Сегодня электроснабжение осуществляется с использование переменного
напряжения, частота которого – 50 герц. Однако большинство электронных
приборов (транзисторы, микропроцессоры, модули электронной памяти), некоторые контрольно измерительные приборы, для
поддержания своей работоспособности и функционирования, требуют
постоянный ток, напряжение которого находится на определенном уровне.
Для преобразования переменного тока в постоянный используются
электронные выпрямители.
Сегодня не найти такого электронного прибора, в составе которого не было
бы выпрямляющего устройства. Компьютеры, музыкальные центры, телевизоры
имеют в своих схемах электронные выпрямители. В промышленности эти
устройства применяются для питания и регулировки частоты вращения
двигателей постоянного тока; они необходимы для работы систем
промышленной автоматики; некоторые источники освещения также требуют
наличия постоянного напряжения. При этом выпрямители могу встраиваться в
электронную технику, а могут быть выполнены в виде самостоятельно,
отдельного блока.
Простейшие выпрямители
Часто пользователю необходимо простое преобразование переменного тока в
постоянный. При этом его не интересует стабильность уровня напряжения
или его регулировка. Для этой цели, выпрямляющие устройства строятся с
использованием полупроводниковых диодов или диодных мостов. Простейший
однополупериодный выпрямитель можно создать, включив в сеть питания
прибора один диод. Конечно при этом следует выбирать электронный прибор,
рассчитанный на определенное напряжение и способный пропускать заданный
ток. Коэффициент полезного действия однополупериодных выпрямителей
невелик. Диод отсекает положительную или отрицательную фазу переменного
напряжения, благодаря чему на выходе получается пульсирующее напряжение
одной полярности.
Двухполупериодные выпрямители имеют в своей схеме или два диода, или
диодный мост. При использовании двух полупроводниковых приборов
необходим трансформатор, имеющий вторичную обмотку, с отводом от
середины. Это значительно увеличивает габариты трансформатора и требует
большего расхода медного провода. Поэтому сегодня практически все
промышленные выпрямляющие устройства строятся по схеме с диодным мостом.
Диодный мост представляет собой электронный элемент в составе которого
содержится минимум 4 диода. Современные мосты моноблочны и достаточно
миниатюрны. Мосты из отдельных диодов в основном применяются в
промышленности (сварочные аппараты, дублирующие источники питания,
системы регулировки двигателей) где требуется выпрямить переменное
напряжение при больших токовых нагрузках.
Если говорить строго, то ни диодный мост, ни единичный диод не дают
чисто постоянного напряжения. На выходе простейшего выпрямителя
пользователь всегда получает пульсирующее. Для сглаживания уровня
пульсаций в состав выпрямителя включают сглаживающие фильтры. Простейший
фильтр представляет собой конденсатор определенной емкости, который за
счет «накопления-отдачи» энергии сглаживает выходные пульсации. В более
сложных системах применяется схема с двумя конденсаторами, между
которыми включен сглаживающий индуктивный дроссель.
Помимо однофазных выпрямителей, широко распространённых в бытовой
аппаратуре и промышленном оборудовании, на производстве часто
применяются трехфазные системы. По своей схемотехнике они аналогичны
обычным однофазным выпрямителям. В каждую питающую фазу встраивается
диодный преобразователь, благодаря чему на выходе можно получить
комбинацию различных напряжений, зависящую от схемы подключения
потребителя.