Usmerňovač (elektrotechnika)

Usmerňovač

Usmerňovač je elektrické zariadenie, ktoré sa používa na premenu striedavého napätia (striedavého elektrického prúdu) na jednosmerné napätie (jednosmerný elektrický prúd). Opakom usmerňovača je menič (striedač).

Väčšina elektronických zariadení potrebuje pre svoju činnosť jednosmerné napätie, pre distribúciu elektrickej energie je zasa výhodnejšie používať striedavé napätie (hlavne pre jednoduché zvyšovanie / znižovanie napätia transformáciou). Usmerňovače sa tiež používajú v napájacích sústavách (trakciách) elektrických trakčných vozidiel (lokomotíva, električka, trolejbus, metro ...), z dôvodu jednoduchšieho riešenia pohonu na jednosmerné napätie.

V súčasnosti sa takmer výhradne používajú polovodičové usmerňovače na báze kremíka, ktorými boli ostatné zariadenia prakticky vytlačené, i keď nie je vylúčené že vzniknú nové usmerňovacie technológie napr. na báze prechodu silikón-karbid.

Delenie usmerňovačov

Elektrónkový usmerňovač

Tyristorom riadený usmerňovač

podľa princípu

• polovodičový (kremíkový, germániový, galenitový a pod.)
• elektrónkový
• stykový: selénový, kuproxidový (oxid meďný)
• ortuťový
• motorgenerátor (spojenie elektromotora a dynama (tiež Ward-Leonardov stroj).

podľa spôsobu usmernenia

• jednocestný usmerňovač
• dvojcestný usmerňovač
• mostíkový (Graetzov) usmerňovač

podľa princípu činnosti

• neriadený usmerňovač (diódový)
• riadený usmerňovač (tyristorový, poloriadený, resp. plne riadený)
• aktívny usmerňovač (na báze IGBT tranzistorov)

Nevýhodou klasických diódových (tyristorových) usmerňovačov je skreslený nesínusový priebeh prúdu. Túto nevýhodu rieši aktívny usmerňovač. Aktívne usmerňovače sú elektronické zariadenia využívajúce pulznú šírkovú moduláciu, majú však v porovnaní s klasickými usmerňovačmi vyššie straty a vyššie hodnoty usmerneného napätia. Výhodou je, že umožňujú rekuperáciu.

z hľadiska napájacej siete

• jednofázové (jednocestný, dvojcestný)
• dvojfázové
• trojfázové (šesťpulzné alebo dvanásťpulzné)
• štvorfázové

Jednocestný usmerňovač

Zapojenie jednocestného usmerňovača

Je najlacnejší a jednoduchý. Používa sa tam, kde sa na výsledok usmernenia nekladú veľké požiadavky. Vytvára ho usmerňovacia dióda zaradená do jednej cesty striedavého vstupného signálu.

Dvojcestný usmerňovač

Zapojenie dvojcestného usmerňovača

Dvojcestný usmerňovač je dokonalejší, ale zložitejší ako jednocestný. Vyžaduje dve usmerňovacie diódy a transformátor s dvojitým sekundárnym vinutím.

Mostíkový (Graetzov) usmerňovač

Zapojenie Graetzovho usmerňovača

Jeho nevýhodou je potreba štyroch usmerňovacích diód, výhodou je, že nevyžaduje špeciálny transformátor s dvojitým sekundárnym vinutím.