

\(V_{o(avg)}=\frac{2 v_{m}}{\pi} \cos \alpha\)

धारणा:

आउटपुट पर ऊर्मिका आवृत्ति = m × आपूर्ति आवृत्ति

fo = m × fs

जहां m = स्पंद परिवर्तक के प्रकार

गणना:

तीन-फेज पूर्ण-तरंग AC से DC परिवर्तक 6-स्पंद परिवर्तक है

स्पंदों की संख्या (m) = 6

fo = 6 × आपूर्ति वोल्टेज आवृत्ति

∴ f0 = 6 x 50

f0 = 300 Hz

अवधारणा:

केंद्रीय टैप्ड पूर्ण तरंग दिष्टकारी:

• केंद्रीय टैप्ड पूर्ण तरंग दिष्टकारी एक उपकरण है जिसका उपयोग आउटपुट टर्मिनलों पर AC इनपुट वोल्टेज को DC वोल्टेज में बदलने के लिए किया जाता है।
• यह केंद्र बिंदु पर टैप्ड द्वितीयक कुंडली के साथ एक ट्रांसफार्मर को नियोजित करता है। और यह केवल दो डायोड का उपयोग करता है, जो एक केंद्रीय टैप्ड ट्रांसफार्मर के विपरीत छोर से संयोजित होते हैं जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
• केंद्र टैप को आमतौर पर भू-संपर्कन बिंदु या शून्य वोल्टेज संदर्भ बिंदु के रूप में माना जाता है।

     ​

विश्लेषण:

DC आउटपुट वोल्टेज या औसत आउटपुट वोल्टेज की गणना निम्नानुसार की जा सकती है,

\({{\rm{V}}_0} = {{\rm{V}}_{{\rm{dc}}}} = \frac{1}{π }\mathop \smallint \limits_0^π {{\rm{V}}_{\rm{m}}}sin\omega t\;d\omega t\)

\( = \;\frac{{{V_m}}}{π }\left. {\left( { - \cos \omega t} \right)} \right|\begin{array}{*{20}{c}} π \\ 0 \end{array}\)

\( = \frac{{{V_m}}}{π }\left( { - cosπ - \left( { - cos 0^\circ } \right)} \right)\)

\( = \frac{{{V_m}}}{π }\left( { - \left( { - 1} \right) + 1} \right)\)

V₀ = 2V_m / π 

अब हम भार प्रतिरोध RL द्वारा औसत भार वोल्टेज को विभाजित करके भार के औसत या माध्य धारा की गणना कर सकते हैं। इसलिए माध्य भार धारा निम्न द्वारा दिया जाता है

I₀ = V₀ / R_L

यदि डायोड का आंतरिक प्रतिरोध उस स्थिति में दिया गया है तो इसका अर्थ है भार धारा I₀ = V₀ / (R_L + r)

जहाँ r = डायोड का आंतरिक प्रतिरोध।

गणना:

दिया गया है

आपूर्ति वोल्टेज का Rms मान V = 50 V

डायोड का आंतरिक प्रतिरोध r = 20 Ω 

भार प्रतिरोध R_L = 980 Ω 

द्वितीयक पक्ष पर अधिकतम वोल्टेज V_m = √2 V = √2 × 50 = 70.7 V

औसत or DC आउटपुट वोल्टेज V₀ = (2 × 70.7) / π = 45 V

औसत या माध्य भार धारा निम्न है

I0 = V0 / (RL + r) = 45 /(980 + 20) = 45 mA​

पूर्ण तरंग दिष्टकारी

स्थिति 1: +ve अर्ध चक्र के दौरान

D_o चालू और D₁ बंद

V_o = V_s

स्थिति 2: -ve अर्ध चक्र के दौरान

Do बंद और D1 चालू  

Vo = -Vs

निर्गम तरंग-रूप है:

दिष्टकरण दक्षता डी.सी निर्गम शक्ति का ए.सी निविष्टी शक्ति का अनुपात होती है।

​\(V_{o(avg)}={2V_m\over \pi}\) और \(I_{o(avg)}={2V_m\over \pi R}\)

\(V_{o(rms)}={V_m\over \sqrt{2}}\) और \(I_{o(rms)}={V_m\over \sqrt{2}R}\)

% η = \({V_{o(avg)}\times I_{o(avg)}\over V_{o(rms) \times I_{o(rms)}}}\)

% η = \({{2V_m\over \pi}\times{2V_m\over \pi R}\over {V_m\over \sqrt{2}}\times {V_m\over \sqrt{2}R}}\)

% η = 81.2%

Mistake Pointsअर्ध तरंग दिष्टकारी की दिष्टकरण दक्षता 40.6% होती है।​

संकल्पना:

एक तीन-चरण वाले अर्ध-परिवर्तक में,

प्रत्येक थाइरिस्टर की चालन अवधि = π – α

फ़्रीव्हीलिंग डायोड की चालन अवधि = β – 60°

जहाँ α फायरिंग कोण है। 

β विलोप-कोण है। 

गणना:

दिया गया है कि, फायरिंग कोण (α) = 120°

विलोप-कोण (β) = 110°

प्रत्येक थाइरिस्टर की चालन अवधि = π – α = 180 – 120 = 60°

फ़्रीव्हीलिंग डायोड की चालन अवधि = β – 60° = 110 – 60 = 50°

अवधारणा:

माना V_m परिवर्तक के AC इनपुट वोल्टेज का अधिकतम मान है और V₀ परिवर्तक की औसत आउटपुट वोल्टेज है और α विलंब कोण है।

एकल-फेज अर्ध परिवर्तक या विलंबित पूर्ण-तरंग दिष्टकारी के लिए,

\({V_0} = \frac{{{V_m}}}{π }\left( {1 + cosα } \right) \)

गणना:

दिया गया है कि,

\({V_0} = \frac{{{V_m}}}{3} \)

इसलिए, समीकरण बनती है,

\(\frac{{{V_m}}}{3} = \frac{{{V_m}}}{π }\left( {1 + cosα } \right)\)

or,

\(\frac{π }{3} = \left( {1 + cosα } \right) \)

cos α = 0.047
α = cos^-1(0.047)

संकल्पना:

• दोहरा परिवर्तक एक इलेक्ट्रॉनिक परिवर्तक या परिपथ है जिसमें दो परिवर्तक शामिल होते हैं। 
• एक परिवर्तक दिष्टकारी के रूप में कार्य करता है और दूसरा परिवर्तक इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है। 
• दो पूर्ण परिवर्तक एक गैर-समानांतर प्रारूप में व्यवस्थित होते हैं और समान DC भर से जुड़े होते हैं। 
• ये परिवर्तक चार-चतुर्थांश वाले संचालन प्रदान कर सकते हैं। 

दोहरे परिवर्तक के संचालन के मोड:

गैर-संचारी धारा मोड:

• इस मोड में परिवर्तकों के बीच कोई संचारी धारा नहीं होती है क्योंकि एक समय पर केवल एक परिवर्तक काम करेगा। 
• परिवर्तक 1 के संचालन के दौरान फायरिंग कोण (α1), 0 से 90° के बीच में होगा। 
• परिवर्तक 2 के संचालन के दौरान फायरिंग कोण (α2), 0 से 90° के बीच में होगा। 

संचारी धारा मोड:

• इस मोड में संचारी धारा होती है क्योंकि दो परिवर्तक समान समय पर चालू स्थिति में होंगे। 
• फायरिंग कोण को इस प्रकार समायोजित किया गया है 
• परिवर्तक 1 (α1) का फायरिंग कोण + परिवर्तक 2 (α2) का फायरिंग कोण = 180° 
• जब  0° < α1 < 90° होता है, तो परिवर्तक 1 दिष्टकारी के रूप में कार्य करता है और जब 90° < α2 < 180° होता है, परिवर्तक 2 इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है। 
• जब 90° < α1 < 180° होता है, तो परिवर्तक 1 इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है और जब 0° < α2 < 90° होता है, परिवर्तक 2 दिष्टकारी के रूप में कार्य करता है। 
• दोहरे परिवर्तक के चार चतुर्थांश वाले संचालन को नीचे दर्शाया गया है। 

दोहरे परिवर्तक का अनुप्रयोग:

• DC मोटर की दिशा और गति नियंत्रण 
• जब भी उत्क्रमणीय DC की आवश्यकता होती है, इसे लागू किया जाता है। 
• औद्योगिक परिवर्तनीय गति DC ड्राइव। 

गणना:

दिया गया है कि, एक ब्रिज के फायरिंग कोण 30° है (अर्थात् α₁ = 30°)

हम जानते हैं कि फायरिंग कोण कभी भी 180° से अधिक नहीं हो सकता है। 

अर्थात् α₁ + α₂ = 180°

∴ 30° + α₂ = 180°

α₂ = 180° - 30°

α₂ = 150°

विभिन्न 1-ϕ दिष्टकारी परिपथों का औसत आउटपुट वोल्टेज निम्न है:

A. अनियंत्रित अर्ध तरंग - \(\frac{{{V_{peak}}}}{\pi }\)

B. नियंत्रित अर्ध तरंग - \(\frac{{{V_{peak}}}}{{2\pi }}\left( {1 + \cos \alpha } \right)\)

C. नियंत्रित पूर्ण तरंग - \(\frac{{2{V_{peak}}}}{\pi }\cos \alpha \)

D. अर्ध नियंत्रित - \(\frac{{{V_{peak}}}}{\pi }\left( {1 + \cos \alpha } \right)\)

अवधारणा:

R भार के साथ एक पूर्ण-तरंग नियंत्रित दिष्टकारी की औसत निर्गत वोल्टता निम्न द्वारा दी जाती है:

\({V_0} = \frac{{{V_m}}}{\pi }\left( {1 + \cos \alpha } \right)\)

जहां Vm आपूर्ति वोल्टेज का अधिकतम मूल्य है

α प्रसर्जन कोण या विलंब कोण है

औसत भार धारा:

\({I_0} = \frac{{{V_m}}}{{\pi R}}\left( {1 + \cos \alpha } \right) = \frac{{{I_m}}}{\pi }\left( {1 + \cos \alpha } \right)\)

गणना:

दिया गया है कि औसत भार धारा का औसत मूल्य इसके अधिकतम मूल्य के आधे के बराबर है।

\(\frac{{{I_m}}}{2} = \frac{{{I_m}}}{\pi }\left( {1 + \cos \theta } \right)\)

शीर्ष व्युत्क्रम वोल्टेज:

PIV, p - n जंक्शन डायोड पर मौजूद अधिकतम वोल्टेज तब होता है जब यह गैर-संवाही (विपरीत ध्रुवीकृत) होता है। 

फ़्रीवीलिंग डायोड:

• प्रेरणिक भार पर स्थिर एक फ़्रीवीलिंग डायोड प्रेरक में संग्रहित ऊर्जा को निकलने के लिए एक पथ प्रदान करेगा जबकि भार वोल्टेज शून्य तक कम हो जाता है।
• फ़्रीवीलिंग डायोड भार वोल्टेज को ऋणात्मक होने से रोकता है। जब भी भार वोल्टेज ऋणात्मक होता है, फ़्रीवीलिंग डायोड क्रियाशील हो जाता है।
• परिणामस्वरूप भार धारा मुख्य थाइरिस्टर से फ़्रीवीलिंग डायोड में स्थानांतरित होती है, जो थाइरिस्टर को अपने अग्र अवरोध क्षमता को पुनःप्राप्त करने की अनुमति प्रदान करता है।
• लाभ यह है कि इनपुट शक्ति गुणांक में सुधार होता है, भार धारा तरंगरूप में सुधार होता है और बेहतर भार प्रदर्शन होता है।