Onko mahdollista muuntaa vaihtovirta suoraksi virtaksi ilman akkujen tai muuntajien käyttöä? Voivatko suoristimet käytettävä tähän tarkoitukseen?

Vaihtovirtaa voidaan muuntaa suoraan virtaksi ilman akun tai muuntajan käyttöä. Tämän tarkoituksessa voidaan käyttää suodatinta.

I. Suodattimien toimintaperiaate

Suodatin on sähkölaite, joka voi muuttaa vaihtovirtaa suoraksi virraksi. Se toteuttaa pääasiassa suodatusfunktion semikonduktorioluen kuten dioden yksisuuntaisella johtavuudella.

Puolivuorosuodatus

• Puolivuorosuodatuspiirissä, kun syötteen vaihtovirran positiivinen puoliyksi on läsnä, diodi johtaa ja virta kulkee kuormalle, muodostaen suoran virran ulostulon. Syötteen vaihtovirran negatiivisen puoliyksen aikana diodi katkeaa, eikä virtaa kulje kuormalle. Näin saadaan ulostuloksi pulssivierullinen suora virta, jossa on vain positiivinen puoliyksi. Esimerkiksi yksinkertainen puolivuorosuodatuspiiri voi koostua diodista ja kuorman vastuksesta.

• Puolivuorosuodatuksen etuna on, että piiri on yksinkertainen ja edullinen. Mutta haittana on, että ulostulon suoran virran jännite heilahtelee paljon ja tehokkuus on alhainen, koska käytetään vain puolta vaihtovirran aaltomuodosta.

Täysi vuorosuodatus

• Täysi vuorosuodatuspiiri voi korjata puolivuorosuodatuksen puutteet. Se käyttää kahden diodin tai keskipistemuunnin avulla molempia vaihtovirran positiivisia ja negatiivisia puoliyksejä, jotta saadaan suhteellisen tasainen suora virran ulostulo. Esimerkiksi täysvuoronsilta-suodatuspiirissä neljä diodia muodostavat sillan. Riippumatta siitä, onko syötteen vaihtovirta positiivisessa vai negatiivisessa puoliykseen, aina kaksi diodia johtavat, ja virta kulkee kuormalle.

• Täysi vuorosuodatus on tehokkaampi ja ulostulon suoran virran jännitteen heilahtelu on vähäisempi, mutta piiri on suhteellisen monimutkaisempi.

II. Muut mahdolliset menetelmät

Lisäksi suodattimiin, vaihtovirtaa voidaan muuttaa suoraksi virraksi myös muilla menetelmillä, mutta nämä menetelmät vaativat yleensä joitakin erityisiä sähkökomponentteja.

Kondensaattorisuodatus

• Kondensaattorin kytkeminen rinnakkain suodatuspiirin ulostulopäähän voi toimia suodattajana ja tehdä ulostulon suoran virran tasaisemmaksi. Kun syötteen vaihtovirran huippujännite on läsnä, kondensaattori latautuu; kun syöttöjännite laskee, kondensaattori purkautuu ylläpitääkseen kuorman yli olevaa jännitettä. Esimerkiksi yksinkertaisessa puolivuorosuodatuspiirissä kondensaattorisuodatuksella kondensaattori voi huomattavasti vähentää ulostulon jännitteen heilahtelua.

• Kondensaattorin suodatusvaikutus riippuu kondensaattorin kapasiteetista ja kuorman koon. Yleisesti ottaen, mitä suurempi kapasiteetti, sitä parempi suodatusvaikutus, mutta kustannukset kasvavat myös.

Jännitevakautuspiiri

• Ulostulon suoran virran jännitteen vakauttamiseksi voidaan lisätä jännitevakautuspiiri suodatuspiirin ja suodatuspiirin perustalle. Jännitevakautuspiiri voi automaattisesti säätää ulostulon jännitettä kuorman muutoksen mukaan pitääkseen sen suhteellisen vakaina. Esimerkiksi yleisesti käytetyt jännitevakautusdiodit, kolmijalkaiset jännitevakautimet ynnä muut voivat kaikki olla osa jännitevakautuspiiriä.

• Jännitevakautuspiiri parantaa suoran virran laatua ja soveltuu tilanteisiin, joissa jännitteen vakaus vaaditaan korkeaksi.

Yhteenvetona, kun akuta tai muuntajaa ei käytetä, vaihtovirtaa voidaan muuttaa suoraksi virraksi suodattimien, kondensaattorisuodatuksen ja jännitevakautuspiirien yhdistelmällä.