एकदिशादर्शकाचे चल एकदिशादर्शकामध्ये (DC to DC converter) रूपांतर करणे खूप गरजेचे आहे. कारण आजकाल अनेक उपकरणे एकदिशादर्शक विद्युत दाबावर (DC voltage) अवलंबून आहेत. जर आपण एकदिशादर्शक (Variable DC) चल स्रोतांचा पुरवठा केला तर अनके उपकरणे आपल्याला हवी तशी वापरात आणता येतील.
यांची काही उदाहरणे अशी आहेत : भुयारी मार्ग वाहने, ट्रॉली, बॅटरीवर चालणारी वाहने इत्यादी. आपण खंडकारीच्या साहाय्याने स्थिर एकदिशादर्शक विद्युत दाब (Fixed DC Voltage) नियंत्रित (Control) करू शकतो तसेच बदलू शकतो.
खंडकारी हे मूलतः स्थिर शक्ती अणुविद्युत उपकरण (Static Power Electronic Device) आहे म्हणजेच याचा वापर करून आपण स्थिर एकदिशादर्शक विद्युत दाबाचे (Fixed DC Voltage) रूपांतर चल विद्युत दाबामध्ये (variable DC voltage) करू शकतो.
खंडकारी हे एक उच्च गती स्विच (high speed switch) आहे. ते परिपथामध्ये अशा प्रकारे जोडले जाते की, जेणेकरून ते स्रोत आणि भार याच्या बरोबर मध्ये येईल (आ. ४ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे). वरील परिच्छेदामध्ये सांगितल्याप्रमाणे चल विद्युत दाब मिळवण्यासाठी आपल्याला हे स्विच काही काळासाठी जोडावे लागते आणि काही काळासाठी तोडावे (disconnect) लागते आणि अशा प्रकारे आपण खंडित विद्युत दाब मिळवू शकतो.
खंडकारीच्या साहाय्याने एकदिशादर्शक विद्युत दाबाची (DC voltage) पातळी (level) कमी किंवा जास्त करू शकतो. प्रत्यावर्ती परिपथामध्ये (AC circuits) रोहित्र (Transformer) जे काम करते तेच काम खंडकारी एकदिशादर्शक परिपथामध्ये (DC Circuit) करते, म्हणून त्याला एकदिशादर्शक रोहित्र (DC Transformer) असे म्हणतात.
तत्त्व : खंडकारी हे उच्च गती स्विच (high Speed Switch) आहे. एकदिशादर्शक विद्युत दाब (DC Voltage) आणि भार (Load) यांच्यामध्ये बसवले जाते. त्यामुळे आपल्याला चल विद्युत दाबामध्ये (Variable Voltage) रूपांतर करता येते.
खंडकारीमध्ये एकदिशादर्शक स्थिर विद्युत दाब परिपथाला देतो (आ.२) आणि आपल्याला एकदिशादर्शक चल विद्युत दाब मिळतो (आ.३).
खंडकारीचे परिपथ (circuit) :
परिपथामध्ये दाखविल्याप्रमाणे हा स्विच वेळोवेळी चालू(ON) आणि बंद (OFF) केला जातो.
चालू (TON) कालावधीमध्ये खंडकारी बंद केला जातो (आ. ५) तेव्हा भार विद्युत दाब (load voltage) आणि स्रोत विद्युत दाब (source voltage) समान (equal) असते.
बंद (TOFF) कालावधीमध्ये खंडकारी खुले केले जाते (आ. ६) आणि भार विद्युत दाब (load voltage) शून्यापर्यंत कमी केले जाते.
त्याचे तरंगरूप (Waveform) आ. ७ मध्ये दिले आहे.
सरासरी भार विद्युत दाब (average load voltage) =
चालू काळ (ON period) / [चालू (ON) + बंद (OFF)] काळ (Period)
याला सेवा चक्र (Duty cycle) असे म्हणतात. अशा प्रकारे एक विशिष्ट वारंवारतेनुसार स्थिर विद्युत दाब (fixed DC voltage) नियंत्रित करता येतो.
खंडकारीचे वर्गीकरण :
(१) आदान (Input) किंवा प्रदान (Output) विद्युत दाब पातळीनुसार (Voltage Level) :
उत्परिवर्तीत्व (Step up) : प्रदान विद्युत दाब हा आदान विद्युत दाबापेक्षा जास्त असतो.
अवपरिवर्तीत्व (Stepdown) : प्रदान विद्युत दाब हा आदान विद्युत दाबापेक्षा कमी असतो.
(२) प्रदान विद्युत दाब आणि विद्युत प्रवाहाच्या दिशानिर्देशानुसार (Output voltage and current direction):
वर्ग–अ : यामध्ये प्रदान विद्युत दाब हा आदान विद्युत दाबापेक्षा कमी असतो.
वर्ग-ब : प्रदान विद्युत दाब हा आदान विद्युत दाबापेक्षा जास्त असतो.
वर्ग-क : यामध्ये वर्ग-अ आणि –ब यांचा संयोग असतो, म्हणजे हे दोन्ही भागामध्ये काम करते.
वर्ग-ड
वर्ग-ई
(३) संपरिवर्तन पद्धतीनुसार (Commutation Method) : विद्युत दाब संपरिवर्तन (Voltage Commutated), विद्युत प्रवाह संपरिवर्तन (Current Commutated), भार संपरिवर्तन (Load Commutated ), विस्पंद संपरिवर्तन ( Impulse Commutated).
उपयोग : (१) घट प्रभार (Battery), (२) घटावर चालणारे वाहन, (३) एक दिशादर्शक चलित्राची (DC Generator) गती नियंत्रित करते, (४) पुनर्जननात्मक आरोधन (Regenerative Braking) शक्य आहे.
फायदे : (१) प्रदान विद्युत दाब किंवा विद्युत प्रवाहामध्ये तरंग (ripple) कमी असतो. (२) कमी विद्युत प्रवाह घेतला जातो. (३) खंडकारीचे नियंत्रण करणे सोपे आहे आणि परिपथ (Circuit) साधे आहे.
तोटे : जेव्हा संपरिवर्तन (Commutation) सुरू होते तेव्हा भार विद्युत दाब (Load Voltage) हा पुरवठा स्रोतांच्या (source Voltage) जवळपास दुप्पट होतो.
संदर्भ :
- Khanchandani, K. B.; Singh, M. D. Power Electronics.
- Rashid, Muhammad H. Power Electronics Circuit, Devices and Applications.
- https://www.electrical4u.com/chopper-dc-to-dc-converter/
- http://www.completepowerelectronics.com/converters/chopper/
समीक्षक – अमृता मुजुमदार