Елемент, який використовується для перетворення змінного електричного струму в постійний, називається діод або випрямляч. Таке визначення може отримати напівпровідниковий, вакуумне, механічне або інший пристрій, що виконує випрямлення.
Найпоширенішим способом для перетворення змінного струму в пульсуючий постійний є використання діодного моста. Він являє собою електронну схему, випрямлення через яку називається «двухполуперіодним».
Найбільш поширеним і частіше використовуваними є дві схеми: однофазна і трифазна.
Розглянемо однофазную бруківку схему, а для простоти візьмемо синусоидальное змінну напругу. В міст входять 4 елемента. На вході подається змінний струм, який в кожен з напівперіодів йде тільки через два діода. Два в цей час закриті.
Рис.1 Випрямлення позитивної напівхвилі
Рис.2 Випрямлення негативної напівхвилі
Такий підхід до перетворення дає можливість отримати на виході з діодного моста пульсує напруга, яке в два рази перевищує частоту на вході. Це видно з наведених на малюнку 3 графіків.
На першому графіку червоним кольором вказано синусоїдальна напруга, що подається на вхід. На другому - зеленим показано напруга, яке виходить в результаті одноперіодний випрямлення. На останньому графіку синім кольором намальовано напруга, яке виходить при полупериодного випрямленні.
Таку схему вперше зібрав німецький фізик Лео Гретц. Саме тому, сьогодні вона відома під назвою «моста Гретца» і являє собою однофазний полномостовой випрямляч, що складається з чотирьох діодів. Дана схема дуже часто використовується. Пов'язано це з тим, що у неї невисокий еквівалент активного внутрішнього опору. При цьому використовуючи її можна отримати високий коефіцієнт від наявної габаритної потужності трансформатора.
Є ще один нюанс про який варто згадати. Після випрямлення змінної напруги, дуже часто цей параметр має пульсуючий характер. Щоб згладити пульсацію використовується фільтр. Найпростішим є електролітичний конденсатор великої ємності. Його прийнято встановлювати на виході з діодного моста.
Рис.4 Варіанти зображення однофазного діодного моста на схемах
Тепер розглянемо трифазну схему діодного моста. Найчастіше використовується трифазний випрямляч, зібраний по схемі Миткевича на трьох діодах (рис.5), і трифазний випрямляч за схемою Ларіонова, в якому використовується шість діодів (рис.6).
Рис.5 Схема Миткевича
Дана конструкція носить назву чверть мостового паралельного випрямляча.
Рис.6 Схема Ларіонова. Інша назва «трикутник-Ларіонов»
Якщо ж говорити про схему Ларіонова, то вона не є полномостовой, як прийнято вважати. Насправді випрямляч є паралельним полумостовим. Крім того, діодний міст Ларіонова буває двох видів: «зірка-Ларіонова» і «трикутник-Ларіонова». Кожна з них має своє напруження, опір всередині конструкції і протікають струми. Їх застосування залежить від схеми включення трансформатора або генератора. Це може бути зірка або трикутник.
Яка б схема трифазного діодного моста не використовувалася, в результаті проходження через неї струму, на виході виходить параметр з меншими пульсаціям, ніж у випадку з однофазним випрямлячем.
Рис.8 Вид ЕРС (на вході точками, на виході червоною лінією)
Після того, як струм випрямлені, на виході з діодного моста він обов'язково проходить через фільтр для згладжування пульсації. У його якості можуть використовувати конденсатор або дросель. Додатково в схемі може використовуватися стабілітрон.
Мал. 9 Схема діодного моста з фільтром.
Не так поширені схеми трифазних випрямлячів з використанням дванадцяти діодів - «три паралельних моста», «три послідовних моста» і т.д. За своїми характеристиками вони набагато краще схем Миткевича і Ларіонова. При складанні подібних мостів використовуються діоди із середнім струмом через один діод.
Рис.10 Випрямляч на 12 діодів
Дана схема діодного моста називається ще «три паралельних моста». Вона більш надійна в роботі, ніж «зірка-Ларіонов». Пов'язано це з тим, що при обриві або вигорянні 5/6 діодів у випрямлячі Ларіонова, міст виходить з ладу. А ось в схемі на 12 діодів при подібній несправності роботу бере на себе час, що залишився плече. В результаті виходить 1/6 потужності, яка цілком може допрацювати до ремонту. Крім того, через один діод в схемі «три паралельних повних моста» проходить струм менше, ніж у випрямлячі Ларіонова. Тому відпадає необхідність у придбанні дорогих діодів. Конструкція ставати доступнішою і дешевше.
Однак розглянута схема має кілька недоліків. Перший полягає в тому, що при невеликих токах в мосту на 12 діодів внутрішній опір ставати майже рівним опору обмотки. Для усунення цього явища фахівці рекомендують мати про запас «зірку-Ларіонов», на яку перемикають роботу за допомогою замикаючих контактних груп.
Ще одним недоліком 12 діодного моста є неможливість роботи на чьотирьох фазної мережі на віддаленій відстані від трансформатора. Тому найчастіше його використовують в шестіпроводних лінії передач.