Ogólna teoria projektu prostownika

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o ogólnej teorii budowy prostownika za pomocą diagramów.

Ze względu na łatwą kontrolę bilansu cieplnego, a także łatwość inicjacji łuku i jego konserwacji, dc jest używany w szczególności do spawania drutem gołym, takim jak spawanie łukowe z użyciem metalu. Jednak ac jest łatwiejszy i powszechniej dostępny. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się zatem użycie ac do wytworzenia wymaganego prądu stałego i odbywa się to za pomocą generatora prądu stałego, konwertera lub prostownika.

Zasadniczo prostownik elektryczny jest urządzeniem, które pozwala na przepływ prądu tylko w jednym kierunku i może w ten sposób zamienić ac na zmienny DC jak pokazano na Rys. 4.26. Na tej figurze widać, że w przypadku sinusoidalnego napięcia zasilającego, ujemna połowa krzywej daje w wyniku przerywane impulsy energii, które nie wykazują odwrócenia w polaryzacji. Oczywiście takie źródło zasilania nie nadawałoby się do spawania, ponieważ przerwy w dostawie energii pomiędzy kolejnymi impulsami uniemożliwiałyby utrzymanie stabilnego łuku.

Trudności tej można jednak przezwyciężyć, jeśli źródłem zasilania jest prąd trójfazowy, przy czym każda faza przesunięta jest o 120 ^° w odniesieniu do poprzedzającej lub następnej fazy, jak pokazano na rys. 4.27. Kiedy ujemne półcykle wszystkich trzech faz są stłumione, wynikowy wykres dla prądu jednokierunkowego pokazuje podejście do linii prostej o znacznie mniejszych wahaniach niż w przypadku pojedynczej fazy.

Na podobnej zasadzie systemy z więcej niż trzema fazami ac uzyskałyby lepszą bliskość do rzeczywistej przejściowej wartości prądu stałego. Jednak nieczęsto spotyka się systemy z więcej niż trzema fazami, dlatego system trójfazowy jest najczęściej używany. Istnieje jednak inny sposób polepszenia kształtu prostowanego prądu, który jest nazywany rektyfikacją pełnej fali.

Po rektyfikacji pełnej fali obie połówki prądu przemiennego lub napięcia są wykorzystywane do uzyskania bardziej płynnego zasilania prądem stałym, jak pokazano na rys. 4.28.

Wykorzystując dobrze znane symbole diod i prostowników, systemy do prostowania półfalowego i pełnego można przedstawić w sposób przedstawiony na rysunku 4.29.

Prostownik jest urządzeniem, które pozwala na przepływ prądu tylko w jednym kierunku, lub bardziej skutecznie tłumi większość przepływu prądu w odwrotnym kierunku. Charakterystykę prostownika jednofazowego pokazano na rys. 4.30.

Chociaż stosunek napięcia do prądu w pierwszej (lub dodatniej) ćwiartce wykresu nie jest liniowy, można zauważyć, że dla trzeciego (lub ujemnego) kwadrantu nawet bardzo duży wzrost napięcia powoduje transmisję bardzo małej ilości obecny. Praktycznie więc to urządzenie przewodzi prąd elektryczny głównie w jednym kierunku.

Jak wynika z różnych stanów nieustalonych prądu rektyfikowanego, w takim układzie występują nieodłączne fluktuacje. Jedną z metod uzyskiwania gładkiego prądu stałego z prostownika jest zastosowanie kondensatorów, jak pokazano na rys. 4.31. Jeżeli kondensator jest podłączony w obwodzie, to magazynuje on energię i dostarcza ją przy prawie stałym napięciu wyjściowym, chociaż energia odbierana przez niego z prostownika jest w impulsach zmiennych.