WSTĘP.

Prąd stały można uzyskać bezpośrednio z prądnic prądu stałego, ogniw galwanicznych lub akumulatorów. Najczęściej jednak do miejsca odbioru dostarcza się prąd zmienny, a następnie prąd zmienny przetwarza się w miejscu odbioru na prąd stały.

Początkowo do przetwarzania prądu zmiennego na prąd stały stosowano przetwornice składające się z silnika prądu zmiennego napędzającego prądnice prądu stałego. Kłopotliwa obsługa i niezbyt duża sprawność była przyczyną zastąpienia przetwornic przez urządzenia specjalne zwane prostownikami.

Podstawowymi elementami układów prostowniczych są diody, których rezystancja dla przepływu prądu w jednym kierunku jest wielokrotnie większa niż dla prądu płynącego w drugą stronę. Przykładowe charakterystyki dla diody germanowej i krzemowej przedstawia rysunek poniżej. Widać, że są one nieliniowe.

                                                                      U

a)                                                                                                                                            b)

                                                                                                                                 _

+                              

                   i

półprzewodnik         warstwa                              przewodnik                           

                                                        zaporowa

Prostownik stykowy:

a) schemat układu,  b)symbol

Rys.2. Charakterystyki prądowo-

-napięciowe diody germanowej i

krzemowej.

Si

Ge

i

Uz

U

1mA

0,6V

0,3V

Si

Ge

Rys.2. Charakterystyka diody

Idealnej.

i

U

U

W idealnej diodzie (rys.2.) w jedną stronę przewodzenie następuje dla rezystancji równej zero (czyli prąd dąży do nieskończoności), w drugą stronę prostownik nie przewodzi w ogóle: rezystancja zaporowa wynosi nieskończoność. Charakterystykę prądowo-napięciową rzeczywistej diody można aproksymować linią  łamaną.

i

Rys.3. Aproksymacja charakterystyki

diody rzeczywistej.

a

U

b

Ep

Tej aproksymacji odpowiada schemat zastępczy przedstawiony na rysunku 4.

Prąd jednofazowy można wyprostować za pomocą układu półokresowego:

                                                                                            i

              i

       U(t)               UR         R

                                                                                           0                П               2П             3П             ωt

Dolna część sinusoidy jest odcięta przez prostownik i w obwodzie za prostownikiem płynie prąd tętniący posiadający przerwy półokresowe. Prąd średni jest mały, gdyż wykorzystujemy tylko pół okresu prądu zmiennego.

                            Dla wykorzystania obu połówek okresu stosuje się układ pełnookresowy.

                 3                      1                               i

  U

                        2                  4

                                                                                                    o                            Π                            2Π                            3Π ωt

                                                        R    i

                                                        UR

W obwodzie płynie prąd tętniący, lecz nie ma tu przerwy w przepływie prądu. Dzięki temu wartości średnie są większe i tętnienie nie jest tak wyraźne.

Dla prostowania prądu trójfazowego stosuje się układ półokresowy:

                            R

                                                                                                             i

                eR                                      1

                            S

                                                        2

          eS          T                           R          u

                            ...