Prostownik trójfazowy przekształca trójfazowe zasilanie prądem przemiennym w stałe napięcie wyjściowe prądu stałego za pomocą diod w obwodzie. Prostowniki te mogą wykonywać różne funkcje prostowania, w tym prostowanie półokresowe i prostowanie pełnookresowe zasilania trójfazowego. W artykule szczegółowo omówiono prostowniki trójfazowe.
Rektyfikacja trójfazowa
Prostownik trójfazowy zapewnia prostowanie trzech faz zasilania prądem przemiennym. Zasilanie trójfazowe można uznać za grupę trzech pojedynczych faz. Dlatego prostowanie trójfazowe będzie następować po trzech przypadkach prostowników jednofazowych w jednym obwodzie.
Prostowanie trójfazowe półfalowe
Prostowanie półokresowe oznacza, że na wyjściu prostowane będą tylko połowy cykli zasilania wejściowego AC:
Składa się z trzech diod D1, D2 i D3 podłączonych do trzech faz zasilania prądem przemiennym. Anody diod są podłączone do trzech faz zasilania, natomiast katody diod są połączone we wspólnym punkcie. Obciążenie jest podłączone pomiędzy punktem wspólnym diod pełniącym funkcję zacisku +, a zacisk – obciążenia jest podłączony do zasilania neutralnego. W powyższej konfiguracji każda z trzech diod przewodzi jedną trzecią cyklu wejściowego prądu przemiennego.
Dzieje się tak, ponieważ każda dioda doświadcza różnych chwil wejściowych przebiegów prądu przemiennego, które przewodzą tylko diody posiadające bardziej dodatnią część przebiegu wejściowego, podczas gdy inne pozostają w stanie wyłączonym. Pokazują to powyższe przebiegi.
Pełnofalowa trójfazowa rektyfikacja
Prostowanie pełnookresowe zapewnia konwersję pełnej fali wejściowych cykli prądu przemiennego na stabilne wyjście prądu stałego. Konfiguracja ta wymaga sześciu diod, natomiast przewodzenie odbywa się w różnych momentach przez kompletną parę diod.
W powyższej konfiguracji każda faza wejściowego zasilania AC jest połączona pomiędzy dwiema diodami. W tym przypadku przewodzi para diod, z wyjątkiem pojedynczej diody w przypadku prostownika półfalowego. W powyższym obwodzie pracują trzy różne pełnookresowe prostowniki mostkowe. Pierwsza sieć mostków prostowniczych pełnookresowych tworzona jest pomiędzy dwiema pierwszymi fazami A i B, natomiast druga sieć prostowników mostkowych pełnookresowych tworzona jest pomiędzy dwiema kolejnymi fazami B i C. Trzecia sieć prostowników mostkowych tworzona jest pomiędzy fazami C i A. Dlatego też w tej konfiguracji uzyskuje się prostowanie pełnej fali we wszystkich fazach.
W powyższej konfiguracji każda dioda przewodzi pod kątem 120 stopni lub jedną trzecią, ale ponieważ w tym przypadku do przewodzenia zaangażowana jest para diod, każda para przewodzi w tym przypadku pod kątem 60 stopni lub jedną szóstą cyklu, jak pokazano powyżej przebieg.
Przykład: prostowanie półfalowe
Trójfazowy transformator połączony w gwiazdę 240 V AC jest podłączony z obciążeniem o impedancji 60 omów do trójfazowego prostownika półfalowego. Oblicz średnie napięcie obciążenia DC, prąd obciążenia i średni prąd na diodę. Średnie napięcie obciążenia DC jest określone wzorem:
Prąd obciążenia:
W przypadku trójfazowego prostownika półfalowego stosuje się trzy diody, średni prąd podaje się jako:
Przykład: prostowanie pełnookresowe
Zasilanie trójfazowe 145 V, 50 Hz jest połączone z pełnookresowym prostownikiem mostkowym z rezystorem 250 omów. Oblicz napięcie wyjściowe prądu stałego i prąd obciążenia. Szczytowe napięcie międzyfazowe wyraża się wzorem:
Napięcie międzyfazowe każdej fazy podaje się jako:
Zatem napięcie wyjściowe DC:
Prąd obciążenia jest określony wzorem:
Wniosek
Przekształcenie równowagi zasilania trójfazowego w stałe zasilanie prądem stałym za pomocą diod nazywa się prostowaniem trójfazowym. Do przeprowadzenia prostowania potrzebne są trzy diody, czyli w przypadku prostowania półokresowego po jednej na każdą fazę, natomiast w przypadku prostowania pełnookresowego na każdą fazę potrzebne są dwie diody. Prostowanie pełnookresowe jest korzystne, ponieważ zwiększa wydajność mostka i zmniejsza zawartość tętnień.