Układy prostownicze

Układy prostownicze

Prostowniki to układy elektroniczne przekształcające prąd przemienny, najczęściej sinusoidalnie zmienny, na prąd stały. W prostownikach wykorzystuje się zdolność do jednokierunkowego przewodzenia prądu przez elementy najczęściej półprzewodnikowe.
Wyróżnia się prostowniki:
- niesterowalne (do budowy tych prostowników stosowane są diody wykorzystujące zdolność jednokierunkowego przepływu prądu przez złącze p-n).
- sterowane (do budowy stosowane są tyrystory).
Na wejście prostownika podawane je4st napięcie z sieci lub uzwojenia wtórnego transformatora zasilającego. Do wyjścia przyłączony jest filtr pozwalający „wygładzić” napięcie rezystancyjne.
W układzie jednopołówkowego prostownika jednofazowego napięcie wejściowe jest sinusoidalnie zmienne.
u1=U1m*sinωt

Wartość średnia napięcia wyprostowanego :
Uśr=
Wartość skuteczna napięcia wyprostowanego:
Usk=
Miarą jakości prostowania jest współczynnik tętnień:
kt=
Dla przebiegu stałego Uśr=Usk, a współczynnik kt=0 Wadą jednofazowego prostownika jest wysoka wartość współczynnika tętnień.
Innym parametrem opisującym prostowniki jest sprawność prostownika:
ηp=

Sprawność prostowania w prostownikach jednofazowych jest niska, ponieważ prąd płynie przez połowę okresu.
Lepsze parametry można uzyskać stosując: prostowniki dwupołówkowe i wielofazowe; wyposażając prostowniki w filtry.
Prostowniki dwupołówkowe z dwoma diodami – przez cały okres niezależnie do tego, która z diod znajduje się w stanie przewodzenia, prąd płynie przez rezystor w tym samym kierunku.
Zalety ::
- mniejszy wsp. tętnień
- dwukrotnie wyższa sprawność prostowania.
Wady:
- konieczność stosowania specjalnego transformatora
- występowanie na diodzie nieprzewodzącej podwójnej wartości napięcia wejściowego.
Wad tych można uniknąć stosując prostownik dwupołówkowy z czterema diodami.
Układy m-fazowe – pracują symetrycznie. Każda z diod przewodzi impuls prądu stanowiący wierzchołek sinusoidy o czasie trwania równym 1/m części okresu.
Układ trójfazowy jednopołówkowy charakteryzuje się niskim współczynnikiem tętnień oraz wysoką sprawnością prostowania. Może być zasilany z typowego transformatora połączonego w gwiazdę z przewodem zerowym. Układ trójfazowy trójprzewodowy - można użyć prostownika złożonego z 6 diod.
Zmniejszenie współczynnika tętnień jest możliwe przez przyłączenie do wyjścia prostownika układu filtracyjnego. Najprostszym filtrem jest kondensator o pojemności C, dołączony równolegle do obciążenia o rezystancji R.
W czasie gdy napięcie zasilania przewyższa napięcie kondensatora następuje ładowanie kondensatora. Gdy napięcie zasilania zmniejsza się, kondensator zaczyna się rozładowywać.
Prostowniki z pojemnościową filtracją napięcia charakteryzuje silna zmienność prądu przy zmianie obciążenia. Filt6ry pojemnościowe można stosować jedynie3 dla prostowników małej mocy. W prostownikach większej mocy stosuje się filtry LC.