Układy prostownikowe jednofazowe

Układy prostownikowe, w zależności od struktury i liczby faz zasilającego napięcia przemiennego, dzieli się na:

• jedno
• wielofazowe.

Jeżeli napięcie podlega prostowaniu w czasie jednego półokresu każdej z faz, to prostownik jest nazywany półfalowym lub jednokierunkowym. Jeżeli natomiast napięcie prostowane jest w czasie obu półokresów, to prostownik jest nazywany całofalowym, dwukierunkowym lub mostkowym. Dodatkowy podział układów prostowniczych występuje ze względu na elementy z jakich został on wykonany:

• prostowniki niesterowane (diodowe)
• prostowniki sterowane (tyrystorowe lub tranzystorowe)
• prostowniki niejednorodne (zawierające zarówno diody jak i tyrystory lub tranzystory)

Najważniejsze wielkości charakteryzujące prostownik to:

• napięcie zasilania U₂
• składowe stałe napięcia wyjściowego U_os i prądu wyjściowego I_os
• wartość skuteczna napięcia wyjściowego U_o
• dopuszczalny prąd wyjściowy I_{os max}
• sprawność energetyczna η_p, obliczona jako stosunek mocy prądu stałego na wyjściu do mocy pozornej prądu zmiennego na wejściu prostownika
   

• współczynnik tętnień k_t, zdefiniowany jako stosunek amplitudy składowej podstawowej tętnień na wyjściu Uo1m i składowej stałej U_os

• maksymalna wartość napięcia wstecznego U_Rm, które występuje na elemencie prostowniczym

Wielkości charakteryzujące prostowniki najłatwiej przedstawić za pomocą schematu oraz przebiegów napięć i prądów dla prostownika jednofazowego półfalowego z obciążeniem rezystancyjnym:

a)	b)
Prostownik jednofazowy z obciążeniem rezystancyjnym: a) schemat; b) przebiegi napięć i prądu w układzie

Prostownik półfalowy z obciążeniem rezystancyjnym ma bardzo małą sprawność (mniejszą niż 29%) oraz duże tętnienia. Oznacza to, że 71% energii pobieranej ze źródła jest tracona. Słabo jest wykorzystywany wówczas transformator sieciowy, przez który przepływa również składowa stała Ios prądu (powoduje ona podmagnesowanie rdzenia transformatora). Skutkuje to koniecznością użycia transformatora o większych wymiarach, niż wynika to z mocy wydzielanej w obciążeniu. W praktyce układ jednopołówkowy stosuje się rzadko, na ogół przy małych mocach.
Częściej stosuje się układy prostownicze dwupołówkowe, które mają lepsze właściwości. Ogólną zasadę działania prostowników dwupołówkowych przedstawia poniższy rysunek:

a)	b)
Schemat prostownika dwupołówkowego z obciążeniem rezystancyjnym oraz przebiegi napięć i prądów: a) z wyprowadzonym środkiem uzwojenia wtórnego transformatora; b) w układzie mostkowym Graetza

W obu układach prąd płynie przez obciążenie w jednym kierunku i ma charakter pulsujący. Obydwa układy mają większość parametrów identycznych. Jednakże w układzie mostkowym napięcie wsteczne na każdej diodzie jest dwukrotnie mniejsze, co umożliwia zastosowanie diod o mniejszym dopuszczalnym napięciu wstecznym. Mostek zapewnia też lepsze wykorzystanie mocy transformatora. Wadą jego jest konieczność użycia czterech diod.
Podsumowanie podstawowych parametrów jednofazowych układów prostowniczych z obciążeniem rezystancyjnym przedstawiono w tabeli:

UKŁAD	PÓŁFALOWY	CAŁOFALOWY Z WYPROWADZONYM ŚRODKIEM	CAŁOFALOWY MOSTKOWY
składowa stała napięcia Uos
wartość skuteczna napięcia na obciążeniu Uo
sprawność energetyczna ηp
współczynnik tętnień kt
maksymalna wartość napięcia na diodzie URm

Zasilacz ELHAND typu EZ1-0,25 kVA; 400V±5%AC// 24V-7,5ADC
 

drukuj