POLITECHNIKA ÅšL
SKA
WYDZIAA
TRANSPORTU
w Katowicach
ELEKTRONIKA laboratorium
Temat: Prostowniki
Teresa Zielina
Marcin Olek
Gr. TzK33
I. Charakterystyki UwyDC=f(Iwy), UwyAC=f(Iwy) dla prostowników z
obciążeniem rezystancyjnym i pojemnościowym.
1. Tabela wyników dla prostownika jednopołówkowego :
Współczynnik tętnień wyliczony ze wzoru: Ut/U
Prąd wyjściowy wg zależności I wy = U/R
Prostownik jednopołówkowy
rezystancja Współczynnik
DC (U) AC (Ut) Iwy
tętnieo
ohm volt volt amper
100 1,97 2,6 0,020 1,320
200 2,3 2,9 0,012 1,261
300 2,5 3,3 0,008 1,320
400 2,6 3,4 0,007 1,308
500 2,73 3,5 0,005 1,282
600 2,75 3,56 0,005 1,295
700 2,8 3,59 0,004 1,282
800 2,82 3,6 0,004 1,277
900 2,86 3,64 0,003 1,273
1000 2,88 3,68 0,003 1,278
Wykres napięcia DC dla prostownika jednopołówkowego z obciążeniem
rezystancyjnym.
3,5
3
2,88
2,86
2,82
2,8
2,75
2,73
2,6
2,5 2,5
2,3
2
1,97
1,5
1
0,5
0
0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,005 0,007 0,008 0,012 0,02
Iwy
Uwy
Wykres napięcia AC dla prostownika jednopołówkowego z obciążeniem
rezystancyjnym.
4
3,68
3,64
3,6 3,59
3,56
3,5 3,5
3,4
3,3
3
2,9
2,6
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,005 0,007 0,008 0,012 0,02
Iwy
Współczynnik tętnieo dla prostownika bez filtra pojemnościowego utrzymuje się na
poziomie ~1,28.
2. Tabela wyników dla prostownika jednopołówkowego z kondensatorem :
Współczynnik tętnień wyliczony ze wzoru: Ut/U
Prąd wyjściowy wg zależności I wy = U/R
Prostownik jednopołówkowy z kondensatorem
rezystancja Współczynnik
DC (U) AC (Ut) Iwy
tętnieo
ohm volt volt amper
100 3 0,9 0,030 0,3000
200 4,1 0,86 0,021 0,2098
300 5,2 0,78 0,017 0,1500
400 5,6 0,76 0,014 0,1357
500 6 0,73 0,012 0,1217
600 6,2 0,72 0,010 0,1161
700 6,6 0,71 0,009 0,1076
800 6,9 0,70 0,009 0,1014
900 7,1 0,69 0,008 0,0972
1000 7,2 0,68 0,007 0,0944
Uwy
Wykres napięcia DC dla prostownika jednopołówkowego z kondensatorem i
obciążeniem rezystancyjnym.
8
7,2
7,1
7
6,9
6,6
6,2
6 6
5,6
5,2
5
4,1
4
3 3
2
1
0
0,007 0,008 0,009 0,009 0,01 0,012 0,014 0,017 0,021 0,03
Iwy
Zauważalny spadek napięcia DC wraz ze wzrostem wartości prądu obciążenia płynącego
w obwodzie.
Wykres napięcia AC dla prostownika jednopołówkowego z kondensatorem
i obciążeniem rezystancyjnym.
1
0,9 0,9
0,86
0,8
0,78
0,76
0,73
0,72
0,71
0,7 0,7
0,69
0,68
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,007 0,008 0,009 0,009 0,01 0,012 0,014 0,017 0,021 0,035
Iwy
Wraz ze wzrostem obciążenia układu mocno rośnie współczynnik tętnień.
Uwy
Uwy
3. Tabela wyników dla prostownika dwupołówkowego ( układ Graetza) z obciążeniem
rezystancyjnym.
Współczynnik tętnień wyliczony ze wzoru: Ut/U
Prąd wyjściowy wg zależności I wy = U/R
Prostownik dwupołówkowy w układzie Graetza
rezystancja Współczynnik
DC (U) AC (Ut) Iwy
tętnieo
ohm volt volt amper
100 3,4 2,2 0,034 0,647
200 4,2 2,4 0,021 0,571
300 4,5 2,6 0,012 0,578
400 4,7 2,7 0,012 0,574
500 4,8 2,8 0,010 0,583
600 4,95 2,85 0,008 0,576
700 5 2,9 0,007 0,580
800 5,02 2,91 0,006 0,580
900 5,1 2,92 0,006 0,573
1000 5,16 2,95 0,005 0,572
Wykres napięcia DC dla prostownika dwupołówkowego w układzie Graetza z
obciążeniem rezystancyjnym.
6
5,16
5,1
5,02
5 5
4,95
4,8
4,7
4,5
4,2
4
3,4
3
2
1
0
0,005 0,006 0,006 0,007 0,008 0,01 0,012 0,012 0,021 0,034
Iwy
Można zaobserwować niewielki spadek napięcia w stosunku do wzrostu prądu obciążenia
płynącego w obwodzie.
Uwy
Wykres napięcia AC dla prostownika dwupołówkowego w układzie Graetza z
obciążeniem rezystancyjnym.
3,5
3
2,95
2,92 2,91 2,9
2,85
2,8
2,7
2,6
2,5
2,4
2,2
2
1,5
1
0,5
0
0,005 0,006 0,006 0,007 0,008 0,01 0,012 0,012 0,021 0,034
Iwy
Obserwujemy niewielkie zmiany napięcie AC w stosunku do wzrostu prądu
płynącego w obwodzie.
4. Tabela wyników dla prostownika dwupołówkowego (układ Graetza) z kondensatorem
i obciążeniem rezystancyjnym.
Współczynnik tętnień wyliczony ze wzoru: Ut/U
Prąd wyjściowy wg zależności I wy = U/R
Prostownik dwupołówkowy w układzie Graetza
rezystancja Współczynnik
DC (U) AC (Ut) Iwy
tętnieo
ohm volt volt amper
100 4,02 0,55 0,040 0,137
200 5,28 0,52 0,026 0,098
300 5,9 0,5 0,020 0,085
400 6,3 0,49 0,016 0,078
500 6,4 0,47 0,013 0,073
600 6,8 0,46 0,011 0,068
700 7,1 0,44 0,010 0,062
800 7,2 0,44 0,009 0,061
900 7,3 0,44 0,008 0,060
1000 7,4 0,44 0,007 0,059
Uwy
Wykres napięcia DC dla prostownika dwupołówkowego w układzie Graetza z
kondensatorem i obciążeniem rezystancyjnym.
8
7,4
7,3
7,2
7,1
7
6,8
6,4
6,3
6
5,9
5,28
5
4 4,02
3
2
1
0
0,007 0,008 0,009 0,01 0,011 0,013 0,016 0,02 0,026 0,04
Iwy
Wraz ze wzrostem prądu obserwujemy spadek napięcia stałego blisko o połowę.
Wykres napięcia AC dla prostownika dwupołówkowego w układzie Graetza
z kondensatorem i obciążeniem rezystancyjnym.
0,6
0,55
0,52
0,5 0,5
0,49
0,47
0,46
0,44 0,44 0,44 0,44
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,007 0,008 0,009 0,01 0,011 0,013 0,016 0,02 0,026 0,04
Iwy
Uwy
Uwy
II. Współczynniki tętnień.
Współczynnik tętnień dla prostownika jednopołówkowego z obciążeniem
rezystancyjnym.
1,33
1,32 1,32 1,32
1,31
1,308
1,3
1,295
1,29
1,282 1,282
1,28
1,278
1,277
1,273
1,27
1,261
1,26
1,25
1,24
1,23
0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,005 0,007 0,008 0,012 0,02
Iwy
Współczynnik tętnień dla prostownika jednopołówkowego z kondensatorem
i obciążeniem rezystancyjnym.
0,35
0,3 0,3
0,25
0,2098
0,2
0,15 0,15
0,1357
0,1217
0,1161
0,1076
0,1014
0,1
0,0972
0,0944
0,05
0
0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,005 0,007 0,008 0,012 0,02
Iwy
Uwy
Uwy
Współczynnik tętnień dla prostownika dwupołówkowego w układzie Graetza
z obciążeniem rezystancyjnym.
0,66
0,647
0,64
0,62
0,6
0,583
0,58 0,58 0,58
0,578
0,576
0,574
0,573
0,572
0,571
0,56
0,54
0,52
0,005 0,006 0,006 0,007 0,008 0,01 0,012 0,012 0,021 0,034
Iwy
Współczynnik tętnień dla prostownika dwupołówkowego w układzie
Graetza z kondensatorem i obciążeniem rezystancyjnym.
0,16
0,14
0,137
0,12
0,1
0,098
0,085
0,08
0,078
0,073
0,068
0,062
0,061
0,06 0,06
0,059
0,04
0,02
0
0,007 0,008 0,009 0,01 0,011 0,013 0,016 0,02 0,026 0,04
Iwy
Uwy
Uwy
III. Wnioski:
Najprostszym układem prostowniczym jest układ półokresowy.
W układzie tym stosowana jest tylko jedna dioda. Napięcie przenoszone jest na wyjście
układu tylko podczas trwania tej połowy okresu, w której napięcie jest dodatnie - dioda
przewodzi. W pozostałej połowie okresu, gdy napięcie jest ujemne, dioda spolaryzowana jest
zaporowo - na wyjściu brak napięcia. Jeżeli do wyjścia układu dołączony zostanie odbiornik
w postaci jedynie rezystancji, otrzymamy wówczas napięcie stałe pulsujące (tylko dodatnie
półokresy sinusoidy). Aby otrzymać wygładzone napięcie stałe, odbiornik musi zawierać
jeszcze kondensator magazynujÄ…cy Å‚adunek elektryczny. Kondensator jest Å‚adowany od
momentu pojawienia się dodatniego półokresu sinusoidy do chwili, gdy napięcie osiągnie
wartość szczytową. Stan naładowania kondensatora utrzymuje się również podczas trwania
ujemnych półokresów sinusoidy. Jeżeli z wyjścia układu prąd nie jest pobierany, to na
kondensatorze utrzymuje się napięcia stałe o niezmiennej wartości. Po dołączeniu
rezystancji obciążenia kondensator będzie częściowo rozładowywany w przerwach między
dodatnimi półokresami napięcia. Rozładowanie będzie tym większe im większy będzie prąd
obciążenia. W efekcie tego pojawiają się tzw. Tętnienia napięcia stałego czyli przydz
więk
sieciowy a także zauważalny spadek napięcia.
Główne cechy układów półokresowych :
·ð NapiÄ™cie staÅ‚e w stanie jaÅ‚owym tzn. bez obciążenia jest równe wartoÅ›ci szczytowej
napięcia zmiennego
·ð NapiÄ™cie wyjÅ›ciowe silnie zależy od obciążenia i zawiera tÄ™tnienia
·ð Konieczne jest stosowanie kondensatorów o dużej pojemnoÅ›ci w celu zmniejszenia
tętnień
·ð Dopuszczalny prÄ…d diody D w kierunku przewodzenia musi być wiÄ™kszy niż
podwojony prąd wyjściowy
Obecnie często stosowanym układem prostowniczym jest mostkowy układ Graetza. W
układzie tym stosowane są cztery diody a uzyty transformator ma tylko jedno uzwojenie z
którego uzyskiwane napięcie zmienne jest w pełni wykorzystywane  zarówno dodatnie jak i
ujemne połówki sinusoidy.
Specjalny sposób połączenia czterech diod umożliwia doprowadzenie dodatnich napięć z
obu zacisków transformatora do dodatniego zacisku wyjściowego oraz doprowadzenie
ujemnych napięć z obu zacisków transformatora do ujemnego zacisku wyjściowego.
Wyjściowe napięcie stałe utworzone jest z następujących po sobie półokresów sinusoidy.
Po przyłączeniu kondensatora Cw uzyskiwane jest wyjściowe napięcie stałe.
A oto główne cechy układu mostkowego:
·ð NapiÄ™cie wyjÅ›ciowe przy biegu jaÅ‚owym jest wartoÅ›ci szczytowej napiÄ™cia
zmiennego.
·ð WyjÅ›ciowe napiÄ™cie staÅ‚e jest mniej zależne od obciążenia i tÄ™tnienia też sÄ…
mniejsze niż w układzie półokresowym.
Ponieważ w układach prostowników jako kondensatory wygładzające w rachubę
wchodzą jedynie kondensatory elektrolityczne, należy zwrócić uwagę na poprawne
ich spolaryzowanie. W przypadku układów mostkowych biegunowość napięcia
stałego zależy wyłącznie od tego. który z zacisków prostownika połączony zostanie z
masą. Kondensator wygładzający włączany jest zawsze jednakowo; "plus"
kondensatora z "plusem" prostownika, a "minus" - z "minusem".