Выпрямление переменного напряжения на примере автомобильного генератора

Все вопросы про диодный мост см. здесь

Автомобильный генератор создает переменное напряжение.

Для электрооборудования автомобиля нужно постоянное напряжение. Почему?

Во-первых, есть еще аккумулятор (второй источник), его можно заряжать только постоянным током.

Во-вторых все электрооборудование должно работать и от аккумулятора, а значит оно рассчитано на постоянное напряжение, в-третьих, на автомобиле очень много электроники, а питание электроники тоже должно быть постоянным напряжением.

Так выглядят графики переменного и постоянного напряжения.

В данном случае показана синусоида, хотя может быть кривая любой формы.

По графику постоянного напряжения видно,  что время идет (по оси Х), а напряжение остается неизменным. 

Получить из переменного напряжения постоянное, это значит выпрямить.

Для выпрямления надо сделать так, чтобы ток мог  проходить только в одном направлении.

Элемент, который пропускает ток только в одном направлении, называется диод.

На схемах диод обозначается так   

Один диод, включенный в цепь последовательно с нагрузкой, пропускает через нагрузку ток только в одном направлении, напряжение на нагрузке в этом случае получится пульсирующим. 

Тем не менее, такое напряжение уже можно использовать для питания некоторых маломощных приборов постоянного тока. В этом пульсирующем напряжении есть постоянная составляющая.

Если переменное напряжение будет, например, 10 Вольт, то постоянная составляющая выпрямленного напряжения будет 4,5 Вольта.

Мало, для каких-то случаев нормально, но в нашем случае мало.

Диодный мост

Можно лучше использовать переменное напряжение, но придется использовать 4 диода, такой выпрямитель называется мостовой или диодный мост.

Почему такая схема соединения диодов называется МОСТ

Мост - один из вариантов соединения в электротехнике

Варианты изображения диодного моста

Нагрузка как мост включается между плечами, которые состоят из пары диодов

Переменный ток идет то по синему пути, то по красному, но через нагрузку он идет всегда в одну сторону, а это значит выпрямляется.

Диодный мост не просто отрезает отрицательные полуволны переменного напряжения, а переворачивает их, то есть, направляет обратный ток через нагрузку, в туже сторону, что и прямой ток.

Все полуволны тока создают напряжение на нагрузке одной полярности. Постоянная составляющая увеличивается вдвое.

Если переменное напряжение 10 Вольт, то постоянное получится 9 Вольт, уже хорошо.

Пульсации такого напряжения тоже слишком сильные и если нужно сделать напряжение похожим на постоянное, надо применять фильтры, которые ослабят переменную составляющую по сравнению с постоянной.

Мостовой выпрямитель  - основная схема выпрямления для однофазных цепей.

Трехфазная система

Значительно лучше напряжение становится, если генератор переменного напряжения трехфазный. 

Поэтому автомобильные генераторы делаются трехфазными  

У генератора три обмотки, которые соединяются звездой или треугольником.

Магнитный ротор генерирует в обмотках напряжение со сдвигом 120 градусов. 

Для выпрямления такого напряжения нужно уже 6 диодов. Трехфазный диодный мост называется схема Ларионова см. здесь,   еще можно посмотреть здесь

Он, как положено диодному мосту, не просто отрезает отрицательные полуволны, а переворачивает их наверх, направляя ток отрицательных полуволн, в ту же строну, что и ток положительных полуволн.

Большое преимущество, по сравнению с однофазным выпрямлением получается в том, что пульсации сильно снижаются и напряжение становится очень похоже на постоянное.

При однофазном выпрямлении, каждая следующая полуволна начинается только тогда, когда предыдущая достигает нуля, а при трехфазном, получается так, что напряжение спадающей полуволны подхватывается растущей полуволной следующей фазы, и, значит, напряжение на нагрузке никогда не спадает до нуля, а остается все время на высоком уровне, мелкие пульсации, которые получаются, уже очень близки к постоянному напряжению.

Автомобильный генератор см.здесь

Аккумулятор как фильтр сглаживает эти пульсации, а регулятор напряжения поддерживает практически постоянное напряжение.