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両波整流回路と全波整流回路とはどう違うのでしょうか。
それと、半波整流回路での整流では、何か全波または両波整流回路と違い不便な点でもあるのでしょうか。

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A 回答 (6件)

半端整流の特徴、活用例:


電球、ヒーター等の出力切り替えが身近な器具内に実装されています。
またダイオードを直列に入れるだけ、必要により調整用の抵抗直列でAC100Vで小容量の器具、部品の実用にも効果的です。

手持ちのトランスの仕様、目的負荷等によっても整流回路を使い分けます。
負荷によっては半波で良いもの、全波だけで良いもの、平滑が必要なもの等があり、コスト等も考え使い分けます。
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>両波整流回路と全波整流回路の違い。


同じ意味です。
 http://www.cqpub.co.jp/term/fullwaverectifier2.htm


半波整流回路での整流では、何か全波または両波整流回路の違い。
 半波整流回路では半分電流が流れない。
 全波(両波)整流回路は全電流が流れる。

不便なところは半波整流回路のほうは半分電流がながれないので非効率であるかと思えます。
http://www.mizunaga.jp/rectify.html
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半波整流でも、エネルギーが半分無駄になってる(熱になる)ってことではないですよ。

単に、半分の時間は、電源側から電流が流れない(その間は、エネルギー消費なし)ってだけです。
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両波整流回路,全波整流回路,半波整流回路の違いは既に回答されていますが,半波整流回路には他と違った問題があります.


半波整流回路の入力電流には,直流分が含まれています.
トランスの動作原理であるファラデーの法則はご存じだと思いますが,トランスは直流を伝送しませんから,送・配電系統に偶数次高調波を発生させます.

IEC(国際電気標準会議)の高調波電流規格IEC61000-3-2では,半波整流回路は全面的禁止となっています.
それを受けたJIS規格C61000-3-2ではまだ全面的禁止にはなっていませんが,将来は禁止されるでしょう.
ただし,JISでも許容レベルは設定されていますから,全面的な半波整流機器は商品として市場に出すのは難しいです.
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言葉の使い方に多少のぶれはあると思いますが、両波整流回路は、トランスから3つの線が出ていて、2つのダイオードで整流する回路で、全波整流回路は、トランスから2つの線が出ていて、ブリッジと言われる4つのダイオードで整流する回路のことと思われます。

今では全波整流回路の方が主流でしょう。

半波整流回路は、交流の片側の電圧だけを利用する方式ですが、そのため、基本周波数が元の交流と同じです。全波または両波整流回路では基本周波数が元の交流の2倍になります。よって、後段の平滑回路のコンデンサが2倍の働きをするようになります。
エネルギーは半波整流回路では半分捨てられるということはないので安心してください。でも、電流が流れる時間が短くなる分、ピーク電流は増えますので、効率は若干低くなります。(損失は電流の2乗ですので)

参考URL:http://www12.ocn.ne.jp/~seppotl/zht03/acdc.html
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全波整流回路では交流入力のエネルギーすべてを脈流に変換しますが、半波整流回路では交流入力のエネルギーうち半分は出力に反映されず捨てられてしまいます。


ここでいうエネルギーが捨てられるというのは、入力側の電気的エネルギーのうち半分だけが出力側の電気的エネルギーに変換され、残りの半分は熱になってしまうと言うことです。

交流電流はサインカーブを描くように電流・電圧が刻々変化していますが、半波整流回路ではそのサインカーブの山のうち上側に出ている山だけを整流して、下側に出ている山は熱に変えて捨てます。
それだけエネルギー的に無駄のあるもったいない回路ということです。

参考URL:http://www.picfun.com/partpwr.html
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Q全波整流回路について教えてください!!

いま、全波整流回路について調べていて、説明が難しくてよく分からないのですが、どなたか分かりやすく教えてくれないでしょうか?
あと整流回路との違いも分からないので教えてください。

ちなみに今、調べて出てきた物が・・・
1)理想ダイオード回路を組み合わせると全波整流回路が得られる.入力電圧の正負に関係なく正の絶対電圧が得られるので,絶対値回路とも呼ばれている.
 電源回路で使う全波整流回路とは別物である.
2)交流の全サイクルを利用するもの。

というような内容なんですが、どうかお願いします。

Aベストアンサー

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れてくるからである。ここでいう「絶対値回路とも呼ばれている全波整流回路」は、電源回路で交流電源を整流して直流電源にする場合に使う[全波整流回路]とは、回路構成やその主目的が異なっており、名称は同じであるが互いに別のものである。

2) 電源回路に使う[全波整流回路]という整流回路も、ダイオードの組み合せで作ることができる。この整流回路は、交流電源を全波整流して直流電源に変換するものである。全波整流とは、交流の全サイクル、すなわちプラス波側の電力もマイナス波側の電力も、[全て]利用して直流電力として取り出すようにする整流方法である。このため[全波整流回路]という。(ご参考: これに対し、交流電源のプラス側だけを直流に利用する整流方法を、[半波整流]といいます。)

●それぞれの回路の仕組みや動作原理を理解するには、先の回答にあったサイトなどにある説明が、役立つと思います。

●なお、全波整流回路と整流回路との違いは、分類上の違いです。全波整流回路というのは、整流回路の一つです。「整流回路」はいわば大分類、「全波整流回路」とか「半波整流回路」はその下のいわば小分類に属するものです。

以上、ご参考になれば幸いです。

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れて...続きを読む

Q平滑回路の特徴について

(1)平滑回路には、コンデンサインプット形とチョークコイルインプット形がありますが、
コンデンサインプット形は、高電圧が得られるが、電圧変動が大きい
チョークコイルインプット形は、電圧変動が小さいが、高電圧が得られない
とあるのですが、この理由と言うか、回路を見てもなぜそうなるのかがわかりません。両者の特徴についてその原理を教えていただけないでしょうか。

(2)また、平滑回路にさらに直流にするためろ波回路なるものをつけるとあるのですが、どういうものなのでしょうか。

(3)また、このチョークコイルとはどういったコイルなのでしょうか?構造など一般的にいう鉄心に巻きつけたようなコイルとは違うのでしょうか。

Aベストアンサー

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が大きくなって、リプル電圧が増えると同時に平気電圧が下がります。
これにたいしてチョーク入力では、ダイオードが連続して導通していて、電圧低下が抑えられます。(ただし、チョークコイルが有効に働いてダイオードを連続して導通させるためには、コイルに常に電流が流れるよう一定以上の負荷電流を流す必要があります。軽負荷から無負荷の部分では急速に電圧が変化します。)

2.電圧の脈動分を除去する回路です。通常は直流電圧を安定化する回路が同時にフィルタ(ろ波)の機能も持っています。(ちなみに、チョークコイルや平滑コンデンサもろ波回路(の一種あるいは一部)です。

3.直流電流を流せるように作られているコイルです。普通に鉄心にコイルを巻いただけだと、直流電流で鉄心が磁気飽和してコイルとして作用しなくなります。これを防ぐために直流用のコイルでは鉄心の途中にギャップをつけて磁束密度が上がり過ぎないようにしています。

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が...続きを読む

Q共振回路の応用例

共振回路はどのようなことに応用されていますか?

携帯電話やラジオに使われていると聞くことはありますが、どのように応用されているか教えてください。


携帯やラジオ以外でも使われているもの、どのようにおうようされているか 教えてください。

Aベストアンサー

ラジオ等に使われる共振回路はインダクタンス(L)を持つコイルと、静電容量(C)を持つコンデンサで構成される回路で、きっかけの電力が与えられるとLとCの値に応じた周期で振動する電力を保つ回路です。

その周期(秒)はLとCの値によって決まります。
周期=2×π×√(L×C)で表されます。

またこれを1秒間の振動数(ヘルツ)であらわすと
周波数(f)=1/(2×π×√(L×C))となります。(中学校の時、無線の試験のため、この公式を覚えました)

以下は小学生の頃、工作で作りました。ゲルマラジオの回路です。バリコン(可変コンデンサ)とコイルでLC共振回路が入っています。
http://www.k5.dion.ne.jp/~radio77/guide/kouzou.htm


分かり易い応用例としては、以下のようなものがあります。
ビデオレンタル店等の万引き防止タグは、薄いシートにLC共振回路が描かれたものが商品に張り付けてあります。
店の出口のゲートでは、この回路に共振する周波数の電波が放出されていて、この共振回路の共振を検出すると警報音がなる仕組みになっています。

自動車のスマートキー(鍵をささずに、スマートキーを持っているだけでエンジンを掛けることが出来る)も、キー内部にLC共振回路が内蔵されています。自動車からある周波数の電波が発せられていて、キー内部のLC共振回路が「発電」します。
キーは発電した電力を使って、コード(暗号)を自動車に向けて電波で送ります。暗号が正しければ、車はエンジンをかけることを許可します。(持ち歩くキー自体は必ずしも電池は必要でないところがポイントです)

実際の応用例は、無線機など電波を使う機器だけでなく、普通のオーディオ機器にも有線電話にも、テレビにもあらゆるところで使われていますので、興味があれば勉強してみてください。

ラジオ等に使われる共振回路はインダクタンス(L)を持つコイルと、静電容量(C)を持つコンデンサで構成される回路で、きっかけの電力が与えられるとLとCの値に応じた周期で振動する電力を保つ回路です。

その周期(秒)はLとCの値によって決まります。
周期=2×π×√(L×C)で表されます。

またこれを1秒間の振動数(ヘルツ)であらわすと
周波数(f)=1/(2×π×√(L×C))となります。(中学校の時、無線の試験のため、この公式を覚えました)

以下は小学生の頃、工作で作りました。ゲルマラジオの回路で...続きを読む

Q全波整流と半波整流について

タイトル通りです、二つの整流について、
2つはそれぞれどういう役目があるのでしょうか?

あと、2つの整流を聞いたところ、全波整流の方が音が高く感じられたのですが、これにはちゃんとした理由があるのでしょうか?

すいません、質問が唐突ですがどなたかご教授ください。

Aベストアンサー

別に役目が分かれているわけではありません。
全波整流ではダイオードが2個必要ですが、半波整流では1個ですみます。しかし、半波整流では整流語の直流分に対する交流分の残りが大きく、これを除去するフィルタの性能を高くしないといけません。
全波整流の方が音が高く感じられるのは、整流後に残存している交流分のせいです。元の周波数を F としますと、残存交流分の基本周波数は、半波整流では F、全波整流では 2F ですから2倍になります。

Q整流回路の特性について

半波整流回路と全波整流回路のダイオードの電圧降下を考慮した出力電圧と実測値の出力電圧では実測値の方が小さくなります。これはなぜなんでしょうか?
ちなみにダイオードの電圧降下を考慮した計算式は
半波整流回路  (√2)×V(入力電圧)- V(ダイオード順方向電圧)/π
全波交流回路  (2√2)×V(入力電圧)- 4V(ダイオード順方向電圧)/π
です。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

実測電圧が小さくなる要因は幾つかあります。
1.ダイオードの順方向電圧の見積もり間違い
  ダイオードの順電流が出力電流の何倍もあります。これは導通角の
  関係です。つまり、平滑コンデンサへの充電時間は短く、放電時間は
  長いので、減った電圧を短時間大電流で回復するためです。
  ダイオードの順方向電圧は当然電流が多くなれば増えます。

2.もとの交流電源の波形歪み 
  世の中整流回路を持った機器があふれています。当然、サイン波の
  ピーク付近ばかりで電流が流れる負荷が多いわけですから、電圧降下
  もピーク付近で起こります。つまり、実効値とピーク値の比が√2
  から狂ってきています。

3.リップルの影響
  式はピーク値を表すものですが、実際はリップルがあると思います。
  リップルを含む直流を電圧計で測ると、普通の平均値応答式電圧計
  ではリップル振幅の中心値を指示します。

Qダイオードの用途

ダイオードの用途について教えてください。ダイオードは何かは分かっていますがどのような使用用途なのか教えてください。
整流用のダイオードとツェナーダイオードについてお願いします。

Aベストアンサー

整流用ダイオードはダイオードの順方向特性を利用して、交流を直流(脈流)に変換するために使用します。一番身近な物としてはACアダプターなどで、これはトランスとダイオード、平滑用コンデンサーだけで構成されたものが多いでしょう。最近では小型化や大容量化のためにトランスを用いないスイッチング方式の物も増えていますが、これらの機器でも、交流を直流に変換するのにはやはりダイオードを使用しています。ダイオードとは素子の名称で、整流器と言う意味でレティファイヤーと呼ぶ場合もあります。一般にPN接合型シリコンダイオードが用いられ、形状としては素子を単独でパッケージした物、2つの素子をアノードコモンまたはカソードコモンの状態でパッケージした物、4本の素子をブリッジ構成に接続してパッケージした物などがあります。整流用に使用する場合は以下の点に留意する必要があります。耐電圧は十分な余裕(2~3倍程度)を取る、尖頭電流(誘導負荷や平滑用コンデンサーなど)に対して十分な余裕を持つこと、大電力での使用では放熱にも留意が必要です。また、商用電源程度の周波数であれば問題ないのですがスイッチング電源等で使用する場合は、動作速度が高速なショットキーバリア型やファストリカバリー型を使用しないと正常に動作しないばかりか、破壊にもつながります。

ツェナーダイオードは逆方向に電圧を掛けて使用します。用途としては定電圧電源の基準電圧や回路の入力保護などに用いられています。ツェナーダイオードに逆方向の電圧を印加していくと、ある電圧(ツェナー電圧)で急激に電流が流れ始めます。通常のダイオードでも逆方向に電圧を掛けていけば、ある電圧に達したところで一気に電流が流れ始め(なだれ現象)ますが、これはダイオードの破壊を意味します。ツェナーダイオードでは素子の破壊なしにこの現象が利用できる点が他のダイオードと異なります。
一番単純な使用法はツェナーダイオードと抵抗だけで構成された定電圧回路ですが、ごく少容量の回路以外ではまず使用されません。これはツェナー電圧を超えた分の電圧は全て抵抗とツェナーダイオードで消費されることになり、大電流を流すことが不可能であり、また、回路の効率も低いものになってしまいます。そこで、トランジスタなどの他の能動素子とあわせて使用し、ツェナーダイオード自体は基準電圧の発生用に使用するのが一般的です。実際の使用にあたっては、ツェナーダイオードでの消費電力(ツェナーダイオードに流れる電流×ツェナー電圧)に対して十分な余裕を見ること、余裕が少ないとツェナーダイオード自体の発熱で、電圧が変化してしまいます。通常供給されている(手に入る)物は3V~60V程度の範囲なので必要に応じて分圧回路と併用し必要な電圧得る。ゲートICなどの入力保護に用いる場合ICの電源電圧を超えない範囲でスレッシュホールド電圧に十分な余裕を取ることなどです。

ダイオードにはこの他にも定電流ダイオード(ある負荷に対しての電圧が変化しても電流を一定に保つ、充電器や回路保護などに使用)や、バリキャップ(ダイオードに逆方向の電圧を掛けたときにPN接合層に生じる空乏層の大きさが変わるのを利用しコンデンサとして利用、FM変調等に利用)、発光ダイオード、PINフォトダイオード(光リモコンなどでおなじみ)、GUNダイオード(衛星放送の検波用としてアンテナに組み込まれています)、ゲルマニュームダイオード(シリコンダイオードに比べ低い電圧での動作が可能、シリコンダイオードでは0.6V(機種により異なる)以下ではどちらの方向にも電流が流れない)、などが有ります。また、ダイアック(双方向のツェナーダイオード)は交流回路でトライアックと組み合わせて調光器などに、整流用のダイオードに制御端子を付けた(内部的にはPNPNなどの4層構造)SCR(シリコンコントロールレティファイヤ、シリコン制御整流器)などもダイオードとは呼びませんが、電力制御用の整流器として用いられます。

整流用ダイオードはダイオードの順方向特性を利用して、交流を直流(脈流)に変換するために使用します。一番身近な物としてはACアダプターなどで、これはトランスとダイオード、平滑用コンデンサーだけで構成されたものが多いでしょう。最近では小型化や大容量化のためにトランスを用いないスイッチング方式の物も増えていますが、これらの機器でも、交流を直流に変換するのにはやはりダイオードを使用しています。ダイオードとは素子の名称で、整流器と言う意味でレティファイヤーと呼ぶ場合もあります。一般...続きを読む

Q平滑コンデンサの決め方

AC40Vを整流した後、抵抗を噛ませてLEDを10個点灯させたいと思っています。

通常は、整流した後にコンデンサで平滑すると思うのですが、このコンデンサの容量はどの様にして決めたら良いのでしょうか?
容量を算出する計算式などがあるのでしょうか?

ご存知の方が居ましたら、お願い致します。

Aベストアンサー

情報不足です。
 1.AC 40Vの素性がわかりません。
  多分トランス出力であろうとは思うのですが、1W級のトランスから得られたものか、
  10W級のトランスから得られたものか・・・これによって大きく変わります。
 2.半波整流なのか両波整流なのか、またセンタータップ方式か、ブリッジ方式か・・・
  これによっても変わります。

・・・というようなイジワルはやめて、データ提示のないところは、こちら側で推測してスッキリした答えを差し上げたいと思います。(-_-;)

AC 40V(rms)を両波整流して得られる電圧の尖頭値Ep(V)は、理論上
 Ep=40x√2=56.6V
となり、これは、「”十分に大きい”容量の平滑コンデンサを入れる」ことで実現できます。

また、平滑コンデンサを全く入れないときの出力電圧(平均値)Em(V)は、
 m=Epx2/π=36.0V
となります。
36Vでは、白色LED10個を直列点灯するに必要な最低電圧が確保できませんね。
(整流ダイオードの電圧降下を考えるともっと厳しくなります)

従って、この中間のどこらあたりで妥協するかということになります。
(コンデンサの価格、配置・形状(大きさ)を勘案)

下記URLは整流出力の概念図です。参考にしてください。 
(「第6図半波整流回路の電流電圧波形」、「第7図両波整流回路の電流電圧波形」参照)
http://www12.ocn.ne.jp/~seppotl/zht03/acdc.html

具体的な計算を行ってみましょう。
面白いソフトがありました。(フリーウエアです)
http://www.vector.co.jp/soft/win95/edu/se329107.html

f=50Hz, E=40V(rms), 負荷電流25mA として、
C=100μF, 47μF, 22μF の3ケースを計算してみました。
          100μF,  47μF,  22μF
 V high(V)    57.5   57.8   57.9
 V low(V)     55.1   52.9   48.3
 リプル(V)     2.4     4.9    9.6
 平均電圧(V)  56.5   55.6   53.6

あなたはこの中でどれを選びますか?
ヒント:アンプ等であればリプルは数V以下にする必要がありますが、LEDの場合は20%程度のリプルがあっても全く問題になりません。

直列抵抗の計算は「(平均電圧とLED電圧の差)/LED電流」で行います。

なお、このソフトは両波しかできませんが、半波の場合は大雑把にいって、この2~3倍の容量が必要と思います。

参考URL:http://www.vector.co.jp/soft/win95/edu/se329107.html

情報不足です。
 1.AC 40Vの素性がわかりません。
  多分トランス出力であろうとは思うのですが、1W級のトランスから得られたものか、
  10W級のトランスから得られたものか・・・これによって大きく変わります。
 2.半波整流なのか両波整流なのか、またセンタータップ方式か、ブリッジ方式か・・・
  これによっても変わります。

・・・というようなイジワルはやめて、データ提示のないところは、こちら側で推測してスッキリした答えを差し上げたいと思います。(-_-;)

AC 40V(rms)を両波整流...続きを読む

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q整流回路の変換効率

整流回路において、整流前の交流電力と、整流後の直流電力の比率(整流効率)についてお伺いします。交流に弱い電気技師です。
単純な半波整流回路ですが、一応説明しますと、降圧トランスで商用100Vから十数Vの交流を取り出し、ここに交流電圧計、交流電流計を接続、電流計の一端からダイオード1個を通して半波整流します。平滑回路のコンデンサーを経て直流を取り出します。そこに直流電圧計、直流電流計を経て抵抗負荷を接続します。
さてこの回路において実験をしました。その実験の結果、入力交流電力(交流電圧計×交流電流計)と出力直流電力(直流電圧計×直流電流計)の比率、すなわち出力直流電力/入力交流電力の値は0.5以下になりました。
普通の場合、電気回路の損失は熱になって失われると思いますが、この整流回路では顕著な発熱は認められません。
50%以上の損失はどこにいったのでしょうか?これがお伺いしたいことです。
私の貧弱な知識から想像するに、交流電力は皮相電力を測定しているようなので、求めた整流効率50%以下の値は、直流電力/皮相電力の値でしょう。
一方、直流電力/有効電力は恐らく100%のはずですから、有効電力以上の無効電力が整流効率を50%以下に下げているのではないだろうか? と、考えては見るのですが順抵抗負荷なのになぜ無効電力があるのか、しかもその値が有効電力よりも大きな値なのは何故?分からないことばかりです。
どなたか、理論的に説明していただける方からのご教示をお願いします。

整流回路において、整流前の交流電力と、整流後の直流電力の比率(整流効率)についてお伺いします。交流に弱い電気技師です。
単純な半波整流回路ですが、一応説明しますと、降圧トランスで商用100Vから十数Vの交流を取り出し、ここに交流電圧計、交流電流計を接続、電流計の一端からダイオード1個を通して半波整流します。平滑回路のコンデンサーを経て直流を取り出します。そこに直流電圧計、直流電流計を経て抵抗負荷を接続します。
さてこの回路において実験をしました。その実験の結果、入力交流電...続きを読む

Aベストアンサー

半波整流回路における入力電流(実効値)はこの資料の
http://www.onsemi.jp/pub/Collateral/HB206-D.PDF
p.63~の'SECTION 8''DESIGNING THE INPUT SUPPLY'部分で,
'Figure 8.4. Relation of RMS and Peak.to.Average Diode Current in Capacitor.Input Circuits'
がそうです.当然ですが,半波は'Half-Wave'の部分を見ます.
使用している図表はRCAの技術者O.H.Schadeが1943年に発表した論文に載ってます.
論文は周囲の電気屋に聞けば何人かは必ず入っている団体のIEEEから入手可能です.

整流回路自体の効率は90%程度は行くはずですが,図示の測定方法は実効電力ではなく皮相電力ですね.
実効電力を測定するには電力計を使用します.
50%ととゆうのは,ダイオードの損失は少ないんで効率よりも力率に近いです.
なぜ力率が悪化するのかとゆうと,電流波形が歪むからです.
ここに,整流回路の簡易シミュレーションがあるから電流波形を見るとエエです.
http://homepage1.nifty.com/th3/rect.htm

波形が歪むと高調波が含まれ,電流波形の高調波とほとんど歪まない電圧波形の基本波の積の1周期の平均はゼロになることから力率が悪化します.
式で書けば,
{1/(2π)}∫(0→2π)sin(θ)・sin(nθ)dθ=0
ただし,n≠1
ですね.
つまり,高調波成分がすべて無効電力になるわけです.
これから,歪み率HDと力率cosφの関係は
cosφ=1/√(1+HD^2)
となります【正確には基本波電流×基本波電圧の力率(相差率)cosγも影響する】.
これから,ダイオードの損失を無視すれば歪み率は173.2%とすごく歪んでますね.

半波整流回路における入力電流(実効値)はこの資料の
http://www.onsemi.jp/pub/Collateral/HB206-D.PDF
p.63~の'SECTION 8''DESIGNING THE INPUT SUPPLY'部分で,
'Figure 8.4. Relation of RMS and Peak.to.Average Diode Current in Capacitor.Input Circuits'
がそうです.当然ですが,半波は'Half-Wave'の部分を見ます.
使用している図表はRCAの技術者O.H.Schadeが1943年に発表した論文に載ってます.
論文は周囲の電気屋に聞けば何人かは必ず入っている団体のIEEEから入手可能です.

整流回路自...続きを読む

Q半波整流回路

半波整流回路において、出力側に接続する電解コンデンサの容量の
違いによりリップル電圧の大きさに差が出るのはなぜですか?

Aベストアンサー

回路の出力側には抵抗のような電圧と電流が比例する負荷がつながっているとしましょう。
整流の目的は電圧(電流)の方向と大きさが周期的に変化している交流電源から
負荷電流に関わりなく一定の電圧が得られる安定した直流電圧を供給するためのものです。

しかし半波整流回路は(全波整流も同じですが)は電圧(電流)の方向は一定にしますが、
電圧までは安定化できません。整流回路を通しただけの電圧波形は交流電圧のプラス側だけ
(全波整流なら絶対値)をとった形をしています。

これを一定の電圧にするため出力側にコンデンサーをつなぎます。
理想的なコンデンサーであれば入力電圧が上昇する時はピーク電圧まで充電され、
その後入力電圧がピーク電圧より下回っている間はピーク電圧を保持しています。
従って理想的なコンデンサーを出力側につないだ整流回路に負荷電流を流さなければ
出力電圧は入力側交流電圧のピーク電圧のままで一定になっているはずです。
すなわち直流電源の出来上がりです。

しかし実際は負荷電流を流さなければ電源の意味はありません。整流回路からの出力電圧が
下がっている間はコンデンサーが蓄えた電荷を放電することで負荷側に電流を供給します。
つまりコンデンサーが電圧源となる訳です。
コンデンサーの容量が無限大であればいくら負荷電流を流しても(電荷を放電しても)
電圧が下がることはありません。
しかし現実には電荷を放出すればコンデンサーの電圧も下がります。この電圧が下がる早さは
コンデンサーの容量が小さいほど早くなります。容量が小さければ、蓄えられる電荷が少ない
のですから、同じ電流を流していれば(時間あたり同じ電荷量を放電していれば)早く
なくなってしまうのは当然ですね。

そして下がっていったコンデンサーの端子電圧と再び上昇してきた整流回路からの出力電圧が
等しくなったところで再びコンデンサーは充電されピーク電圧まで上昇します。
つまり負荷側から見れば
ピーク電圧→コンデンサーの放電曲線に沿った電圧低下→整流回路出力とコンデンサー
端子電圧が同電圧になる点→ピーク電圧
と言う電圧変動を繰り返しているように見える訳です。これがこの電圧変動がいわゆるリップル電圧
です。
そして先に書いたように負荷電流が同じならコンデンサーの容量が小さいほど端子電圧は
下がりやすくなります。
つまり一般的にはコンデンサーの容量が小さいほどリップル電圧は大きくなります。

リップル電圧を小さくしたいのなら単純にコンデンサーの容量を大きくすれば良いのですが
(1)容量の大きいコンデンサーは外形も大きくなる。
(2)容量の大きいコンデンサーを使うと整流回路出力からのピーク電流が大きくなりので
同じ負荷電流でも容量の小さいコンデンサーを使った時より大きな容量を持つダイオードやトランス
を使わなければならない。
などの理由があるので無闇にコンデンサーの容量を大きくすれば良いと言うものではありません。

なお電源には一定の負荷がつながることなどまずなく、負荷電流も絶えず変動しているため
安定な直流電源を作るためには整流回路にコンデンサーをつないだだけでは不十分なので
実際の直流電源ではトランジスターなどを使ってもっと精密に出力電圧を制御しています。
もちろんリップル電圧も極力小さくなるように制御されています。

回路の出力側には抵抗のような電圧と電流が比例する負荷がつながっているとしましょう。
整流の目的は電圧(電流)の方向と大きさが周期的に変化している交流電源から
負荷電流に関わりなく一定の電圧が得られる安定した直流電圧を供給するためのものです。

しかし半波整流回路は(全波整流も同じですが)は電圧(電流)の方向は一定にしますが、
電圧までは安定化できません。整流回路を通しただけの電圧波形は交流電圧のプラス側だけ
(全波整流なら絶対値)をとった形をしています。

これを一定の電...続きを読む


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