Usměrňovače

Definice

Usměrňovač  je elektrické zařízení, které se používá k přeměně střídavého elektrického proudu na proud stejnosměrný.

Použití

Protože elektronické obvody ke své činnosti obvykle potřebují stejnosměrný proud a k distribuci elektrické energie se využívá proud střídavý, bývá usměrňovač součástí většiny elektrických přístrojů a zařízení spotřební elektroniky, napájených z elektrické sítě.

Další použití usměrňovačů je v napájecích soustavách elektrických trakčních vozidel (lokomotiv, tramvají, trolejbusů, vozů metra,…).

Rozdělení usměrňovačů podle druhu usměrňovacího prvku

Podle druhu usměrňovacího prvku se dělí usměrňovače na:

• Polovodičové (křemík, germanium, selen)

• Elektronkové
• Rtuťové (150KV a 10 000A) – trakční napájení.

Pro průmyslové účely se na přeměnu střídavého na stejnosměrný proud používalo dříve také spojení elektromotoru a dynama - motorgenerátor.

V současnosti se používají téměř výhradně polovodičové usměrňovače na bázi křemíku.

Rozdělení usměrňovačů z hlediska principu činnosti

Z hlediska principu činnosti rozlišujeme tři typy usměrňovačů:

• Neřízený usměrňovač (diodový)
• Řízený usměrňovač (tyristorový)
• Aktivní usměrňovač - IGBT tranzistory (PWM modulace).

Rozdělení usměrňovačů z hlediska připojení na napájecí síť

Z hlediska připojení na napájecí síť lze rozlišit usměrňovače:

• Jednofázové
• Třífázové
• Vícefázové.

Průběh usměrněného napětí

Průběh okamžité hodnoty usměrněného napětí U_d se vyznačuje střídavou složkou nasuperponovanou na jeho střední hodnotu. Usměrňovač vybírá jen určitou část křivky tak, aby výstupní napětí na zátěži bylo stejnosměrné. Pokud chceme mít výstupní napětí co nejméně zvlněné, musíme použít vícefázový usměrňovač. Z jednotlivých fází jsou vybírány ze sinusového průběhu jen části v oblasti maxima. Střední hodnota usměrněného napětí naprázdno U_d0 pro dvou a více pulzní zapojení (q ≥ 2) je:

Za usměrňovačem bývá často filtrační kondenzátor, který vyhladí tepavé výstupní napětí. Velikost kondenzátoru se volí podle zatížení zdroje.

Ukázky můstkových usměrňovačů

 

Obr. 1: Můstkový usměrňovač 1

Obr. 2: Můstkový usměrňovač 2

 

Dílčí lekce

Zdroje

• BRINDL, Pavel. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_ Usměrňovače. Přerov, 2013.

Obrázky

• Obr. 1:  Autor neznámý. Můstkový usměrňovač 1. [online]. [cit. 2014-04-22]. Dostupné z: http://www.tme.eu/cz/katalog/mustkove-usmernovace_112807/
• Obr. 2:  Autor neznámý. Můstkový usměrňovač 2. [online]. [cit. 2014-04-22]. Dostupné z: http://www.tme.eu/cz/katalog/mustkove-usmernovace_112807/