Temat:
UKA
ADY PROSTOWNICZE
przeznaczenie i podział prostowników,

układy jednokierunkowe i dwukierunkowe,

podstawowe zależności przy obciążeniu rezystancyjnym,

prostowniki sterowane

wpływ charakteru obciążenia na pracę układów prostow-

niczych.
1
PODZIAA
PRZEKSZTAA
TNIKÓW
PODZIAA
PRZEKSZTAA
TNIKÓW
Prostownik
Przetwornica
Transformator
AC
DC-DC
(z ang. alternating current)
prąd przemienny;
Falownik
DC
(z ang. direct current)
prąd stały.
Przerywacz Przerywacz
AC DC
2
SCHEMAT BLOKOWY ZASILACZA PRADU STAA
EGO
SCHEMAT BLOKOWY ZASILACZA PRADU STAA
EGO
Io
Tr
Prosto-
Stabili-
wnik
~230V
Filtr
Ui Uo Ro
zator
50 Hz
LC
napięcia
zasilacz
uo
u2
�t
u1
uo
2Ą
uo
3
PODZIAA
PROSTOWNIKÓW
PODZIAA
PROSTOWNIKÓW
Podział układów prostowniczych ze względu na:
Podział układów prostowniczych ze względu na:
a) liczbę faz pierwotnego uzwojenia transformatora (m)
m = 1
jednofazowe

m = 3
trójfazowe

b)
liczbę faz wtórnego uzwojenia transformatora
jednofazowe

dwufazowe

trójfazowe

wielofazowe

c)
liczbę impulsów prądu, przypadających na okres w każdej fazie wtórnego uzwojenia
k
transformatora ( )
jednokierunkowe
- w których w ciągu jednego okresu napięcia zasilającego w każdej

fazie strony wtórnej transformatora przepływa jeden impuls prądowy w określonym
k=1
kierunku
dwukierunkowe
- w których w ciągu jednego okresu napięcia zasilającego w każdej

fazie strony wtórnej transformatora przepływają dwa impulsy prądu w dwu
k=2
przeciwnych kierunkach
d)
kształt wyprostowanego napięcia
półokresowe

pełnookresowe

e)
ze względu na możliwość regulacji napięcia wyjściowego
niesterowane i sterowane

4
PARAMETRY PROSTOWNIKÓW
PARAMETRY PROSTOWNIKÓW
Podstawowe parametry układów prostowniczych:
Podstawowe parametry układów prostowniczych:
wartość średnia (składowa stała) napięcia wyprostowanego U ,

o
wartość średnia prądu wyprostowanego I ,

o
liczba pulsów napięcia lub prądu w okresie napięcia zasilającego q=k m

współczynnik pulsacji (tętnień) k ,

p
częstotliwość pulsacji (tętnień) f = f q

t s
maksymalne napięcie wsteczne na diodzie U

w
5
PROSTOWNIKI
PROSTOWNIKI
Podstawowe parametry prostowników
Wartość skuteczna napięcia zmiennego
Wartość skuteczna napięcia zmiennego
u
T
1
U
2
U = u (t)dt
+"
2Ą
T
0
�t
Um
Wartość średnia napięcia (składowa stała)
Wartość średnia napięcia (składowa stała)
u
T
Uo
1
U = u (t)dt
+"
o
T
2Ą �t
0
6
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
Napięcie na wyjściu prostownika jest napięciem tętniącym
Można je traktować jako sumę składowej stałej napięcia o częstotliwości
zerowej oraz składowych zmiennych napięcia o częstotliwościach równych
wielokrotności częstotliwości podstawowej. Stopień tętnienia tego napięcia
określa współczynnik pulsacji (tętnień).
U2
Uot " UIm
nm
" Współczynnik pulsacji
kp = = H"
Uo Uo Uo
(tętnien) napięcia kp
definiowany jako stosunek
uo
Uot
amplitudy składowej zmiennej
napięcia wyjściowego Uot do
wartości średniej napięcia
wyjściowego Uo, gdzie Unm
Uo
jest amplitudą n-tej
harmonicznej, UIm -amplitudą
2Ą �t
pierwszej.
Przykład przebiegu napięcia zmiennego
7
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
Prostownik jednofazowy jednokierunkowy
u2
k=1, m=1
II
II
i1
i2 D1 io
Ą
2Ą
�t
u1 u2
uo
Ro
id1
Tr
Wartość średnia napięcia wyprostowanego
Ą
2Ą
�t
2Ą
1 1
uo
Uo = U2m sin �t d(�t) = U2m
+"
Uo
2Ą Ą
0
2U2 Ą
2Ą
�t
= = 0,45U2
Ą
io
Współczynnik pulsacji
Io
UIm
Ą
2Ą
kp = = 1,57 �t
Uo
8
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
u2 u21
Prostownik dwufazowy z wyprowadzonym
u22
u21
środkiem transformatora k=1, m=2
2Ą
Ą
i2 D1
i1
�t
u21 Ro
id1
io
u1
u22 uo
Ą
2Ą
�t
Tr
id2
D2
Wartość średnia napięcia wyprostowanego
Ą
2Ą
�t
2Ą
1 2
Uo = U2m sin �t d(�t) = U2m
+"
uo
2Ą Ą
0
2 2U2 Uo
= = 0,9U2
Ą
2Ą
�t
Ą
UIm
kp = = 0,67
Współczynnik pulsacji
Uo
9
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
PROSTOWNIKI JEDNOFAZOWE
Prostownik jednofazowy mostkowy
u2
k=2, m=1
io
i2
Ą
D1 D4
i2
i1
2Ą
�t
id1,id3
u1 u2 uo Ro
Ą
2Ą
�t
Tr
id2,id4
D2 D3
Wartość średnia napięcia wyprostowanego
Ą
2Ą
�t
2U2m 2 2U2
Uo = = = 0,9U2
Ą Ą
uo
Współczynnik pulsacji
Uo
UIm
Ą
kp = = 0,67 2Ą
�t
Uo
10
PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE
PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE
Prostownik trójfazowy jednokierunkowy
k=1, m=3
u2
I II
III
Tr
u2I D1
L1
2Ą
�t
Ą
L2
u2II D2
L3
id1
u2III D3
io
uo
�t
Ą
Ą
Ą
2Ą
Ro
3
3
uo
Ą
+
q
q
Uo = U2m cos�t d(�t)
+"
Uo
2Ą
Ą
-
Ą
Ą Ą
q
2Ą
�t
3
3
q Ą
Uo = 2U2 sin = 1,17 U2
Ą q
11
PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE
PROSTOWNIKI TRÓJFAZOWE
Prostownik trójfazowy mostkowy
u2
I
II
III
k=2, m=3
Ą
�t
2Ą
2 4
Ą
D1 D2 D3 io
Tr
3Ą 3
L1
u2I
uo
L2 i21
u2II
Ro
L3
�t
2Ą
Ą
u2III
D4 D5 D6 id1
Ą
2Ą �t
q Ą
Uo = 2 2U2 sin = 2,34 U2
uo
Ą q
Uo
�t
Ą
2Ą
12
PORÓWNANIE UKA
ADÓW PROSTOWNICZYCH
PORÓWNANIE UKA
ADÓW PROSTOWNICZYCH
Układy prostownicze
Zależność jednokierunkowe dwukierunkowe
k=1, k=1, k=1, k=2, k=2,
m=1 m=2 m=3 m=1 m=3
0,45 0,9 1,17 0,9 2,34
1U /U
o 2
1,57 0,79 0,58 1,11 0,817
2I /I
2 o
3,14 3,14 2,1 1,57 1,05
3U /U
w o
1,57 0,66 0,25 0,66 0,057
4 k = U /U
p Im o
3,09 1,48 1,35 1,23 1,05
7S /P
Tr o
13
STEROWANY PROSTOWNIK JEDNOFAZOWY
STEROWANY PROSTOWNIK JEDNOFAZOWY
Układ
u2
sterujący
Ą
i1
2Ą
io
i2
�t
Ty1
u1 u2
uo
Ro
uo
Uo
Tr
�t
Uo 1
uTy
Uomax
Ą 2Ą
0.8
ą 
�t
0.6
�
0.4
0.2
ą�
0
30 60 90 120 150 180
Ą Ą
U2m U2m
1
U0 = U2m �"sin �t �"d(�t) = [- cos�t] = (1+ cosą)
+"
2Ą 2Ą 2Ą
ą ą
14
STEROWANY PROSTOWNIK TRÓJFAZOWY
STEROWANY PROSTOWNIK TRÓJFAZOWY
Tr
u2
II
I III
I
u2I Ty1
Układ
2Ą
sterujący 0
u2II Ty2
�t
u2III Ty3
uo
ą=30�
io
uo
Ą Ą
0
�t
2Ą
Ro
ą
ą
(Ą
+ą)
Ą
+ą
uo
q
ą=60�
q
Uoą = U2m �"cos(�t)d(�t) =
+"
2Ą
Ą
-( -ą)
q
0
2Ą �t
ą
U2m�"q �ł Ą Ą łł
�łsin(q + ą) - sin(ą - )śł
2Ą q
�ł �ł
15
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
k=1, m=1
u2
I
II
i1
i2 D1 io L
Ro
�t
u1
u2 uo
uRo
io
uRo
Tr
dio 
�t
U2m sin �t = Rio + �L
d(�t)
uo
Uo
io
�t
Iom 2
�L=
R
1,5

5
1 1
1
Uo = U2m sin �t d(�t) = U2(1- cos)
+"
2Ą 2Ą
1
0
0,5
0,1  [ o ]
60 90 180 240 300 360
16
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
u2 u21
k=1, m=2
u22
u21
i2 D1
2Ą
Ą
i1
�t
u21 Ro
io
L
uo
u1
uo
Uo
u22
Ą
2Ą
�t
Tr
id1
D2
Ą
2Ą
�t
id2
2 2
U0 = U2
Ą
Ą
2Ą
�t
uR
Ą
2Ą
�t
17
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RL
k=1, m=2
io
1
�L
=
Iom
R
0,8
2
0,6
1
0,4
0,5
0
0,2

2Ą
0 Ą
18
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RC
PROSTOWNIK PRZY OBCI
ŻENIU RC
k=2, m=1
io
D1 D4
i2
i1
u1 u2 uo C Ro
Tr
D2 D3
u, i
u2 - uo
id = i2 =
u2
r
uo
r - rezystancja obwodu ładowania
id
Uo
kondensatora
Ą 2Ą
�t
2Ś
-Ś
Ś
19
20