Usměrňovače I - seznámění s nimi, popis funkce, druhy,..podrobně popsáno
viz obrázek jednocestný usměrňovač s elektronkou
viz obrázek jednocestný usměrňovač s diodou
Na obrázcích vidíme konkrétní zapojení jednocestných usměrňovačů. Na prvním je k usměrnění použitá elektronka, na druhém polovodičová dioda. Protože napětí za diodou je tepavé - je zde usměrňována jen jedna půlvlna proudu- je na křivce vidět značná prodleva mezi jednotlivými kladnými půlvlnami. To jednoduchý usměrňovač znevýhodňuje, protože k tomu aby se výstupní napětí vyhladilo je potřeba kondenzátoru veliké kapacity. Kondenzátor slouží právě k vyhlazení, neboť jeho náboj dodává do zátěže proud právě po dobu, kdy je napětí za diodou na nule. I tak ale zůstává vrchní část křivky zvlněná, a to tím více a směrem k nule hlouběji, čím je filtrace, tedy kapacita kondenzátoru menší. Stejně funguje i tlumivka, o indukčnosti jednotek až stovek henry! Kondenzátor za tlumivkou pak již nemusí mít tak velkou kapacitu a vyhlazuje jen zvlnění za tlumivkou. Vakuové diody, např. VY1, nebo UY1N byly takovýmito jednocestnými usměrňovači. Obecně lze říct, že tento typ usměrňovače se používá pro získávání pomocných napětí, tam, kde není velkého nároku na zvlnění výstupního napětí.
viz obrázek dvoucestný usměrňovač s elektronkou
viz obrázek dvoucestný usměrňovač s diodami
Tento dvoucestný usměrňovač poskytuje na výstupu mnohem menší zvlnění stejnosměrného napětí, protože jsou usměrňovány dvě půlvlny střídavého proudu, každá je však fázově posunuta a tím zaplňuje mezeru na křivce. Napětí však i zde klesá až k nule, není zde však žádná prodleva "nulového" proudu jako v případě jednocestného usměrňovače. V obou případech, zde, i v případě jednocestného usměrnění protéká vinutím transformátoru stejnosměrný proud. Ten sytí jádro a zvyšuje ztráty transformátoru. V případě elektronkového usměrňovače se s výhodou používaly dvojité diody, např. typu AZ1, AZ11, GZ33, EZ81, 6Z31…Obě měly v baňce dvě anody a byly přímo pro tento druh usměrnění určeny. Max. kapacita vyhlazovacího kondenzátoru takovéhoto zdroje byla předepisována výrobcem elektronek. V případě doudiody AZ1 byla Cmax = 60uF (a většina diod má předepsanou podobnou, nebo stejnou kapacitu).Takovýto usměrňovač býval nejčastěji používán u většiny starých lampových rádií. (pokud ovšem nešlo o síťové přijímače bez transformátoru, kde se jednalo o usměrňovač jednocestný.)
Výhodou dvoucestného usměrňovače je to, že můžeme použít kondenzátor s menší kapacitou při stejném zvlnění, protože se nabíjí dvakrát častěji než u usměr. jednocestného. Další výhodou je poloviční proudové namáhání diod. Nevýhodou je naopak už zmíněné stejnosměrné sycení trafa a potřeba dvou vinutí. (Pro elektronkové přístroje dříve běžně sériově vyráběné typy transformátorů měly několik sekundárních vinutí - např. 2x250V/80mA, 4V/4A, 6,3V/3A. vinutí 4 a 6,3 V (případně i jiné, třeba 12,6V/2A) byly určené pro žhavení elektronek. Pro žhavení usměrňovací elektronky byly často využívána vinutí 4V, např. pro AZ1. (která odebírala proud až 1,1A!)
Dokonalejším dvoucestným usměrňovačem je usměrňovač Graetzův (Grätzův), také zvaný můstkový.viz obrázek můstkový- Grätzův usměrňovač
Tento dvoucestný usměrňovač je dnes velice rozšířený, realizuje se prakticky vždy s polovodiči, jeho vlastnosti jsou nejlepší a trafo nepotřebuje dvojité vinutí, ani není zatěžováno stejnosměrným sycením.
Kromě výše zmíněných zapojení usměrňovačů existují i usměrňovače, které na výstupu dávají napětí jak kladné, tak záporné vůči nule. Říká se jim usměrňovače symetrické, existují jak v provedení jednocestném, tak dvoucestném.
viz obrázek symetrický usměrňovač a)
b)
Protože je někdy potřeba zajistit, aby výstupní napětí bylo vyšší, než napětí sekundárního vinutí, používají se zdvojovače napětí, které na výstupu poskytují dvojnásobné napětí. Výstupní napětí U2 = 2xU1
Viz obrázek Greinacherův zdvojovač napětí
Zdvojovač napětí
V některých případech je potřeba výstupní napětí zvýšit ještě více, i na mnohonásobek! Příkladem jsou násobiče napětí, které se používají např. ve zdrojích VN v televizorech a monitorech, kde napájejí vysokým napětím (běžně 10-25kV) obrazovku
viz obrázek Delonův násobič napětí
viz obrázek vysokonapěťový usměrňovač
Jako usměrňovacích prvků - diod se používají nejčastěji křemíkové diody. Tomu tak vždy ale nebylo. Krom již zmíněných elektronek - diod, se používaly také selenové usměrňovače, kuproxové usměrňovače, diody germaniové, a také usměrňovače jiného typu, dnes prakticky nepoužívané - např. rtuťové, elektrolytické apod. Všechny usměrňovací prvky se mnohdy, zvláště dříve označovaly jako ventily. Existovaly i usměrňovače mechanické.
Protože lze usměrnit napětí jednofázové, je stejně tak možno usměrnit napětí libovolného množství fází. Představme si jednocestný usměrňovač jako usměrňovač jedné fáze obr.A. Dvoucestný s dvojím vinutím transformátoru jako usměrňovač dvou fází s fázovým posunem 180o -obr.B. A podobně lze provést i usměrňovač s fázemi třemi, kde jsou fáze vzájemně posunuty o 120o -obr. C. Na obrázku C vidíme, že zvlnění se oproti obr. A a B zlepšilo, neklesá již k nule!. Pokud použijeme usměrňovač z obrázku D, ten je celovlnný, zmenší se zvlnění ještě více a na výstupu dostáváme prakticky hladké usměrněné napětí, aniž bychom k filtrování použili kondenzátory či tlumivky! Takovéto třífázové usměrňovače se používají k usměrnění nejen síťového třífázového napětí, ale i napětí alternátorů v automobilech, a také často k usměrnění třífázových svářecích transformátorů.
grafy průběhů před/po usměrnění a za/ po vyhlazení kondenzátory budou! :-)
pokračování v dalším díle
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
Poznámka pod čarou:
Není- li uvedeni jinak, je kladné výstupní napětí vždy nahoře, záporné dole, to platí i u symetrických usměrňovačů, kde plus je nahoře, zem uprostřed a mínus dole.
Komentáře
Přehled komentářů
Tento obrázek je blbě. Opravte si to.
Pokud něco kopírujete a uveřejníte, tak odpovídáte za obsah.
Jinak je to jen šíření sraček po webu !
Zdvojovač napětí
(Já, 18. 12. 2014 12:45)Schema, zřejmě převzaté z http://abcdimenze.wz.cz/elektronika/usmernovace.html , je špatně, nemůže fungovat, dioda D1 musí být mezi katodou D2 a C1. Když něco kopírujete, alespoň si to ověřte.....
To Standa:
(Volta, 15. 2. 2011 6:31)
Ahoj Stando, článek je zkopírovaný z dnes již neexistujících stránek usmernovace.wz.cz, popřípadě vznes námitku tam
Já jsem článek pouze zkopíroval.
V brzké době se dočkáte aktualizace příspěvku
Chyba v textu
(Standa, 14. 2. 2011 22:53)
Zdravím.
V testu píšete "Výhodou dvoucestného usměrňovače je to, že ..... Další výhodou je poloviční proudové namáhání diod. Nevýhodou je naopak už zmíněné stejnosměrné sycení trafa a potřeba dvou vinutí.
Stejnosměrné sycení je u jednocestného usměrnění. Zopakujte si základy magnetismu aj. věcí.
Chyba
(Ondrej, 27. 4. 2010 22:08)
1. V obrazku 355 je chyba, takhle by ten nasobic moc dlouho nenasobil :-)
2. Hledam navod jak udelat nasobic napeti na 3 faze, nevi nekdo?
Zdvojovač napětí
(danhard, 28. 11. 2017 10:55)