Přeměna AC na DC

Elektrický proud protéká různými médii: kovy, polovodiče, kapaliny a plyny. Může být konstantní nebo proměnná. V tomto článku budeme zvažovat stejnosměrný a střídavý proud samostatně, stejně jako přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný proud.

Stejnosměrný proud a jeho zdroje

Ve stejnosměrném proudu se velikost a směr v průběhu času nemění. Na moderních zařízeních je označen písmeny DC — zkráceno z angl Stejnosměrný proud (doslovně přeloženo – stejnosměrný proud). Jeho grafické označení:

Zdrojem stejnosměrného proudu jsou baterie a akumulátory. Fungují na něm všechna polovodičová elektronická zařízení: mobilní telefony, počítače, televize, satelitní systémy. Pro napájení těchto zařízení ze sítě AC obsahují napájecí zdroje. Snižují síťové napětí na požadovanou hodnotu a mění střídavý proud na stejnosměrný. Nabíječky baterií jsou také napájeny střídavým proudem a plní stejné funkce jako napájecí zdroje.

Střídavý proud a jeho parametry

U střídavého proudu se směr a velikost v čase cyklicky mění. Cyklus jedné úplné změny (oscilace) se nazývá období (T), a jeho vzájemná hodnota je frekvence (f). Písmenné označení střídavého proudu – AC, zkratka pro Střídavý proud (střídavý proud) a graficky je znázorněn segmentem sinusové vlny:

Za tímto znakem je uvedeno napětí, někdy frekvence a počet fází.

Střídavý proud je charakterizován následujícími parametry:

Jednofázový proud ve své čisté formě se získává pomocí benzínových a dieselových generátorů. V ostatních případech je součástí třífázového napětí, což jsou tři napětí měnící se podle sinusového zákona, rovnoměrně vůči sobě posunutá. Tento časový posun se nazývá úhel fázového posunu a je 1/3T.

Pro přenos třífázových napětí se používají čtyři vodiče. Jeden je jejich společný bod a nazývá se nula (N) a další tři se nazývají fáze. (L1, L2, L3).

Napětí mezi fázemi se nazývá lineárnía mezi fází a nulou – fáze, je menší než lineární √3krát. V naší síti je fázové napětí 220 V a síťové napětí je 380 V.

Pod okamžitý hodnotou napětí střídavého proudu se rozumí jeho velikost v určitém časovém okamžiku t. Mění se s frekvencí f. Okamžitá hodnota napětí v maximálním bodě se nazývá amplituda význam. To ale voltmetry a multimetry neměří. Ukazují hodnotu √2krát menší, tzv efektivní nebo efektivní hodnota napětí. Fyzicky to znamená, že stejnosměrné napětí této velikosti vykoná stejnou práci jako měřené střídavé napětí.

Výhody a nevýhody střídavého napětí

Proč byl tedy pro napájení zvolen střídavý proud místo stejnosměrného?

Při přenosu elektřiny prochází proud dráty dlouhými stovky kilometrů, ohřívá je a rozptyluje energii do vzduchu. To je nevyhnutelné u stejnosměrných i střídavých proudů. Ztráta výkonu však závisí pouze na odporu vodičů a proudu v nich:

Výkon přenášený vedením je:

Z toho vyplývá, že jak se napětí zvyšuje, k přenosu stejného výkonu je potřeba menší proud a ztráta výkonu klesá. To je důvod, proč se napětí dlouhých přenosových vedení zvyšuje. Existují vedení 6 kV, 10 kV, 35 kV, 110 kV, 220 kV, 330 kV, 500 kV, 750 kV a dokonce 1150 kV.

Ale v procesu přenosu elektřiny ze zdroje ke spotřebiteli se musí napětí opakovaně měnit. Jednodušší je to udělat se střídavým proudem pomocí transformátorů.

Nevýhody střídavého proudu se objevují při přenosu energie kabelovým vedením. Kabely mají mezi fázemi a vůči zemi kapacitní odpor a kapacita vede střídavý proud. Objeví se netěsnost, která zahřívá izolaci a způsobí její selhání v průběhu času.

Přeměna AC na DC a naopak

Proces přeměny střídavého proudu na stejnosměrný se nazývá rovnánía zařízení jsou usměrňovače. Hlavní částí usměrňovače je polovodičová dioda, které vedou proud pouze jedním směrem. Výsledkem usměrnění je pulzující proud, který v čase mění svou velikost, ale nemění znaménko.

Poté jsou pulzace eliminovány pomocí filtry, nejjednodušší z nich je k. Pulsace nelze zcela eliminovat a jejich konečná úroveň závisí na obvodu usměrňovače a kvalitě filtru. Složitost a cena usměrňovačů závisí na velikosti výstupních pulzací a maximálním výstupním výkonu.

Chcete-li převést na střídavý proud, použijte střídače. Princip jejich činnosti spočívá ve generování střídavého napětí s tvarem co nejbližším sinusovému. Příkladem takového zařízení je automobilový střídač pro připojení domácích spotřebičů nebo nářadí do palubní sítě.

Čím je střídač kvalitnější a dražší, tím se jeho výkon, respektive napětí, které produkuje, blíží sinusovce.