我们知道家庭日常使用的都是220V的交流电,但家庭中的许多用电器,比如电脑、手机都需要直流电,那么我们在给这些设备充电的时候是怎么将220V的交流电转变成直流电的呢?其实主要有四步:变压、整流、滤波、稳压。

一、变压

家庭中的插座里输出的都是220V的交流电,然而一般的用电器并不需要这么高的电压,所以要使用的时候需要先对其进行降压。这个过程由变压器来完成,它可以用于改变交流电压。

二、整流

变压完成后的电虽然电压有所变化,但仍然是交流电。我们来复习一下交流电的知识,交流电是电流方向随着时间进行周期性变化的电流,而直流电的电流方向并不会随着时间发生变化。家用交流电的波形是类似于图1的正弦曲线,可以看到在横轴的上下两侧都有电流,它的正负极是不断变化的。

交流电
图1

我们要将交流电变成直流电就必须让电流曲线全部位于横轴上方,也就是让电流的方向固定,不发生改变。这时候需要用到整流电路。整流电路可以由二极管组成,主要有半波整流、全波整流和桥式整流三种。图2是经过全波整流后的脉动直流电波形,可以看到电流的方向已经不会随着时间的变化而改变了,但电流的大小仍然会改变,含有纹波,也就是还带有一些交流成分。

脉动直流电
图2

三、滤波

由于经过整流出来的是含有纹波的脉动直流电,所以需要用到滤波电路过滤掉纹波。滤波电路一般由电容或电感组成,可以减少电流中的纹波(交流成分),使得电流波形变得平滑。滤波后的电流波形如图3所示。

滤波
图3

四、稳压

经过滤波后的电流曲线已经变得相对平滑,但还有一些波动,这个时候需要使用稳压电路对其进行稳压。简单的直流稳压电路可以由稳压二极管实现,它可以使输出的电压稳定,基本保持不变。经过稳压后的电流波形近似于一条直线,如图4。

到此,家用220V交流电转变成适合电器设备使用的直流电的工作就全部完成了。

稳压
图4

家用交流电是怎么变成直流电使用的


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1 对 “家用交流电是怎么变成直流电使用的”的想法;

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