الدرس 22: تقويم التوتر الجيبي Redressement d'une tension sinusoidale

تقويم التوتر المتناوب الجيبي

Redressement d’une tension sinusïdale

بسم الله الرحمان الرحيم

وصلى الله وسلم على مولانا رسول الله وعلى آله و صحبه ومن والاه.

تقويم التوتر المتناوب الجيبي

Redressement d’une tension sinusïdale

يكاد لا يخلوا أي مصدر للتغذية المستمرة من دارة التقويم، وتتم هاته العملية باستعمال صمام ثنائي واحد على الأقل. دارة التقويم باستعمال صمامين اثنين، تستوجب استحضار محول ذي النقطة الوسطى. وهذا غير متوفر لذي حاليا، لدى سأتجاهل هاته الطريقة.

1- دارة تقويم نصف موجة

Redressement simple alternance

ننجز الدارة التالية(الصورة أسفله) و هي مكونة من مولد الترددات المنخفضة ليمنح توترا جيبيا e(t) للدارة، وصمام ثنائي واحد ذو عتبة التوتر Us ومقاومة الحمولة و التي تمثل عمليا الجهاز المراد تغذيته.

يوضح المبيان على يسار الدارة أعلاه، شكل موجة الدخول الجيبية التي يمنحها المولد. وهي مركبة من نصف موجة موجبة مع نصف موجة سالبة.

أ- خلال نصف الدور الأول، يمنح المولد نصف موجة موجبة حيث يكون e(t)>0

أي الجهد في النقطة A أكبر من الجهد في النقطة N

وبالتالي فإن الجهد في الأنود A يكون أكبر من الجهد في الكاثود K

هذا يدل على أن الصمام الثنائي مستقطب في المنحى المباشر. إذن سيمرر تيارا لكن بشرط أن يكون

بعبارة أخرى يجب أن يكون توتر الدخول e اكبر من عتبة التوتر Us للصمام الثنائي

في هاته الحالة يمر تيار في المقاومة فنحصل على توتر الخروج u(t) موجب (المبيان على يمين الصورة أسفله) على شكل نصف موجة شبيه بنصف موجة الدخول إلا أن وسع موجة الخروج يكون أصغر من وسع موجة الدخول بحيث

ب-خلال نصف الدور الثاني، يمنح المولد موجة سالبة للدارة حيث e(t)<0 أي أن الجهد في النقطة A أصغر من الجهد في النقطة N

وبالتالي فإن الجهد في الأنود A يكون أصغر من الجهد في الكاثود K

يدل ذلك على أن الصمام مستقطب في المنحى الحاجز إذ يعتبر كقاطع للتيار مفتوح. إذن ينعدم التيار في الدارة وبالتالي ينعدم توتر الخروج u(t).

هاته صورة حقيقية(الصورة أسفله) مأخوذة من جهاز راسم التذبذب لتجربة حقيقية على لوحة التجارب. حيث الموجة الصفراء تمثل موجة الدخول أما الموجة الزرقاء فتمثل موجة الخروج. نلاحظ اختفاء الجزء السالب من توتر الدخول وظهور الجزء الموجب فقط. حيث قامت الدارة بحذف الجزء السالب، كما قامت بالحفاظ على الجزء الموجب. لكن وسع هذا الأخير أصبح أصغر من وسع توتر الدخول بما يقارب 0.6V، هاته القيمة تعبر عن عتبة التوتر للصمام المستعمل في الدارة.

يعتبر التوتر الأزرق المحصل عليه توترا مستمرا لأنه ثابت الاتجاه لكن متغير القيمة.

إذا قمنا بعكس منحى الصمام الثنائي كما في الصورة التالية:

فإننا نحصل على توتر يضم موجات سالبة حيث قامت الدارة بحذف الموجات الموجبة لكنها احتفظت بالموجات السالبة.

دارت تقويم نصف موجة هي دارة ناذرة الاستعمال لأن مردوديتها تكون ضعيفة، سنعود إلى شرح ذلك في دروس متقدمة.

2- دارة تقويم موجة كاملة

Redressement double alternances

عند استعمال مجموعة مكونة من أربعة صمامات ثنائية مماثلة، نحصل على تقويم موجة كاملة. وتسمى هذه المجموعة جسر كرتز (Pont de Graëtz).

أسهل طريقة لتحليل هاته الدارة هي العودة إلى دارة Sélecteur de maximum/minimum التي قمنا بدراستها في الدرس الماضي (هنا رابطالدرس).

يتكون جسر كرتز من دارتين مركبتين على التوازي:

-دارة Sélecteur de maximum باللون الأخضر.

-دارة Sélecteur de minimum باللون الأحمر.

أ- خلال نصف الدور الأول، يكون التوتر e(t)>0 إذن يكون الجهد في النقطة P أكبر من الجهد في النقطة N

وبالتالي يكون منحى التيار من النقطة P نحو النقطة N.

عندما يصل التيار i(t) إلى النقطة P يصادف الصمام D4 مركب في المنحى الحاجز إذن سيمنع مروره من خلاله. كما يصادف التيار دارة Sélecteur de maximum ذات الكاثود المشترك في النقطة A. حيث الصمام ذو الأنود الذي يحتوي على الجهد المرتفع هو الذي سيمرر التيار. بما أن

فإن الصمام الذي يكون مارا هو الصمام D1 أما الصمام D2 فيكون عازلا. ومن تَم يمر التيار في المقاومة من A إلى B ثم يصل إلى النقطة C ليصادف دارة Sélecteur de minimum ذات الأنود المشترك حيث الصمام الوحيد الذي يكون مارا هو الصمام الذي يكون في أنوده أصغر جهد. لدينا الجهد في النقطة N أصغر من الجهد في النقطة P

إذن الصمام D3 يكون مارا أما الصمام D4 يكون عازلا. ثم يعود التيار i(t) إلى المولد فنحصل على توتر u(t) بين مربطي المقاومة R على شكل نصف موجة موجبة كما هو موضح في الشكل المبياني على يمين الصورة التالية:

ب- خلال نصف الدور الثاني، لدينا e(t)<0 إذن يكون الجهد في النقطة N أكبر من الجهد في النقطة P

وبالتالي يكون منحى التيار من النقطة N نحو النقطة P.

عندما يصل التيار i(t) إلى النقطة N، يمنع الصمام D3 مروره من خلاله لأنه مستقطب في المنحى الحاجز. وبالتالي يصادف دارة Sélecteur de maximum، وبما أن

فإن الصمام D2 يكون مارا أما D1 يكون عازلا. ثم ينتقل التيار من النقطة A نحو النقطة B مرورا بالمقاومة R ليصل إلى النقطة C حيث يصادف دارة Sélecteur de minimum، وبما أن

فإن الصمام D4 يكون مارا أما الصمام D3 يكون عازلا. فينتقل التيار عبر الصمام D4 ليعود إلى مولد التردد المنخفض. في الأخير نحصل على موجة موجبة عند توتر الخروج u(t) كما هو موضح في الرسم المبياني على يمين الصورة التالية:

هاته عينة (الصورة أسفله) مأخوذة من جهاز كاشف التذبذب لتجربة حقيقية على لوحة التجارب، حيث حصلنا على توتر u(t) على شكل موجات كلها موجبة- المنحنى الأزرق-. وهكذا يمر التيار الكهربائي في المقاومة دائما من نفس المنحى من النقطة A إلى النقطة B.إذ قام جسر كرتز بالحفاظ على موجة الدخول الموجبة، كما قام بعكس إشارة الموجة السالبة لتصبح موجبة. في الأخير نحصل على توتر مقوم دوري مستمر موجب الإشارة و متغير القيمة. وهو توتر دوري تردده f’=2f حيث f هو تردد توتر الدخول، وقيمته القصوى تساوي تقريبا Um=Em-2Us حيث Us تساوي عتبة توتر الصمام الثنائي الواحد.