Usmerňovač (elektrotechnika)

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

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)

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.