Elektros srovės lygintuvas

Elektros srovės lygintuvas – schema kintamajai srovei versti pulsuojančia nuolatine. Šiame straipsnyje aprašyti maitinimo šaltinių lygintuvai. Specialūs silpnų signalų lygintuvai aprašyti straipsnyje superdiodas.

Kintamoji srovė (viršuje), išlyginta vieno pusperiodžio srovė (viduryje), išlyginta dviejų pusperiodžių srovė (apačioje)

Dviejų pusperiodžių (žr. iliustraciją) lygintuvas gali būti surinktas iš keturių puslaidininkų ar lempinių diodų. Jei kintamąją srovę teikiantis transformatorius turi vidurinę atšaką, lygintuvui surinkti pakanka dviejų diodų arba vieno lempinio dviejų anodų diodo.

Paprastesniam vieno pusperiodžio lygintuvui pakanka vieno puslaidininkio ar lempinio diodo ir bet kokio transformatoriaus, tačiau toks lygintuvas išnaudoja tik pusę maitinimo šaltinio galios.

Vieno pusperiodžio (angl. half wave) lygintuvas

Kadangi diodas praleidžia srovę tik viena kryptimi, jį įjungus į kintamosios srovės grandinę, vieno iš pusperiodžių metu srovė neteka. Gaunama pulsuojanti, tačiau vienos krypties srove.

Dviejų pusperiodžių (angl. full wave) lygintuvas su keturiais diodais

Šio tipo lygintuve keturi diodai sujungti taip, jog abiejų pusperiodžių metu srovė nukreipiama reikiama kryptimi. Gaunama išėjimo nuolatinė srovė irgi pulsuojanti, tačiau pulsavimo dažnis dukart didesnis nei kintamosios srovės dažnis. Tokią įtampą lengviau paversti nepulsuojančia (išlyginta) nuolatine srove. Šiuo metu tai labiausiai paplitęs lygintuvo tipas.

Dviejų pusperiodžių lygintuvas su dviem diodais ir vidurinę atšaką turinčiu transformatoriumi

Tokiam lygintuvui pakanka dviejų diodų, tačiau transformatorius turi turėti vidurinę atšaką. Ši schema buvo paplitusi, kai diodai būdavo lempiniai, taigi palyginus brangūs. Kadangi du puslaidininkiai diodai paprastai kainuoja mažiau nei kainų skirtumas tarp dviejų transformatoriaus tipų, ši lyginimo schema dabar reta.

Dviejų pusperiodžių lygintuvas su du anodus turinčiu lempiniu diodu

Buvo gaminami bendrą katodą ir du anodus turintys lempiniai lygintuviniai diodai: tuomet pakakdavo vieno tokio prietaiso. Elektros srovė lempiniu diodu gali tekėti tik tarp anodo ir katodo: tarp dviejų anodų tekėti ji negali. Taigi lempinis diodas su dviem anodais yra analogiškas dviem puslaidininkiams ar lempiniams diodams sujungtais katodais. Kaip ir ankstesniu atveju, šiai schemai reikalingas transformatorius su vidurine atšaka. Paprastai jis dar turėdavo atskirą apviją lygintuvo diodo ir kitų prietaise esančių lempų katodams kaitinti.

Trifazės srovės lygintuvas

Trifazio lygintuvo schema

Automobilio generatoriaus trifazis lygintuvas

Trifazei srovei lyginti naudojami iš šešių diodų susidedantys lygintuvai.

Lyginimo efektyvumas

Išlygintos pulsuojančios srovės vidutinė galia (įtampos ir srovės sandauga) yra mažesnė nei įėjimo kintamosios srovės. Lyginimo efektyvumas nustatomas pagal išlygintos ir įėjimo srovių vidutinių įtampų kvadratų santykį:

${\displaystyle V_{DC}^{2} \over V_{AC}^{2}}$.

Dviejų pusperiodžių lygintuvo efektyvumas yra lygus ${\displaystyle 8 \over \pi ^{2}}$ arba apie 81 %. Vieno pusperiodžio lygintuvo efektyvumas lygus ${\displaystyle 4 \over \pi ^{2}}$ arba apie 40.5 %. Efektyvumas padidėja išėjime prijungus pulsavimą sušvelninantį ar panaikinantį kondensatorių.

Įtampos daugintuvas

Pagrindinis straipsnis – Įtampos daugintuvas

Įėjimo įtampą lyginanti ir keturgubinanti Vilardo kaskada

Anksčiau minėtų schemų nuolatinės srovės išėjimo įtampa nėra didesnė už lyginamos kintamosios srovės įtampą. Yra žinomos schemos, verčiančios kintamąją srovę aukštesnės įtampos nuolatine srove. Labiausiai paplitęs tokio daugintuvo tipas yra vadinamoji Vilardo kaskada, kurios išlyginta išėjimo įtampa yra keturis kartus didesnė už kintamąją įėjimo įtampą.

Šaltiniai

1. Выпрямитель тока. Статья из Большой советской энциклопедии [1], rusų k.