Politechnika Opolska

LABORATORIUM

Przedmiot:	Teoria Obwodów

Kierunek studiów:	Elektrotechnika	Rok studiów:	2
Semestr:	3	Rok akademicki:	2011/2012

Temat:
Prostowniki

Projekt wykonali:
Nazwisko:
1.
3.

Ocena za projekt:	Data:	Uwagi:

Prostownik jest układem którego zadaniem jest przetworzenie energii sieci zasilającej prądu zmiennego na energię prądu stałego.

Prostowniki dzielimy na półokresowe i całookresowe. Podział ten wynika z okresu prądu wyprostowanego płynącego w obciążeniu prostownika.

Podstawowymi elementami układów prostowniczych są diody. Dioda jest elementem półprzewodnikowym, którego podstawę stanowi złącze dwóch półprzewodników o przeciwnym typie przewodnictwa. Dioda wykazuje przewodnictwo tylko w jednym kierunku przepływu prądu.

W Idealnej diodzie rezystancja przewodzenia wynosi zero, a rezystancja w kierunku zaporowym dąży do nieskończoności.

Schemat do badania układów prostowniczych

Schematy Układów Prostowniczych

prostownik jednofazowy półfalowy prostownik jednofazowy w układzie mostkowym

prostownik trójfazowy półfalowy prostownik trójfazowy w układzie mostkowym.

Podstawowym elementem układu prostującego jest dioda półprzewodnikowa. Jej działanie polega na tym że przewodzi prąd tylko w jednym kierunku, kiedy jest spolaryzowana dodatnio. Jej rezystancja wówczas jest niska, a kiedy dioda jest spolaryzowana ujemnie, jej rezystancje można uznać za nieskończoną.

Prostownik jednopołówkowy składa się z źródła zasilania przemiennego, diody oraz odbiornika. Schemat układu oraz przebiegi przedstawia rysunek:

Wartość średnią wyprostowanego napięcia możemy obliczyć ze wzoru:

Bardziej złożonym prostownikiem jest prostownik dwupołówkowy, zwany mostkiem Graetza. Jego działanie polega na tym że przez odbiornik, połączony z mostkiem, prąd przepływa w jedną stronę. Mostek Graetza przepuszcza dodatnią połówkę sinusoidy, a ujemną odwraca, dlatego jest nazywany prostownikiem całofalowym. Schemat i przebieg napięcia prezentuje rysunek

Wartość średnią napięcia wyprostowanego można obliczyć według wzoru:

Wartość rezystora wynosiła R=310Ω.

Wyznaczanie wskaźników jakości prądu wyprostowanego opiera się na obliczaniu współczynników k_ksz i k_sz na podstawie wzorów:

k_ksz=U_n/U_sr

k_sz=U_m/U_n

gdzie:

U_n – wartość skuteczna napięcia wyprostowanego

U_sr – wartość średnia napięcia wyprostowanego

U_m – wartość maksymalna napięcia wyprostowanego

4. Obliczenia:

1. Obliczamy wartość k_ksz i k_sz dla prostownika jednofazowego, półokresowego przy obciążeniu rezystancyjnym:

k_ksz=U₂/U₃=25V/40V=0,625

k_sz=U₄/U₂=76,8/25V=3,072

Analogiczne obliczenia wykonuje się dla pozostałych układów, ich wartości są zapisane w tabeli

Rodzaj Prostownika	U1	I1	I2	I3	U2	U3	U4	P	Kksz	Ksz	T
	[V]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[V]	[W]			[ms]
1-fazowy-półokresowy	56	14	14	0,09	25	40	76,8	5,5	0,625	3,072	20
1 fazowy pełnookresowy	55	20	19	0,17	48	54	76,8	10,25	0,89	1,6	10
3 fazowy półokresowy	56	14	23	0,22	62,5	64	61,6	15	0,98	1,082	6,6
3 fazowy pełnookresowy	55	37	45	0,44	125	124	138	56	1,01	1,104	3,32

4. Wnioski:

W wykonanym ćwiczeniu zostały obliczone wartości współczynników: kształtu i szczytowy dla każdego układu pomiarowego. Określają one jakość prądu wyprostowanego. Porównując prostowniki jedno- i dwupołówkowe można wyciągnąć następujące wnioski. Prostowniki dwupołówkowe mają sprawność znacznie większą oraz mniejszy współczynnik szczytu, co świadczy o tym, że wartość skuteczna prądu zbliża się do wartości maksymalnej, a tym samym prowadzi do jego prostowania. Najlepszą jakość przebiegu napięcia uzyskaliśmy z sześciopulsowego prostownika trójfazowego w obwodzie przy obciążeniu rezystancyjnym. Na dołączonych charakterystykach zauważamy że po dołączeniu do obwodu pojemności zniekształca się nam przebiegi napięcia. Analizując wykresy możemy stwierdzić iż dołączona do obwodu pojemność wygładza nam przebiegi napięcia. Właściwości układu poprawia dołączony równolegle kondensator.