Jak probíhá usměrňování střídavého proudu » Informace pro elektrikáře

Jak víte, elektrárny vyrábějí střídavý proud. Střídavý proud se snadno převádí pomocí transformátorů, přenáší se po drátech s minimálními ztrátami, mnoho elektromotorů pracuje na střídavý proud, ostatně všechny průmyslové a domácí sítě dnes fungují na střídavý proud.

Pro některé aplikace je však střídavý proud zásadně nevhodný. Baterie je nutné nabíjet stejnosměrným proudem, elektrolýzy jsou napájeny stejnosměrným proudem, LEDky vyžadují konstantní proud a na mnoha místech se bez stejnosměrného proudu prostě neobejdete, nemluvě o vychytávkách, které zpočátku využívají baterie. Tak či onak, někdy je nutné získat stejnosměrný proud ze střídavého proudu jeho přeměnou, aby se tento problém vyřešil, uchýlí se k usměrňovacímu střídavému proudu.

Diodové usměrňovače se používají k usměrnění střídavého proudu. Nejjednodušší usměrňovací obvod, obsahující pouze jednu polovodičovou diodu, se nazývá půlvlnný usměrňovač. Střídavý proud zde prochází primárním vinutím transformátoru, jehož sekundární vinutí je připojeno jednou svorkou k anodě diody a druhou k zátěžovému obvodu, který je zase připojen ke katodě diody. , uzavírá sekundární obvod transformátoru.

Uvažujme, co se stane v prvním časovém okamžiku, když se na anodu diody přivede kladné napětí vzhledem k její katodě, působící během prvního půlcyklu střídavého proudu.

V tomto okamžiku se elektrony pohybují od katody k anodě diody, drátem sekundárního vinutí transformátoru, induktorem a následně zátěží – tím je obvod dokončen. Když začne opačný půlcyklus, elektrony od anody ke katodě nemohou proniknout, takže během tohoto půlcyklu není v obvodu žádný proud. S nástupem další půlperiody se proces opakuje.

Protože proud protéká obvodem pouze během jednoho z polovičních cyklů, nazývá se tento typ usměrnění půlvlnným usměrněním. A vzhledem k tomu, že během záporných půlcyklů proud nevstupuje do zatěžovacího obvodu, jeho tvar se ukazuje jako pulzující, protože působí jedním směrem, i když se mění ve velikosti.

V tomto obvodu je použit vyhlazovací filtr, který se skládá z tlumivky (induktoru) a kondenzátorů, aby se snížila úroveň zvlnění zátěže a proud byl téměř dokonale konstantní. V praxi filtrační obvod nepropouští proměnnou složku do zátěže, pouze prochází konstantní složka.

Cívka má indukční reaktanci, která závisí na frekvenci proudu a čím vyšší frekvence, tím větší je indukční reaktance cívky, takže cívka odolává střídavé složce pulzujícího proudu. Cívka snadno prochází stejnosměrnou složkou.

Kondenzátor prochází střídavou součástkou, ale nedovoluje průchod přímé součástce a čím vyšší je frekvence proudu, tím silnější jím kondenzátor prochází. Obecně platí, že čím větší je kapacita kondenzátoru a čím vyšší je indukčnost cívky induktoru, tím méně zbytečných změn ve složce stejnosměrného proudu protékající specificky zátěží.

Takže když v obvodu působí kladná půlvlna proudu, první kondenzátor se nabije na hodnotu amplitudy střídavého napětí sekundárního vinutí (minus úbytek napětí na diodě). Když záporná půlvlna funguje, do kondenzátoru neproudí žádná elektřina a vybíjí se do zátěže a udržuje v něm konstantní proud.

Pokud by neexistoval induktor, pak by se napětí na kondenzátoru během tohoto procesu snížilo, proud přes zátěž by tak či onak měl silné vlnění. Pro snížení zvlnění je do obvodu přidána tlumivka (cívka) a dokonce i s přídavným kondenzátorem umístěným za ní. Druhý kondenzátor přebírá proud procházející induktorem, který již neobsahuje téměř žádné zvlnění.

Pro ještě lepší vyhlazení vlnění se používá celovlnný usměrňovač. Celovlnný usměrňovač lze implementovat jedním ze dvou způsobů. Může být vyroben pomocí můstkového obvodu (skládajícího se ze čtyř diod), nebo obsahovat pouze dvě diody, ale pak sekundární vinutí transformátoru musí mít dvojnásobný počet závitů a uprostřed mezi polovinami vinutí svorku.

Celovlnný usměrňovač funguje následovně. Během jednoho z půlcyklů (řekněme kladného) je proud směrován z anody na katodu horní diody v obvodu a spodní dioda v obvodu v tuto chvíli neprochází proudem, je uzamčena. (stejně se chová jediná dioda v půlvlnném usměrňovači při záporné půlvlně proudu ).

Proud je uzavřen přes filtr, zátěž a poté přes střední svorku do vinutí transformátoru. Když nastane druhá polovina cyklu, polarita proudu je taková, že spodní dioda v obvodu prochází proudem přes filtr a zátěž a horní dioda je blokována. Poté se procesy opakují.

Protože proud je zde dodáván do zátěže během každé ze dvou period, toto usměrnění se nazývá celovlnné usměrnění a usměrňovač se nazývá celovlnný usměrňovač. Zvlnění na výstupu je zde dvakrát menší než u půlvlnného usměrnění, protože frekvence usměrněných pulzů je dvakrát vyšší, indukční reaktance induktoru je dvakrát větší a kondenzátory se nestihnou vybít. výrazně.

Typické obvody různých usměrňovačů jsou podrobněji rozebrány zde: Obvody jednofázových usměrňovačů elektrického proudu

• Příčiny poruch asynchronních motorů a způsoby jejich odstranění
• Povolení k práci v elektroinstalacích
• Klasifikace elektromotorů

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Pomoci začínajícím elektrikářům

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: