В неуправляемых выпрямителях для выпрямления синусоидального напряжения включаются диоды (т.е. неуправляемые вентили), а для сглаживания используются емкостные фильтры. При этом он, может быть собрать из дискретных (отдельных) диодов, либо быть в одном корпусе (диодная сборка).
Для однофазного напряжения существует три распространенных схемы выпрямления:
1. однополупериодная (1ф1п).
2. двухполупериодная (1ф2п).
3. двухполупериодная со средней точкой (1ф2п).
Однополупериодная схема выпрямления
Самая простая схема состоит всего лишь из одного диода, даёт на выходе постоянное нестабилизированное пульсирующее напряжение. Диоды подключается в цепь питания на фазный провод, либо на один из выводов обмотки трансформатора, вторым концом к нагрузке, второй полюс нагрузки – к нулевому проводу или второму выводу обмотки трансформатора.
Однополупериодная схема выпрямления
Действующее значение напряжение в нагрузке равняется примерно половине амплитудного. Амплитудное значение напряжения это размах синусоиды питающей сети в общем случае для переменного тока
Uампл = Uдейств * √2.
Для электросетей России действующие напряжение однофазной сети – 220 В, а амплитудное примерно 311/
Простыми словами – на выходе мы получаем пульсации длиною в пол периода (20 мс для 50 Гц) от 0 В, до 311 В. В среднем напряжение получается меньше чем 220 вольт, это используют для питания нетребовательных к качеству напряжения потребителей или для включения ламп накаливания в подсобных, хозяйственных помещениях и подъездах. Так снижается потребляемая мощность и возрастает срок службы.
Долговечность таких светильников колоссальная, я пришел в цех год назад, а лампу установили еще в 2013 году, так она до сих пор светит по 12 часов каждые сутки. Но такой свет нельзя использовать в рабочих помещениях, из-за высоких пульсаций. Осциллограммы входных и выходных напряжений изображены ниже:
|
|
Осциллограммы входных и выходных напряжений
Однополупериодная схема отсекает только одну полуволну, что вы и видите на эпюре выше. Из-за такого питания мы получаем большой коэффициент пульсаций.
Для схемы характерны следующие параметры:
Среднее значение выпрямленного напряжения: Uср= 
bxsinωtdωt ≈ 0.45Ubx
Действующее значение входного напряжения: Ubx= 
≈2.22Uср
Среднее значение выпрямленного тока: Iср= 
Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора:
I2= 
= 
≈1.57Iср
Коэффициент пульсаций p= =
К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки - большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям, используется в импульсной схемотехнике, выпрямляя напряжение вторичной обмотки импульсного трансформатора.
На маломощных импульсных источниках питания тоже используют эту схему. Именно так, скорее всего, сделано ваше зарядное устройство для мобильного телефона.
Двухполупериодная схема
Для снижения коэффициента пульсаций и ёмкости фильтра используют другую схему – двухполупериодную. Называется она – диодный мост. Переменное напряжение поступает на точку соединения разноименных полюсов диодов, а постоянное по знаку с одноименных. Выходное напряжение такого моста называют выпрямленным пульсирующим (или не стабилизированным). Именно такое включение диодов наиболее распространено во всех сферах электроники.
|
|
Двухполупериодная схема
На эпюрах вы видим, что обе вторая полуволна переменного напряжения «переворачивается» и поступает в нагрузку. В первую половину периода ток протекает через диоды VD1-VD4, во вторую через пару VD2-VD3. Параметры такие же, как и двухполупериодной схемы со средним выводом, кроме обратного напряжения (оно в два раза меньше). Положительная полуволна (с верхнего по схеме вывода трансформатора) проходит через диод VD2, затем через нагрузку, затем через VD3 ко второму выводу трансформатора. При смене направления тока работают диоды VD4, VD1. Недостатком схемы считается удвоенное число диодов.
Напряжение на выходе пульсирует с частотой в 100 Гц.