Схемы выпрямителей переменного напряжения

Прежде чем представить схемы выпрямителей переменного напряжения, необходимо определиться и чётко представлять, в каких случаях, в каких электрических сетях они могут быть использованы.

Разновидности источников питания переменного напряжения по схемам соединения или использования генераторных обмоток и их групп представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Схемы соединения фазных обмоток источников переменного напряжения.

На рисунке 1-1 изображена двухпроводная сеть. Это однофазный источник питания (однофазная сеть). Может рассматриваться как самостоятельный однофазный источник (однофазный генератор, трансформатор и т.п.) и как часть трёхфазной сети, когда для питания нагрузки требуется подключение нагрузки лишь к двум точкам трёхфазной сети, имеющим разные электрические потенциалы. L и N соответствуют обозначениям фазы (линии, Line) и нейтрали (ноля).

На рисунке 1-2 трёхпроводная сеть со схемой соединения обмоток трёхфазного источника в «звезду с изолированной нейтралью». Трёхфазная нагрузка подключается к точкам A, B и C.

Рисунок 1-3 представляет трёхпроводную сеть со схемой соединения фазных обмоток в «треугольник».

Схемы однофазных выпрямителейНа рисунке 1-4 четырёхпроводная трёхфазная сеть. Соединение обмоток источника – «звезда с рабочей нейтралью»

Рисунок 2. Схемы однофазных выпрямителей.

Схема однополупериодного однофазного выпрямителя представлена на рисунке 2-1. Работа данной схемы подробно рассмотрена в статье «Как работает однополупериодный выпрямитель». Её главными недостатками являются низкий КПД (не более 50%) и сильные пульсации кривой выходного напряжения. Выходное эффективное (действующее) напряжение не менее чем в два раза ниже входного в виду того, что выпрямление заключается в отсекании одного полупериода напряжения.

На схеме 2-2 представлен двухполупериодный однофазный выпрямитель. В отличие от предыдущей, эта схема требует четыре выпрямительных диода, включенных по мостовой схеме. Часто применяются готовые схемы - диодные мосты, выполненные в едином корпусе. Эффективное напряжение на выходе выпрямителя приближено к входному значению. Пульсации выходного напряжения значительно ниже по сравнению с однополупериодной схемой, но остаются значительными (без применения сглаживающего фильтра глубина пульсаций практически равна амплитуде синусоидальной кривой напряжения.

Схемы трёхфазных выпрямителей

На рисунке 3 представлены схемы выпрямителей, используемых в трёхфазных сетях. Достоинством этих схем является значительное снижение размаха пульсаций выходного напряжения.

На рисунке 3-1 и 3-2 изображены схемы двухполупериодного выпрямителя для включения в трёхпроводную трёхфазную сеть.  Обе схемы имеют малое значение пульсаций выходного напряжения.

Рисунок 3. Схемы трёхфазных выпрямителей.

На рисунке 3-1 обмотки источника собраны по схеме «звезда с изолированной нейтралью», линейное напряжение такого источника (между точками A-B, B-C и A-C) UЛ= UФ, где UФ – напряжение фазной обмотки источника.

На рисунке 3-2 обмотки источника соединены в «треугольник», где линейное напряжение сети будет равным фазному напряжению обмоток генератора.

На рисунке 3-3 представлена схема однополупериодного трёхфазного выпрямителя для работы в четырёхпроводной трёхфазной сети. У этой схемы на выходе величина пульсаций напряжения значительно ниже, чем у однофазного двухполупериодного выпрямителя, но больше, чем у трёхфазных двухполупериодных выпрямителей. Может применяться в случаях, когда значение выходного напряжения не должно превышать фазное значение напряжения генератора, либо для экономии на диодах. В этой же сети может быть использована и схема для трёхпроводной (рисунки 3-1 и 3-2), при этом провод нейтрали будет не задействован..